الفرض الأول في علوم الطبيعة والحياة للفصل الأول، السنة الأولى ثانوي (جذع مشترك علوم وتكنولوجيا)
المدة: ساعة واحدة (60 دقيقة) المحاور: بنية الخلية الحية (الخلية النباتية والخلية الحيوانية)، أدوار مكونات الخلية، الغشاء الهيولي ونموذج الفسيفساء المائعة، التبادلات بين الخلية ومحيطها: التناضح والبلزمة
التمرين الأول: بنية الخلية (7 نقاط)
في حصة الأعمال المخبرية بثانوية الشهيد «عمر بوزيد» بالبليدة، لاحظ تلاميذ السنة الأولى ثانوي تحت المجهر الضوئي عينتين:
- العينة (أ): قطعة رقيقة من البشرة الداخلية لقشرة بصلة. ظهرت خلايا متراصة مستطيلة الشكل، يحيط بكل واحدة منها جدار واضح، وبداخلها فجوة كبيرة تدفع النواة نحو الجانب، ولم تُلاحظ فيها بلاستيدات خضراء.
- العينة (ب): خلايا مأخوذة بخفة من باطن الخد (ظهارة الفم). ظهرت خلايا دائرية تقريبًا، دون جدار، نواتها في الوسط، وفجواتها صغيرة جدًا، ولا تحتوي على بلاستيدات خضراء.
- أكمل الجدول الآتي بوضع «موجود» أو «غير موجود» (0,5 نقطة لكل سطر، أي نقطتان):
| المميزات | العينة (أ) | العينة (ب) |
|---|---|---|
| جدار هيكلي | ... | ... |
| فجوة كبيرة | ... | ... |
| نواة | ... | ... |
| بلاستيدات خضراء | ... | ... |
- حدد أي العينتين تمثل خلايا نباتية وأيهما تمثل خلايا حيوانية، مع ذكر دليلين من الملاحظات المقدمة لكل عينة. (نقطتان)
- اذكر دور كل من: النواة، الجدار الهيكلي، الغشاء الهيولي. (3 نقاط: نقطة لكل بنية)
الحل وسلم التنقيط
حل التمرين الأول (7 نقاط)
1. إكمال الجدول (2 ن، 0,5 ن لكل سطر):
| المميزات | العينة (أ) | العينة (ب) |
|---|---|---|
| جدار هيكلي | موجود | غير موجود |
| فجوة كبيرة | موجودة | غير موجودة |
| نواة | موجودة | موجودة |
| بلاستيدات خضراء | غير موجودة | غير موجودة |
ملاحظة: خلايا البشرة الداخلية لقشرة البصلة لا تحتوي على بلاستيدات خضراء لأن هذا الجزء لا يتعرض للضوء.
2. تحديد نوع الخلايا (2 ن):
- العينة (أ) خلايا نباتية (0,5 ن)، والدليلان: وجود جدار هيكلي (0,25 ن) ووجود فجوة كبيرة (0,25 ن).
- العينة (ب) خلايا حيوانية (0,5 ن)، والدليلان: غياب الجدار الهيكلي (0,25 ن) وصغر الفجوات (0,25 ن).
3. أدوار البنى (3 ن):
- النواة (1 ن): تحتوي على المادة الوراثية وتتحكم في نشاط الخلية، وتنقل الصفات الوراثية عند الانقسام.
- الجدار الهيكلي (1 ن): غلاف سيلولوزي صلب يعطي الخلية شكلها ويحميها ويدعمها، ويمنع انفجارها عند امتصاص الماء.
- الغشاء الهيولي (1 ن): يحدّ الخلية ويتحكم في مرور المواد بينها وبين الوسط الخارجي (نفاذية انتقائية).
التمرين الثاني: تأثير تركيز المحلول على خلايا البصل (13 نقطة)
أرادت مجموعة من التلاميذ دراسة تبادل الماء بين الخلية النباتية ومحيطها. وُضعت قطع متماثلة من بشرة بصلة حمراء في سبعة محاليل لكلورور الصوديوم $NaCl$ ذات تراكيز مختلفة، وبعد 20 دقيقة تم عدّ الخلايا المبلزمة في كل عينة من 100 خلية تحت المجهر. النتائج ممثلة في الجدول الآتي:
| تركيز $NaCl$ بـ $g/L$ | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| نسبة الخلايا المبلزمة (%) | 0 | 0 | 10 | 50 | 84 | 97 | 100 |
(البلزمة: انفصال الغشاء الهيولي مع الهيولى عن الجدار الهيكلي بسبب انكماش الفجوة.)
