Proposition de corrigé du Bac S SVT métropole 2016 par Mmes

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Proposition de corrigé du Bac S SVT métropole 2016 par Mmes BRAUN et HODOT
SYNTHESE (5 points)
« Expliquer en quoi les structures des organes impliqués dans les échanges nutritifs externes
et internes d’une plante sont adaptées à son mode de vie fixée. »
En introduction présenter les besoins d’une plante pour vivre : eau, sels minéraux, CO2,
lumière. Or eau et sels minéraux sont dans le sol et lumière et CO2 dans l’air donc nécessité
de présenter des structures adaptées à la collecte de ces éléments et nécessité de les faire
circuler à l’intérieur de la plante pour les apporter à l’ensemble des cellules du végétal.
Les plantes étant fixées, elles possèdent des structures particulières leur permettant de
subvenir à leurs besoins nutritifs
I. Un appareil végétatif adapté aux échanges nutritifs externes.
A. Appareil végétatif aérien qui optimise les échanges avec l’atmosphère
Les feuilles permettent les échanges avec l’atmosphère : elles captent l’énergie lumineuse, assurent les échanges
gazeux (O2 et CO2) avec l’atmosphère et sont le lieu principal de la photosynthèse qui permet la fabrication de matière
organique (glucides).
Les nombreuses feuilles, organes aplatis,
forment une très grande surface de capture de
la lumière. Elles présentent aussi de très
nombreux petits orifices à la surface de leur
épiderme, le plus souvent sur leur face
inférieure : ce sont les stomates délimités par
des cellules encadrant un orifice, l’ostiole. Les
échanges gazeux avec l’atmosphère se
réalisent par les ostioles. Photosynthèse
dominante sur la respiration le jour (absorption de CO2 et rejet d’O2) et respiration uniquement la nuit (inversion des
échanges gazeux nets).
B. Appareil végétatif souterrain qui optimise les échanges avec le sol
Les racines permettent les échanges avec le sol : elles permettent l’ancrage dans le sol et l’absorption d’eau et de
sels minéraux.
Les racines des jeunes plantes présentent une zone pilifère portant de très nombreux poils absorbants par lesquels se
réalise l’absorption de l’eau et des sels minéraux du sol. L’ensemble de ces poils absorbants constitue donc une
énorme surface d’échanges entre la plante et le sol par rapport à la taille de la plante.
Les poils absorbants disparaissent dès que la plante crée des ramifications à la racine principale. La densité et la
longueur des poils absorbants, ainsi que la ramification des racines peuvent augmenter en cas de carence minérale
dans le sol.
La plante développe des surfaces d’échange de grande dimension avec l’atmosphère (capture de lumière, échanges
gazeux) et avec le sol (prélèvement d’eau et de sels minéraux).
II. Un appareil végétatif adapté aux échanges nutritifs interne.
L’eau et les ions absorbés dans le sol constituent la sève brute de la plante. Elle circule de manière ascendante dans les
vaisseaux du xylème.
La sève élaborée est riche en molécules organiques (surtout des glucides). C’est la photosynthèse dans les feuilles qui
a permis leur fabrication. La sève élaborée est descendante et emprunte les vaisseaux du phloème.
Des systèmes conducteurs (xylème et phloème = vaisseaux conducteurs) permettent les circulations de matière dans la
plante entre le système racinaire et le système aérien.
Schéma fonctionnel de l’organisation des plantes à fleurs.
QCM (3 points)
1-c
2-b
3-d
Exercice 2A (3 points) : Le magmatisme en zone de subduction !!!???
 Caractériser le contexte géodynamique de la zone du volcan Sinabung (Sumatra)
- frontière de plaque en convergence
- présence d’une fosse
- présence d’un arc volcanique
= zone de subduction (c’était dans le titre !!)
 Identifier la nature des roches qu’il produit.
- roche de structure microlitique issue d’une lave qui a refroidi rapidement à la surface
- roche riche en silice 55,9% donc visqueuse caractéristique d’un volcanisme explosif, la roche est une andésite.
