2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement de spécialité). 5 ...€¦ · d’ATP ne permettant que quelques contractions. À partir de l’étude des documents et de l’utilisation

2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement de spécialité). 5 points.

ÉNERGIE ET CELLULE VIVANTE

La fabrication du vinaigre de cidre

Le vinaigre de cidre est obtenu à partir de jus de pomme, transformé grâce à l’activité métabolique de microorganismes.

En utilisant les informations des documents et les c onnaissances, expliquer les mécanismes métaboliques permettant la fabrication du vinaigre de cidre.

Document 1 : Composition du jus de pomme, cidre et vinaigre pou r 100 g de produit

Jus de pomme Cidre Vinaigre de cidre

Eau 87 g 87 g 87 g

Glucides dont glucose et fructose 11 g 2,3 g 0,7 g

Protéines 0,1 g 0,1 g 0,1 g

Lipides 0,1 g 0,1 g 0,1 g

Éthanol 0 3,2 g 0,06 g

Acide acétique ou éthanoïque 0 0 5g

Sodium 0,002 g 0,002 g 0,002 g

D’après http://informationsnutritionnelles.fr

Document 2 : Étude expérimentale de la transformation du jus d e pomme À l’aide d’un montage ExAO, on mesure les variations de différents paramètres dans un mélange de jus de pomme en présence de levures du genre Saccaharomyces cerevisiae.

D’après SVT – TS – collection C. Lizeaux & D. Baude, 2012

Document 3 : Le métabolisme des levures Levures Saccaharomyces cerevisiae observées au microscope électronique (à gauche : en anaérobiose ; à droite : en aérobiose)

H : hyaloplasme ; N : noyau ; M : mitochondrie ; V : vacuole

D’après http://mtkfr.accesmad.org Document 4 : La fabrication du vinaigre de cidre Ce vinaigre est obtenu à partir de cidre laissé au contact de l’air et sur lequel se développe un voile à consistance gélatineuse appelé « mère du vinaigre ». 4a : Observation microscopique de la « mère du vina igre »

D’après http://www.jeulin.fr/bacteries-du-vinaigre.html

4b : La fermentation acétique, une voie métabolique de la bactérie Acetobacter aceti

D’après http://www.web-sciences.com



Un champ de luzerne parasitée par la cuscute

La cuscute (Cuscuta campestris) est une plante qui parasite des espèces végétales cultivées parmi lesquelles figure la luzerne (Medicago sativa).

Dessin d’une cuscute fixée sur un plant de luzerne

D’après Bernard Langellier

Sa présence dans un champ de luzerne en réduit le rendement. Pour se débarrasser de cette plante envahissante, un agriculteur utilise un herbicide : l’amitrole, sur son champ de luzerne. Ce traitement a éliminé une grande partie de la luzerne mais a épargné la cuscute.

À l’aide de l’exploitation des documents proposés e t de vos connaissances, identifier le métabolisme p articulier de la cuscute puis expliquer en quoi l’herbicide utilisé n’est pas adapté à la lutte contre ce parasite.

Document 1 : résultats de chromatographies Principe de la chromatographie : on écrase un végétal afin de récupérer une goutte de solution. On dépose cette goutte sur une bande de papier à chromatographie dont on plonge l’extrémité dans un solvant. Le solvant monte alors par capillarité le long de la bande de papier, entraînant avec lui les différents pigments solubles dans le solvant. Au cours de cette migration, les différents pigments se séparent en fonction de leur degré de solubilité dans le solvant et de leur affinité pour le papier à chromatographie.

Document 2 : expérience de transfert de radioactivité La cuscute possède de petits suçoirs qui lui permettent de prélever la sève de son hôte.

On évalue alors, à intervalles réguliers, la concentration de sucres radioactifs dans la cuscute fixée à la luzerne.

U.A. : unité arbitraire

D’après M. Birschwilks et al.,Journal of Experimental Botany, 2006 Document 3 : mesure des échanges gazeux chez la cuscute Quelques tiges de cuscute sont détachées de la luzerne et introduites dans une cuve hermétiquement fermée reliée à un dispositif ExAO. On mesure les variations de la teneur en CO2 et en O2 de l’air de la cuve.

Document 4 : effets d’un herbicide, l’amitrole Document 4.a : action de l’amitrole sur la photosynthèse de pla nts de blé On mesure l’activité photosynthétique chez des plants de blé 2h après un traitement à l’amitrole et chez des plants témoins non traités. Pendant tout la durée de l’expérience, les plants sont maintenus à la lumière. Le blé a un métabolisme équivalent à celui de la luzerne.

D’après The physiology and biochemistry of herbicides, éd. Academic Press, 1964

Document 4.b : culture de grains de blé germés sur du papier filt re imprégné d’amitrole à différentes concentrations On mesure la taille et la concentration en chlorophylles de jeunes plants de blé douze jours après leur mise en culture.

Concentration en amitrole (en mol.L-1 )

Taille des jeunes plants (en mm)

Quantité de chlorophylles par plan (en µg)

0 = témoins 105,5 56,6

4.10-5 77,5 7,3

2.10-4 38,3 1,7

D’après The physiology and biochemistry of herbicides, éd. Academic Press, 1964 2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement de spécialité). 5 points.


Énergie et cellules vivantes

Le cytoplasme des cellules est plus riche en ions K+ et plus pauvre en ions Na+ que le milieu extracellulaire. Ces différences de concentrations participent au potentiel de repos membranaire de -70 mV de la cellule nerveuse.

À partir de l’exploitation des documents et de l’ut ilisation des connaissances, expliquer les mécanism es énergétiques qui assurent le maintien des différences de concent rations ioniques pour une cellule nerveuse.

Document 1 : Fonctionnement de la pompe sodium-potassium (rep résentation schématique) et concentrations intracellulaires en ions

La pompe permet d’échanger les ions sodium (Na+) issus du milieu intracellulaire avec les ions potassium (K+) issus du milieu extracellulaire dans un rapport précis (3 Na+/ 2 K+).

D’après biologie TD – Collection Tavernier – 1989 Document 2 : Effets du cyanure sur la consommation en dioxygèn e du neurone On suit l’évolution de la teneur en dioxygène du milieu de culture dans lequel sont placés des neurones, avant et après ajout de cyanure. Ce dernier traverse facilement les membranes cellulaires.

D’après SVT – Collection Duco – 2012

Document 3 : Effets du cyanure et de l’ATP sur des neurones de calmar Caldwell et Keynes ont placé des neurones de calmar contenant des ions 24Na+ radioactifs dans de l’eau de mer. Ils ont mesuré la vitesse de sortie de ces ions dans trois conditions différentes : – eau de mer,

– eau de mer additionnée de cyanure, – injection d’ATP dans le neurone en présence de cyanure

De l’ATP ajouté à l’eau de mer mais non injecté dans le neurone n’a aucun effet.

