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Session 2014
BACCALAURAT TECHNOLOGIQUE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LA SANT ET
DU SOCIAL
PREUVE DE SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
Dure de lpreuve : 2 heures Coefficient : 3
Vendredi 20 juin 2014
Le sujet comporte 7 pages numrotes de 1/7 7/7
Lusage de la calculatrice est autoris.
La clart des raisonnements et la qualit de la rdaction
interviendront pour une part importante dans lapprciation des
copies.
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L'iode est un lment chimique de la famille des halognes. Son
symbole est I. Cet lment joue un rle trs important dans le
fonctionnement de la glande thyrode.
Remarque : Les trois exercices du sujet sont indpendants.
CHIMIE (12 points)
Exercice 1 : Glande thyrode : aspect hormonal (5,5 points)
La glande thyrode est une glande endocrine situe sur la face
antrieure du cou. Elle rgule de nombreux systmes hormonaux par la
scrtion entre autres de deux hormones appeles respectivement
hormone T3 et hormone T4 pour simplifier. Ces deux hormones sont
obtenues par fixation de l'lment iode sur une protine forme par
condensation de plusieurs molcules de tyrosine, un acide -amin.
L'iode fix est introduit dans l'organisme par l'alimentation ou par
une autre voie.
1. La tyrosine
La formule semi-dveloppe de la tyrosine est la suivante :
On ne cherchera pas expliciter la structure du groupe datomes
C6H4 qui nest pas concern par les questions de lexercice.
1.1 Dfinir le terme acide -amin .
1.2 Recopier sur la copie la formule semi-dveloppe de la
tyrosine. Entourer et nommer clairement les groupes responsables de
l'appartenance de la tyrosine la famille des acides - amins.
1.3 Sur la formule semi-dveloppe donne, un atome de carbone est
repr par un astrisque. Comment qualifie-t-on cet atome de carbone
?
1.4 Donner la reprsentation de Fischer d'un des deux nantiomres
de la tyrosine, en prcisant s'il s'agit de la configuration L ou de
la configuration D.
2. Raction de condensation entre deux acides -amins
La raction de condensation entre deux molcules dacides -amins
conduit undipeptide.
H2N CH COOH
CH2 C6H4 OH
*
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2.1 Parmi les formules semi-dveloppes proposes, indiquer celle
qui correspond au dipeptide form partir de la tyrosine.
2.2 Donner le nom de ce dipeptide en utilisant l'abrviation
Tyr.
2.3 Lors de la condensation, une autre molcule est forme en mme
temps que le dipeptide prcdent. Donner son nom.
2.4 Si on ne prend aucune prcaution supplmentaire, un ou
plusieurs autres dipeptides pourront-ils tre forms lors de cette
condensation ? Justifier votre rponse.
3. Etude d'une analyse mdicale
L'hyperthyrodie est un drglement hormonal caus entre autres par
un excs deThyroxine libre (T4L).Une des formes de lhyperthyrodie
est la maladie de Basedow (70 80 % descas). Le document suivant est
un extrait d'un bilan thyrodien :
Daprs les rsultats de ce bilan thyrodien, le mdecin prescripteur
est-il amen demander des examens complmentaires pour diagnostiquer
une maladie de Basedow ? Justifier la rponse.
Molcule A Molcule B
H2N CH
CH2 C6H4 OH
C
O
N
H
CH COOH
CH2 C6H4 OH
H2N CH
CH2 C6H4 OH
N
H
C
O
CH COOH
CH2 C6H4 OH
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Exercice 2 : Traitement d'une hyperthyrodie (6,5 points)
L'iode est sans doute le plus vieux remde utilis dans les
affections thyrodiennes. Il est gnralement utilis sous la forme
d'une solution de Lugol contenant une masse m gale 15 g de diiode
(I2) pour 100 mL de solution. En cas d'hyperthyrodie, l'utilisation
d'une telle solution apporte, pendant environ une quinzaine de
jours, une amlioration des symptmes. Son effet bnfique s'attnuant
au cours du temps, un apport d'antithyrodiens de synthse s'impose :
l'utilisation du Lugol n'est donc qu'un traitement primitif des
symptmes.
Daprs le site www.pharmacorama.com
1. La solution de Lugol
1.1 Calculer la masse molaire du diiode I2.
Donne : Masse molaire de l'iode M(I) = 127,0 g.mol-1
1.2 Montrer que dans un volume de 100 mL de la solution de Lugol
utilise pour traiter une hyperthyrodie la quantit de matire de
diiode dissous est gale 5,9 x10 2 mol.
1.3 En dduire la concentration molaire en diiode de la solution
de Lugol.
2. Dosage de la solution de Lugol
On dsire vrifier qu'une solution de Lugol est bien adapte au
traitement primitifd'une hyperthyrodie. Pour cela, on dtermine par
dosage sa concentration molaireen diiode.
Protocole du dosage.
Verser un prlvement de 10,0 mL de la solution de Lugol dans un
erlenmeyer.
Y ajouter quelques gouttes d'empois d'amidon.
Verser dans une burette gradue une solution de thiosulfate de
sodium deconcentration molaire connue. Eliminer la bulle d'air
forme au bas de la buretteet ajuster prcisment la surface du
liquide la graduation zro.
Verser mL par mL la solution de thiosulfate de sodium jusqu'
observer unchangement de couleur du mlange ractionnel (dosage
rapide).
Refaire un dosage, en tenant compte du rsultat du dosage rapide,
afin dedterminer de manire prcise le volume de solution de
thiosulfate de sodiumvers pour atteindre l'quivalence.
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2.1 Parmi la verrerie propose, indiquer la lettre de celle qui
est la plus adapte pour raliser le prlvement dun volume gal 10,0 mL
de solution de Lugol. Nommer la verrerie choisie.
