Partie 1 : représentation visuelle du monde
publicité
BACCALAURÉAT GÉNÉRAL Bac Blanc SESSION janvier 2011 ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE SÉRIE L Durée de l'épreuve : 1 h 30 - Coefficient : 2 Ce sujet comporte 6 pages numérotées de 1 à 6 Conformément aux termes de la circulaire 99-186 du 16 novembre 1999, l'usage de la calculatrice n'est pas autorisé. Le candidat traite la partie I et la partie II. Page 1 sur 6 Partie 1 : représentation visuelle du monde Document 1 : Les cellules photoréceptrices de l’œil Quand nous regardons quelque chose, le premier événement de la chaîne complexe de phénomènes qui constitue la vision est la transformation de la lumière en signaux nerveux que le cerveau peut analyser. Cette transduction est effectuée par les cellules photoréceptrices de l’œil disposées en mosaïque à la face externe de la rétine, dont les neurones, occupent la face interne, tapissant ainsi le fond du globe oculaire. La cornée et le cristallin forment une image du monde extérieur sur la couche de cellules photoréceptrices : chacune de ces cellules absorbe la lumière correspondant à un point de l’image et produit un signal électrique dont l’intensité augmente avec la quantité de lumière absorbée puis ces signaux circulent dans la rétine et le cerveau à travers un réseau de jonctions nerveuses ou synapses, où ils sont rassemblés et comparés. C’est par ce mécanisme que notre système visuel recueille des informations sur les formes, les mouvements et les couleurs des objets que nous regardons. Nous possédons deux types de cellules photoréceptrices les cônes et les bâtonnets. Les cônes sont les récepteurs de la vision diurne, ils ont besoin pour fonctionner d’une forte luminosité et permettent une perception fine des détails spatiaux et temporels ainsi que la détection des couleurs. Les bâtonnets sont les récepteurs de la vision aux faibles luminosités ils sont si sensibles qu’exposés à la lumière du jour ils sont saturés D' AP R E S P O U R L A S C I E N C E , J U I N 1 98 7, P AG E 3 4, M O D I F I E Question 1 (SVT) (2 point) Saisir des informations. D'après le document 1, indiquer : 1.1 Quelles sont les cellules de l’œil qui assurent la photoréception. 1.2 Quelle est la nature du message propagé par les fibres nerveuses. Document 2 : Des expériences historiques A la fin du XIXème siècle, on s´intéresse à la couleur de la rétine. Sur des animaux, placés à l´obscurité, le prélèvement rapide de rétine montre qu´elle a une couleur uniformément rose. Chez des animaux, placés en direction d´une source lumineuse, la rétine prélevée apparaît jaunâtre. Page 2 sur 6 Document 3 : A l´aide d´une microélectrode placée à l´intérieur d´une fibre du nerf optique, on enregistre l´activité électrique. L´œil est éclairé par un flash de lumière blanche. Les enregistrements a,b,c,d correspondent à des flash lumineux d´intensité croissante. Question 2 (SVT) (3 point) Mettre en relation des informations A partir des données des documents 2 et 3, comment l´information lumineuse est-elle reçue et codée en message nerveux ? Question 3 (SVT) (2 points) Restituer des connaissances « … C es s i gn a ux c ir c u l en t d ans la r ét i ne e t l e c er v ea u à tr a v ers u n rés e au d e j o nc t i o ns ner v e us es ou s yn a ps e s , où i ls s on t r as s em bl és et c om parés .. . » Un e s yn a ps e es t f o r m ée par u n es p ac e , a pp e lé es p ac e in t er - s yn a p ti q ue ou f e nt e s yn a p t i qu e , en tr e de ux c e l l u les n e r v eus es . Expliquer comment le message nerveux franchit la synapse, alors que c’est un espace entre deux cellules nerveuses. Document 4 : "Des puces électroniques pour réparer l'œil" A Naperville, près de Chicago, l'entreprise Optobionics espère bien être la première à aider certains déficients visuels à retrouver une partie de leur faculté. Elle a mis au point une puce électronique qui s'implante sous la rétine pour stimuler les photorécepteurs de l'œil. Si les tests prévus sur l'homme se révèlent concluants, la mise sur le marché "pourrait avoir lieu dès 2008", explique Mike Selzer, le PDG de la société. L'implant rétinien Artificial Silicon Retina (ASR), imaginé par les chercheurs Alan et Vincent Chow, est une puce de 2 mm de diamètre et 25 microns d'épaisseur qui contient 5000 photodiodes microscopiques transformant la lumière en courant électrique... . L'ASR ne se substitue pas aux photorécepteurs de la rétine, mais les stimule par des impulsions électriques. Un nouvel espoir pour des millions de personnes qui souffrent dans le monde d'une rétinite pigmentaire1 ou d'une dégénérescence maculaire2. Dix premiers patients testent ce