- صف تطور نسبة الخلايا المبلزمة بدلالة تركيز المحلول. (1 نقطة)
- مثّل بيانيًا منحنى تغير نسبة الخلايا المبلزمة بدلالة تركيز $NaCl$. السلم: على محور الفواصل $1\,cm$ لكل $2\,g/L$، وعلى محور التراتيب $1\,cm$ لكل $10\%$. (2,5 نقطة)
- حدد بيانيًا التركيز الذي تكون عنده نصف الخلايا مبلزمة. ماذا تستنتج بخصوص التركيز الداخلي للعصارة الفجوية لخلايا البصل؟ (نقطتان)
- فسّر ظاهرة البلزمة الملاحظة في المحلول الذي تركيزه $12\,g/L$. (نقطتان)
- ماذا يحدث لخلايا البصل إذا وُضعت في الماء المقطر؟ ولماذا لا تنفجر هذه الخلايا بينما تنفجر كريات الدم الحمراء في الوسط نفسه؟ (نقطتان)
- يسقي فلاح من ولاية بسكرة حقله بماء شديد الملوحة، فلاحظ ذبول نباتاته رغم وفرة الماء في التربة. فسّر ذلك علميًا. (1,5 نقطة)
- يُعطى أن الماء يعبر الغشاء الهيولي بسهولة بينما يعبره $NaCl$ ببطء شديد. استنتج خاصية الغشاء الهيولي، ثم اذكر مكوناته الأساسية حسب نموذج الفسيفساء المائعة. (نقطتان)
الحل وسلم التنقيط
حل التمرين الثاني (13 نقطة)
1. وصف التطور (1 ن):
- من $0$ إلى $2\,g/L$: لا توجد خلايا مبلزمة (0%) (0,25 ن).
- من $2$ إلى $12\,g/L$: تزداد نسبة الخلايا المبلزمة بزيادة التركيز، من 0% إلى 100% (0,5 ن).
- تزداد بسرعة بين $4$ و$8\,g/L$، ثم يقل التزايد حتى تصل إلى 100% عند $12\,g/L$ (0,25 ن).
2. المنحنى (2,5 ن):
- محوران مدرجان بشكل صحيح مع البيانات والوحدات (0,5 ن).
- وضع النقاط بدقة: $(0;0)$، $(2;0)$، $(4;10)$، $(6;50)$، $(8;84)$، $(10;97)$، $(12;100)$ (1,5 ن).
- ربط النقاط بمنحنى مع عنوان (0,5 ن).
3. التحديد البياني (2 ن):
- عند ترتيب $50\%$ نقرأ التركيز $6\,g/L$ تقريبًا (0,5 ن).
- الاستنتاج: عند هذا التركيز يكون المحلول متساوي التوتر تقريبًا مع العصارة الفجوية (0,75 ن)، أي أن التركيز الداخلي للعصارة الفجوية يعادل تقريبًا تركيز محلول $NaCl$ بـ $6\,g/L$، فلا يوجد انتقال صافٍ للماء (0,75 ن).
4. تفسير البلزمة (2 ن):
- المحلول الخارجي ($12\,g/L$) أكثر تركيزًا من العصارة الفجوية، أي وسط مفرط التوتر (0,5 ن).
- يخرج الماء من الفجوة والهيولى نحو الوسط الخارجي عبر الغشاء الهيولي بالتناضح، أي من الوسط الأقل تركيزًا إلى الوسط الأكثر تركيزًا (0,5 ن).
- تنكمش الفجوة ويتقلص حجم الهيولى (0,5 ن).
- ينفصل الغشاء الهيولي عن الجدار الهيكلي الذي يبقى ثابتًا، فتظهر البلزمة (0,5 ن).
5. الماء المقطر (2 ن):
- الوسط ناقص التوتر، فيدخل الماء إلى الخلية فتنتفخ الفجوة ويرتفع الضغط داخل الخلية، فتصبح الخلية منتفخة (حالة الامتلاء) (1 ن).
- الخلايا النباتية لا تنفجر لأن الجدار الهيكلي السيلولوزي الصلب يقاوم التمدد. أما كريات الدم الحمراء فخلايا حيوانية بلا جدار، فيتمزق غشاؤها وتنفجر (انحلال الدم) (1 ن).
6. حالة الفلاح (1,5 ن):
- ماء السقي شديد الملوحة، فمحلول التربة أكثر تركيزًا من العصارة الفجوية لخلايا الجذور (0,5 ن).
- يخرج الماء من خلايا الجذور نحو التربة بدل أن يدخل إليها، فتفقد الخلايا امتلاءها وتبلزم (0,5 ن).
- يتوقف تزويد النبات بالماء فيذبل رغم وفرة الماء في التربة (0,5 ن).
7. خاصية الغشاء ومكوناته (2 ن):
- الغشاء الهيولي نفوذ انتقائيًا (شبه نفوذ): يسمح بمرور الماء ويمنع أو يبطئ مرور بعض الأملاح (1 ن).
- المكونات حسب نموذج الفسيفساء المائعة: طبقة مضاعفة من الفوسفوليبيدات (0,5 ن) تتخللها بروتينات متحركة، بعضها سطحي وبعضها عبر غشائي (0,5 ن).