Exercice 2B de spécialité (5 points)
« Expliquer les mécanismes énergétiques qui assurent le maintien des différences de concentration ioniques pour une
cellule nerveuse. » en italique les éléments de connaissances
I. Le maintien des différences de concentrations ioniques :
Doc 1 : Milieu intracellulaire normalement riche en K+ et pauvre en Na+.
En présence de digitaline, le milieu intracellulaire s’appauvrit en K+ et s’enrichit en Na+.
Or la digitaline inhibe l’hydrolyse de l’ATP et l’ATP est une molécule énergétique responsable de nombreux mécanismes
cellulaires. Son hydrolyse libère de l’énergie
La pompe Na+/K+ fonctionne grâce à l’hydrolyse de l’ATP ce qui permet de faire entrer du K+ et de faire sortir du Na+.
Sans ATP cette pompe ne fonctionne plus donc le K+ ne peut plus entrer et le Na + ne peut plus sortir ce qui explique la
diminution du K+ intracellulaire et l’augmentation du Na+ en présence de digitaline.
Donc c’est l’ATP qui est à l’origine du fonctionnement de la pompe et donc du maintien des différences de
concentrations ioniques de part et d’autre de la membrane du neurone.
II. Origine de l’ATP dans les neurones
Les neurones utilisent l’O2 pour fonctionner puisqu’on observe une diminution de sa concentration. Dès l’ajout de
cyanure, l’O2 se stabilise. C’est la respiration qui est responsable de la diminution de l’O2 car glucose + O2 → CO2 +
ATP.
Le rôle du cyanure est expliqué dans le document 3 : l’injection de cyanure dans l’eau de mer fait chuter brusquement la
vitesse de sortie des ions Na+. Seule l’injection directement dans le neurone d’ATP permettra d’augmenter légèrement la
vitesse. Or l’ATP est responsable du fonctionnement de la pompe Na+K+ qui permet le maintien des différences de
concentration et l’ATP est dans le milieu INTRA cellulaire. Donc le cyanure doit agir sur le fonctionnement de cette
pompe en bloquant la production d’ATP issu de la respiration. (C’est au niveau de la chaine respiratoire qui relie
utilisation de l’O2 et forte production d’ATP que doit agir le cyanure.)
Le document 4 va nous montrer que l’on peut directement relier le fonctionnement de la pompe au métabolisme
respiratoire.
On observe qu’un milieu sans glucose, ou avec glucose associé à un inhibiteur de la glycolyse, possède des
concentrations en Na+ et K+ similaires à celles d’un milieu dans lequel la pompe ne fonctionne pas (cf document 1).
La présence de glucose et d’une glycolyse fonctionnelle sont donc indispensables au fonctionnement de la pompe.
On observe par ailleurs qu’en présence de glucose (et d’une glycolyse non inhibée permettant la synthèse de pyruvate),
ou en présence de pyruvate (avec une glycolyse inhibée ou non), les concentrations de Na+ et K+, correspondent à
celles d’un milieu où la pompe fonctionne.
La respiration permet de fabriquer de l’ATP à partir de glucose selon 3 étapes : la glycolyse, le cycle de Krebs et la
chaîne respiratoire mitochondriale qui utilise directement l’O2 cf document 3 et permet la fabrication de 32 ATP sur les 36
formés au total.
C’est donc l’association de la glycolyse, du cycle de Krebs et du fonctionnement de la chaine respiratoire qui
permet la production d’ATP indispensable à la pompe régulant les concentrations de Na et K+ dans une cellule
nerveuse.
Exercice 2B Obligatoire (5 points) : Immunité
Quelles sont les causes de l’affection de Mme T ?
Eléments scientifiques à relever:
Introduction : Symptômes de Mme T : grosseur au niveau du cou, maux d’origine métabolique (comme des problèmes
de frilosité, cheveux et ongles cassants, fatigue etc..)