procédé depuis 2000. Vingt autres personnes ont reçu la même puce en 2005, "mais avec des contrôles plus contraignants", indique M. Selzer. Car l'implant ASR suscite encore plusieurs interrogations. Tous les patients opérés témoignent certes d'une nette amélioration de leur vue, l'un d'eux ayant même réussi à lire pour la première fois 25 lettres lors d'un test d'acuité visuelle six mois après l'opération. Mais la performance visuelle de ce patient est redescendue à 19 lettres par la suite. L'effet de l'ASR ne semble donc pas stable dans le temps. d'après le journal Le Monde du 21/05/2006 Par Michel Alberganti 1 : La rétinite pigmentaire affecte d'abord les cellules photosensibles périphériques de la rétine et provoque Page 3 sur 6 ainsi, souvent dès l'enfance, un affaiblissement de la vision périphérique qui progresse vers la cécité. 2 : La dégénérescence maculaire, qui se déclare en général après 50 ans, affecte les cellules photosensibles au centre de la rétine. Question 4 (SVT) (3 points) Saisir des informations 4.1. Indiquer à partir du document 4 le rôle de la puce dans la vision. 4.2. Relever dans le texte l'espoir lié à cet implant pour certains déficients visuels et préciser la limite évoquée . Question 5 (PC) (3 points) Restituer et mobiliser ses connaissances 5.1. Le cristallin de l'œil se comporte comme une lentille convergente. Pour modéliser un œil, vous disposez de quatre lentilles représentées ci-dessous. 5.1.1. Classer les quatre lentilles en deux catégories. 5.1.2. Laquelle est la plus convergente ? Justifier. 5.2. Un œil myope se caractérise par une formation de l'image en avant de la rétine. 5.2.1. Reproduire sur votre copie le schéma 2, puis, tracer la marche des deux rayons lumineux dans l'œil myope. 5.2.2. L'œil myope est-il plus convergent ou moins convergent que l'œil normal ? 5.3. Pour corriger cet œil myope, l'ophtalmologiste prescrit une lentille correctrice notée : " 5 " . 5.3.1. Quelle information apporte le signe moins ? 5.3.2. Quelle grandeur physique est associée à la valeur 5 ? 5.3.3. Quelle unité représente la lettre grecque « » ? Page 4 sur 6 PARTIE 2 : Alimentation et environnement (7 points) Document 1 : Les eaux minérales sont captées dans les nappes souterraines. Situées sur des sites protégés, elles sont naturellement filtrées. Leur pureté originelle assure le fondement de leur réputation. Selon la nature du terrain traversé, la durée de leur séjour dans le sous-sol, elles se chargent de sels minéraux [...] et d'oligo-éléments. [...] La nature des effets des eaux minérales sur la santé dépend de leur composition. Attention, il existe des contre-indications. Certaines eaux à forte teneur en sodium, par exemple, ne conviennent pas aux personnes suivant un régime sans sel. E X T R AI T D E "Q U E L L E E AU B O I R O N S - N O U S D E M AI N ? " - H AC H E T T E Document 2 : Eau de Vittel : Minéralisation en mg/L Calcium : Magnésium : Fluor : Sulfate : 202 Sodium : 43 Hydrogénocarbonate : 0,28 Nitrate 336 4,7 402 4,6 486 84 10 1187 9,1 403 2,7 3,2 Résidu sec à 180°C : 841 mg/L. Convient au régime sans sel. Eau de Contrex : Minéralisation en mg/L Calcium : Magnésium : Fluor : Sulfate : Sodium : Hydrogénocarbonate : Nitrate Potassium Page 5 sur 6 Résidu sec à 180°C : 2125 mg/L. Document 3 : Normes de potabilité pour les eaux du robinet et les eaux de source : Ions Teneur maximale en mg/L Chlorure Sulfate Magnésium Sodium Potassium Nitrate Fluorure 200 250 50 150 12 50 1,5 Résidus secs à 180°C : 1500 mg/L ; Dureté : D>15°TH Question 1 (PC) (0,5 points) Repérer des informations et utiliser le vocabulaire scientifique Par quel procédé l'eau se débarrasse-t-elle de ses impuretés ? Question 2 (PC) (3 points) Comparer et mettre en relation des informations Répondre aux questions ci-dessous (a, b, et c) en justifiant brièvement votre réponse à l'aide des documents 2 et 3 : a. L'eau de Vittel respecte-t-elle les critères de potabilité ? b. L'eau de Contrex respecte-t-elle les critères de potabilité ? c. Quelle est l'eau la plus minéralisée ? Question 3 (PC) (1 point) Mettre en relation des informations À partir des documents 1 et 2, indiquez si l'eau de Vittel convient au régime sans sel. Justifier. Question 4 (PC) (1 point) Restituer des connaissances. Calculer la masse de sodium dans une bouteille de 1,5 L d'eau de Vittel. Question 5 (PC) (1,5 points) Restituer des connaissances et repérer des informations a. Nommez les ions responsables de la dureté de l'eau et donner leurs formules. b. Parmi les eaux Vittel et Contrex, laquelle est la plus dure ? c. Donner une conséquence de l'utilisation d'une eau dure dans la vie courante. Page 6 sur 6