D’après http://www.didier-pol.net/6SET696.html Document 4 : Mesures de concentrations intracellulaires en io ns Na+ et K+ pour un neurone dans différents milieu x de culture.

Composition du milieu Na+ en mmol.l-1

K+ en mmol.l-1

sans glucose 77 85

avec glucose 15 150

avec glucose + inhibiteur de la glycolyse

64 93

avec pyruvate 18 148

avec pyruvate + inhibiteur de la glycolyse 23 117

D’après http://ddata.over-blog.com/ Rappel : le pyruvate est le produit final de la glycolyse 2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement de spécialité). 5 points.


Un gazon prêt pour l’Euro 2016

En prévision des futurs matchs de football de l’Euro 2016 en France, de nombreux travaux ont été réalisés pour assurer une qualité de pelouse irréprochable. Une variété de gazon résistante au piétinement a déjà été sélectionnée et, parallèlement, des spécialistes ont développé des outils pour assurer une croissance optimale de cette plante. L’objectif étant de commander le plus justement possible l’éclairage des zones les plus sombres et de maîtriser la température.

À partir de l’exploitation des documents mises en r elation avec connaissances, expliquer comment les s pécialistes doivent ajuster les paramètres, lumière et températ ure, pour assurer une croissance optimale du gazon des stades français.

Document 1 : expérience de Reinke En 1883, Reinke étudia l’effet de l’intensité de la lumière et de la température sir la photosynthèse.

Graphique représentant l’intensité de la photosynthèse en fonction de l’intensité lumineuse et pour deux températures différentes

D’après http://www.afblum.be/bioafb/chloropl/chloropl.htm

Document 2 : spectre d’action de la lumière et spectre d’abso rption des pigments chlorophylliens

Document 3 : variation de l’assimilation du CO 2 en fonction de la température chez le pois

D’après http://www.ese.u-psud.fr

Le gazon réagit de la même façon que le pois Document 4 : conditions d’assimilation du CO 2 au niveau des chloroplastes Document 4.a : influence de la température sur l’as similation du CO 2

EXPERIENCE RESULTATS IMMEDIATS

On soumet des plants d’avoine à une baisse de température et on effectue des mesures de la teneur en molécules constituant le cycle de Calvin.

– augmentation du taux de F1,6BP – augmentation du rapports TP/RuBP – grande diminution du rapport APG/TP

D’après http://www.jboseret.eu/biologie/index.php/metabolisme/photosynthese Document 4.b : L’incorporation du CO 2 dans les molécules organiques au cours du cycle de Calvin

Certaines étapes du cycle de Calvin sont catalysées par des enzymes sensibles à la température. Les glucides produits par le cycle de Calvin participent à la croissance de la plante. Légende des molécules du cycle de Calvin : APG : acide 3-phosphoglycérique TP : triose phosphate RuBP : Ribulose 1, 5- diphosphate F1,6P : fructose 1, 6- disphosphate RH2 : transporteur réduit 2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement de spécialité). 5 points.


Le métabolisme des cellules cardiaques.

Le muscle cardiaque doit se contracter régulièrement. Il a un besoin constant d’énergie et ne dispose que d’un stock réduit d’ATP ne permettant que quelques contractions.

À partir de l’étude des documents et de l’utilisati on des connaissances, déterminer quel est le princi pal type de métabolisme utilisé par les cellules cardiaques pou r produire de l’énergie en grande quantité. Préciser l’origine et la nature des molécules énergétiques dégradées.

Document 1 – Des réserves énergétiques dans les cellules Document 1a – Les réserves de glycogène. Le glucose alimentaire est rapidement stocké sous forme de glycogène essentiellement dans les cellules hépatiques mais également dans les cellules musculaires.

Muscle squelettique Muscle cardiaque

Glycogène (polymère glucidique) 150 mol/g 30 mol/g

ATP 5 mol/g 5 mol/g

D’après Stanley et coll., Physiol. Rev. 2005, vo/85 Document 1b – Les réserves de lipides. Les lipides sont stockés dans le cytoplasme des cellules du tissu adipeux sous forme de triglycérides. Les triglycérides sont constitués d’acides gras qui peuvent être libérés dans la circulation sanguine et utilisés par les autres cellules de l’organisme, dont les cellules musculaires. Dans les cellules musculaires, cardiaques et squelettiques, les réserves lipidiques sont généralement peu importantes. Document 2 – Les caractéristiques des cellules musculaires ca rdiaques ou cardiomyocytes.

Cellules musculaires cardiaques observées au microscope électronique X 15000

D’après http://www.reannecy.org/PAGES/espace%20paramedical/cardio/physio_cardiaque.html Les cellules musculaires cardiaques sont de forme cylindrique et plus courtes que les cellules des muscles squelettiques. Dans leur cytoplasme, on observe les myofilaments d’actine et de myosine ainsi que de très nombreuses mitochondries qui peuvent représenter jusqu’à 30% du volume cellulaire. Document 3 – Production d’énergie et molécules. Document 3a – Des rendements différents suivant la molécule ut ilisée. Les cellules peuvent utiliser différents nutriments pour produire l’énergie dont elles ont besoin. Les principaux nutriments utilisés sont le glucose et les acides gras. Dans le cytoplasme, le glucose subit la glycolyse pour former du pyruvate dont la dégradation totale au niveau des mitochondries permet la synthèse d’ATP. Les acides gras subissent eux, une b-oxydation pour former de l’Acétyl-CoA, molécule qui, comme le pyruvate, est dégradée dans les mitochondries pour former de I’ATP. On compare le rendement énergétique de ces deux types de substrat, les résultats sont présentés ci-dessous.

Nature du substrat Molécules d’ATP formées par molécule de substrat dégradée

Molécules d’O2 consommées par molécule de substrat dégradée

Glucose C6H12O6

36 molécules 12

Acide palmitique* C16H32O2

129 molécules 50

* L’acide palmitique est un acide gras qui intervient dans la constitution des triglycérides.

D’après http://b2pcr-esi.bcpp.master.univ-paris-diderot.fr Document 3b – Molécules énergétiques utilisées par les cellule s musculaires du cœur. Les cellules musculaires du cœur peuvent utiliser une grande variété de nutriments. Le tableau ci-dessous indique dans quelles proportions sont utilisées les différentes molécules énergétiques.

