المستوى 3 :ع ت الفرض الثاني للثالثي الثاني (نموذج التمرين الثالث) المدة الزمنية :ساعتان قد يختل توازن الجسم نتيجة تناول المخدرات أو بفعل السموم التي تخترق جلد اإلنسان عن طريق لسعات الحشرات حيث تؤثر هذه المواد على بعض الوظائف الحيوية .من أجل دراسة آلية تأثير نوع خاص من سموم العقارب على النقل العصبي نستعرض الدراسة التالية : الجزء األول: ننبه ليفا عصبيا معزوال تنبيها فعاال في غياب السم وفي وجوده ،النتائج المحصل عليها موضحة في الشكل (أ) من الوثيقة ( )1بينما يمثل الشكل (ب) من الوثيقة نشاط بعضل القنوات الخاصة بالـ Na+و الـ K+إثر التنبيه الفعال لليف العصبي. باستغالل الوثيقة ( )1اقترح فرضيين لتفسير آلية تأثير سم العقرب على الكمون الغشائي.الجزء الثاني: قصد الفهم الجيد آللية تأثير هذا السم و التأكد من صحة إحدى الفرضيتين المقترحتين ،نطبق كمونا مفروضا على غشاء ليف عصبي في ظروف عادية ثم نسجل التيارات الكهربائية الداخلة و الخارجة التي تعقب ذلك، النتائج المحصل عليها مبينة في الشكل (أ) من الوثيقة (.)2 باستعمال تقنية patch-clampنعزل جزأين صغيرين من غشاء الليف العصبي ،يحتوي الجزء األول على قناة خاصة بالصوديوم بينما يحتوي الجزء الثاني على قناة خاصة بالبوتاسيوم ونفرض عليهما كمونا مساويا لـ 0mVونسجل التيارات الداخلة و الخارجة على مستواهما في غياب السم وفي وجوده ،النتائج المحصل عليها مبينة في الشكل (ب) من الوثيقة (.)2 -باستغالل الوثيقة ( )2ناقش مدى صحة الفرضيتين المقترحتين. الجزء الثالث: باالعتماد على المعلومات التي توصلت إليها في التمرين و باالستعانة بمعارفك أكتب نصا علميا توضح من خالله التأثيرات المحتملة لبعض المواد الكيميائية (سموم ،مخدرات )... ،على مختلف البروتينات الغشائية التي تتدخل في النقل العصبي و عواقب ذلك على نشاط الجهاز العصبي. اإلجابة النموذجية الجزء األول: -1استغالل الشكل (أ) من الوثيقة (:)1 تحليل التسجيلين أو المقارنة بينهما: يمثل التسجيالن تغيرات الكمون الغشائي لليف عصبي إثر تنبيه فعال في ظرفين مختلفين حيث نسجل: في غياب سم العقرب: قبل التنبيه ينطلق التسجيل من– 70ميلي فولط و هذا يدل على أن الليف كان في حالة راحة يؤدي التنبيه إلى زوال استقطاب الليف العصبي ( تغير الكمون الغشائي من 70-إلى 40+ميلي فولت ) فيأقل من 1ميلي ثانية متبوع بعودة ثم فرط االستقطاب حيث: من 0.7إلى 1.2عودة االستقطاب (عودة الكمون الغشائي إلى القيمة) 70- من 1.2إلى 2ميلي ثانية يصل المنحنى إلى – 80ميلي فولت وهو يمثل فرط االستقطاب. بعد 2ميلي ثانية يستعيد الليف كمونه الغشائي األصلي ( 70 -ميلي فولت).في وجود سم العقرب: بين 0.2و 0.7ميلي ثانية حدوث زوال اسقطاب يصل إلى 40+ميلي فولت بعد 0.7ميلي ثانية نسجل عودة استقطاب طفيفة تصل إلى حوالي 30+ميلي فولت و تستقر عند هذه القيمةدون استعادة الكمون الغشائي األصلي. االستنتاج :في وجود سم العقرب يبقى الليف العصبي في حالة زوال استقطاب. -2تحليل الشكل (ب) من الوثيقة (:)1 يمثل الشكل رسما تخطيطيا لحالة القنوات الفولطية للصوديوم والبوتاسيوم إثر تنبيه فعال حيث نالحظ: انفتاح قنوات الصوديوم وتدفق هذا األخير نحو الداخل يتزامن مع زوال استقطاب الليف العصبي. دخول قنوات الصوديوم في حالة عدم نشاط وانفتاح قنوات البوتاسيوم ليتدفق هذا األخير نحو الخارج حسبتدرج التركيز تزامنا مع العودة إلى حالة االستقطاب. انغالق كال النوعين من القنوات تزامنا مع استرجاع كمون الراحة.