e2 12-13

Épreuve de Culture scientifique
Nom :
No :
Examen 2, mars 2013
Classe : TES
Durée : 120 minutes
Culture scientifique
Cette épreuve est constituée de trois parties :
Sciences de la Vie, Physique et Chimie.
Elle comporte trois pages numérotées de 1/3 à 3/3.
L’usage d’une calculatrice non programmable est autorisé.
I. Sciences de la Vie
Exercice 1 : Relation entre l’hypophyse et la thyroïde (5 points)
Pour déterminer la relation entre l’hypophyse et la
glande thyroïde, on réalise l'expérience suivante.
On prend deux lots de rats identiques, on pratique
l'ablation de l'hypophyse aux rats du 1er lot et on
garde ceux du 2e lot comme témoins. On mesure la
variation de la masse de la glande thyroïde chez ces
deux lots de rats en fonction du temps. Les résultats
figurent dans le document ci-contre.
Masse de la thyroïde
(en mg)
Lot 2
1. Interpréter les résultats obtenus.
2. Par quel moyen s’établit la communication entre
ces deux glandes ?
3. Nommer les hormones sécrétées par la glande
thyroïde ainsi que les substances chimiques qui
entrent dans la composition de ces hormones.
Lot 1
Temps
(en jours)
Exercice 2 : Paramètres cachés d’un stress (5 points)
Dans le cadre de l’étude de la réponse hormonale au stress lors d’une intervention chirurgicale
(ablation partielle de l’estomac) chez l’homme, on fait des dosages hormonaux du cortisol
plasmatique en fonction du temps (document ci-dessous). La flèche indique le moment de
l’intervention chirurgicale.
Temps (en jours)
Concentration plasmatique
du cortisol (en μg/100 mL)
1
3
4
6
9
12
10
10
50
20
10
10
1. Tracer la courbe montrant la variation de la concentration plasmatique du cortisol en fonction du
temps.
1/3
2. Interpréter les résultats obtenus dans le document ci-dessus.
3. Citer trois effets biologiques d’une décharge de cortisol lors de ce stress.
II. Physique
Premier exercice : Les radiations radioactives (5 points)
1. On donne des exemples de désintégrations de trois noyaux.
a. Écrire, dans chaque cas, l’équation nucléaire correspondante. Déterminer les valeurs de A et Z
qui manquent.
 L’isotope du bismuth 210
83 Bi se transforme en polonium Po avec émission d’une radiation β .
 L’isotope de l’astate
216
Z
At émet une radiation α ; il se transforme en bismuth
A
83
Bi.
 L’isotope du néon Ne émet une radiation β ; il se transforme en fluor F.
b. Parmi les trois radiations émises :
- laquelle est artificielle ?
- laquelle est la moins pénétrante ?
c. Toutes ces désintégrations s’accompagnent de l’émission d’un rayonnement radioactif.
Lequel ? Quelle est la nature de ce rayonnement ?
+
19
10
2. La période du strontium 90 Sr est de 25 ans et celle du césium 137 Cs est de 33,33 ans. Si un
déchet nucléaire contient 8 mg de 90 Sr et 8 mg de 137 Cs, quelle quantité de ces éléments resterat-il dans ce déchet un siècle plus tard ?
Deuxième exercice : La radiothérapie par le cobalt 2760 Co (5 points)
60
Le nucléide 27
Co , utilisé en radiothérapie, est radioactif β − . Le noyau fils obtenu par la
60
désintégration du noyau 27
Co est désigné par AZ X .
1. Qu'appelle-t-on radiothérapie ?
60
2. L'équation de désintégration est de la forme : 27
Co → AZ X + β −
a. Identifier la particule émise β − .
b. Calculer A et Z en précisant les lois utilisées.
c. Identifier le noyau fils en s'aidant du tableau suivant :
Élément
Symbole
Nombre
de charge
Cobalt
Co
Cuivre
Cu
Fer
Fe
Nickel
Ni
27
29
26
28
3. La désintégration β − est souvent accompagnée par l'émission d'un rayonnement γ .
a. À quoi est due l'émission du rayonnement γ ?
b. Préciser la nature du rayonnement γ.
4. Calculer, en joule, l'énergie libérée par la désintégration d'un noyau de cobalt 60.
On donne : masse du noyau AZ X : 59,915 u ;
60
masse d'un noyau de cobalt 27
Co : 59,919 u ;
masse d'un électron : 5,49 × 10-4u ;
1 u = 1,66 × 10 −27 kg ; vitesse de la lumière dans le vide: c = 3 × 108m/s.
2/3
5. Une source de cobalt est utilisée dans une séance de radiothérapie pendant 10 minutes.
a. Calculer le nombre de désintégrations produites par cette source pendant cette séance de
radiothérapie sachant que cette source produit 1,74 × 107 désintégrations au bout d’une
seconde.
b. Calculer, en joule, l’énergie libérée au bout de 10 minutes.
c. L’absorption des radiations émises par la désintégration du cobalt devient dangereuse lorsque
l’énergie libérée dépasse 3 J. Pourquoi cette séance de radiothérapie n’est pas dangereuse ?
III. Chimie
Le chocolat, l’aspirine naturelle ? (10 points)
….Le chocolat a d’excellentes vertus pour le coeur. Cet aliment améliore le fonctionnement des
vaisseaux sanguins. Mais, il ne s’agit pas de n’importe quel chocolat : seuls sont efficaces les plus
riches en molécules particulières, les flavonols. Ces composés, naturellement présents dans le cacao
ont des effets positifs sur nos vaisseaux. Les scientifiques ont réussi à montrer que la consommation
de chocolat riche en flavonols favorise la bonne tenue de la paroi des artères, renforce leur élasticité
et maintient un bon flux sanguin.
D’autres études ont même qualifié cet aliment d’« aspirine naturelle », à cause de ses effets
similaires sur les plaquettes du sang : le cacao permettrait lui aussi de diminuer la formation de
caillots…
Dans tous les cas la consommation de barres de chocolat doit néanmoins se faire sans excès ! Car le
chocolat est avant tout constitué de matières grasses, et sa valeur calorique reste élevée, même s’il
s’agit notamment d’acides gras insaturés, permettant de réduire le mauvais cholestérol.
Doctissimo.fr par Alain Sousa
Un adolescent prend chaque matin une barre de chocolat de 40g. L’étiquette de cette barre porte les
informations suivantes :
Informations nutritionnelles
Protéines : 2,80 g
Glucides : 22,84 g
Lipides : 13,31 g
Fibres : 1,02 g
Sodium : 0,028g
Données :
- 1 g de glucides fournit 16 Kj
- 1 g de lipides fournit 38 Kj
- 1 g de protéines fournit 17 Kj
1. En se référant au texte, répondre aux questions suivantes :
a. Donner le nom des molécules responsables des vertus du chocolat.
b. Relever les rôles de la consommation du chocolat riche en ces molécules.
c. Préciser pourquoi le chocolat est qualifié d’« aspirine naturelle ».
d. La consommation de chocolat en excès n’est pas conseillée. Justifier.
2. Indiquer le type de nutriment qui manque dans les informations de l’étiquette de cette barre de
chocolat.
3. Donner le rôle des fibres dans le régime alimentaire.
4. Comparer la structure moléculaire d’un acide gras saturé et d’un acide gras insaturé.
5. Une protéine est une macromolécule formée de plusieurs monomères appelés acides α-aminés.
a. Écrire la formule générale d’un acide α-aminé.
b. Nommer la liaison qui lie ces monomères.
6. Calculer l’énergie apportée à l’adolescent par cette barre de chocolat.
BON TRAVAIL !
3/3