Molécules énergétiques dégradées par les cardiomyocytes (en pourcentage)

Acides gras 60

Glucose 30

Autres 10

D’après http://b2pcr-esi.bepp.master.univ-paris-diderot.frlM1lUE8/cours/2012/UE8a/Grynberg MastercardioP7M1_2013.pdf



Fabrication d’un vin pétillant

La qualité d’un vin dépend du cépage, du climat mais également des processus de vinification, c’est-à-dire des étapes de la fabrication du vin. Un vin blanc peut être transformé en vin blanc pétillant ; cette transformation repose sur la maîtrise du métabolisme cellulaire des levures.

À partir de l’étude des documents proposés, mise en relation avec vos connaissances, expliquer les méc anismes permettant, à l’échelle cellulaire, la fabrication d’un vin blanc puis expliquer sa transformation en vin pétillant.

Document 1 : composition d’un moût (jus de raisin initial) et d e deux vins

Moût Vin blanc Vin blanc pétillant

Eau 80% 80% 80%

Glucose 100 g.L-1 0,5 g.L-1 0,5 g.L-1

Fructose 100 g.L-1 0,5 g.L-1 0,5 g.L-1

Acide tartrique 5 g.L-1 5 g.L-1 5 g.L-1

Éthanol traces 80 g.L-1 95 g.L-1

CO2 0,2 g.L-1 0,2 g.L-1 2 à 4 g.L-1

Magnésium 100 mg.L-1 100 mg.L-1 100 mg.L-1

Levures* 1 g.L-1 0,2 g.L-1 0,5 g.L-1

* Remarque : les levures présentent une faible tolérance aux hautes teneurs en alcool. D’après N. NEHMES, Ethesis, 2008 et http://www.larvf.com

Document 2 : étude expérimentale réalisée sur du jus de raisin Document 2.a : évolution de la concentration en dio xyde de carbone dans un jus de raisin en présence o u en absence de levures

Document 2.b : évolution de la concentration en éth anol dans un jus de raisin en présence ou en absenc e de levures

Document 3 : différentes voies métaboliques chez la levure

Document 4 : matières premières nécessaires à la fabrication d’ un vin blanc pétillant

La liqueur de tirage ajoutée au vin blanc est un mélange contenant notamment des levures et du sucre. Ce sucre est essentiellement du saccharose. Les levures sont capables de métaboliser une molécule de saccharose en une molécule de glucose et une molécule de fructose.



La production de carotènes par une algue marine, Dunaliella salina Dunaliella salina est une algue unicellulaire qui se caractérise, dans certaines conditions du milieu, par sa capacité exceptionnelle de synthèse et d’accumulation de β-carotène. Ce pigment naturel, est utilisé entre autre par l’Homme comme antioxydant et colorant car il est dix fois lpus actif que le β-carotène de synthèse. Vous êtes chargés de la production de β-carotène dans un centre de culture de Dunaliella salina.

À partir de la mise en relation des informations dé gagées des documents et des connaissances, détermin er les conditions les plus interessantes assurant la produ ction optimale de β-carotène par Dunaliella salina dans les bassins de culture.

Document 1 : Origine métabolique du β-carotène

Dunaliella salina est une algue marine de la classe des chlorophycées. En général vertes, ces algues peuvent apparaitre orangées-rouges dans certaines conditions en raison de la présence abondante de β-carotène. Le β-carotène, pouvant représenter 10% du poids sec de l’algue, est un composé organique formé à la suite de l’incorporation de CO2 par l’algue à la lumière. La photographie ci-contre présente l’ultrastructure de Dunaliella salina observée au microscope électronique à transmission. Légende : N : noyau Ch : chloroplaste

D’après Maeda et Thompson, 1986. The journal of Cell Biology, volume 102.

Document 2 : Effet de la salinité sur une culture de Dunaliell a salina Les algues sont cultivées à la lumière dans des milieux de culture présentant des salinités différentes. Les salinités des milieux de culture sont exprimées en molarité (M ou mole.L-1) de NaCl. L’eau de mer a une molarité moyenne de 0,55 mole.L-1 de NaCl. On évalue la concentration des algues en fonction du temps.

Modifié d’après Nikookar and coll., 2004. Iranian journal of Sciences & Technology, Transaction A. vol 28.

Document 3 : Concentration en β-carotène selon la salinité Les algues Dunaliella salina sont cultivées dans des milieux de salinité différente. Les concentrations en β-carotène sont alors déterminées après 28 jours de culture.

0,5 M NaCl 2,0 M NaCl 4,0 M NaCl

Concentrations en β-carotène dans les bassins de culture (en mg.L-1) 14,9 (+/- 0,92) 25,8 (+/- 1,6) 1,7 (+/- 0,6)

Concentrations en β-carotène dans une cellule de Dunaliella salina (en pg.cellule-1) 4,8 (+/- 0,3) 6,9 (+/- 0,4) 10,0 (+/- 0,5)

D’après Mouradi et Coll., 2009. Revue Ivoirienne de Sciences et Technologie.

Document 4 : Production de β-carotène et profondeur des bassins de culture Les algues Dunaliella salina sont cultivées pendant 38 jours dans des bassins ouverts de différentes profondeurs. On détermine alors la moyenne de la concentration en β-carotène par litre de culture.

D’après Mouradi et Coll., 2009. Revue Ivoirienne de Sciences et Technologie



Le blanchissement des récifs coralliens

Les coraux sont des animaux fixés qui sont constitués d’une partie molle (le polype) et d’un squelette rigide calcaire dont l’accumulation peut former un récif. Les polypes vivent en symbiose avec des algues unicellulaires : les zooxanthelles lesquelles possèdent des pigments qui donnent aux polypes leur couleur verdâtre-brunâtre. Depuis quelques décennies, les récifs coralliens sont durement affectés par l’augmentation de la température de l’eau en lien avec le changement climatique global. Ce stress thermique peut entraîner une altération de la pigmentation appelée blanchissement.

À l’aide de l’exploitation des documents proposés et de vos connaissances, identifier le métabolisme des zooxanthelles et son importance pour le polype puis expliquer le blanchissement des récifs coralliens lors d’une augmentation de température.

Document 1 : organisation à différentes échelles du corail Document 1.a : schémas d’une coupe de polype (à gauche) et de s a paroi (à droite)

D’après P. Furla, Biofutur, 1999.

Document 1.b : observation microscopique d’une zooxanthelle, al gue unicellulaire

D’après H. Yamashita et al., Plos One, 2007.

