\documentclass[12pt,a4paper]{article}
\usepackage[margin=2cm]{geometry}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage{tikz,tkz-tab}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=1.17}
\usetikzlibrary{arrows.meta,calc,positioning}
\usepackage{fontspec}
\usepackage{tcolorbox}
\tcbuselibrary{skins}
\usepackage{array}
\usepackage{polyglossia}
\setmainlanguage[numerals=maghrib]{arabic}
\setotherlanguage{french}
\newfontfamily\arabicfont[Script=Arabic,Scale=1.15]{Amiri}
\newfontfamily\arabicfontsf[Script=Arabic,Scale=1.15]{Amiri}
\newcommand{\cadre}[1]{\begin{center}\begin{LTR}#1\end{LTR}\end{center}}
\newcommand{\cadrertl}[1]{\begin{center}#1\end{center}}
\newcommand{\ipa}[1]{#1}
\pagestyle{empty}
\setlength{\parindent}{0pt}
\newcounter{q}
\newcommand{\sujet}[1]{%
  \newpage\stepcounter{q}%
  \begin{tcolorbox}[colback=blue!5,colframe=blue!60!black,arc=3mm,boxrule=1pt]
  \centering {\Large\bfseries مسابقة بين الثانويات -- العلوم الطبيعية}\\[2mm]
  {\large السؤال رقم \theq \quad -- \quad #1 \quad -- \quad المدة: دقيقتان}
  \end{tcolorbox}\vspace{5mm}\large}
\newcommand{\rep}{\vfill\begin{tcolorbox}[colback=white,colframe=black!50,height=3.2cm,title=الإجابة:]\end{tcolorbox}}
\newenvironment{sanad}{\begin{tcolorbox}[colback=orange!4,colframe=orange!60!black,title=السند,fonttitle=\bfseries]}{\end{tcolorbox}}
\begin{document}
\sujet{الشفرة الوراثية}

إليك تتابع النيكليوتيدات في جزء من السلسلة الناسخة (المستنسخة) للـ ADN: \[ \mathrm{TAC\;GGA\;CTT} \] وجزء من جدول الشفرة الوراثية:

\cadre{\renewcommand{\arraystretch}{1.5}\begin{tabular}{|c|c|c|c|}\hline
\textbf{Codon} & AUG & CCU & GAA\\\hline
\textbf{Acide aminé} & Met & Pro & Glu\\\hline\end{tabular}}

\textbf{السؤال:} اكتب تتابع نيكليوتيدات الـ ARNm الموافق، ثم تتابع الأحماض الأمينية.

\rep

\sujet{الاستنساخ}

تبدأ عملية تركيب البروتين بمرحلة الاستنساخ.

\textbf{السؤال:} أين تتم مرحلة الاستنساخ في الخلية حقيقية النواة؟ ما الإنزيم المسؤول عنها؟ وما ناتجها؟

\rep

\sujet{تأثير الحرارة على النشاط الإنزيمي}

يمثل المنحنى تغيرات سرعة تفاعل إنزيمي بدلالة درجة الحرارة.

\cadre{\begin{tikzpicture}\begin{axis}[axis lines=left,grid=both,grid style={gray!25},width=10cm,height=7cm,ticklabel style={font=\small},legend style={font=\small},xmin=0,xmax=72,ymin=0,ymax=110,xtick={0,10,...,70},ytick={0,20,...,100},xlabel={$T\,(^\circ\mathrm{C})$},ylabel={$v$ (\%)}]
\addplot[blue,very thick,smooth] coordinates {(0,0)(10,15)(20,40)(30,78)(37,100)(45,62)(52,20)(58,0)};
\addplot[blue,very thick] coordinates {(58,0)(70,0)};\end{axis}\end{tikzpicture}}

\textbf{السؤال:} عيّن درجة الحرارة المثلى. فسّر انعدام النشاط عند $0^\circ\mathrm{C}$ وعند $65^\circ\mathrm{C}$ مع إبراز الفرق بينهما.

\rep

\sujet{تأثير الـ pH على النشاط الإنزيمي}

يمثل الشكل تأثير الـ pH على نشاط إنزيمين هضميين (A) و (B).

