الاختبار الأول في علوم الطبيعة والحياة للفصل الأول، السنة الأولى ثانوي (جذع مشترك علوم وتكنولوجيا)
المدة: ساعتان (2 س) المحاور: المكونات الكيميائية للخلية والكشف عن المواد العضوية (النشاء، السكريات المختزلة، البروتينات، الدسم)، بنية الخلية النباتية والخلية الحيوانية، الغشاء الهيولي والتبادلات بين الخلية ووسطها (الانتشار، الخاصية الحلولية)، تأثير تركيز الوسط الخارجي في الخلية (الانكماش الهيولي، انحلال الدم)
التمرين الأول: المكونات الكيميائية للخلية (5 نقاط) (5 نقاط)
الجزء الأول (3 نقاط)
أجرت تلميذة من السنة الأولى ثانوي في مخبر الثانوية اختبارات كيميائية على أربعة محاليل مستخلصة من مواد غذائية، فسجلت النتائج في الجدول الآتي:
| المحلول | الاختبار المستعمل | النتيجة الملاحظة |
|---|---|---|
| مستخلص البطاطا | الماء اليودي | ظهور لون أزرق داكن |
| بياض البيض (محلول) | محلول بيوري | ظهور لون بنفسجي |
| عصير العنب | محلول فهلنغ مع التسخين | ظهور راسب أحمر آجري |
| زيت الزيتون | الفرك على ورق الترشيح | بقعة شفافة لا تزول بالتسخين |
- حدد المادة العضوية التي كشف عنها كل اختبار. (2 ن)
- لو أضافت التلميذة محلول فهلنغ مع التسخين إلى محلول نشاء نقي، فما النتيجة المنتظرة؟ علل إجابتك. (1 ن)
الجزء الثاني (نقطتان)
أجب بـ «صحيحة» أو «خاطئة» عن كل عبارة من العبارات الآتية، ثم صحح العبارة الخاطئة: (0,5 ن لكل عبارة)
- تمتلك الخلية الحيوانية جداراً هيكلياً من السيلولوز.
- الماء هو المكوّن الأكثر وفرة في الخلية الحية.
- الغشاء الهيولي يسمح بمرور بعض المواد ويمنع مرور أخرى.
- في الانتشار تنتقل المادة المذابة من الوسط الأقل تركيزاً إلى الوسط الأكثر تركيزاً.
الحل وسلم التنقيط
الجزء الأول (3 نقاط)
- المواد العضوية المكتشفة: (0,5 ن لكل مادة)
- مستخلص البطاطا: النشاء (الماء اليودي يكشف عن النشاء). (0,5 ن)
- بياض البيض: البروتينات (محلول بيوري). (0,5 ن)
- عصير العنب: سكر مختزل (الغلوكوز) (محلول فهلنغ). (0,5 ن)
- زيت الزيتون: الدسم (الليبيدات). (0,5 ن)
- النتيجة المنتظرة: لا يظهر الراسب الأحمر الآجري ويبقى لون المحلول أزرق. (0,5 ن) التعليل: النشاء ليس سكراً مختزلاً، ومحلول فهلنغ يكشف عن السكريات المختزلة فقط. (0,5 ن)
الجزء الثاني (نقطتان)
- خاطئة: الخلية الحيوانية ليس لها جدار، والجدار السيلولوزي خاص بالخلية النباتية. (0,5 ن)
- صحيحة. (0,5 ن)
- صحيحة (النفاذية الانتقائية). (0,5 ن)
- خاطئة: ينتقل المذاب من الوسط الأكثر تركيزاً إلى الوسط الأقل تركيزاً. (0,5 ن)
التمرين الثاني: دراسة تجريبية لتأثير تركيز الوسط في أسطوانات البطاطا (7 نقاط) (7 نقاط)
لدراسة تأثير تركيز الوسط الخارجي في الخلايا النباتية، حضّر أستاذ في مخبر ثانوية بمدينة باتنة ست أسطوانات متماثلة من درنة بطاطا، كتلة كل منها 10 g. وضع كل أسطوانة في كأس يحتوي على محلول كلور الصوديوم $NaCl$ بتركيز مختلف، وترك الجميع مدة ساعة عند درجة حرارة المخبر. بعد ذلك جفّف الأسطوانات بورق نشّاف ثم قاس كتلة كل منها. النتائج في الجدول:
| تركيز $NaCl$ في الوسط ($g/L$) | 0 (ماء مقطر) | 4 | 8 | 12 | 16 | 20 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| الكتلة النهائية ($g$) | 11,2 | 10,6 | 10,1 | 9,5 | 9,0 | 8,6 |
- احسب النسبة المئوية لتغير الكتلة في كل حالة وفق العلاقة: $\dfrac{\text{الكتلة النهائية} - \text{الكتلة الابتدائية}}{\text{الكتلة الابتدائية}} \times 100$، ثم أنجز جدولاً بالنتائج. (1,5 ن)
- ارسم المنحنى الذي يمثل تغير النسبة المئوية للكتلة بدلالة تركيز $NaCl$ (على محور الفواصل: 1 cm لكل $2\ g/L$، وعلى محور التراتيب: 1 cm لكل $2\%$). (1,5 ن)
- حلل المنحنى، واستنتج العلاقة بين تركيز الوسط وتغير كتلة الأسطوانات. (1 ن)
- حدد بيانياً التركيز الذي لا تتغير عنده كتلة الأسطوانات، وماذا يمثل هذا التركيز بالنسبة لخلايا البطاطا؟ (1 ن)
- فسّر الزيادة في الكتلة في الماء المقطر والنقصان في المحلول المركز، مبرزاً دور الغشاء الهيولي. (1 ن)
- اذكر شرطين يجب احترامهما في هذه التجربة حتى تكون النتائج قابلة للمقارنة، مع التعليل. (1 ن)
الحل وسلم التنقيط
- الجدول: (1,5 ن: 0,25 ن لكل حساب)
| التركيز ($g/L$) | 0 | 4 | 8 | 12 | 16 | 20 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| تغير الكتلة (%) | +12 | +6 | +1 | −5 | −10 | −14 |
مثال: $\dfrac{11{,}2-10}{10}\times 100 = +12\%$ و$\dfrac{8{,}6-10}{10}\times 100 = -14\%$.
- رسم المنحنى: (1,5 ن) احترام السلم على المحورين (0,5 ن)، تسمية المحورين مع الوحدات وعنوان المنحنى (0,5 ن)، تعيين النقاط الست ورسم المنحنى بشكل صحيح (0,5 ن). المنحنى متناقص ويقطع محور الفواصل قرب $8{,}7\ g/L$.
- التحليل: (1 ن) عندما يكون تركيز $NaCl$ بين 0 و8 $g/L$ تزداد كتلة الأسطوانات، وتتناقص الزيادة كلما ارتفع التركيز. (0,25 ن) وعند تركيز أكبر من نحو 9 $g/L$ تنقص الكتلة، ويزداد النقصان بارتفاع التركيز. (0,25 ن) الاستنتاج: يؤثر تركيز الوسط الخارجي في كمية الماء داخل الخلايا، فكلما ارتفع هذا التركيز قلّت كتلة الأسطوانة. (0,5 ن)
- المنحنى يقطع محور الفواصل عند تركيز قريب من $8{,}7\ g/L$ (يقبل من 8,5 إلى 9). (0,5 ن) يمثل هذا التركيز تركيز الوسط المتعادل (متساوي التوتر مع العصارة الخلوية)، فلا يوجد صافي انتقال للماء. (0,5 ن)
- التفسير: (1 ن) في الماء المقطر يكون الوسط الخارجي أقل تركيزاً من الخلايا، فيدخل الماء إلى الخلايا فتزداد الكتلة. (0,5 ن) في المحلول المركز يكون الوسط أكثر تركيزاً، فيخرج الماء من الخلايا فتنقص الكتلة. الغشاء الهيولي نفوذ انتقائياً: يسمح بمرور الماء ولا يسمح بمرور المذاب بسهولة، فينتقل الماء نحو الوسط الأكثر تركيزاً. (0,5 ن)
- الشرطان (0,5 ن لكل شرط مع التعليل):
- أخذ أسطوانات متماثلة (الكتلة الابتدائية والحجم ونفس الدرنة) حتى يكون التغير راجعاً إلى التركيز فقط.
- تساوي مدة الغمر ودرجة الحرارة وحجم المحلول، حتى تكون ظروف التجربة نفسها ويبقى التركيز هو العامل المتغير الوحيد.
- تجفيف الأسطوانات قبل الوزن للتخلص من الماء العالق على السطح.