Document 2 : effets de différents milieux de culture sur l’ac tivité métabolique des zooxanthelles 3 milieux sont réalisés : – milieu 1 : des zooxanthelles isolées dans une eau de mer filtrée enrichie en CO2 radioactif ; – milieu 2 : des polypes associés aux zooxanthelles dans une eau de mer filtrée enrichie en CO2 radioactif ; – milieu 3 : des polypes dépourvus de zooxanthelles dans une eau de mer filtrée enrichie en CO2 radioactif. On détecte alors la radioactivité dans diverses molécules organiques contenues dans les zooxanthelles et dans les cellules du polype au cours du temps à l’obscurité et à la lumière.

détection de la radioactivité

dans les zooxanthelles isolées

du milieu 1


dans les cellules du polype associées aux

zooxanthelles du milieu 2


dans les cellules du polype dépourvues de

zooxanthelles du milieu 3

à l’obscurité – – –

5 + – –

30 + – – à la lumière (temps en secondes)

360 + + –

(+) : radioactivité détectée (-) : radioactivité non détectée

Par ailleurs, l’étude des molécules organiques a permis d’identifier, parmi les composés marqués, des acides aminés ainsi que des traces de glucose. Document 3 : effet de la température sur les zooxanthelles Dans les eaux tropicales où se développent les coraux, la température moyenne est de 27°C. On estime que les changements climatiques provoqueraient une augmentation de température de l’ordre de 5°C.

Document 3.a : nombre de zooxanthelles au sein du p olype en fonction de la température

Document 3.b : concentration de chlorophylle dans l es zooxanthelles en fonction de la température

D’après O. Hoegh-Guldberg et G.J Smith, Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 1989

Document 3.c : nombre de zooxanthelles expulsées d’ un polype en fonction de la température

D’après le site http://hdl.handle.net/2268/6023

2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scie ntifique ancrée dans des connaissances (Enseignement de spécialité). 5 points.


L’adaptation à l’aridité des plantes à métabolisme CAM (Métabolisme Acide Crassuléen) Dans les déserts chauds, la sécheresse du sol et de l’air en pleine journée est extrêmement élevée de sorte que peu de plantes peuvent y survivre. Il existe cependant une catégorie de plantes adaptées à ces milieux particuliers : les plantes grasses qui ont développé un métabolisme qualifié de CAM (Crassulacean Acid Metabolism) qui diffère quelque peu du métabolisme qualifié de C3 des autres plantes chlorophylliennes. Ce métabolisme leur permet de limiter leur dessèchement face aux contraintes journalières extrêmes.

À partir de l’exploitation des documents mise en re lation avec les connaissances, expliquer comment le s particularités du métabolisme des plantes CAM leur permettent de r ésister à l'aridité de leur milieu de vie.

Document 1 : taux d'absorption nette de dioxyde de carbone (C O2) mesuré sur des feuilles de deux espèces Pour chaque espèce, une feuille est placée pendant 36h dans une enceinte de façon à pouvoir mesurer en continu le taux d’absorption du CO2. Deux espèces sont utilisées : - une espèce CAM : Kalanchoe daigremontiana - une espèce C3 : Peperomia obtusifolia

D'après Maxwell et al., 1999 ,Plant Physiology, Vol. 121

Document 2 : degré d’ouverture des stomates selon l’heure de la journée Un stomate est une structure présente dans l'épiderme des organes aériens des végétaux constituée de deux cellules stomatiques entourant un orifice appelé ostiole. Il permet grâce à l’ouverture /fermeture de son ostiole les échanges gazeux entre la plante et l'air ambiant : - vapeur d'eau (H2O), - dioxyde de carbone (CO2), - dioxygène (O2).

D’après le site http://biologie.univ-mrs.fr

Document 3 : dégagement de dioxygène chez une plante CAM en f onction de la luminosité

On mesure les variations du taux de dioxygène dans une enceinte dans laquelle sont placées des fragments de cactus (plante CAM).

D'après le site http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/

Document 4 : évolution de la teneur en malate et en amidon da ns des feuilles de plante à métabolisme CAM Le malate est une molécule qui intervient dans le métabolisme des plantes CAM. Les taux de malate et d’amidon sont évalués à partir de feuilles de Mesembryanthemum crystallinum ayant un métabolisme CAM.

D'après Botanique, Traité fondamental, U. Lüttge

Document 5 : réactions métaboliques simplifiées spécifiques d es plantes CAM



Un herbicide : la tentoxine

Comme tout organisme, une plante chlorophyllienne subit des agressions extérieures au cours de sa vie, par exemple par des champignons. Certains d’entre eux produisent une molécule appelée tentoxine qui induit une chlorose : les feuilles deviennent ainsi oranges puis jaunes. On constate aussi la mort assez rapide de la plante. La tentoxine est d’ailleurs utilisée comme herbicide pour l’élimination des plantes adventices communément appelées « mauvaises herbes ».

Expliquer la nouvelle couleur des feuilles des plant es traitées avec la tentoxine et justifier l’utilis ation de la tentoxine en tant qu’herbicide.

La réponse s’appuiera sur l’exploitation du dossier documentaire et sur l’utilisation des connaissances.

Document 1 : Actions de la tentoxine 1-La tentoxine empêche la synthèse d’ATP au niveau des chloroplastes. 2-Elle est responsable d’une disparition progressive de la chlorophylle à l’origine d’une chlorose.

D’après http://www.botanic06.com

Document 2 : Quelques notions de physique : la couleur des ob jets La couleur d’un objet dépend de la lumière qui l’éclaire et de la nature chimique de sa surface qui détermine les radiations lumineuses qu’il absorbe et celles qu’il diffuse. La couleur perçue par l’observateur de cet objet est la couleur des radiations qu’il diffuse. C’est la couleur complémentaire des radiations qu’il absorbe.

Tableau indiquant la couleur des objets en fonction des radiations absorbées Radiations absorbées

Bleu-vert

Jaune-vert

Jaune-orangé

Orangé Rouge Violet Bleu Bleu cyan

Couleur de l'objet Rouge Violet Bleu violet Bleu Cyan

Bleu-vert

Jaune-vert

Jaune-orangé

Orange

Ainsi, un coquelicot est rouge parce que, lorsqu’il est éclairé en lumière blanche, il absorbe le bleu et le vert et diffuse le reste donc le rouge. Document 3 : Spectre d’absorption des pigments chlorophylliens et activité photosynthétique.

