الفرض الأول في علوم الطبيعة والحياة للفصل الأول، السنة الرابعة متوسط
المدة: ساعة واحدة (60 دقيقة) المحاور: الاتصال العصبي: بنية الجهاز العصبي ودوره، النشاط المنعكس والقوس الانعكاسية، الرسالة العصبية وتشفير شدة التنبيه، المشبك ونقل الرسالة العصبية، تأثير بعض المواد على الاتصال العصبي
التمرين الأول: المعارف (6 نقاط)
أولا: أجب بـ «صحيح» أو «خطأ» مع تصحيح العبارة الخاطئة (2 ن)
- النخاع الشوكي هو المركز العصبي لمنعكس سحب الرجل عند وخزها.
- الجذر الخلفي للعصب الشوكي جذر حركي.
- تنتقل الرسالة العصبية في الليف العصبي في شكل كهربائي، وتنتقل عبر المشبك في شكل كيميائي.
- تُشفَّر شدة التنبيه بسعة كمون العمل، فكلما زادت الشدة ازدادت السعة.
ثانيا: اختر الإجابة الصحيحة الوحيدة في كل حالة (1.5 ن)
- المركز العصبي للفعل المنعكس الرضفي (انتفاض الركبة) هو:
- أ) المخ
- ب) النخاع الشوكي
- ج) المخيخ
- يتم تحرير الوسيط الكيميائي من:
- أ) الغشاء بعد المشبكي
- ب) الزر المشبكي (النهاية قبل المشبكية)
- ج) الشق المشبكي
- في المقطع العرضي للنخاع الشوكي، توجد المادة الرمادية:
- أ) في المحيط
- ب) في الوسط على شكل فراشة
- ج) غائبة تماما
ثالثا: أكمل الفراغات بما يناسب (1 ن)
- تسمى الخلية العصبية .................
- يتم الاتصال بين خليتين عصبيتين عن طريق .................
- الوسيط الكيميائي المحرَّر عند المشبك العصبي العضلي هو .................
- تتكون المادة الرمادية في النخاع الشوكي أساسا من .................
رابعا: صِل بسهم كل عنصر من القائمة (أ) بالدور المناسب له من القائمة (ب) (1.5 ن)
| القائمة (أ) | القائمة (ب) |
|---|---|
| 1. المستقبل الحسي | أ. نقل الرسالة من المركز العصبي إلى العضو المنفذ |
| 2. العصب الحركي | ب. توازن الجسم وتنسيق الحركات |
| 3. المخيخ | ج. تحويل التنبيه إلى رسالة عصبية حسية |
الحل وسلم التنقيط
أولا: صحيح/خطأ (2 ن، 0.5 لكل عبارة)
- صحيح. (0.5)
- خطأ: الجذر الخلفي جذر حسي ينقل الرسالة من المستقبل إلى النخاع الشوكي. (0.25 للحكم + 0.25 للتصحيح)
- صحيح. (0.5)
- خطأ: تُشفَّر الشدة بـ تواتر كمونات العمل (عددها في الثانية)، أما السعة فتبقى ثابتة. (0.25 + 0.25)
ثانيا: اختيار الإجابة (1.5 ن، 0.5 لكل سؤال)
- ب) النخاع الشوكي. (0.5)
- ب) الزر المشبكي. (0.5)
- ب) في الوسط على شكل فراشة. (0.5)
ثالثا: إكمال الفراغات (1 ن، 0.25 لكل فراغ)
- العصبون. (0.25)
- المشبك. (0.25)
- الأستيل كولين. (0.25)
- أجسام الخلايا العصبية (أجسام العصبونات). (0.25)
رابعا: الوصل (1.5 ن، 0.5 لكل وصلة)
- 1 ← ج (0.5)
- 2 ← أ (0.5)
- 3 ← ب (0.5)
التمرين الثاني: دراسة تجريبية لفعل منعكس (6 نقاط)
