موضوع امتحان بكالوريا 2026 في علوم الطبيعة والحياة مع الحل – شعبة علوم تجريبية

التمرين الأول: (06 نقاط) — تنظيم الضغط الشرياني

يتم تنظيم الضغط الشرياني عبر آليات عصبية وهرمونية معقدة تضمن استقراره ضمن القيم الطبيعية.

1. أذكر المستقبلات الحساسة لتغيرات الضغط الشرياني وموقعها.
2. ارسم مخططاً وظيفياً يوضح كيفية تنظيم الضغط الشرياني في حالة انخفاضه المفاجئ.
3. ما دور الجهاز العصبي المستقل والهرمونات (الأدرينالين، الألدوستيرون) في رفع الضغط الشرياني؟
4. حدد المراكز العصبية المسؤولة عن تنظيم الضغط الشرياني.

التمرين الثاني: (06 نقاط) — التنظيم الهرموني للسكر

في إحدى الدراسات، تم قياس تركيز الأنسولين والجلوكاغون في الدم لشخص صائم ثم بعد تناول وجبة غنية بالسكريات.

1. مثل منحنيين بيانيين (تخطيطيين) لتركيز الأنسولين والجلوكاغون في دم شخص صائم ثم بعد تناول الوجبة.
2. اشرح العلاقة بين إفراز الأنسولين والجلوكاغون وتنظيم نسبة السكر في الدم.
3. توقع ما يحدث لمستوى السكر في الدم إذا تعطلت خلايا (β) في جزر لانجرهانس.

التمرين: (08 نقاط)

في أحد مختبرات الهندسة الوراثية، تم عزل جين مسؤول عن إنتاج هرمون النمو البشري وإدخاله في خلايا بكتيريا (E. coli) لإنتاج الهرمون بكميات تجارية.

1. صف المراحل الأساسية للتقنية المستخدمة في نقل الجين البشري إلى البكتيريا.
2. أذكر الأدوات البيولوجية (الإنزيمات، النواقل) اللازمة لهذه العملية ودور كل منها.
3. ما أهمية إنتاج هرمون النمو البشري بهذه الطريقة مقارنة بالطرق التقليدية؟
4. ما التحديات الأخلاقية المرتبطة باستخدام هذه التقنيات؟

التمرين الأول: تنظيم الضغط الشرياني

1. المستقبلات الحساسة: مستقبلات الضغط (Barorécepteurs) موجودة في: جيب السباتي (Sinus carotidien)، قوس الأبهر (Arc aortique)، الأذينين الأيمن والأيسر.
2. مخطط تنظيم الضغط الشرياني في حالة انخفاضه:
   انخفاض الضغط ← تحسس المستقبلات الضغطية ← إرسال سيالات عصبية إلى مركز تنظيم الضغط في النخاع المستطيل ←
   • تفعيل الجهاز العصبي الودي (زيادة تواتر القلب، تضيق الأوعية الدموية، زيادة قوة الانقباض)
   • تثبيط الجهاز العصبي نظير الودي (تثبيط العصب المبهم)
   • إفراز الأدرينالين من لب الكظر ← تسارع القلب + تضيق الأوعية
   • تفعيل نظام رينين-أنجيوتنسين-ألدوستيرون ← احتباس الصوديوم والماء ← زيادة حجم الدم
   ← ارتفاع الضغط إلى قيمه الطبيعية (تغذية راجعة سلبية)
3. دور الأدرينالين: يزيد من وتيرة وقوة انقباض القلب، يضيق الأوعية الدموية الطرفية.
   دور الألدوستيرون: يزيد من إعادة امتصاص الصوديوم في الكلية، مما يؤدي إلى احتباس الماء وزيادة حجم الدم.
4. المراكز العصبية: النخاع المستطيل (Bulbe rachidien) — يحتوي على مركز تسارع قلب (Centre cardio-accélérateur) ومركز تبطيء قلب (Centre cardio-modérateur) ومركز تضيق وعائي (Vasoconstricteur).