D'après le Monde.fr

Document 4 : l’expérience d’Arnon et une expérience complémen taire Lors de la phase chimique de la photosynthèse, le cycle établi par Calvin correspond à une réduction du CO2. Les réactions qui le constituent nécessitent de l’énergie chimique. Pour déterminer la nature de cette énergie chimique et l’origine de celle-ci, Arnon (1958) réalise les expériences ci-dessous. Il prépare, à partir de chloroplastes, des milieux contenant uniquement du stroma. Il place ces milieux dans différentes conditions puis introduit des molécules de CO2 radioactives 14CO2. Il mesure alors la quantité de 14CO2 fixé. Expérience d’Arnon

Contenu du milieu Quantité de CO 2 fixé dans le stroma mesurée en coups par minute

Stroma à l’obscurité 4000 Stroma à l’obscurité mis en présence de thylakoïdes ayant séjourné précédemment à la lumière

96000

Stroma à l’obscurité mis en présence d’ATP et de transporteurs d’hydrogène réduits (RH2)

96000

Expérience complémentaire :

Contenu du milieu Quantité de CO 2 fixé dans le stroma mesurée en coups par minute

Stroma à l’obscurité mis en présence de thylakoïdes ayant séjourné précédemment à la lumière et avec de la tentoxine

4000



L'algue et la salamandre

La salamandre Ambystoma maculatum présente une particularité : ses œufs sont de couleur verte. Les chercheurs ont établi que cette couleur des œufs résulte d'une association entre l'embryon de salamandre et une algue Oophila ambystomatis.

À partir de l'ensemble documentaire et de l'utilisa tion des connaissances, décrire les deux réactions métaboliques mises en œuvre lors de cette association et montrer leur complémentarité.

Document 1 : association entre l'algue et la salamandre Document 1a : salamandre adulte et œuf de salamandre Ambystoma maculatum est un vertébré amphibien qui, au printemps, pond ses œufs dans une mare ou sur les bords d'un lac. Oophila ambystomatis est une algue verte chlorophyllienne unicellulaire d'eau douce, qui peut pénétrer et se développer dans les œufs de salamandres.

Document 1b : cellules d'embryon de salamandre observées au mi croscope électronique à des grossissements d'ordre croissant et schémas d'observation correspo ndant



La limace « solaire »

Elysia chlorotica est un mollusque vivant le long de la côte atlantique nord-américaine. Dénué de coquille, son corps arbore une couleur verte identique à celle des algues parmi lesquelles il se camoufle.

À partir de l’exploitation des documents et de la m ise en relation avec les connaissances, expliquer l e fait que cet animal ne prenne qu’un seul repas en quelques mois.

Document 1 : électronographie d'une portion de cellule intest inale d’ Elysia chlorotica

D’après “mollusk/algal symbiosis: Zoology 2001”

Document 2 : échanges de dioxygène d'Elysia adulte en fonction de l’intensité lumineuse Les chercheurs ont quantifié les échanges de dioxygène des individus adultes (âge : 6 à 7 mois) avec leur environnement, en fonction de l’intensité lumineuse à laquelle ont été soumis les animaux. Le tableau indique les résultats obtenus :

Intensité lumineuse (en % de l’intensité maximale) « + » = dégagement de dioxygène « - » = absorption de dioxygène 100% 50% 25% 10% 0%

Intensité des échanges d’O 2 microlitres d’O2 par mg de chlorophylle et par heure

+17 +12 +6 +0,5 -7

D’après Acces.ens-lyon.fr/evolution

Document 3 : le cycle de vie d’ Elysia A leur naissance, les jeunes limaces sont brunes. Puis elles consomment l'algue Vaucheria litorea, et leur corps change de couleur, virant progressivement au vert, couleur qu'elles garderont toute leur vie. Parallèlement, un phénomène accompagne cette transformation : une fois ce repas terminé, elles peuvent rester plusieurs semaines, voire plusieurs mois, sans manger de nouveau.

D'après Rumpho M E et al. J Exp Biol 2011;214:303-311 Document 4 : les échanges de dioxygène d’ Elysia au cours de leur vie Les chercheurs ont étudié les échanges d’O2 des mollusques durant leur vie. Il s’agit d’animaux élevés dans une eau de mer artificielle et soumis à un jeûne (pas d’apport de filaments d’algues) à partir d’une quinzaine de jours après leur premier repas. Ces échanges ont été mesurés en plein éclairement d’une part (bilan photosynthèse/respiration) et à l’obscurité d’autre part (respiration seule). Le document présente les résultats obtenus.

D’après Acces.ens-lyon.fr/evolution



Les nouvelles technologies telles que la vidéo microscopie permettent de visualiser l'activité à l'intérieur d'une cellule

À partir de l'exploitation des documents mis en rel ation avec vos connaissances, proposer un mécanisme expliquant le phénomène mis en évidence par le document 1.

Document 1 : Quelques images faites en microscopie de cellule s chlorophylliennes de la feuille d'Elodée.

Les trois images proposées sont extraites d'une vidéo qui dure 5 secondes. Elles permettent de suivre le déplacement du

chloroplaste repéré par une flèche : D'après http://jean-jacques.auclair.pagesperso-orange.fr/elodea/cyclose.htm

Document 2 : Variation de la vitesse de cyclose des chloroplas tes en fonction des conditions énergétiques de la cellule. La cyclose est le mouvement des organites dans le cytoplasme. La vitesse de la cyclose des chloroplastes de l'Elodée a été mesurée en plaçant un fragment de feuille successivement dans trois solutions : - une solution témoin puis, - une solution composée de la solution témoin additionnée d'ATP (10-5 mol.L-1) puis, - une solution composée de la solution témoin additionnée d'ATP (10-5 mol.L-1) et de pC1BA, un antagoniste de la synthèse d'énergie dans la cellule (10-5 mol.L-1). Cette expérience a été répétée pour plusieurs concentrations d'ATP et de pC1BA et des résultats comparables sont obtenus à chaque fois.

D'après Brueske et Applegate, 1965. The roles of adenosine triphosphate and glutathione in the inhibition of cyclosis by p-

chlorobenzoic acid in Elodea densa

Document 3 : Disposition des chloroplastes dans une cellule c hlorophyllienne de Nitella flexilis observée en microscopie électronique

D'après Kersey et Wessells, Journal of Cell Biology, 1976, 68: 264-265

Document 4 : Schéma d'interprétation des interactions entre le s chloroplastes et les filaments d'actine à l'origi ne du déplacement des chloroplastes.

La myosine est une protéine capable de se déformer en utilisant de l'ATP

D'après Shimmen et Yokota, Current Opinion in cell Biology, 2004, 16:68-72

2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scie ntifique ancrée dans des connaissances (Enseignement de Spécialité). 5 points.


Métabolisme musculaire et entrainement des sportifs

Un entrainement de longue durée (course pendant 21 semaines à raison de 5 séances par semaine) peut être à l'origine, chez les sportifs, d'une modification du métabolisme des cellules musculaires.