لدراسة الفعل المنعكس عند الضفدع، أجرى فوج من تلاميذ السنة الرابعة متوسط بمخبر متوسطة «ابن باديس» بقسنطينة التجارب التالية على ضفدع مفصول الرأس (نخاعه الشوكي سليم). يُنبَّه الجلد بقطرة حمض ضعيف، وتُنبَّه أطراف الجذور العصبية المقطوعة بتيار كهربائي مناسب. النتائج في الجدول:
| رقم التجربة | الشروط التجريبية | النتيجة |
|---|---|---|
| 1 | تنبيه جلد الرجل الخلفية والنخاع الشوكي سليم | انسحاب الرجل |
| 2 | تنبيه جلد الرجل بعد إتلاف النخاع الشوكي | لا استجابة |
| 3 | قطع الجذر الخلفي للعصب الشوكي ثم تنبيه الجلد | لا استجابة |
| 4 | بعد قطع الجذر الخلفي: تنبيه الطرف المتصل بالنخاع الشوكي | انسحاب الرجل |
| 5 | قطع الجذر الأمامي ثم تنبيه الجلد | لا استجابة |
| 6 | بعد قطع الجذر الأمامي: تنبيه الطرف المتصل بالعضلة | تقلص العضلة |
الأسئلة:
- سمِّ الظاهرة الملاحظة في التجربة 1، ثم اذكر خاصيتين لها. (1 ن)
- ماذا تستنتج من مقارنة التجربتين 1 و2؟ (1 ن)
- استنتج دور كل من الجذر الخلفي والجذر الأمامي بالاعتماد على التجارب 3 و4 و5 و6. (2 ن)
- أنجز مخططا وظيفيا (بالكلمات والأسهم) يمثل القوس الانعكاسية لهذا الفعل، مبينا في كل مرحلة العنصر المسؤول عنها. (1.5 ن)
- لماذا تبقى الاستجابة غائبة في التجربة 3 رغم سلامة النخاع الشوكي والجذر الأمامي؟ (0.5 ن)
الحل وسلم التنقيط
- (1 ن)
- الظاهرة: فعل منعكس (انسحاب الرجل). (0.5)
- خاصيتان: لا إرادي، سريع، فطري، ثابت ومحدد (تقبل أي خاصيتين). (0.25 + 0.25)
- (1 ن)
- في التجربة 1 (نخاع سليم) توجد استجابة، وفي التجربة 2 (نخاع متلف) لا توجد. (0.5)
- النخاع الشوكي هو المركز العصبي للفعل المنعكس، وهو ضروري لحدوثه. (0.5)
- (2 ن)
- التجربتان 3 و4: بعد قطع الجذر الخلفي، لا استجابة عند تنبيه الجلد، لكن تنبيه الطرف المتصل بالنخاع يعطي استجابة. إذن الجذر الخلفي ينقل الرسالة الحسية من المستقبل إلى النخاع الشوكي، فهو جذر حسي. (1)
- التجربتان 5 و6: بعد قطع الجذر الأمامي، لا استجابة عند تنبيه الجلد، لكن تنبيه الطرف المتصل بالعضلة يسبب تقلصها. إذن الجذر الأمامي ينقل الرسالة الحركية من النخاع إلى العضلة، فهو جذر حركي. (1)
- المخطط الوظيفي (1.5 ن):
مستقبلات حسية في الجلد ← عصب حسي (الجذر الخلفي) ← النخاع الشوكي (مركز عصبي) ← عصب حركي (الجذر الأمامي) ← عضلة (عضو منفذ)
- خمسة عناصر مرتبة مع تسمية دور كل منها (0.25 لكل عنصر، أي 1.25)، واتجاه الأسهم صحيح (0.25).
- لأن الجذر الخلفي مقطوع، فلا تصل الرسالة الحسية إلى النخاع الشوكي، فلا يصدر مركز النخاع أمرا حركيا. (0.5)
الوضعية الإدماجية: حادث دراجة (8 نقاط)
تعرض سامي، تلميذ في الرابعة متوسط من ولاية سطيف، لحادث أثناء ركوبه الدراجة، فنُقل إلى المستشفى. بعد الفحص تبيّن أن نخاعه الشوكي مقطوع على مستوى الصدر. لاحظ الطبيب ما يلي:
- عند وخز جلد رجله بدبوس لا يشعر سامي بأي ألم، ولا يستطيع تحريك رجليه إراديا.
- عند الطرق على الوتر تحت الرضفة (الركبة) يحدث انتفاض لا إرادي للرجل.