التمرين الثاني: التنظيم الهرموني للسكر

1. المنحنيان البيانيان:
   • في حالة الصيام: تركيز الأنسولين منخفض (≈10 μU/ml)، تركيز الجلوكاغون مرتفع نسبياً (≈80 pg/ml).
   • بعد تناول الوجبة (بـ 30-60 دقيقة): تركيز الأنسولين يرتفع تدريجياً إلى ذروة (≈80 μU/ml)، تركيز الجلوكاغون ينخفض.
   • بعد 2-3 ساعات: يعود كلا الهرمونين إلى مستويات الصيام تدريجياً.
2. العلاقة: الأنسولين يخفض سكر الدم (بتحفيز دخول الجلوكوز إلى الخلايا، تخزينه كجليكوجين في الكبد والعضلات، تثبيط استحداث الجلوكوز). الجلوكاغون يرفع سكر الدم (بتحفيز تحلل الجليكوجين في الكبد، استحداث الجلوكوز). بينهما علاقة تضاد (Antagonisme) تحافظ على توازن سكر الدم (تغذية راجعة سلبية).
3. تعطل خلايا β: يؤدي إلى نقص إفراز الأنسولين ← ارتفاع مزمن في سكر الدم (داء السكري النمط 1) ← زيادة الجلوكوز في البول (بوال)، العطش، فقدان الوزن، تعب عام. يحتاج المريض إلى حقن الأنسولين الخارجي مدى الحياة.

التمرين: الوراثة والتطبيقات البيوتكنولوجية

1. المراحل الأساسية لنقل الجين البشري إلى البكتيريا:
   • (1) عزل الجين: استخراج mRNA من خلايا بشرية منتجة لهرمون النمو ← تحويله إلى cDNA بواسطة إنزيم النسخ العكسي (Transcriptase inverse).
   • (2) قطع الناقل (البلازميد): استخدام إنزيمات القطع (Enzymes de restriction) لفتح البلازميد البكتيري.
   • (3) الإدراج (الربط): إدراج cDNA في البلازميد المفتوح بواسطة إنزيم الليغاز (ADN ligase).
   • (4) النقل: إدخال البلازميد المعدل (مأشوب) إلى البكتيريا (بالصدمة الحرارية أو الكهربائية).
   • (5) الانتقاء والاستنساخ: زرع البكتيريا في وسط انتقائي (مضاد حيوي) ← تحديد البكتيريا التي تحمل البلازميد ← استنساخها.
   • (6) الإنتاج والتنقية: تحفيز البكتيريا على إنتاج الهرمون ← تنقية البروتين المنتج ← تعبئته تجارياً.
2. الأدوات البيولوجية ودورها:
   • إنزيمات القطع (Restriction Enzymes): تقطع الـ DNA في مواقع محددة (BamHI, EcoRI…).
   • إنزيم الليغاز (Ligase): يربط (يلحم) قطع الـ DNA بعضها ببعض.
   • الناقل البلازميدي (Plasmid Vector): يحمل الجين المراد نقله إلى الخلية المضيفة، ويحتوي على علامات انتقائية (مقاومة مضاد حيوي).
   • إنزيم النسخ العكسي (Reverse Transcriptase): يحول الـ mRNA إلى cDNA.
   • البكتيريا المضيفة (E. coli): خلية مستقبلة تقوم بإنتاج البروتين المحمول جينياً.
3. أهمية هذه الطريقة: إنتاج كميات كبيرة من الهرمون بتكلفة أقل، تجنب استخدام المصادر البشرية (خطورة نقل الأمراض)، إنتاج بروتين مطابق للبروتين البشري الطبيعي (نشاط بيولوجي عالٍ)، إمكانية إنتاج بروتينات بشرية أخرى (الأنسولين، عامل التخثر، لقاحات).
4. التحديات الأخلاقية: التعديل الوراثي للكائنات الحية (مخاوف بيئية)، تسليع الحياة البشرية (براءة اختراع الجينات)، مخاطر التلوث الوراثي (انتقال الجينات لكائنات أخرى)، التفاوت في الوصول إلى العلاجات (العدالة الصحية)، حقوق المرضى (الموافقة المستنيرة، الخصوصية الجينية).