\cadre{\begin{tikzpicture}\begin{axis}[axis lines=left,grid=both,grid style={gray!25},width=10cm,height=7cm,ticklabel style={font=\small},legend style={font=\small},xmin=0,xmax=12,ymin=0,ymax=110,xtick={0,1,...,12},ytick={0,20,...,100},xlabel={$\mathrm{pH}$},ylabel={$v$ (\%)},legend pos=north east]
\addplot[red,very thick,domain=0:5,samples=60]{100*exp(-(x-2)^2/1.2)}; \addlegendentry{A}
\addplot[blue,very thick,domain=4:10,samples=60]{100*exp(-(x-7)^2/1.5)}; \addlegendentry{B}\end{axis}\end{tikzpicture}}

\textbf{السؤال:} عيّن الـ pH الأمثل لكل إنزيم. أيهما يعمل في المعدة؟ علّل.

\rep

\sujet{سرعة التفاعل الإنزيمي}

يمثل المنحنى تغير السرعة الابتدائية لتفاعل إنزيمي بدلالة تركيز الركيزة $[S]$ (كمية الإنزيم ثابتة).

\cadre{\begin{tikzpicture}\begin{axis}[axis lines=left,grid=both,grid style={gray!25},width=10cm,height=7cm,ticklabel style={font=\small},legend style={font=\small},xmin=0,xmax=20,ymin=0,ymax=11,xtick={0,4,...,20},ytick={0,2,...,10},xlabel={$[S]$ (mmol/L)},ylabel={$v_i$}]
\addplot[blue,very thick,domain=0:20,samples=80]{10*x/(2+x)};
\draw[red,dashed,thick] (axis cs:0,10)--(axis cs:20,10) node[pos=0.15,above,font=\small] {$V_{max}$};\end{axis}\end{tikzpicture}}

\textbf{السؤال:} فسّر ثبات السرعة عند التراكيز المرتفعة للركيزة.

\rep

\sujet{الاستجابة المناعية الأولية والثانوية}

حقن أرنب بمستضد في اليوم 0 ثم بالمستضد نفسه في اليوم 30. يمثل المنحنى تركيز الأجسام المضادة في المصل.

\cadre{\begin{tikzpicture}\begin{axis}[axis lines=left,grid=both,grid style={gray!25},width=10cm,height=7cm,ticklabel style={font=\small},legend style={font=\small},xmin=-2,xmax=50,ymin=0,ymax=110,xtick={0,10,...,50},ytick=\empty,xlabel={$t$ (jours)},ylabel={[Ac]}]
\addplot[blue,very thick,smooth,samples=120,domain=0:50]{ (x<30)*15*exp(-(x-12)^2/30) + (x>=30)*(15*exp(-(x-12)^2/30)+95*exp(-(x-37)^2/25)*(x>30)) };
\draw[-{Stealth},thick] (axis cs:0,40)--(axis cs:0,2);\draw[-{Stealth},thick] (axis cs:30,40)--(axis cs:30,2) node[pos=0,above,font=\small] {2};
\node[font=\small] at (axis cs:2,45) {1};\end{axis}\end{tikzpicture}}

\textbf{السؤال:} قارن بين الاستجابتين (المدة والشدة)، ثم فسّر الفرق.

\rep

\sujet{بنية الجسم المضاد}

الجسم المضاد (Immunoglobuline) جزيئة بروتينية على شكل حرف Y.

\textbf{السؤال:} مِمّ تتكون جزيئة الجسم المضاد؟ كم موقعاً لتثبيت المستضد تحمل؟ وما الجزء المسؤول عن نوعيتها؟

\rep

\sujet{فيروس فقدان المناعة (VIH)}

يمثل المنحنى تطور عدد اللمفاويات $\mathrm{LT_4}$ عند شخص مصاب بفيروس VIH.

\cadre{\begin{tikzpicture}\begin{axis}[axis lines=left,grid=both,grid style={gray!25},width=10cm,height=7cm,ticklabel style={font=\small},legend style={font=\small},xmin=0,xmax=10.5,ymin=0,ymax=1200,xtick={0,1,...,10},ytick={0,200,...,1200},xlabel={$t$ (années)},ylabel={$\mathrm{LT_4}/\mathrm{mm^3}$}]
\addplot[blue,very thick,smooth] coordinates {(0,1000)(0.4,750)(0.9,820)(2,750)(4,600)(6,450)(8,300)(10,120)};
\draw[red,dashed,thick] (axis cs:0,200)--(axis cs:10.5,200) node[pos=0.12,above,font=\small] {SIDA};\end{axis}\end{tikzpicture}}

\textbf{السؤال:} صف تطور عدد $\mathrm{LT_4}$. لماذا يصبح المصاب عرضة للأمراض الانتهازية؟

\rep

\sujet{كمون العمل}

يمثل التسجيل تغيرات فرق الكمون عبر غشاء ليف عصبي بعد تنبيه فعال.

