Duree de l’epreuve 3h 30 Coefficient : 8








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date de publication18.01.2018
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BACCALAUREAT BLANC
Avril 2015
LYCEE PAUL BERT

SCIENCE DE LA VIE ET DE LA TERRE

SERIE S

ENSEIGNEMENT DE SPECIALITE

DUREE DE L’EPREUVE 3h 30 Coefficient : 8

L’usage des calculatrices n’est pas autorisé
1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (10 points).


Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse.



Dans son livre L’Homme neuronal, Jean-Pierre Changeux écrit : « La synapse chimique tient une place centrale dans la communication entre les neurones. Elle canalise le transfert de signaux de cellule à cellule et, en introduisant une polarité dans ce transfert, crée des circuits et introduit une diversité au niveau de la membrane du neurone. »
Expliquer le fonctionnement de la synapse neuro-neuronique en montrant son intervention dans le codage du message nerveux et comment on peut obtenir un message postsynaptique efférent original par rapport aux messages présynaptiques afférents.
L’exposé devra présenter une introduction, un développement et une conclusion. Il devra être accompagné du schéma de la transmission d’un message dans une synapse neuro-neuronique et d’autres schémas soigneusement légendés.


2ème PARTIE - Exercice 1 - Pratique d'un raisonnement scientifique dans le cadre d'un problème donné (4 points).


Génétique et évolution.

QCM (sur 4 points) :

Cochez la proposition exacte pour chaque question 1 à 6 sur la feuille annexe à remettre avec la copie.




NOM :

/4
Cette photographie représente une cellule à :

  1. 2n = 24, en anaphase d’une mitose. 

  2. 2n = 24, en anaphase 1 d’une méiose. 

  3. 2n = 12, en métaphase d’une mitose. 

  4. 2n = 12, en anaphase 2 d’une méiose. 




  1. La mitose :

  1. est source de diversité génétique. 

  2. donne naissance à 4 cellules à partir d’une cellule. 

  3. conserve toutes les caractéristiques du caryotype. 

  4. permet la production des gamètes. 




  1. La méiose produit :

  1. 4 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. 

  2. 2 cellules diploïdes à partir d’une cellule diploïde. 

  3. 4 cellules diploïdes à partir d’une cellule diploïde. 

  4. 2 cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde. 



  1. La réplication de l’ADN a lieu :

    1. entre les deux divisions de la méiose. 

    2. uniquement avant une mitose. 

    3. uniquement avant une méiose. 

    4. avant la première division de la méiose 




  1. Lors d’une méiose, se déroulant sans anomalie, il peut s’effectuer :

  1. Un brassage intrachromosomique entre chromosomes non homologues 

  2. Un brassage interchromosmique entre chromosomes homologues 

  3. Un brassage interchromosomique puis un brassage intrachromosomique 

  4. Un brassage intrachromosomique puis un brassage interchromosomique 





Le document ci-contre représente le caryotype d’un enfant atteint d’une anomalie chromosomique

6. Le caryotype ci-contre peut avoir pour origine :

  1. Une duplication du chromosome 21 lors de la méiose 

  2. Une non-disjonction de la paire chromosomique n°21 lors de la division I de la méiose 

  3. Une non-disjonction de la paire chromosomique n° 21 lors de la division II de la méiose 

  4. Un accident génétique uniquement lors de la formation des gamètes femelles 


2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (Enseignement de spécialité). 6 points.


ÉNERGIE ET CELLULE VIVANTE

 
Un herbicide : la tentoxine

Comme tout organisme, une plante chlorophyllienne subit des agressions extérieures au cours de sa vie, par exemple par des champignons.
Certains d’entre eux produisent une molécule appelée tentoxine qui induit une chlorose : les feuilles deviennent ainsi oranges puis jaunes. On constate aussi la mort assez rapide de la plante. La tentoxine est d’ailleurs utilisée comme herbicide pour l’élimination des plantes adventices communément appelées « mauvaises herbes ».
 

Expliquer la nouvelle couleur des feuilles des plantes traitées avec la tentoxine et justifier l’utilisation de la tentoxine en tant qu’herbicide.


La réponse s’appuiera sur l’exploitation du dossier documentaire et sur l’utilisation des connaissances.