الوثيقة 1: تسجيل الرسائل العصبية
عند تنبيه مستقبل حسي في الجلد بشدات مختلفة، والتسجيل على الليف العصبي الحسي المرتبط به، حُصل على النتائج التالية:
| شدة التنبيه (وحدة اعتبارية) | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| تواتر كمونات العمل (كمون/ثا) | 10 | 25 | 40 |
| سعة كمون العمل ($mV$) | 100 | 100 | 100 |
الوثيقة 2: تأثير الكورار (مادة سامة) على العضلة
يُحضَّر عصب حركي متصل بعضلته (مع منطقة الاتصال بينهما، وهي مشبك عصبي عضلي)، ثم تُجرى التجارب الآتية:
| الشروط | التسجيل على العصب قرب العضلة | استجابة العضلة |
|---|---|---|
| 1. تنبيه العصب في الحالة العادية | كمونات عمل | تقلص |
| 2. تنبيه العصب بعد وضع الكورار عند منطقة الاتصال | كمونات عمل بنفس الخصائص | لا تقلص |
| 3. تنبيه العضلة مباشرة بعد وضع الكورار | لا شيء | تقلص |
| 4. حقن الأستيل كولين في منطقة الاتصال بعد وضع الكورار | لا شيء | لا تقلص |
الأسئلة:
- فسّر عدم إحساس سامي بوخز رجله وعدم قدرته على تحريكها إراديا. (1.5 ن)
- فسّر بقاء الفعل المنعكس الرضفي رغم قطع النخاع الشوكي. (1.5 ن)
- حلّل معطيات الوثيقة 1، ثم استنتج كيف تُشفَّر شدة التنبيه في الرسالة العصبية. (1.5 ن)
- باستغلال الوثيقة 2، حدّد موضع تأثير الكورار مع التعليل، ثم اقترح تفسيرا لنتيجة الحالة 4. (2 ن)
- اكتب نصا علميا موجزا (من 4 إلى 5 أسطر) تبيّن فيه كيف تنتقل الرسالة العصبية من المستقبل الحسي إلى العضو المنفذ في فعل منعكس، مبرزا دور المشبك. (1.5 ن)
الحل وسلم التنقيط
- (1.5 ن)
- قطع النخاع الشوكي يمنع وصول الرسائل الحسية القادمة من الرجلين إلى الدماغ (مركز الإحساس بالألم)، فلا يشعر سامي بالوخز. (0.75)
- كما يمنع وصول الأوامر الحركية الإرادية من الدماغ إلى عضلات الرجلين، فلا يستطيع تحريكهما إراديا. (0.75)
- (1.5 ن)
- القوس الانعكاسية للمنعكس الرضفي تقع أسفل مستوى القطع وتبقى سليمة. تتكون هذه القوس من المستقبلات الحسية في العضلة الباسطة التي يمدّها الطرق على الوتر (المغازل العصبية العضلية)، ثم العصب الحسي، ثم المركز في النخاع القطني، ثم العصب الحركي، ثم العضلة. (1)
- المركز العصبي في النخاع الشوكي لا يحتاج إلى الدماغ، لذلك يبقى الفعل المنعكس ممكنا. (0.5)
- (1.5 ن)
- التحليل: كلما زادت شدة التنبيه من 1 إلى 3، ازداد تواتر كمونات العمل من 10 إلى 25 ثم 40 كمون/ثا، بينما بقيت السعة ثابتة عند $100$ $mV$. (0.75)
- الاستنتاج: تُشفَّر شدة التنبيه بتواتر كمونات العمل، وليس بسعتها. (0.75)
- (2 ن)
- الحالة 2: كمونات العمل عادية، فالكورار لا يمنع انتقال الرسالة في الليف العصبي. (0.5)
- الحالة 3: العضلة تتقلص عند تنبيهها مباشرة، فالكورار لا يؤثر على العضلة نفسها. (0.5)
- إذن الكورار يؤثر على المشبك العصبي العضلي (منطقة الاتصال بين العصب والعضلة)، فيمنع نقل الرسالة إلى العضلة. (0.5)
- الحالة 4: الأستيل كولين المحقون لا يُحدث تقلصا لأن الكورار يشغل المستقبلات الغشائية على الغشاء بعد المشبكي، فيمنع الوسيط الكيميائي من الارتباط بها. (0.5)
- النص العلمي (1.5 ن): نقبل أي صياغة سليمة تتضمن الأفكار التالية:
- يحوّل المستقبل الحسي التنبيه إلى رسالة عصبية في شكل كمونات عمل تنتقل عبر العصب الحسي إلى النخاع الشوكي. (0.5)
- يعالج المركز العصبي الرسالة ويرسل رسالة حركية عبر العصب الحركي. (0.5)
- عند المشبك يُحرَّر الوسيط الكيميائي من الزر المشبكي، فيعبر الشق المشبكي ويرتبط بمستقبلات الغشاء بعد المشبكي، فتنشأ رسالة جديدة تصل إلى العضلة فتتقلص. (0.5)