\cadre{\begin{tikzpicture}\begin{axis}[axis lines=left,grid=both,grid style={gray!25},width=10cm,height=7cm,ticklabel style={font=\small},legend style={font=\small},xmin=0,xmax=6,ymin=-90,ymax=40,xtick={0,1,...,6},ytick={-80,-70,-40,0,30},xlabel={$t$ (ms)},ylabel={$\mathrm{ddp}$ (mV)}]
\addplot[blue,very thick,smooth] coordinates {(0,-70)(1,-70)(1.3,-55)(1.6,0)(1.9,30)(2.2,0)(2.6,-60)(3,-80)(3.8,-74)(4.5,-70)(6,-70)};\end{axis}\end{tikzpicture}}

\textbf{السؤال:} عيّن قيمة كمون الراحة وسعة كمون العمل، ثم سمّ مراحل كمون العمل.

\rep

\sujet{المشبك}

الكورار مادة تتثبت على المستقبلات الغشائية للأستيل كولين في المشبك العصبي العضلي دون أن تفتحها.

\textbf{السؤال:} ما نتيجة حقن الكورار على تقلص العضلة؟ علّل.

\rep

\sujet{التركيب الضوئي}

المعادلة الإجمالية للتركيب الضوئي: \[ 6\,\mathrm{CO_2}+12\,\mathrm{H_2O} \xrightarrow{\text{lumière}} \mathrm{C_6H_{12}O_6}+6\,\mathrm{O_2}+6\,\mathrm{H_2O} \]

\textbf{السؤال:} أين تتم المرحلة الكيموضوئية؟ وما مصدر الأكسجين المنطلق؟

\rep

\sujet{إطلاق الأكسجين}

نقيس تركيز الأكسجين في معلق صانعات خضراء معرضة للضوء ثم للظلام.

\cadre{\begin{tikzpicture}\begin{axis}[axis lines=left,grid=both,grid style={gray!25},width=10cm,height=7cm,ticklabel style={font=\small},legend style={font=\small},xmin=0,xmax=10,ymin=0,ymax=12,xtick={0,1,...,10},ytick=\empty,xlabel={$t$ (min)},ylabel={$[\mathrm{O_2}]$}]
\fill[gray!25] (axis cs:5,0) rectangle (axis cs:10,12);
\addplot[blue,very thick] coordinates {(0,2)(5,9)(10,9)};
\node[font=\small] at (axis cs:2.5,11) {Lumière}; \node[font=\small] at (axis cs:7.5,11) {Obscurité};\end{axis}\end{tikzpicture}}

\textbf{السؤال:} حلّل المنحنى، وماذا تستنتج؟

\rep

\sujet{التنفس والتخمر}

تستعمل الخميرة الغلوكوز في وسط هوائي (تنفس) أو في وسط لا هوائي (تخمر كحولي).

\textbf{السؤال:} قارن بين حصيلة الطاقة (عدد جزيئات ATP) لجزيئة غلوكوز في الحالتين، وحدد مقر كل منهما.

\rep

\sujet{معامل التنفس}

معامل التنفس $QR=\dfrac{V_{\mathrm{CO_2}\,\text{dégagé}}}{V_{\mathrm{O_2}\,\text{absorbé}}}$.

\textbf{السؤال:} احسب $QR$ عند الأكسدة التنفسية الكلية للغلوكوز: $\mathrm{C_6H_{12}O_6}+6\mathrm{O_2}\to6\mathrm{CO_2}+6\mathrm{H_2O}$. ماذا تستنتج إذا وجدنا $QR=0{,}7$؟

\rep

\sujet{توسع قاع المحيط}

يمثل الشكل عمر صخور قاع المحيط بدلالة البعد عن محور الظهرة.

