Examen Blanc d`avril 2006 classe de 1ère S - durée 3H00
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1s_cntsvt_2006_04_eb_cor.doc 1/5 Examen Blanc d’avril 2006 classe de 1ère S - durée 3H00 - coefficient 5 - calculatrices interdites SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE 1. Exposé de connaissances (7 points) Les protéines sont l'expression de l'information génétique située dans le noyau. Dans l'usine cellulaire, il y a fabrication d'un grand nombre de protéines identiques. Les plans de fabrication sont jalousement gardés dans le bureau directorial, seules des photocopies des plans peuvent quitter le bureau pour rejoindre les ateliers de fabrication. Là, grâce à différents outils et à de l'énergie, les protéines sont fabriquées conformément aux plans. En utilisant cette comparaison usine-cellule, et vos connaissances, vous retracerez le processus d'expression de l'information génétique dans une cellule. La présentation de vos connaissances sur ce sujet devra intégrer un schéma concernant la photocopie des plans, un ou deux schémas relatifs au fonctionnement de l'atelier de fabrication, un schéma d'ensemble récapitulant les différentes étapes de l'expression de l'information génétique. Corrigé : Idées et mots clefs : plans de fabrication : - structure de l’ADN selon modèle Watson et Crick - Bases azotées thymine, guanine, cytosine, adénine - Désoxyribonucléotides thymidine, guanosine, cytidine, adénosine - Complémentarité A=T et G=C et cohésion par liaisons faibles hydrogène (2 et 3) - Chaîne polynucléotidique torsadée hélicoïdale - Schéma montrant l’anti-parraléllisme. bureau directorial = noyau photocopies : - L’ARNm est une copie d’un gène - Structure de l’ARN (monocaténaire, ribose au lieu de désoxyribose, U au lieu de T) - Mécanismes de transcription - Schéma de la transcription ateliers de fabrication : - Les polysomes (ARNr + ARNm) - Le REG (polysomes + REL) différents outils : - ARNt activés, enzymes les protéines sont fabriquées conformément aux plans : - Mécanismes de traduction (initiation, élongation, terminaison) - Schémas - Codons, anticodons, code génétique Maturation et finition : rôle de l’appareil de Golgi Schéma récapitulatif 1s_cntsvt_2006_04_eb_cor.doc 2/5 2. Exploitation de documents (5 points) Corrigé : En mélangeant deux cultures, une culture de bactéries avec azote léger et une culture de bactéries avec azote lourd, on obtient, après centrifugation, un tube présentant deux bandes de densité : une bande de densité 1,65 correspondant à l'ADN des bactéries cultivées avec azote léger, et une bande de densité 1,80 correspondant à l'ADN des bactéries cultivées sur milieu lourd. Lorsque des bactéries à ADN lourd sont cultivées sur un milieu à azote léger, le tube de centrifugation laisse apparaître, après une mitose, une seule bande de densité 1,72 soit (1,82 + 1,65) / 2 ). Cette valeur laisse à penser que l'ADN bactérien est composé pour moitié par de l'ADN lourd et pour moitié par de l'ADN léger. Pour interpréter cette expérience, nous utiliserons une représentation schématique de l'ADN : Un complexe enzymatique se fixe sur l'ADN et parcourt la molécule en cassant les liaisons entre les nucléotides opposés. Les nucléotides présents dans le nucléoplasme s'apparient aux nucléotides des deux brins anciens qui servent de matrice : A en face T , T en face A, C en face G et G en face C. Il se forme ainsi deux nouvelles chaînes d'ADN comportant chacune un brin ancien et un brin nouveau : 1s_cntsvt_2006_04_eb_cor.doc 3/5 Lorsque ces bactéries sont cultivées pendant une mitose supplémentaire sur le milieu à azote léger, le tube de centrifugation laisse apparaître deux bandes de densité 1,72 et 1,65. Ces valeurs laissent à penser que la moitié de l'ADN bactérien est composé d'ADN à deux brins légers et l'autre moitié d'ADN à un brin léger et un brin lourd. Il apparait ainsi au final que chaque molécule d'ADN est toujours formée d'un brin ancien et d'un brin nouveau : le mécanisme de réplication de l'ADN est semi-conservatif. Imaginez l’aspect du tube après une 3ème division des bactéries (justifiez). Après une division supplémentaire, on obtiendra : 1s_cntsvt_2006_04_eb_cor.doc 4/5 3. Problématique (8 points) 1) Du fait de l’abondance de l’élément oxygène dans les roches, les géologues ont pris l’habitude d’exprimer la composition chimique d’une roche en terme d’oxydes. Cette composition exprimée en terme d’oxydes est appelée norme. Ainsi les basaltes et les gabbros ont la même norme, donc la même composition chimique. Toutefois le gabbro présente une structure grenue (des « grains » sont visibles en échantillon macroscopique), ce qui signale que la roche est entièrement cristallisée, le refroidissement du magma qui lui a donné naissance a été lent (plusieurs millions d’années). Le basalte a une structure microlitique (pas de cristallisation nette en macroscopie, présence de microlites au microscope, petits cristaux en forme de bâtonnets, orientés, baignant dans un