À partir de l'exploitation des documents et de l'ut ilisation des connaissances, montrer que le métabol isme musculaire est modifié par l'entrainement puis, expliquer en q uoi ces modifications permettent des contractions m usculaires plus intenses et de plus longue durée.

Document 1 : quantité de mitochondries dans les cellules musc ulaires Les mitochondries sont des organites présents dans les cellules musculaires. Elles permettent la synthèse d'ATP par oxydation des métabolites. Un entraînement de 21 semaines à raison de 5 séances par semaine permet d'observer dans les cellules musculaires : - une augmentation du nombre de mitochondries de 120% ; - une augmentation de 14 à 40% de la taille des mitochondries.

D'après www.jap.physiology.org Document 2 : entrainement et activité enzymatique

Des mesures de l'activité des enzymes du cycle de Krebs sont réalisées à partir d'extraits de muscles prélevés chez différents sportifs avant et après entrainement.

D'après physiperf.fr

Document 3 : entrainement et réserves de métabolites Le glycogène est une forme de stockage du glucose. Le tableau ci-dessous présente les réserves en glycogène musculaire chez une personne non entrainée et chez une personne entrainée.

Réserves en glycogène musculaire

Personne non entrainée 13 à 15 g/kg de muscle

Personne entrainée 15.5 à 17,5 g/kg de muscle

D'après www.jap.physiology.org Document 4 : entrainement et conditions de production d'acide lactique D'autres processus permettent la synthèse d'ATP dans les fibres musculaires comme par exemple la fermentation lactique. Cette fermentation génère la synthèse de lactates qui s'accumulent dans les fibres musculaires et le sang. Ces lactates pourraient être à l'origine d'une fatigue musculaire. Variation de la quantité de lactate en fonction de la vitesse de course chez un individu entrainé et chez un individu non entrainé

D'après www.staps.uhp-nancy.fr



On s'intéresse aux différences physiologiques des fibres musculaires des sprinters et des coureurs de fond.

Le sprint est caractérisé par un effort bref (quelques secondes) et intense, la course de fond demande un effort plutôt long et modéré.

En utilisant les informations fournies par les docum ents et vos connaissances définir les voies métabol iques impliquées dans chaque type d'effort.

Document 1 : Voies de production d’ATP dans une cellule muscula ire

D'après Science de la vie et de la Terre, O. Guillermou, collection Ellipse

Document 2 : Coupe transversale de cellules musculaires issue d'une biopsie d'un quadriceps chez deux athlètes après utilisation d'une technique faisant apparaîtr e en noir une forte teneur en enzyme F

D’après K.N Frayn, Metabolic regulation a human perpective, 2 éd

Document 3 : Caractéristiques fonctionnelles des fibres muscu laires

Fibres de type I. Fibres de type Il. Vitesse de contraction + +++

Puissance de contraction + +++

Document 4 : Caractéristiques structurales des fibres muscula ires

Fibres de type I. Fibres de type Il. Richesse en capillaires

sanguins +++ +

Myoglobine* +++ + Teneur en glycogène + +++

Richesse en mitochondries +++ + Myoglobine*: La myoglobine est une protéine fixatrice d'O2, réservoir temporaire de dioxygène



L’inflorescence d’arum présente une particularité remarquable. Lorsque les fleurs mâles produisent du pollen, une brutale élévation de température se produit dans l’inflorescence provoquant l’émission de substances volatiles qui attirent les insectes pollinisateurs.

À partir des informations extraites des documents e t de vos connaissances, identifier et décrire le mé canisme expliquant la brutale production de chaleur chez l’ arum.

Document 1 : Température mesurée au niveau de l’inflorescence d’arum lors du brutal épisode de production de chaleur.

*Le spadice correspond à l’inflorescence.

D'après Seymour et Ito, 2010

Document 2 : Mesure de la température et de la production de CO2 dans l’inflorescence au cours de la journée

D'après Lance, Signol et Chauveau, 1976

Document 3 : Mesures de la quantité de dioxygène consommé et de la quantité de réserves d’amidon dans l’inflorescence à différents stades

Stades de l’inflorescence 1 : plusieurs jours avant la production de chaleur 2 : juste avant la production de chaleur 3 : au moment de la production de chaleur 4 : après la production de chaleur

D’après Lance, Signol et Chauveau, 1976, modifié

Document 4 : Mesure de la quantité de l’organite photographié ci-dessous dans le spadice.

D’après Banque d’image SVT Dijon

Plusieurs jours avant la production de

chaleur

Juste avant la production de chaleur

Au moment de la production de chaleur

Après la production de chaleur

Abondance relative de l’organite photographié

ci-dessus + ++++ ++++ +



Acidose lactique et traitement anti-VIH

Les inhibiteurs de la transcriptase inverse (INTI) sont utilisés pour réduire la reproduction du virus de l'immunodéficience humaine (VIH). L'usage de ces anti-rétroviraux s'est révélé toxique à forte dose suite à une modification du pH sanguin.

Expliquer à l'aide des documents et de vos connaissa nces pourquoi l'utilisation de ces anti-rétroviraux peut conduire à une anomalie du pH sanguin.

Document 1 : Le métabolisme du pyruvate Document 1a : Évolution de la concentration de dioxygène dans u ne suspension de mitochondries en fonction du substrat On mesure grâce à une chaîne EXAO comportant une sonde oxymétrique la concentration en dioxygène dans une suspension de mitochondries normales.

D'après Hardy J. www.pedagogie.ac-nantes.fr

Document 1b : Conséquences du traitement avec INTI sur le méta bolisme du pyruvate Au sein des mitochondries, le cycle de Krebs utilise le pyruvate et aboutit à la formation de composés réduits R'H2. Dans le cadre d'un traitement avec INTI, des examens biochimiques mettent en évidence l'impossibilité d'utilisation du pyruvate par le cycle de Krebs.

D'après Médecine thérapeutique, Volume 8, 59-63, numéro spécial, Janvier 2002, Sida 2001

Document 2 : Quelques réactions du métabolisme Document 2a : La glycolyse Il s'agit d'une réaction de dégradation du glucose dans le hyaloplasme.

Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2 R' 2 Acide pyruvique + 2 ATP + 2 R'H2 R' : accepteur d'électrons On considèrera ici que l'acide pyruvique et le pyruvate sont équivalents. Document 2b : La fermentation lactique

Au sein du hyaloplasme, certaines cellules peuvent, dans certaines conditions, régénérer les transporteurs R' grâce à la réaction suivante :

Acide pyruvique + R'H2 Acide lactique + R'

Document 3 : Effet du traitement sur les mitochondries Les mitochondries possèdent de l'ADN (ADNmt). Celui-ci gouverne la synthèse de plusieurs protéines mitochondriales. Les INTI peuvent à forte dose, diminuer l'expression de l'ADNmt. Les schémas suivants représentent les mitochondries chez un individu non traité et chez un individu tracté avec un inhibiteur de transcriptase inverse.