\cadre{\begin{tikzpicture}\begin{axis}[axis lines=left,grid=both,grid style={gray!25},width=10cm,height=7cm,ticklabel style={font=\small},legend style={font=\small},xmin=-210,xmax=210,ymin=0,ymax=11,xtick={-200,-100,0,100,200},ytick={0,2,...,10},xlabel={distance à la dorsale (km)},ylabel={âge (Ma)}]
\addplot[blue,very thick] coordinates {(-200,10)(0,0)(200,10)};
\draw[red,dashed,thick] (axis cs:100,0)--(axis cs:100,5)--(axis cs:-210,5);\end{axis}\end{tikzpicture}}

\textbf{السؤال:} صف تغير عمر الصخور، ثم احسب سرعة ابتعاد الصفيحة عن الظهرة بـ $\mathrm{cm/an}$.

\rep

\sujet{الغوص (Subduction)}

يمثل الشكل توزع بؤر الزلازل تحت قارة بجوار خندق محيطي.

\cadre{\begin{tikzpicture}\begin{axis}[axis lines=left,grid=both,grid style={gray!25},width=10cm,height=7cm,ticklabel style={font=\small},legend style={font=\small},xmin=0,xmax=650,ymin=-700,ymax=0,xtick={0,100,...,600},ytick={-600,-400,-200,0},xlabel={distance à la fosse (km)},ylabel={profondeur (km)}]
\addplot[only marks,mark=*,red,mark size=1.6pt] coordinates {(20,-15)(50,-40)(60,-60)(90,-70)(120,-110)(150,-120)(180,-170)(220,-190)(250,-230)(280,-260)(320,-300)(350,-330)(390,-370)(420,-390)(460,-440)(500,-470)(540,-520)(580,-560)(610,-600)(80,-90)(200,-200)(300,-270)};\end{axis}\end{tikzpicture}}

\textbf{السؤال:} صف توزع البؤر. ماذا يسمى هذا المستوى؟ وماذا يدل عليه؟

\rep

\sujet{البنية الفراغية للبروتين}

تكتسب البروتينات بنية فراغية محددة ترتبط بوظيفتها.

\textbf{السؤال:} اذكر ثلاثة أنواع من الروابط التي تحافظ على البنية الفراغية (الثالثية) للبروتين.

\rep

\sujet{الهجرة الكهربائية}

حمض أميني قيمة pH$_i$ له تساوي 6، نضعه في وسط $\mathrm{pH}=3$ ونخضعه لتيار كهربائي.

\textbf{السؤال:} ما الشحنة الإجمالية للحمض الأميني في هذا الوسط؟ ونحو أي قطب يهاجر؟

\rep

\sujet{الذات واللاذات}

يُقبل الطعم الجلدي بين توأمين حقيقيين، بينما يُرفض بين أخوين عاديين.

\textbf{السؤال:} فسّر هذه الملاحظة بالاعتماد على مفهوم الذات.

\rep

\sujet{الترجمة}

جزيئة ARNm تتكون من 30 نيكليوتيدة، تبدأ برامزة البداية AUG وتنتهي برامزة توقف UAA.

\textbf{السؤال:} كم عدد الأحماض الأمينية في الببتيد الناتج؟ علّل.

