Sujet BAC 2016 -svt specialite s - Izi-Bac

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Correction type Baccalauréat général Session 2016
SVT Série S
Enseignement SPECIALITE
Partie 1 (8 points)
Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l'évolution : l'exemple de la
vie fixée chez les plantes.
SYNTHESE (5 points)
L’organisation fonctionnelle des plantes à fleurs est liée aux exigences de leur mode de vie
fixée , à l'interface entre l'air et le sol.
Les substances nutritives prélevées étant présentes dans le milieu à de très faibles teneurs
(0,038% pour le CO2 par exemple), les plantes présentent des structures particulières leur
permettant de subvenir à leurs besoins.
On se propose de montrer en quoi les structures des organes impliqués dans les échanges
nutritifs externes et internes d'une plante sont adaptées à son mode de vie fixé.
Nous aborderons le cas de deux principaux organes impliqués dans la fonction de
nutrition chez une plante : la feuille et la racine.
1/ La feuille : organe adapté aux échanges avec l'atmosphère.
La feuille a deux rôles majeurs : la capture de la lumière et l'absorption de CO2 afin de
permettre la réalisation de la photosynthèse.
Afin d'optimiser la capture de la lumière, les feuilles sont très nombreuses et ont une surface
très développée (organe aplati). Ce qui explique les vastes surfaces d'échanges estimées à
« 10000 m2 pour un arbre de 40 m de haut ».
Afin de faciliter les échanges gazeux, les feuilles présentent des structures particulières : les
stomates. Ce sont de petits orifices à la surface de l'épiderme (inférieur le plus souvent). A
leur niveau l'ostiole, délimité par deux cellules stomatiques, permet la réalisation des
échanges avec l'atmosphère.
Sous l'ostiole, une chambre communique avec l'atmosphère. La feuille présente donc une
atmosphère interne importante contenue dans tous les espaces entre les cellules et dans la
cavité sous stomatique. La surface d'échanges gazeux correspond donc en fait à toutes les
surfaces exposées à cette atmosphère interne, ce qui explique que les échanges « serait 30
fois supérieure » à celle estimée sans cavité.
Remarque : les stomates ne s'ouvrent qu'à la lumière et si la température est clémente pour
limiter les pertes en eau.
2/ La racine : organe adapté aux échanges avec le sol.
La racine d'une plante - en plus d'assurer l'ancrage au milieu- est chargée de prélever l'eau et
les sels minéraux du sol afin de permettre la réalisation de la photosynthèse.
L'extrémité des racines est couverte de poils absorbants qui sont des cellules allongées.
L'ensemble des poils forment la zone pilifère (300 à 400 poils par cm2), vaste surface
d'échanges entre la plante et le sol. La densité et la longueur des poils peuvent varier en
fonction de la composition du milieu (notamment en sels minéraux). En milieu carencé en fer
et phosphore par exemple, on observe sur des racines d'Arabette des dames une zone pilifère
plus fournie avec des poils plus longs.
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Conclusion :
La partie aérienne des plantes avec les feuilles et la partie souterraine avec les racines,
présentent respectivement des structures spécifiques -stomates et poils- qui assurent de
façon efficace les échanges avec le milieu extérieur.
Les éléments prélevés dans le milieu extérieur grâce à ces structures spécialisées sont
ensuite distribués dans la plante sous forme de sève brute ou ascendante (solution d'eau et de
sels minéraux absorbés dans le sol) et de sève élaborée ou descendante (solution riche en
molécules organiques fabriquées dans les feuilles).
http://ressources.unisciel.fr/DAEU-biologie/P1/co/P1_chap4_c2.html
QCM (3 points)
1/ La collaboration plante-animal s'exerce lors de la pollinisation et de la dispersion des
graines (réponse 3)
2/ Les variétés hybrides combinent des caractères agronomiques des deux parents (réponse
2)
3/ Les plantes OGM sont le résultat de génie génétique (réponse 4).
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Partie 2 Exercice 1 (3 points)
Le magmatisme en zone de subduction.
Le contexte géodynamique de la zone étudiée est un contexte de subduction (océan/océan)
puisqu'on retrouve les indices caractéristiques suivants (doc 1):
 présence de deux plaques (Inde-Australie et Eurasie) en contact au niveau d'un
chevauchement (faille inverse d'ampleur kilométrique indiquant un contexte de
convergence)
La plaque inde-Australie est la plaque subduite.
 présence d'une fosse (dépression étroite à la frontière des deux plaques convergentes)
 présence d'un arc volcanique au niveau de la plaque chevauchante et parallèle à la
fosse.