 

Document 1 : Actions de la tentoxine
1-La tentoxine empêche la synthèse d’ATP au niveau des chloroplastes.
2-Elle est responsable d’une disparition progressive de la chlorophylle à l’origine d’une chlorose.
D’après http://www.botanic06.com
 

Document 2 : Quelques notions de physique : la couleur des objets
La couleur d’un objet dépend de la lumière qui l’éclaire et de la nature chimique de sa surface qui détermine les radiations lumineuses qu’il absorbe et celles qu’il diffuse.
La couleur perçue par l’observateur de cet objet est la couleur des radiations qu’il diffuse. C’est la couleur complémentaire des radiations qu’il absorbe.
Tableau indiquant la couleur des objets en fonction des radiations absorbées

Radiations absorbées

Bleu-vert

Jaune-vert

Jaune-orangé

Orangé

Rouge

Violet

Bleu

Bleu cyan

Couleur de l'objet

Rouge

Violet

Bleu violet

Bleu Cyan

Bleu-vert

Jaune-vert

Jaune-orangé

Orange


Ainsi, un coquelicot est rouge parce que, lorsqu’il est éclairé en lumière blanche, il absorbe le bleu et le vert et diffuse le reste donc le rouge.

 

Document 3 : Spectre d’absorption des pigments chlorophylliens et activité photosynthétique.

spectres

D'après le Monde.fr

 
Document 4 : l’expérience d’Arnon et une expérience complémentaire
Lors de la phase chimique de la photosynthèse, le cycle établi par Calvin correspond à une réduction du CO2. Les réactions qui le constituent nécessitent de l’énergie chimique. Pour déterminer la nature de cette énergie chimique et l’origine de celle-ci, Arnon (1958) réalise les expériences ci-dessous. Il prépare, à partir de chloroplastes, des milieux contenant uniquement du stroma. Il place ces milieux dans différentes conditions puis introduit des molécules de CO2 radioactives 14CO2. Il mesure alors la quantité de 14CO2 fixé.
Expérience d’Arnon

Contenu du milieu

Quantité de CO2 fixé dans le stroma mesurée en coups par minute

Stroma à l’obscurité

4000

Stroma à l’obscurité mis en présence de thylakoïdes ayant séjourné précédemment à la lumière

96000

Stroma à l’obscurité mis en présence d’ATP et de transporteurs d’hydrogène réduits (RH2)

96000


Expérience complémentaire :

Contenu du milieu

Quantité de CO2 fixé dans le stroma mesurée en coups par minute

Stroma à l’obscurité mis en présence de thylakoïdes ayant séjourné précédemment à la lumière et avec de la tentoxine

4000

CORRECTION SYNTHESE

Synthèse réussie
Eléments scientifiques suffisants


Synthèse maladroite

Absence de synthèse

Pas d’éléments scientifiques (connaissances) répondant à la question posée.

Eléments scientifiques suffisants

Eléments scientifiques insuffisants

Eléments scientifiques insuffisants

Rédaction et/ou schématisation correctes

Rédaction et/ou schématisation maladroites

Rédaction et/ou schématisation correctes

Rédaction et/ou schématisation maladroites

Rédaction et/ou schématisation correctes

Rédaction et/ou schématisation maladroites

Rédaction et/ou schématisation correctes

Rédaction et/ou schématisation maladroites




10 points

9 points

8 ou 7 points

6 points

5 points

4 points

3 ou 2 points

1 point

0 point



SYNTHESE : Quel est le rôle de la synapse dans la communication entre neurones ? Comment intervient-elle dans le traitement des informations afférentes, dans l’intégration des messages au niveau des neurones ?




Introduction : problématique définitions et annonce de résolution




Exposé construit, argumenté, rigoureux, répondant à la question posée en mobilisant les connaissances nécessaires.




Schéma(s) demandé(s) intégré(s) à la démarche (synapse, PA, sommations




Conclusion récapitulant la réponse à la problématique posée




Qualité de la synthèse




I. La synapse et la communication entre neurones.

La connexion entre deux neurones est une synapse.

Les étapes de la transmission synaptique : formation des vésicules, exocytose des NT et fixation sur des récepteurs post synaptiques, NT dégradés ou recyclés




II. La traduction des signaux électriques au niveau de la synapse.

Le message nerveux transmis le long de la fibre nerveuse est de nature électrique, codé en fréquence de PA.

