Ecole Louis de BROGLIE-CPE LYON-ESA-ESAP

Epreuve de S.V.T.
Sélection FESIC 2003
Exercice n°1
Evolution moléculaire
Les vertébrés possèdent tous des molécules d'hémoglobine ; c'est la molécule qui assure le transport de
l'oxygène dans les hématies. Cette molécule est une protéine formée de deux types de chaînes : alpha et
bêta.
Les séquences partielles
d'acides aminés de la chaîne
bêta sont indiquées cidessous, chaque acide aminé
étant représenté par une
lettre. La séquence est
complète pour l'hémoglobine
de chat ; les autres
séquences sont alignées : les
tirets indiquent un acide
aminé identique à celui de la
séquence du chat à la même
position.
On compare des portions de
séquences d'acides aminés
chez plusieurs mammifères.
a) Chez les vertébrés, les molécules d'hémoglobine sont qualifiées d'homologues, car elles sont
semblables dans leur structure et leur fonction, et très proches dans leur séquence peptidique.
b) Plus le nombre de différences entre les séquences d'acides aminés de deux molécules est grand, plus
l'ancêtre commun des deux animaux est récent.
c) Le crocodile est plus proche, phylogénétiquement, du crapaud que de l'autruche.
d) Les molécules du chimpanzé et de l'homme sont identiques : cela permet d'affirmer que le chimpanzé
est l'ancêtre de l'homme.
Exercice n°2
Le taux d'ADN varie au cours d'un cycle cellulaire
Chez les végétaux, des zones méristématiques, situées à l'extrémité des racines, assurent la croissance du
végétal. Ces zones sont le siège d'une intense prolifération cellulaire.
Le taux d'ADN est mesuré au cours d'un cycle cellulaire. La cellule mère considérée contient une quantité
Q d'ADN en début de cycle. Q = 1 unité arbitraire.
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a) La mitose dure 20 heures.
b) La cellule fille a deux fois moins de chromosomes que la cellule mère.
c) Pour que la quantité d'ADN soit conservée par la mitose, il est nécessaire que l'ADN de la cellule mère
soit doublé par la réplication.
d) Les deux molécules d'ADN d'un chromosome dupliqué sont différentes dans leurs séquences.
Exercice n°3
Géologie de la région du Pérou
Dans la région de Cuzco, au Pérou, on
a cartographié la répartition et la
profondeur des foyers sismiques, ainsi
que la localisation des volcans. Les
laves émises par les volcans sont
surtout des andésites.
De plus, la chaîne de la cordillère des
Andes longe la côte Pacifique et
présente des plissements parallèles à la
côte.
a) La zone sismique du Pérou
correspond à une marge active.
b) Il y a plus de risque d’avoir des
séismes dévastateurs à l'intérieur
du Pérou, loin des côtes, que dans
la région de Cuzco.
c) La plaque Américaine plonge sous
la plaque Pacifique.
d) Les laves andésitiques sont liées à un volcanisme explosif et dévastateur, car elles proviennent d'un
magma hydraté, et plus acide.
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Exercice n°4
La réaction immunitaire
Deux boîtes de Pétri, contenant de la gélose, sont percées de puits. Différentes solutions de protéines sont
déposées dans les puits périphériques, à égale distance les uns des autres.
Puits 1 : albumine humaine (protéine du sérum humain).
Puits 2 : sérum humain.
Puits 3 : albumine de lapin.
Puits 4 : albumine de bœuf.
Dans le puits central de la
boîte A, on dépose du sérum
de lapin, ayant reçu, trois
semaines auparavant, de
l'albumine humaine.
Dans le puits central de la
boîte B, on dépose le sérum
d'un lapin qui n'a pas
reçu d'injection d'albumine
humaine.
Les molécules peuvent
diffuser dans le gel.
Les résultats sont lus 48
heures plus tard.
a) La protéine albumine humaine déclenche, chez le lapin, une réaction immunitaire acquise.
b) Un arc de précipitation correspond à la formation d'un complexe immun.
c) Le sérum de lapin renferme des anticorps contre l'albumine de bœuf.
d) La spécificité d'un anticorps, pour un antigène, est liée à la forme spatiale de la partie variable de sa
molécule.
Exercice n°5
Le métamorphisme dans les Alpes
Les gabbros sont des roches grenues, qui constituent la croûte océanique. Lors de la formation de la
chaîne des Alpes, l'océan alpin s'est refermé, la croûte océanique a été entraînée dans la collision et
métamorphisée.
L'étude des gabbros métamorphisés, ou méta gabbros, permet de définir les conditions P, T, t (Pression,
Temps, température) auxquelles les roches ont été soumises.
• Les gabbros sont constitués essentiellement de cristaux de plagioclases et de pyroxènes, et se sont
formés à l'axe des dorsales, à 5 km environ de profondeur et à une température de 600°C.
• Les métagabbros gardent les traces des déformations subies par les minéraux acquis lors du
métamorphisme, dans des conditions P, T, t, différentes des conditions d'origine.
Les documents A et B représentent des lames minces réalisées dans un même échantillon de métagabbro.
