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BAC BLANC 2 1ère PARTIE (8 points)-­‐‑ Génétique et évolution Diversification génétique et diversification des êtres vivants L’association des mutations et du brassage génétique au cours de la méiose et de la fécondation ne suffit pas à expliquer la totalité de la diversification des êtres vivants. D’autres mécanismes interviennent. Décrire les mécanismes qui, en dehors de la méiose et la fécondation, sont à l’origine d’une diversification des êtres vivants. Montrer ensuite comment un de ces mécanismes permet d’expliquer des différences entre deux espèces proches génétiquement : l’Homme et le chimpanzé. L’exposé doit être structuré avec une introduction, un développement et une conclusion. Sont exclus de votre sujet les brassages génétiques intervenant au cours de la méiose et les mécanismes conduisant à des anomalies au cours de la méiose 2ème PARTIE – Exercice 1 (3 points) : Le Ice Bucket Challenge, aider la recherche sur la maladie de Charcot Le Ice Bucket Challenge consiste à se renverser un seau d’eau glacée sur la tête, puis à inviter son entourage à reproduire ce geste. Le but de ce défi est de médiatiser la lutte contre la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA), également appelée maladie de Charcot. Selon le journal Huffington post du 25/08/2014, le Ice Bucket Challenge serait responsable du triplement des dons en faveur de la recherche sur cette maladie. On cherche à identifier les causes et les conséquences de la SLA. À partir de l’étude des documents proposés, cocher la bonne réponse dans chaque série de propositions du QCM et remettre la fiche-­‐‑réponse annexe avec la copie. Document 1 : la sclérose latérale amyotrophique Le nom de cette maladie s’explique par ses symptômes. En effet, dans la SLA la dégénérescence des motoneurones centraux et périphériques provoque l’apparition d’un tissu cicatriciel, appelé aussi « Sclérose ». Les axones des neurones moteurs centraux impliqués se trouvent dans la partie « Latérale » de la moelle épinière. Et, l’absence de stimulation nerveuse, liée à la disparition des motoneurones, entraîne une fonte musculaire, appelée « Amyotrophie ». L’apparition de la maladie de Charcot peut être subtile avec des symptômes souvent négligés. Mais, tôt ou tard, le patient finit par perdre le contrôle de ses mouvements. Une caractéristique essentielle de la SLA est qu’en dehors de la motricité, elle respecte les autres fonctions du système nerveux, telles que les fonctions intellectuelles et sensorielles, tout le long de la maladie. Cette maladie épargne également certains muscles tels ceux de l’œil, du cœur, de la vessie, de l’intestin et des organes sexuels. D’autres symptômes peuvent toutefois s’ajouter aux troubles moteurs, notamment constipation, amaigrissement, douleurs, œdèmes, troubles du sommeil et troubles respiratoires. On distingue deux formes de SLA selon le site où débute l’atteinte des motoneurones périphériques : – la forme « spinale » dans laquelle les premiers motoneurones périphériques atteints se trouvent dans la moelle épinière. Elle se traduit par des troubles de la motricité des membres supérieurs et/ou inférieurs (contractions musculaires, crampes, raideur ou faiblesse musculaire) ; – la forme « bulbaire » dans laquelle les premiers motoneurones périphériques atteints se trouvent dans le tronc cérébral. Il en résulte des troubles de la parole et de la déglutition. D’après les sites http://www.maladiedecharcot.org et http://www.arsla-­‐‑asso.com Document 2 : l’organisation du système nerveux central Document 3 : motoneurones et commande volontaire Pour réaliser un mouvement, les messages véhiculés par les motoneurones centraux sont transmis aux motoneurones périphériques : – le corps cellulaire d’un motoneurone central est localisé dans le cerveau, au niveau du cortex moteur ; – le corps cellulaire d’un motoneurone périphérique se trouve dans le tronc cérébral ou dans la moelle épinière. Ce type de motoneurone est directement connecté à un muscle à qui il transmet l’ordre de contraction à l’origine du mouvement. Cocher la réponse exacte pour chaque proposition 1. Le système nerveux central est constitué des différents lobes du cerveau du tronc cérébral et de la moelle épinière du cerveau et du