verre volcanique) caractéristique d’un refroidissement rapide (quelques centaines à quelques milliers d’années). Deux roches de même composition normative peuvent donc être totalement différentes (donc porter des noms différents). Dans le gabbro, la minéralogie est exprimée : tous les cristaux de la roche ont eu le temps de se former, on observe des l’olivine, des pyroxènes, des amphiboles, des plagioclases. Dans le basalte, le refroidissement trop rapide n’a pas permi la formation des cristaux, n’a pas permi à la minéralisation de s’exprimer ; une partie seulement de la minéralogie est exprimée (macrocristaux d’olivine, de pyroxènes, ou d’amphiboles, quelques microcristaux d’olivine, et quelques microlites, essentiellement des plagioclases [feldspaths calco-sodiques]). 2) Données normatives On constate une teneur en silice moyenne (47%) laissant supposer que les roches sont des sillicates ; une teneur en aluminium non négligeable : les roches sont des silico-aluminates ; une teneur en ferro-magnésiens très importante (presque 30 %) : ce sont des silico-aluminatres ferromagnésiens. En comparaison avec les normes des roches terrestres, les roches lunaires seraient proches des basaltes ou gabbros mais enrichies en fer (la teneur en magnésium les rapproche des péridotites) 3) Données cristallographiques (il faut lire données minéralogiques) : On constate une abondance des plagioclases, puis des pyroxènes, de l’olivine. Les roches terrestres présentant la même minéralogie sont les basaltes, les gabbros, les péridotites, ce qui confirme notre hypothèse précédente. 4) Données pétrologiques : L’échantillon 10049 présente des caractères typiques de roche volcanique : absence de cristaux. Sa couleur gris sombre signale un déficit en silice, comme les basaltes. Il signale un refroidissemnt rapide L’échantillon 10022 montre une composition où dominent les pyroxènes (déficit en silice) ; la roche est entièrement cristallisée mais avec des micro-cristaux : le refroidissement n’est ni lent ni rapide et a pu se faire en deux temps. L’échantillon 12057 est entièrement cristallisé, avec des cristaux qui indiquent un refroidissement lent. Sa composition cristallographique est proche d’un basalte. Ainsi il apparaît que les roches lunaires ont une composition basaltique ; leur mise en place a pu se faire par volcanisme extrusif avec cristallisation lente dans des chambres magmatiques, cristallisation semi-rapide dans des cheminées, cristallisation rapide en surface. 1s_cntsvt_2006_04_eb_cor.doc 5/5 5) Données sismologiques : Les ondes P sont les ondes premières, ondes de compression. Elles se propagent dans tous les milieux. Les ondes S sont les ondes secondaires, des ondes de cisaillement ; elles ne se propagent pas dans les liquides. De 0 à 100 km, les ondes S augmentent régulièrement. La vitesse des ondes S croit avec la pression (donc la profondeur). Le milieu est homogène. A 100 km, les ondes S subissent une modification souple (non brutale) : cette anomalie révèle une interface entre deux milieux. La modification souple suggère une transition vers un milieu plus ductile, sans changement de composition chimique. De 100 à 1000 km, la vitesse des ondes S est constante. Or elle devrait augmenter (augmentation de pression) : on peut supposer que le milieu devient de plus en plus ductile… Le ralentissement des ondes S au-delà de 1000 km de profondeur conforte l’hypothèse d’un milieu de plus en plus ductile (toutefois l’état liquide n’est pas atteint puisque les ondes S continuent à se propager). Les ondes P n’apportent pas de renseignement supplémentaires : la discontinuité marquée à 30 km peut être à 100 km (voir texte). L’interface des 100 km est une interface oscillant entre 30 et 100 km… 6) Données densitomètriques : Les roches de surface peuvent être apparentées à des basaltes, de densité 2,9 (données terrestres). La densité de la lune est à 3,32 : cela laisse supposer un noyau de faible densité : 4 à 5 maximum. Si le noyau existe, sa composition est proche de celles des péridotites (roches du manteau terrestre), avec enrichissement en ferro-magnésiens. 7) Schéma : 0 à 100 km : lithosphère rigide : basalte passant progressivement à des micro-gabbros puis des gabbros – l’interface 100 km n’est pas nette et semble fluctuer entre 30 et 100 km [d=2,9-3,0] 100- 1000 km : manteau ductile à composition péridotitique. [d=3,03,1] 1000 – 1438 km : manteau profond plus ductile à composition péridotitique enrichi en ferro-magnésiens[d=3,2 ?] 1438-1738 km : noyau fluide (non liquide) riche en ferromagnésiens. [d=4 ?] 8) comparaison avec le modèle Terre… La lune apparaît peu différenciée tant dans sa structure que dans sa composition, même si plusieurs couches sont décelables. La surface est solide à composition basaltique et le cœur est ductile à composition péridotitique enrichie en ferro-magnésiens. On note l’absence de couches superficielles riches en silice (granitique) et l’absence de noyau profond riche en nickel-fer.