Les roches produites par le volcan Sinabung sont des andésites comme en témoignent les
indices suivants (doc 2 et 3) :
 structure microlitique de la roche (présence de phénocristaux, de microlites et de verre)
et traduisant un volcanisme
 présence de feldspath plagioclase, pyroxène et d'amphiboles (minéral hydraté)
 forte teneur en silice (teneur de 55,9 % massique)
Partie 2 Exercice 2 (5 points)
Energie et cellules vivantes.
Le potentiel de repos des cellules nerveuses dépend du maintien des différences de
concentrations ioniques de part et d'autre de la membrane.
On se propose d'expliquer les mécanismes énergétiques qui assurent ce maintien des
différences de concentrations.
1/ Importance de l'ATP dans le maintien des différences de concentration.
Le cytoplasme des cellules nerveuses est plus riche en K + et plus pauvre en Na+. Ces
différences résulte du fonctionnement de la pompe sodium-potassium qui expulse 3 Na+ de la
cellule et y fait entrer 2 K+.
Or, ce fonctionnement est dépendant de la présence et de l'hydrolyse d'ATP puisque lorsqu'on
utilise un inhibiteur de l'hydrolyse d'ATP les concentrations intracellulaires sont très différentes
dans la cellule testée par rapport à la cellule témoin (cf valeurs chiffrées du document 1).
Comment l'ATP indispensable au maintien des concentrations est-il fabriqué ?
2/ Production d'ATP par un métabolisme respiratoire.
Comme nous allons le montrer, le neurone utilise le métabolisme respiratoire pour fabriquer
l'ATP nécessaire. Rappelons que la respiration correspond à l'oxydation de la matière
organique et qu'elle comporte la glycolyse cytoplasmique et des étapes mitochondriales
nécessitant du dioxygène.
A/ La réalisation de la glycolyse (doc 4).
La glycolyse correspond à la transformation du glucose (substrat) en pyruvate (produit) dans le
cytoplasme des cellules et en présence d'enzymes.
Les résultats des mesures présentées dans le doc 4 sont en faveur de la réalisation de la
glycolyse. En effet, en absence du substrat (glucose) la composition du milieu est différente
(77 mmol/L de Na+ au lieu de 15 mm/L et 85 mmol/L de K+ au lieu de 150 mm/L).
Des résultats très proches sont obtenus en ajoutant un inhibiteur de la glycolyse.
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L'ajout de pyruvate (produit final de la glycolyse) - avec ou sans inhibiteur de la glycolysepermet d'obtenir une composition du milieu proche de celle obtenue avec le glucose (18
mmol/L de Na+ avec ajout de pyruvate contre 15 mm/L avec ajout de glucose et 148 mmol/L
de K+ avec ajout de pyruvate contre 150 mm/L avec ajout de glucose).
On en déduis donc que le neurone réalise la glycolyse à partir de molécule de glucose.
B/ La réalisation de la respiration cellulaire (doc 2 et 3)
Dans la matrice des mitochondrie, le pyruvate est oxydé en dioxyde de carbone au cours
d'une suite de réactions qui forment le cycle de Krebs. Ce cycle est notamment couplé à la
production d'ATP.
Le cyanure est un poison qui bloque les réactions de la chaîne respiratoire comme le montre
les résultats de l'expérience réalisée sur des neurones. La concentration en dioxygène
diminue (consommation par les neurones) jusqu'au moment où on ajoute du cyanure. Après
l'ajout la teneur en dioxygène du milieu reste stable, ce qui montre que les neurones ne
consomment plus de dioxygène par respiration.
Le cyanure impacte donc la production d'ATP et donc le fonctionnement de la pompe sodiumpotassium. En effet, nous voyons dans l'expérience du doc 4 que lorsqu'il y a du cyanure dans
l'eau de mer, la vitesse de sortie des ions Na + est nettement abaissée (cf valeurs graphe) par
rapport au milieu ne présentant que de l'eau de mer.
Les ajouts successifs d'ATP sont en faveur de cette hypothèse, puisque ils induisent une
augmentation de la vitesse de sortie des ions Na+ du neurone proportionnelle à la
concentration en ATP fournie.
Conclusion : Les neurones maintiennent des différences de concentrations en ions de part et
d'autre de leur membrane grâce au fonctionnement d'une pompe sodium-potassium ATP
dépendante. L'énergie nécessaire (ATP) à ce fonctionnement est produite par les étapes de la
respiration (glycolyse et oxydation du pyruvate).
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