cervelet du cerveau, du tronc cérébral, du cervelet et de la moelle épinière 2. Les motoneurones centraux sont localisés entièrement dans le cerveau connectés aux motoneurones périphériques connectés aux cellules musculaires impliqués dans la sensibilité 3. La forme « bulbaire » de la SLA affecte exclusivement des motoneurones centraux affecte exclusivement des motoneurones périphériques provoque des troubles de la motricité des membres inférieurs et/ou supérieurs provoque des troubles de la parole et de la déglutition 4. La SLA correspond à une dégénérescence des motoneurones du cortex moteur, suivie d’une atteinte du cervelet des cellules musculaires, suivie d’une atteinte des motoneurones des motoneurones, suivie d’une atteinte musculaire du cervelet, suivie d’une atteinte des motoneurones du cortex moteur 5. Les conséquences de la SLA sont une paralysie progressive des muscles de l’œil, du cœur et de la vessie une paralysie progressive des muscles et des troubles de la motricité la perte progressive des fonctions intellectuelles et des troubles de la motricité des troubles de la parole et la perte progressive des fonctions sensorielles 2ème PARTIE – Exercice 2 – Résoudre un problème scientifique (Enseignement Obligatoire). 5 points. Dans les zones de subduction, il existe un volcanisme explosif. En mettant en relation avec vos connaissances les informations extraites des documents, expliquez la formation du magma à l’origine du volcanisme des zones de subduction. Votre conclusion sera présentée sous la forme d’un schéma simplifié d’une zone de subduction océan-­‐‑continent. Document 1 : localisation du volcanisme par rapport aux plans de Bénioff-­‐‑Wadati Document 2 : modélisation des isothermes dans une zone de subduction Document 3 : conditions de fusion expérimentale des péridotites du manteau et géotherme de zone de subduction (évolution de la température en fonction de la profondeur) Fusion expérimentale obtenue dans deux contextes : péridotites non hydratées (graphe A) ou hydratées (graphe B). (GPa = Giga pascal) 2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement de spécialité). 5 points. L’entraîneur d’une équipe de natation souhaite comprendre d’où vient l’énergie utilisée par les muscles lors des courses de 100 mètres et de 1500 mètres, afin d’adapter ses séances d’entraînement. Vous êtes chargé d’expliquer à l’entraîneur d’où provient l’énergie utilisée par les cellules musculaires dans ces deux types de course. Vous devez lui rédiger un document explicatif, en utilisant les données des documents et vos connaissances. Situez les voies métaboliques 2 et 3 du document 1 sur le schéma de la feuille annexe à rendre avec la copie. Document 1 : les différentes voies métaboliques de régénération de l’ATP dans les cellules musculaires Lors d’un effort, une cellule musculaire consomme de très nombreuses molécules d’ATP. Elle régénère ces molécules grâce à trois voies métaboliques décrites ci-­‐‑
dessous : Voie 1 : Voie 2 : Voie 3 : anaérobie anaérobie aérobie alactique lactique Glucose Glucose ou Créatine-­‐‑
Substrats ou autres autres Phosphate utilisés substrats substrats + ADP + ADP + O2 + ADP Acide H2O + Produits Créatine + lactique + CO2 + formés ATP ATP ATP Document 2 : performances et données métaboliques chez des nageurs professionnels Aux derniers jeux olympiques d’été, le médaillé d’or du 1500 m nage libre homme a mis 14 minutes 31 secondes pour parcourir la distance. Sa vitesse moyenne était donc de 103 m/min. Le médaillé d’or du 100 m nage libre a mis 47 secondes et 52 centièmes. Sa vitesse moyenne était donc de 125 m/min. Distance Contribution de la relative en % course Voies Voie (en anaérobies aérobie mètres) 100 90 10 200 60 40 400 40 60 800 17 83 1500 10 90 Contributions relatives de la voie aérobie et des voies anaérobies selon les types de course et selon les vitesses atteintes par des nageurs de niveau olympique Document 3 : mise en jeu des trois voies métaboliques en fonction de la durée d’un exercice musculaire On considère que l’effort maximal fourni lors d’un 100 m correspond à une dépense énergétique de 100%. Feuille annexe à compléter et à rendre avec la copie Schéma des voies métaboliques énergétiques dans une portion de cellule musculaire D’après http://svt.ac-­‐‑dijon.fr/schemassvt/