(يقبل أي شرطين صحيحين)
التمرين الثالث: وضعية إدماجية (8 نقاط) (8 نقاط)
الجزء الأول: الخلية الحيوانية (3 نقاط)
تحضّر ممرضة في مستشفى بقسنطينة المحلول الفيزيولوجي. وللتحقق من ملاءمة المحاليل لكريات الدم الحمراء، وُضعت قطرة دم في ثلاثة محاليل مختلفة ولوحظت الخلايا بالمجهر الضوئي:
| المحلول | تركيز $NaCl$ ($g/L$) | ملاحظة الكريات الحمراء |
|---|---|---|
| أ | 0 (ماء مقطر) | انفجار الكريات واختفاؤها (انحلال الدم) |
| ب | 9 | كريات سليمة بشكلها الطبيعي |
| ج | 30 | كريات منكمشة ومتجعدة |
- فسّر ما حدث للكريات الحمراء في كل من المحلولين «أ» و«ج». (1,5 ن)
- لماذا يُستعمل محلول تركيزه $9\ g/L$ لحقن المرضى؟ (0,5 ن)
- لا تنفجر الخلية النباتية عند وضعها في الماء المقطر مثل الكرية الحمراء. اذكر العنصر البنيوي المسؤول عن ذلك، وبيّن دوره. (1 ن)
الجزء الثاني: الخلية النباتية (5 نقاط)
سقى فلاح من ولاية ورقلة حقل طماطم بماء بئر تركيز الأملاح فيه يعادل $8\ g/L$ من $NaCl$، فلاحظ بعد أيام ذبول النباتات رغم توفر الماء في التربة. استشار مهندساً فلاحياً أخبره أن تركيز العصارة في خلايا جذور الطماطم يعادل $5\ g/L$ من $NaCl$، وأن ماء بئر آخر قريب تركيز أملاحه $1\ g/L$.
- قارن بين تركيز الوسط الخارجي وتركيز عصارة خلايا الجذر في حالة كل من البئرين، وحدد اتجاه حركة الماء في كل حالة. (1,5 ن)
- ماذا يحدث لخلايا الجذر عند السقي بماء البئر الأول؟ سمّ هذه الظاهرة. (1 ن)
- فسّر ذبول النباتات. (1 ن)
- بماذا تنصح الفلاح؟ علل نصيحتك. (1 ن)
- ارسم مخططاً مبسطاً لخلية من خلايا الجذر عند السقي بماء البئر الأول، مع وضع البيانات: الجدار، الغشاء الهيولي، الفجوة. (0,5 ن)
الحل وسلم التنقيط
الجزء الأول (3 نقاط)
- التفسير: (1,5 ن)
- المحلول «أ»: الوسط أقل تركيزاً من محتوى الكرية، فيدخل الماء بكثرة إلى الكرية، وبما أنها بلا جدار فإنها تنتفخ حتى ينفجر الغشاء (انحلال الدم). (0,75 ن)
- المحلول «ج»: الوسط أكثر تركيزاً من محتوى الكرية، فيخرج الماء منها فتنكمش وتتجعد. (0,75 ن)
- المحلول $9\ g/L$ متعادل (متساوي التوتر) مع الكريات الحمراء، أي مساوٍ لتركيز سائلها الداخلي، فلا يتغير حجمها ولا تتلف خلايا الدم. (0,5 ن)
- الجدار الهيكلي السيلولوزي. (0,5 ن) هو جدار صلب مقاوم يحيط بالغشاء الهيولي، ويحدّ من تمدد الخلية عند دخول الماء فيمنع انفجارها. (0,5 ن)
الجزء الثاني (5 نقاط)
- المقارنة: (1,5 ن)
- البئر الأول ($8\ g/L$): الوسط أكثر تركيزاً من عصارة الخلايا ($5\ g/L$)؛ يخرج الماء من خلايا الجذر نحو التربة. (0,75 ن)
- البئر الثاني ($1\ g/L$): الوسط أقل تركيزاً؛ يدخل الماء من التربة إلى خلايا الجذر. (0,75 ن)
- يخرج الماء من الفجوة والهيولى، فتنكمش الهيولى وينفصل الغشاء الهيولي عن الجدار. (0,5 ن) تسمى الظاهرة الانكماش الهيولي. (0,5 ن)
- فقدت خلايا الجذر ماءها فنقص الامتلاء الخلوي (الضغط على الجدار)، وبذلك لا تستطيع الأوراق والسيقان البقاء منتصبة، فتذبل النباتات رغم وجود الماء في التربة. (1 ن)
- النصيحة: (1 ن) استعمال ماء البئر الثاني قليل الملوحة ($1\ g/L$) في السقي. (0,5 ن) التعليل: هو أقل تركيزاً من عصارة الجذور، فيدخل الماء إلى الخلايا وتبقى ممتلئة ومنتصبة. (0,5 ن) (تقبل أيضاً نصيحة تمديد ماء البئر الأول حتى يقل تركيزه عن $5\ g/L$ مع التعليل)
- المخطط: (0,5 ن) رسم الجدار الخارجي ثابتاً، وغشاء هيولي منسحب عن الجدار، وفجوة ضامرة، مع كتابة البيانات الثلاثة.