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Document A
Document B
Document C
Trajet thermodynamique et champ de stabilité
de quelques minéraux du métamorphisme
a) La glaucophane s'est formée à 300°C, sous une pression de 600 Mpa.
b) Chronologiquement (doc. B), suivant le principe d'inclusion, la glaucophane s'est formée avant le
pyroxène et le plagioclase.
c) Des réactions chimiques entre les cristaux de pyroxène et de plagioclase ont permis l'apparition de la
glaucophane.
d) Le métagabbro a d'abord subi un enfouissement rapide en profondeur, puis est remonté à
l'affleurement.
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Exercice n°6
La détermination du phénotype sexuel des hommes à utérus
Certains individus adultes de phénotype masculin sans équivoque (organes génitaux externes de type
masculin) possèdent des voies génitales femelles, persistant à côté de voies génitales mâles différenciées,
avec des testicules fonctionnels.
• Leur caryotype est de type XY.
• Les concentrations plasmatiques de testostérone et d'hormone anti-mullérienne (AMH), ont été suivies
chez un individu présentant cette particularité.
• L'analyse de son ADN a révélé une mutation affectant le gène situé sur le chromosome 19, responsable
de la synthèse de l'AMH : en position 282, un triplet GAA a été transformé en triplet TAA (stop). Le
patient est homozygote pour cette mutation.
a) Le caryotype porte l'information nécessaire à la différenciation des gonades indifférenciées en
testicules.
b) Pendant la vie fœtale, la testostérone permet la disparition des canaux de Muller.
c) La persistance des canaux de Muller, est liée à un fonctionnement défaillant du testicule fœtal de cet
individu.
d) La mutation du gène du chromosome 19 est une mutation non-sens.
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Exercice n°7
Le document ci-dessous est une coupe géologique simplifiée.
A, B, C, D, sont des roches sédimentaires.
E est un pluton granitique.
F est une zone de roches métamorphiques.
G est un filon d'origine magmatique.
a) L'intrusion du pluton granitique s'est produite après le dépôt des couches B, C et D et après l'intrusion
du filon G.
b) Les roches métamorphiques F sont une conséquence de l'intrusion de E.
c) La couche A était présente avant l'intrusion du pluton E.
d) C'est l'intrusion du pluton E qui est la cause de la faille.
Exercice n°8
• La levure est un champignon unicellulaire qui vit naturellement à la surface des grains de raisin.
• Lorsque les conditions sont favorables, les levures se reproduisent par bourgeonnement (étape A). Les
cellules issues du bourgeonnement contiennent dans leur noyau exactement le même matériel
génétique que leur cellule mère, soit 17 chromosomes.
• Dans des conditions particulières, deux levures peuvent fusionner (étape B). Si les ressources
nutritives s'épuisent, les levures issues des fusions subissent deux divisions successives (étape C) et il
se forme quatre cellules contenues dans un asque, capables de sortir et bourgeonner.
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a) La levure est un organisme diploïde.
b) La division A est une méiose.
c) L'étape C est une méiose.
d) L'étape B correspond à une fécondation.
Exercice n°9
Analyse d'un arbre phylogénétique :
a) Le cobaye possède les caractères
suivants : amnios, doigts, gésier et
placenta.
b) Le groupe crocodile, kiwi et cobaye
forme un clade.
c) L'innovation évolutive caractéristique
partagée par le crocodile et le kiwi est le
gésier.
d) Les poissons forment un groupe
monophylétique.
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Exercice n°10
Ocytocine
CYS
TYR
ILE
GLN
ASP
CYS
PRO
LEU
GLY
Hormone antidiurétique
CYS
TYR
PHE
GLN
ASP
CYS
PRO
ARG
GLY
Séquences partielles des acides aminés de deux hormones post-hypophysaires : l'ocytocine et
l'hormone antidiurétique.
On compare la séquence des acides aminés de deux neuro-hormones post-hypophysaires,
l'ocytocine qui déclenche la contraction des muscles utérins lors de l'accouchement et l'éjection
du lait lors de la tétée et l'hormone antidiurétique qui agit, au niveau des reins, sur la teneur en
eau de l'urine. Ces deux polypeptides sont codés par deux gènes différents.
a) Ces deux gènes appartiennent à une même famille multigénique.
b) Des délétions sont à l'origine des différences entre ces gènes.
c) Des substitutions sont à l'origine des différences entre ces gènes.
d) La duplication génique est un mécanisme essentiel de la complexification du génome.
Exercice n°11
Soit une coupe simplifiée du massif alpin ci-dessous :
a) Les ophiolites correspondent à des fragments de lithosphère océanique granitique charriés sur la
croûte continentale.
b) Les Alpes sont une chaîne de collision correspondant au changement de mouvement de la plaque
Africaine.
c) L'orogenèse alpine s'est accompagnée d'un épaississement de la lithosphère continentale.
d) Les ophiolites sont caractérisées par la présence d'une roche microlithique : le gabbro.
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Exercice n°12
La ribonucléase est une enzyme qui dégrade l'acide ribonucléique (ARN).