Doc. 1 :
- La thyroïde est une glande située à la base du cou
- Les hormones thyroïdiennes sont impliquées dans le métabolisme, la température interne, la croissance…
- Les dosages hormonaux montre que Mme T possède des concentrations d’hormones thyroïdiennes très
inférieures à celles d’un individu sain: seulement 0,6.10-9 mol.l-1 de triiodothyronine contre 0,8 à 2,710 -9 mol.l-1
chez un individu sain et seulement 8 10 -12 mol.l-1 de thyroxine contre 11 à 27.10-9 mol.l-1 chez un individu sain.
→ Mme T est en insuffisance hormonale en ce qui concerne ses hormones thyroïdiennes, ce qui peut expliquer ses
troubles métaboliques tels que les problèmes de croissance d’ongles et de cheveux, sa frilosité etc…
Doc. 2 :
- L’observation au microscope d’une glande thyroïde normale montre la présence de cellules thyroïdiennes
hormonales (=thyrocytes) organisées en vésicules circulaires dont la large lumière est remplie de protéines
thyroglobulines.
- Chez Mme T, l’observation au microscope de la thyroïde révèle la présence de nombreux lymphocytes,
plasmocytes et macrophages qui envahissent le tissu thyroïdien avec des vésicules peu développées dont la
lumière est de petite taille.
Doc. 3 :
- Les résultats de mise en culture des cellules de Mme T révèlent que la présence de lymphocytes B associés à des
macrophages et à des lymphocytes T, en présence de thyrocytes (=cellules sécrétrices des hormones
thyroidiennes) entraînent la présence de nombreux plasmocytes et de gamma-globulines « antithyroglobuline ».
- Les lymphocytes B cultivés en présence de thyrocytes, associés ou non à des macrophages, n’entraînent pas la
présence de plasmocytes, ni de de gamma-globulines « anti-thyroglobuline ».
→ La présence de LT est indispensable à la production de plasmocytes et donc de gamma-globulines « antithyroglobuline ».
Doc. 4 :
- Dans la thyroïde d’un sujet sain, les hormones thyroïdiennes sont sécrétées suite à la production de protéine
thyroglobuline (= molécule précurseur des hormones thyroidiennes) par les thyrocytes. Cette protéine est
expulsée dans la lumière des vésicules ou elle est couplée à de l’iode ce qui conduit à la production de thyroxine
et triiodothyronine.
Ces deux molécules sont endocytées par les thyrocytes pour être libérées dans le sang : ce sont les hormones
thyroidiennes.
→ Une faible présence de thyroglobuline entraîne donc forcément une faible présence d’hormones thyroïdiennes dans le
sang.
Connaissances attendues:
-
Les immunoglobulines ou anticorps sont des effecteurs de l’immunité adaptative, spécifiques. Leur partie variable
reconnaît spécifiquement un antigène.
Les anticorps sont produits par les plasmocytes eux-mêmes issus de la différenciation de lymphocytes B.
Les LT4 sont indispensables à la multiplication et la différenciation des LB en plasmocytes sécréteurs
d’anticorps via la sécrétion d’interleukines.
Lorsqu’un anticorps rencontre son antigène spécifique, il se forme un complexe antigène anticorps (ou complexe
immun) : il y a neutralisation des antigènes puis élimination des complexes immuns par phagocytose réalisée par
les macrophages.
Lors de la maturation du système immunitaire, il arrive que des cellules reconnaissent le soi (= cellules autoréactives). Lorsque les lymphocytes attaquent ainsi le soi, on parle de maladie auto-immune.
Eléments de démarche :
Mme T possède des lymphocytes auto-réactifs qui reconnaissent spécifiquement ses protéines thyroglobulines. Cette
reconnaissance entraine une réaction adaptative humorale : les LT4 auxiliaires de Mme T permettent la multiplication des
LB spécifiques à la thyroglobuline et leur différenciation en plasmocytes sécréteurs d’Ac (ou gamma-globulines) antithyroglobuline. La thyroglobuline de Mme T est alors neutralisée et éliminée, ce qui limite fortement la production
d’hormones thyroïdiennes de Mme T. L’insuffisance hormonale qui en résulte entraine divers troubles métaboliques
(frilosité, problème de croissance de cheveux et ongles etc…)
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