\rep
\newpage
\begin{center}{\LARGE\bfseries الحلول النموذجية (خاصة بلجنة التحكيم)}\end{center}
{\small\renewcommand{\arraystretch}{1.3}
\begin{tabular}{|c|p{15.5cm}|}\hline
\textbf{رقم} & \textbf{الإجابة:}\\\hline
1 & ARNm: $\mathrm{AUG\;CCU\;GAA}$ (التكامل مع السلسلة الناسخة مع تعويض T بـ U). الببتيد: Met – Pro – Glu (3 أحماض أمينية).\\\hline
2 & تتم في النواة، بتدخل إنزيم ARN بوليميراز، وتنتج جزيئة ARNm (ARN رسول) مكملة للسلسلة الناسخة.\\\hline
3 & الدرجة المثلى $37^\circ\mathrm{C}$. عند $0^\circ\mathrm{C}$: تثبيط مؤقت (عكوس) يعود النشاط بارتفاع الحرارة. عند $65^\circ\mathrm{C}$: تخرب الإنزيم (فقدان بنيته الفراغية وموقعه الفعال) وهو غير عكوس.\\\hline
4 & A: pH أمثل $\approx2$، B: pH أمثل $\approx7$. الإنزيم A (مثل الببسين) يعمل في المعدة لأن وسطها حمضي.\\\hline
5 & عند التراكيز المرتفعة تكون كل المواقع الفعالة للإنزيم مشغولة (تشبع الإنزيم بالركيزة)، فتبلغ السرعة قيمتها العظمى $V_{max}$ ولا تزيد بزيادة $[S]$.\\\hline
6 & الاستجابة الثانوية أسرع ظهوراً وأشد (تركيز أكبر بكثير) وتدوم أطول. السبب: تشكل خلايا ذاكرة (LB ذاكرة) خلال الاستجابة الأولى تتعرف بسرعة على المستضد نفسه.\\\hline
7 & تتكون من 4 سلاسل ببتيدية: سلسلتان ثقيلتان وسلسلتان خفيفتان مرتبطة بجسور ثنائية الكبريت. تحمل موقعين لتثبيت المستضد في المنطقة المتغيرة المسؤولة عن نوعيتها.\\\hline
8 & يتناقص عدد $\mathrm{LT_4}$ تدريجياً (الفيروس يستهدفها ويخربها). بما أن $\mathrm{LT_4}$ تنشط الاستجابتين الخلطية والخلوية، فإن نقصها يُضعف الجهاز المناعي فتظهر الأمراض الانتهازية.\\\hline
9 & كمون الراحة $-70\,\mathrm{mV}$، سعة كمون العمل $30-(-70)=100\,\mathrm{mV}$. المراحل: زوال الاستقطاب (دخول $\mathrm{Na^+}$)، عودة الاستقطاب (خروج $\mathrm{K^+}$)، فرط الاستقطاب، ثم العودة لكمون الراحة.\\\hline
10 & لا تتقلص العضلة (شلل): الكورار يحتل مستقبلات الأستيل كولين فيمنع تثبته ولا تنفتح القنوات، فلا يتولد كمون عمل بعد مشبكي.\\\hline
11 & تتم في أغشية التيلاكويد داخل الصانعة الخضراء. مصدر $\mathrm{O_2}$ المنطلق هو الماء (أكسدة الماء/التحلل الضوئي للماء).\\\hline
12 & في الضوء يزداد تركيز $\mathrm{O_2}$ (انطلاق الأكسجين)، وفي الظلام يتوقف الانطلاق ويثبت التركيز. نستنتج أن انطلاق $\mathrm{O_2}$ (المرحلة الكيموضوئية) يتطلب الضوء.\\\hline
13 & التنفس: حوالي 36 إلى 38 ATP، في الهيولى (التحلل السكري) والميتوكوندري. التخمر: 2 ATP فقط، في الهيولى، لأن الهدم غير كلي (ناتجه الإيثانول و $\mathrm{CO_2}$).\\\hline
14 & $QR=\frac66=1$ (المادة المؤكسدة سكريات). $QR\approx0{,}7$ يدل على أكسدة الدهون (الليبيدات).\\\hline
15 & يزداد عمر الصخور بالابتعاد عن الظهرة بشكل متناظر (الظهرة منطقة تشكل قشرة جديدة). السرعة: $v=\dfrac{100\,\mathrm{km}}{5\,\mathrm{Ma}}=\dfrac{10^7\,\mathrm{cm}}{5\times10^6\,\mathrm{an}}=2\,\mathrm{cm/an}$.\\\hline
16 & يزداد عمق البؤر بالابتعاد عن الخندق، فهي تتوزع على مستوى مائل يسمى مستوى بينيوف (Benioff)، يدل على غوص الصفيحة المحيطية تحت الصفيحة القارية.\\\hline
17 & الجسور ثنائية الكبريت (بين السيستئين)، الروابط الشاردية، الروابط الهيدروجينية، والتجاذبات الكارهة للماء.\\\hline
18 & $\mathrm{pH}<\mathrm{pH}_i$: يسلك سلوك أساس (يكتسب بروتوناً) فيحمل شحنة موجبة ويهاجر نحو القطب السالب (المهبط).\\\hline
19 & التوأمان الحقيقيان لهما نفس المورثات فنفس جزيئات $\mathrm{CMH}$ (HLA)؛ لا يُتعرف على الطعم كلاذات فيُقبل. الأخوان العاديان يختلفان في $\mathrm{CMH}$ فيُعتبر الطعم لاذاتاً ويُرفض.\\\hline
20 & $30\div3=10$ رامزات، رامزة التوقف لا تشفر لأي حمض أميني: الببتيد يتكون من 9 أحماض أمينية.\\\hline
\end{tabular}}
\end{document}