Sans traitement par les INTI Avec traitement par les INTI à forte dose

Protéines de la chaîne respiratoire synthétisées grâce à l'ADNmt (Les protéines de la chaîne respiratoire sont en réalité intégrées dans la membrane interne de la mitochondrie)

D'après http://www.jle.com/e-docs/00/04/07/9A/article.phtml?fichier=images.htm

Document 4 : Comparaison de caractéristiques biologiques d'un sujet non traité et d'un sujet traité aux INTI On mesure chez ces sujets au repos le taux sanguin d'acide lactique. Produit par les cellules, cet acide passe librement dans le sang.

Sujet Taux sanguin d'acide lactique au repos

pH du sang

Non traité avec INTI 1 mmole par litre pH = 7,41 (normal)

Traité avec INTI > 5 mmoles par litre pH < 7,38 (acidose)



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 pro vient l’énergie utilisée par les cellules musculair es dans ces deux types de course. Vous devez lui rédiger un document explicatif, en ut ilisant les données des documents et vos connaissan ces. 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 régénérati on 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 : anaérobie alactique

Voie 2 : anaérobie lactique Voie 3 : aérobie

Substrats utilisés

Créatine-Phosphate + ADP

Glucose ou autres substrats + ADP

Glucose ou autres substrats + O2 + ADP

Produits formés

Créatine + ATP Acide lactique + ATP H2O + CO2 + ATP

D’après « l’exercice musculaire » C. Lacoste et D. Richard NATHAN UNIVERSITE collection 128

Document 2 : performances et données métaboliques chez des na geurs 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.

Contributions relatives de la voie aérobie et des v oies anaérobies selon les types de course et selon les vitesses atteintes par des nageurs de niveau olympique

Contribution relative en % Distance de la course (en mètres) Voies

anaérobies Voie

aérobie 100 90 10 200 60 40 400 40 60 800 17 83

1500 10 90

D’après « l’exercice musculaire » C. Lacoste et D. Richard NATHAN UNIVERSITE collection 128 Document 3 : mise en jeu des trois voies métaboliques en fonc tion 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%.

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt - D’après Cometti et al. 1989

Feuille annexe à compléter et à rendre avec la copi e

Schéma des voies métaboliques énergétiques dans une portion de cellule musculaire

D’après http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/

2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement de spécialit é). 5 points.


Les récifs coralliens constituent une grande réserve de biodiversité, leur blanchiment croissant observé depuis quelques décennies inquiète les scientifiques.

D’après le site http://marinesavers.com/2016/07/coral-bleaching-updates consulté en 2016

À partir de l’étude des documents et de l’utilisati on des connaissances : – déterminer les deux facteurs qui provoquent le bl anchiment des coraux et leurs conséquences sur la survie de ces organismes ; – expliquer pourquoi on peut craindre une dispariti on accélérée des coraux dans les années à venir.

Document de référence : Caractéristiques des coraux Les coraux sont des animaux qui vivent en colonies d’individus appelés polypes. Ils vivent fixés et produisent un squelette calcaire pouvant former des récifs. Chaque polype vit obligatoirement en symbiose avec des algues unicellulaires, les zooxanthelles. Les pigments chlorophylliens de ces algues sont responsables de la coloration des coraux en vert-brun. La perte des zooxanthelles conduit à la mort du polype.

Modifié d’après NOAA

Document 1 : Température et blanchiment. Document 1 a – Évolution de la température moyenne de surface de l’eau de mer depuis plusieurs décennies.

D’après http://www.noaa.gov consulté en novembre 2016

Document 1 b – Évolution récente de la température de surface de l’eau de mer et du blanchiment des coraux de la grande barrière de corail au nord de l ’Australie. Dans cette partie du globe, la durée du jour et celle de la nuit varient peu en fonction des saisons. En revanche, l’intensité lumineuse reçue est plus importante en été qu’en hiver.

D’après National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA), 21 mars 2016 Document 2 : Étude de l’impact de la lumière sur le corail Document 2 a – Influence de la lumière sur l’aspect du corail Un échantillon de corail est recouvert par deux caches noirs (opaques) puis exposé à une forte luminosité (54 000 lux) pendant 12 h à 28°C (température de vie de ce corail). L’échantillon est ensuite replacé pendant 24 h dans les conditions initiales.

Document 2b – Influence de la lumière sur l’activit é métabolique du corail

D’après Takahashi et coll. (2004). Plant Cell Physiol., vol 45

Document 3 – Effet de la température sur le corail On étudie sur des coraux (Acropora tenuis) en culture l’impact de la température en mesurant la quantité de zooxanthelles présentes dans les coraux. Les coraux sont cultivés 25 jours à 27°C puis la température de culture est augmentée pendant une semaine à 31 °C. On compare la densité des zooxanthelles entre ces deux températures de culture.

D’après Tanaka et coll. (2014). J. Exp. Marine Biol and Ecol. 457



Face à l’épuisement progressif des réserves planétaires de pétrole fossile, différents protocoles de fabrication de biopétrole ont vu le jour depuis quelques années. Ces pétroles industriels auraient les mêmes propriétés énergétiques que le pétrole fossile, et constitueraient une alternative durable. L’un de ces protocoles permettrait la fabrication d’un biopétrole à partir de millions de micro-algues photosynthétiques collectées en mer et placées dans de grands tubes (voir photo ci-contre). La première étape de ce protocole a pour but de stimuler la multiplication de ces micro-algues pour en obtenir un nombre beaucoup plus important.

D’après www.maxisciences.com

À partir de l’étude des documents et de l’utilisati on des connaissances, préciser et justifier les con ditions de culture à privilégier par les industriels pour o btenir une production optimale de biopétrole.

Document 1 : Activité photosynthétique en fonction de la longueur d’onde de la lumière chez une algue photosynthétique.