اقتراح فرضيتين: الفرضية :1 يمنع سم العقرب عودة االستقطاب بتثبيطه للقنوات الفولطية المسؤولة عن خروج شوارد البوتاسيوم من هيولى الليف العصبي. الفرضية :2 يمنع سم العقرب عودة االستقطاب ( استمرار حالة زوال االستقطاب) بمنعه النغالق القنوات الفولطية المسؤولة عن دخول الصوديوم إلى هيولى الليف العصبي. الجزء الثاني: تحليل التسجيل ( )01من الوثيقة (:)2 يمثل التيارات المسجلة على مستوى غشاء الليف العصبي بعد تطبيق كمون مفروض حيث: + قبل فرض الكمون يكون الكمون الغشائي -75mVو تكون القنوات الـفولطية للـ Na+و الـ Kمغلقة فال تسمحبمرور الشوارد إنها حالة كمون الراحة. + عند فرض كمون غشائي قيمته 0ميلي فولت يتولد تيار داخلي سريع نتيجة انفتاح القنوات الـفولطية للـ Naأوال لفترة قصيرة مسببة دخول سريع لشوارد الـ Na+و هذا ما ينتج عنه زوال االستقطاب. بعد هذه الفترة تصبح القنوات الـفولطية للـ Na+غير نشطة و تفتح القنوات الـفولطية للـ K+لفترة أطول مسببةخروج بطيء لشوارد الـ K+وبالتالي توليد تيار خارجي بطيء و ينتج عن ذلك عودة االستقطاب. عند زوال الكمون المفروض تنغلق كل من قنوات الـ Na+والـ K+الفولطية فيتوقف توليد التيارات و يستعيدالغشاء كمونه األصلي. تحليل التسجيل ( )02من الوثيقة (:)2 يمثل التيارات األيونية التي تم الحصول عليها بعد تطبيق كمون مفروض على جزأين من غشاء الليف العصبي يحتوي األول على قناة فولطية للصوديوم و يحتوي الثاني على قناة فولطية للبوتاسيوم في وجود سم العقرب: يتولد تيار داخلي سعته 6000ميكرو أمبير و يستمر لمدة أطول ،متبوع بتولد تيار خلرجي بطيء سعته تقارب 1500ميكروأمبير. مناقشة صحة إحدى الفرضيتين مع إبراز آلية تأثير سم العقرب على النشاط العصبي: من خالل هذه المقارنة يتبين لنا أن سم القرب ال يؤثر على القنوات الفولطية للبوتاسيوم بل يؤثر على القنوات الفولطية للصوديوم حيث يبقيها مفتوحة لمدة أطول و هذا ما يسمح باستمرار دخول الصوديوم لمدة أطول مانعا عودة االستقطاب و بالتالي فإن الفرضية ( )2هي الصحيحة. النص العلمي :آلية تأثير المخدرات والسموم على النشاط العصبي وعواقبها: يتعرض اإلنسان في محيطه لتأثيرالسموم الناتجة عن لسعات الحشرات من جهة أو إلى األضرار التي يسببها اإلدمان على المخدرات من جهة أخرى .فماهي التأثيرات المحتملة لهذه المواد على مختلف البروتينات الغشائية التي تتدخل في النقل العصبي .وماهي عواقب ذلك على نشاط الجهاز العصبي؟ تؤثر المخدرات والسموم بأنواعها على انتقال الرسالة العصبية وتتجلى بعض آثارها على البروتينات الغشائية المسؤولة على انتقالها سواء على مستوى الليف العصبي أو على مستوى االتصاالت العصبية. فعلى مستوى الليف العصبي تستهدف هذه المواد القنوات الفولطية من خالل: غلق القنوات القنوات الفولطية للـ ( Na⁺منع زوال االستقطاب) ومنه تثبيط انتقال الرسالة العصبية عبر الليفالعصبي. منع انفتاح القنوات القنوات الفولطية للـ K⁺وبالتالي استمرار كمونات العمل. من انغالق القنوات القنوات الفولطية للـ Na⁺ومنه استمرار حالة زوال االستقطاب لمدة أطول (حالة سمالعقرب). أما على مستوى المشبك فيكون التأثير على إحدى مراحل النقل المشبكي من خالل: إعاقة انفتاح القنوات الفولطية للـ Ca⁺⁺ومنه منع تحرير الوسيط الكيميائي األستيل كولين ينتج عنه كبح انتقالالرسالة العصبية إلى الخلية بعد المشبكية.. مواد تنافس الوسيط الكيميائي على مستقبالته الغشائية فتعرقل عمله (التقليل من انتقال الرسالة العصبية) مثلالكورار أو األلفا بانغاروتوكسين مع االستيل كولين. وإما بزيادة مفعول الوسيط الكيميائي مثال :المورفين مع األنكيفالين.مهما كانت طريقة تأثيرها ،تبقى للسموم والمخدرات عواقب سلبية على الجهاز العصبي كون مفعولها يدوم لمدة أطول نظرا لعدم إماهتها إنزيميا أو إعادة امتصاصها كما هو الحال بالنسبة للمبلغات العصبية الطبيعية مما يؤدي إلى اختالل في نشاط الجهاو العصبي بالتنبيه أو بالتثبيط و قد يصل األمر إلى الموت في حالة الجرعات القوية.