A B C
2.2 Pour quelle raison faut-il liminer la bulle d'air forme la
base de la burette gradue avant de raliser le dosage ?
2.3 Lors du dosage, le diiode contenu dans le Lugol se
transforme en ions iodure. La demi-quation correspondante est la
suivante :
I2 + 2 e 2 I
Le diiode joue-t-il le rle dun oxydant ou dun rducteur ?
Justifier la rponse.
2.4 Dfinir l'quivalence d'un dosage.
2.5 La concentration molaire C1 en ions thiosulfate de la
solution utilise pour le dosage est gale 8,0x10-1 mol.L1.
Lquivalence est atteinte lorsqu'un volume V1 gal 15,0 mL de la
solution de thiosulfate de sodium a t vers.
2.5.1 Expliquer succinctement la manire dont on refait le dosage
pour obtenir le volume V1 avec le plus de prcision possible, compte
tenu du rsultat du dosage rapide.
2.5.2 Dterminer la quantit de matire note n1 en ions thiosulfate
verse.
2.6 L'quation de la raction qui a lieu lors du dosage est la
suivante :
2 S2O32 + I2 S4O62 + 2 I
Montrer que le prlvement dun volume de 10,0 mL de la solution de
Lugol contient une quantit de matire de diiode n2 gale 6,0x10 3
mol.
2.7 En dduire la concentration molaire C2 en diiode de la
solution de Lugol dose.
2.8 Le rsultat obtenu prcdemment est-il en accord avec la rponse
la question 1.3 ?
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PHYSIQUE (8 points)
Exercice 3 : Thyrode et iode radioactif
1. L'accident nuclaire
En cas d'accident nuclaire majeur, les risques d'tre atteint par
les rayonnementsmis par les matires radioactives rejetes dans
latmosphre sont nombreux. A cetgard, le danger le plus grand est
sans conteste celui d'une contamination par del'iode 131
radioactif. Emis sous forme gazeuse, l'iode inhal a la proprit de
sefixer trs rapidement sur la thyrode. Lorsque la population menace
n'a pas pu trevacue, hormis le confinement, le moyen de prvention
le plus efficace est ladistribution de pastilles d'iode non
radioactif en priorit aux bbs, aux jeunes etaux femmes enceintes.
La prise de ces pastilles permet de saturer en iode laglande
thyrode.
1.1 Le noyau d'iode 131 a pour symbole 13153 I. Donner la
composition de cenoyau.
1.2 Le noyau d'iode 131 se dsintgre principalement en mettant un
lectron 0-1e. Identifier le type de radioactivit correspondant
(,
+ ou -).
1.3 L'quation de la dsintgration de liode 131 scrit alors de la
manire suivante :
13153 I
AZX +
0-1e
Dterminer le nombre de nuclons A et le nombre de charge Z du
noyau fils not AZX. Justifier les rponses avec les lois de
conservation.
1.4 Quelle consquence la contamination par l'iode 131 peut-elle
entrainer sur la sant ?
1.5 Quel est l'intrt de prendre des pastilles d'iode pour
saturer la glande thyrode en cas d'accident nuclaire ?
2. Imagerie mdicale de la thyrode : la scintigraphie
La scintigraphie thyrodienne est un examen permettant de mettre
en vidence les zones d'hyper- ou d'hypofonctionnement de la
thyrode. C'est un examen la fois morphologique et fonctionnel. On
introduit trs faible dose dans lorgane examiner un traceur
radioactif. Un traceur radioactif est une substance contenant un
lment radioactif de courte demi-vie qui va se fixer sur lorgane
(ici, la thyrode). Ce traceur radioactif doit tre inactif au bout
de quelques semaines maximun.
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2.1 Un des traceurs utiliss pour raliser une scintigraphie
thyrodienne est l'iode 123 dont le noyau s'crit 12353 I.Le noyau
d'iode 131 tudi dans la partie 1 de lexercice et le noyau diode 123
sont des noyaux isotopes.
Expliquer le terme isotope .
2.2 Les photons mis chaque dsintgration d'un noyau d'iode 123
transportent chacun une nergie gale 2,6x10-14 J.
Calculer la longueur d'onde du rayonnement associ ces
photons.
Donnes : Constante de Planck h = 6,62x10-34 J.s Clrit de la
lumire dans le vide c = 3,0x108 m.s-1
Energie transporte par un photon E = h.c
2.3 Pour raliser cet examen, l'infirmire injecte au patient un
chantillon d'iode 123 dont la dose nest pas nocive pour la sant du
patient.
2.3.1 La priode ou demi-vie dun radiolment est la dure au bout
de laquelle son activit est divise par 2. La demi-vie de liode 123,
note t1/2, est gale 13 heures.
Au bout de combien de temps l'activit de l'chantillon inject
sera-t-elle divise par 8 ? Justifier.
2.3.2 On considre que l'activit d'un chantillon radioactif est
ngligeable au bout de 20 demi-vies.
Au bout de combien de temps aprs l'injection pourra-t-on
considrer que lchantillon est inactif ?
2.3.3 En sappuyant sur le rsultat prcdent, indiquer si
l'utilisation de l'iode 123 comme traceur pour raliser une
scintigraphie est pertinente.
2.4 Lors d'un tel examen, le personnel mdical doit se protger
contre les rayonnements. Citer une technique employe.
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Lusage de la calculatrice est autoris.En cas d'accident nuclaire
majeur, les risques d'tre atteint par les rayonnements mis par les
matires radioactives rejetes dans latmosphre sont nombreux. A cet
gard, le danger le plus grand est sans conteste celui d'une
contamination par de l'...