Document 2 : Expérience de marquage au 14C radioactif Une suspension de micro-algues vertes photosynthétiques est placée pendant une heure, à la lumière dans un milieu alimenté en CO2 non radioactif. Les algues, toujours éclairées ou non, sont mises au contact de CO2 dont le carbone est marqué radioactivement (14CO2) pendant des temps différents, puis elles sont tuées dans l’alcool bouillant ce qui bloque toutes les réactions chimiques. Les extraits d’algues ainsi obtenus sont traités par chromatographie bidimensionnelle puis révélés par autoradiographie. Les molécules radioactives apparaissent alors sous la forme de taches noires. Expérience 1 : les micro-algues sont placées à la lumière et mises au contact de 14CO2 pendant 5 secondes. Expérience 2 : les micro-algues sont placées à la lumière et mises au contact de 14CO2 pendant 60 secondes. Les résultats de ces deux expériences sont présentés ci-dessous :

Remarque : APG, C5P2, C3P, Hexoses P, Saccharose et Acides aminés sont des molécules organiques nécessaires à la multiplication des micro-algues vertes.

D’après l’expérience historique de Benson et Calvin (1962) Document 3 : Taux de croissance et de photosynthèse de micro-algues photosynthétiques ( Scenedesmus crassus ) en fonction de l’intensité lumineuse et de la tem pérature. Le taux de croissance de la population de micro-algues (exprimé en jours) est proportionnel à leur multiplication dans le milieu de culture. Le taux de photosynthèse a été mesuré en masse (mg) de Carbone assimilé par mg de chlorophylle a et par heure (mg C.mg.chla-1.h-1).

D’après l’article de M. Derraz, A. Dauta, J. Capblancq, M. Abassi (1995)



À partir des informations extraites des documents e t des connaissances, expliquer comment le chou puant peut résister à des froids extrêmes.

Document 1 : Le symplocarpe fétide, une plante sing ulière

Le symplocarpe fétide ou chou puant est une plante sauvage de la famille des aracées qui apparaît dès la fin de l’hiver au Canada dans des bois encore enneigés. Sa partie reproductrice, parvenue à maturité, forme alors une masse rouge-violet à l’odeur nauséabonde.

A : spathe coupée avec au centre l’inflorescence ou spadice visible, B : image thermique de l’échantillon A, produite par une caméra thermique.

D’après le site fleursduquebec.com et le dossier Pour la Science octobre-décembre 2012

Document 2 : Evolution de la concentration en dioxygène de su spensions de mitochondries On suit l’évolution de la concentration en dioxygène de deux suspensions de mitochondries initialement dépourvues de substrat respiratoire.

• La suspension A est issue de cellules de la spathe • La suspension B est issue de cellules du spadice

On teste sur ces suspensions les effets d’un ajout successif de différentes substances : – du succinate, molécule organique dont l’oxydation au cours du cycle de Krebs est couplée à la production de composés réduits (R’H2). – du cyanure de potassium (KCN), molécule capable d’inhiber l’enzyme Cytochrome c oxydase de la chaine mitochondriale.

D’après le site SVT de JJ Auclair

Document 3 : Deux chaînes respiratoires chez les plantes. La cytochrome c oxydase et l’oxydase alternative (AOX) sont des accepteurs d’électrons de chaînes respiratoires intervenant dans la réduction du dioxygène en molécule d’eau.

L’épaisseur de la flèche traduit l’intensité du flu x de protons (H +) Document 4 : Couplage énergétique de deux chaînes respiratoir es différentes

Type de chaîne respiratoire Production d’énergie sous forme d’ATP

Production d’énergie sous forme de chaleur

Chaîne respiratoire avec la protéine « Cytochrome c

oxydase » exprimée +++++ faible

Chaîne respiratoire avec protéine « AOX = Oxydase alternative »

exprimée + forte



Il existe différents phénotypes de pucerons, parmi lesquels on trouve les pucerons blancs et les pucerons orange.

À partir des documents et de connaissances, montrer que les pucerons orange réalisent une photosynthèse particulière à l’origine d’une produc tion d’ATP dans les mitochondries.

Document 1 : Recherche de β-carotène chez les pucerons orange Des pucerons orange adultes sont broyés dans un tampon phosphate salin. On obtient alors une formation spontanée de cristaux orange, qu’on étudie par spectrométrie Raman. Cette technique permet d’identifier la nature de certaines liaisons entre les atomes. Un contrôle est également réalisé avec du β-carotène pur. Les pics obtenus à 1 550, 1 150 et 1 005 cm-1 correspondent respectivement à la mise en évidence de liaisons de type C=C, CH-CH et CH-CH3 de ce pigment.

D’après A. Robichon et al. (2012)

Document 2 : Évaluation du pouvoir réducteur du β-carotène des pucerons orange Le β-carotène est un pigment également fabriqué par les plantes. On le trouve dans les chloroplastes où il intervient dans la captation d’énergie lumineuse durant la photosynthèse. Lorsqu’il est réduit, le sel de tétrazolium MTT donne un précipité bleu, le formazan. On utilise ce sel pour vérifier le pouvoir réducteur du β-carotène des pucerons orange.

Document 2a : Mise en contact du tétrazolium (MTT) avec un ext rait de pucerons orange On place une solution de MTT sur une lame, à laquelle on ajoute un extrait de pucerons orange (contenant du β-carotène). L’ensemble a été exposé à de la lumière visible durant 30 minutes (A) ou placé à l’obscurité (B), puis le tout a été délicatement rincé. Lorsque le MTT est réduit, il précipite et forme du formazan qui reste sur la lame. Résultats obtenus dans différentes conditions expérimentales (+ : élément présent)

Expérience MTT Extrait de puceron orange Conditions

Photo présentant le

résultat obtenu 1 + + Lumière A 2 + + Obscurité B 3 – + Lumière B 4 – + Obscurité B 5 + – Lumière B

Photos présentant le résultat obtenu

D’après A. Robichon et al. (2012) Sur les photos A et B, les tâches grises correspondent aux dépôts de formazan. Remarque : on ne tiendra pas compte de la coloration noire correspondant à la ligne de contour. Document 2b : Dosage du formazan Avec un protocole similaire à celui du document 2a, on dose la quantité de formazan produite dans différentes conditions. Pour cela on mesure l’absorbance à 550nm : celle-ci est directement proportionnelle à la quantité de formazan produite.

D’après A. Robichon et al. (2012) Document 3 : Taux de R’/R’H2 dans le cytosol et dans les mito chondries de pucerons placés dans différentes conditions Dans le couple rédox, R’ est le composé oxydé tandis que R’H2 est le composé réduit.

D’après A. Robichon et al. (2012) NB : Les résultats obtenus ont été considérés comme statistiquement significatifs Document 4 : Dosage d’ATP dans des pucerons, pour différentes conditions expérimentales

D’après A. Robichon et al. (2012)

Documents

2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement de spécialité). 5 ...€¦ · d’ATP ne permettant que quelques contractions. À partir de l’étude des documents et de l’utilisation