Au niveau d’une synapse, le message nerveux électrique est traduit et codé en concentration de neurotransmetteurs.

La concentration en neurotransmetteur détermine la fréquence des PA postsynaptiques.

Modification de l’activité électrique du neurone postsynaptique par la fixation des NT sur les récepteurs

Loi du tout ou rien : création d’un PA




III. Intégration des messages par les neurones.

Synapse excitatrice : transmission du message grâce NT (ACth, dopamine)

Synapse inhibitrice : message non transmis grâce NT GABA)

Schéma dépolarisation créée par NT excitateurs et hyperpolarisation créée par NT inhibiteurs

Le corps cellulaire de ce neurone doit donc intégrer ces informations contradictoires c'est-à-dire en faire la « somme algébrique ».

Sommation spatiale

Sommation temporelle.

Ainsi le message postsynaptique est-il totalement original et unique par rapport aux messages présynaptiques afférents.




Eléments scientifiques suffisants si au moins 6 des détails possibles présents.




Syntaxe, grammaire




Orthographe




Schémas clairs légendés et titrés




Mise en page, facilité de lecture, présentation attrayante




Qualité formelle (rédaction et/ou schématisation) on n’attend pas que tous les critères soient présents





Proposition de correction

Introduction : Dans un centre nerveux, un neurone peut recevoir des informations provenant de plusieurs autres neurones par les milliers de terminaisons axoniques qui sont en contact avec ses dendrites ou son corps cellulaires

Définition de synapse (avec pré et postsynaptique)

Problématique : Quel est le rôle de la synapse dans la communication entre neurones ? Comment intervient-elle dans le traitement des informations afférentes, dans l’intégration des messages au niveau des neurones ?
I. La synapse et la communication entre neurones.

La connexion entre deux neurones est une synapse.

Le neurone présynaptique contient de nombreuses vésicules. Il est séparé de la cellule postsynaptique par une fente synaptique.

Lors de la stimulation du neurone présynaptique, les vésicules fusionnent avec la membrane de la terminaison axonique, s’ouvrant ainsi sur la fente synaptique : c’est l’exocytose. Les vésicules déversent alors des neurotransmetteurs qui se fixent sur des récepteurs spécifiques situés sur la membrane postsynaptique.

Les NT sont ensuite détruits dans la fente ou recapturés par le neurone présynaptique.
Schéma fonctionnel d’une synapse avec arrivée des PA présynaptiques, NT, récepteurs, naissance et propagation des PA postsynaptiques.
II. La traduction des signaux électriques au niveau de la synapse.

Le message nerveux transmis le long de la fibre nerveuse est de nature électrique, codé en fréquence de PA.

Schéma PA

Plus la fréquence des PA arrivant au niveau de la membrane de la terminaison axonique est élevée, plus la quantité de neurotransmetteurs libérés dans la fente synaptique est importante.

Au niveau d’une synapse, le message nerveux électrique est traduit et codé en concentration de neurotransmetteurs.

La concentration en neurotransmetteur détermine la fréquence des PA postsynaptiques.

La fixation des NT sur leurs récepteurs spécifiques provoque l’ouverture de différents canaux ioniques créant ainsi une dépolarisation (si NT excitateurs). Si la dépolarisation est suffisamment grande pour dépasser un seuil il se crée un PA.
III. Intégration des messages par les neurones.

A tout instant un neurone intègre les messages excitateurs et les messages inhibiteurs qui lui sont imposés par les deux types de synapses qui peuvent recouvrir sa membrane. C’est la nature du neurotransmetteur qui détermine la nature de la synapse : excitatrice (transmission d’un message) ou inhibitrice (message non transmis).

Schéma dépolarisation créée par NT excitateurs et hyperpolarisation créée par NT inhibiteurs

Le corps cellulaire de ce neurone doit donc intégrer ces informations contradictoires c'est-à-dire en faire la « somme algébrique ».

Cette sommation prend en compte à la fois les informations arrivant successivement d’un neurone présynaptique donné si les messages sont suffisamment rapprochés (sommation temporelle) ainsi que les messages arrivant en même temps de différents neurones (sommation spatiale).

Schéma de neurones pré et postsynaptique avec des activités + ou – et création d’un message original. Illustrer la double sommation.