Elle est constituée d'une chaîne de 124 acides aminés repliée grâce à la présence de quatre ponts
disulfures (forme A).
L'action conjuguée de l'urée et du β-mercaptoéthanol entraîne un changement de la conformation de la
molécule (forme B).
Une dialyse permet d'éliminer l'urée et le β-mercaptoéthanol et de restaurer la conformation de l'enzyme
(forme A).
L'activité enzymatique existe naturellement pour la forme A ; elle est nulle pour la forme B.
a) La perte d'activité de la forme B de la molécule est due à une modification de la séquence d'acides
aminés.
b) Cette expérience montre que les enzymes adoptent spontanément une conformation tridimensionnelle
qui dépend de leur structure primaire.
c) Les ponts disulfures permettent la mise en place du site actif de l'enzyme.
d) La séquence primaire d'acides aminés de l'enzyme détermine sa double spécificité.
Exercice n°13
Pour déterminer chez le Moustique la position relative des gènes de la couleur du corps et de la couleur
de l'œil, on réalise deux séries d'expériences :
Expériences
1
ère
série d'expériences
Résultats
Description
Des moustiques de type sauvage
à corps gris et œil prune
croisés avec des moustiques
à corps noir et œil clair
En F1, tous les moustiques sont
de type sauvage
En F2 :
2ème série d'expériences
Des femelles de F1 croisées avec
des mâles à corps noir et œil clair
35,2 % de moustiques
à corps gris et œil prune
35,9 % de moustiques
à corps noir et œil clair
14,6 % de moustiques
à corps gris et œil clair
14,3 % de moustiques
à corps noir et œil prune
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a) Les résultats obtenus en F1 montrent que le type sauvage, corps gris et œil prune, est dominant.
b) D'après les résultats obtenus en F2, on peut dire que le gène codant pour la couleur du corps et celui
codant pour la couleur des yeux sont situés sur des chromosomes différents.
c) Si on prend les symboles suivants :
g+ ⇒ corps gris,
g ⇒ corps noir,
p+ ⇒ œil prune,
p ⇒ œil clair,
le génotype des femelles F1 doit être noté (g+//g, p+//p).
d) Le pourcentage de recombinaison de 28,9 % montre que les gènes considérés sont liés.
Exercice n°14
Des fragments de bois carbonisés ont été retrouvés dans un dépôt de cendres volcaniques de la Montagne
Pelée en Martinique.
Le carbone 14 contenu dans ces fragments a permis de dater l'éruption volcanique responsable de leur
carbonisation : elle a eu lieu il y a 3695 années.
Le calcul se fait à partir des informations suivantes :
Masse de l'échantillon
14
Radioactivité du C dans l'échantillon
1g
8,56 cpm
Radioactivité du 14C dans l'atmosphère 13,56 cpm
Cpm : coups par minutes (unité de mesure de la radioactivité)
a) Le 14C dont la constante de désintégration est λ = 1,245.10 -4 est un géochronomètre limité au
quaternaire récent.
b) La radioactivité du 14C dans l'atmosphère est égale à la quantité de 14C contenue dans l'échantillon
lors de la fermeture du système.
c) Le 14C peut être utilisé pour déterminer l'âge de tout type de roche à condition que sa date de
formation soit récente.
d) Le couple Potassium - Argon permet de dater des roches sédimentaires âgées de quelques millions à
quelques milliards d'années.
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Exercice n°15
En absence de traitement, l'infection par le VIH (virus responsable du SIDA) se traduit par une évolution
caractéristique du nombre de lymphocytes T4 en relation avec la concentration de virus dans le sang
(charge virale). Le document ci-dessous présente cette évolution et permet de dégager les grandes étapes
de la maladie.
a) Les lymphocytes T4 sont des cellules cibles du virus car ils possèdent des protéines membranaires
CD4.
b) La phase chronique est une période de quelques années pendant laquelle les symptômes se
développent.
c) Le SIDA se manifeste par des maladies opportunistes qui apparaissent quand la concentration en LT4
devient inférieure à 200 cellules par mm3 de sang.
d) Une personne séropositive est atteinte du SIDA.
Exercice n°16
Ce document montre les relations probables entre des groupes animaux disparus et les groupes actuels des
Reptiles, Oiseaux et Mammifères.
Les surfaces des «taches» sont proportionnelles au nombre de représentants dans chaque groupe.
Echelle des temps géologiques :
− 65
− 135
− 203
− 250
− 295
− 355
Paléogène
Crétacé
Jurassique
Trias
Permien
Carbonifère
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Epreuve de S.V.T.
a) La disparition de tous les Dinosaures, Ptérosaures, Plésiosaures et Ichtyosaures, parmi les groupes
considérés, marque la limite Crétacé - Tertiaire comme une crise biologique majeure.
b) La disparition des dinosaures a permis l'apparition de nouveaux groupes comme les Oiseaux.
c) Après une crise biologique, les êtres vivants qui survivent se diversifient en occupant les niches
écologiques laissées vacantes.
d) A l’échelle des temps géologiques, les crises biologiques sont des phénomènes fréquents qui ont permis
une évolution régulière de la vie.
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