Si le résultat de cette sommation est une excitation suffisante, des PA sont émis dans le neurone postsynaptique sinon le neurone reste au repos.

Ainsi le message postsynaptique est-il totalement original et unique par rapport aux messages présynaptiques afférents. Cette fonction intégratrice joue un rôle essentiel dans le traitement des informations qui transitent dans un centre nerveux.
Correction QCM


Q1 réponse b 1 point

Q2 réponse c 0,5 point

Q3 réponse a 1 point


Q4 réponse d 0,5 point

Q5 réponse d 0,5 point

Q6 réponse b 0,5 point




Correction 2.2 Spécialité Un herbicide, la tentoxine.

 

Critères

les éléments scientifiques sont jugés suffisants si la compréhension globale est présente et si au moins 7 éléments précis sont tirés des documents et au moins 2 éléments sont apportés par les connaissances.

Eléments présents

Eléments scientifiques tirés des documents



Doc 1 : la molécule bloque la synthèse ATP et fait disparaître la chlorophylle.

Doc 2 : La lumière blanche émet des radiations de différentes longueurs d’onde et ses radiations peuvent être absorbées selon les molécules présentes dans la matière.

Un objet de couleur orange-jaune absorbe uniquement les radiations bleu, bleu-cyan.

Doc 3 : Les pigments chlorophylliens correspondent à 3 molécules : chlorophylle a, chlorophylle b et caroténoïdes.

Ces molécules ont un maximum d’absorption dans les longueurs d’onde bleu- bleu cyan et orange-rouge.

Ces longueurs d’onde observées sont responsables de la photosynthèse de la plante.

Les maxima d’absorption des caroténoïdes ne correspondent pas à des maxima de photosynthèse.

Ce sont les chlorophylles a et b qui correspondent le mieux à l’activité photosynthétiques ce sont donc les pigments responsable de la photosynthèse.

Doc 4 : Le C du CO2 est fixé dans le stroma dans les conditions suivantes :

besoin de lumière précédemment à la phase de fixation ou ajout de RH2 et d’ATP si la lumière est supprimée.

RH2 et ATP sont fabriqués dans les thylakoïdes,

le C est fixé dans les molécules organiques dans le stroma.

En présence de tentoxine, la fixation du C est identique à celle constatée lorsque le stroma est à l’obscurité.

/12

Eléments scientifiques issus des connaissances

La croissance de la plante est assurée par synthèse de matière organique.

Les molécules organiques sont composées de C présent à l’état réduit (c’est à dire ayant accepté des e- et des H+ d’une autre molécule).

Equation de la photosynthèse : 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

/3

Eléments de démarche

La tentoxine en éliminant les chlorophylles change la couleur des feuilles (doc 1 et 2) et empêche la réalisation de la phase photochimique de la photosynthèse (doc 2-3 et 4) donc la production de Corganique ce qui en fait un bon herbicide en tuant ainsi la plante.

La tentoxine provoque la disparition des molécules de chlorophylles (doc1), les molécules de caroténoïdes sont toujours présentes. Ces molécules absorbent les longueurs d’onde bleu et bleu-cyan d’après le doc 3. Donc la plante va présenter une couleur jaune orangé selon le doc.

Sans les molécules de chlorophylles a et b la plante ne peut plus absorber les longueurs d’onde nécessaires à la photosynthèse (doc 3). Les longueurs d’onde n’étant plus absorbées, la phase photochimique de la photosynthèse dans les thylakoïdes est bloquée. Le stroma se retrouve donc dans la même situation que dans le doc 4 ligne 1. Les molécules d’ATP (doc 4) et de RH2 sont absentes. Le dioxyde de carbone atmosphérique n’est plus fixé.

Si la plante ne peut plus fixer le C, elle ne peut plus synthétiser sa matière organique. Elle mourra.




Qualité de la démarche

Démarche cohérente

Démarche maladroite

Pas de démarche ou démarche incohérente

Eléments scientifiques tirés des documents et issus des connaissances

Suffisants dans les 2 domaines

Suffisants pour 1 domaine et moyen dans l’autre ou moyen dans les 2

Suffisants pour 1 domaine et moyen dans l’autre ou moyen dans les 2

Moyen dans l’un des 2 domaines et insuffisant dans l’autre

Insuffisant dans les 2 domaines

Rien




6 points

5

4 ou 3

2

1

0



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