S. V. T. Sujet de tronc commun Bac blanc d avril 2015 Durée : 3 heures 30. Calculatrice interdite.

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1 Merci d indiquer votre nom et prénom en haut à droite, puis de préserver l anonymat de votre copie en rabattant le coin et en ne mettant qu un seul POINT de colle. Noter clairement sur l en-tête, votre classe et le nom de professeur de SVT (Mme Bassaglia ou Mme Pichard ou M. Bouchaud ou M. Veil) S. V. T. Sujet de tronc commun Bac blanc d avril 2015 Durée : 3 heures 30. Calculatrice interdite. Le sujet comporte quatre pages numérotées de 1 à 4 1ère PARTIE - Mobilisation des connaissances (10 points). Génétique et évolution Méiose et diversité des gamètes Expliquer comment la méiose permet la diversité génétique des gamètes en vous limitant au cas d un individu hétérozygote pour trois gènes. Vous illustrerez votre raisonnement par des schémas successifs* en partant d une cellule possédant deux paires de chromosomes. - La première paire porte le gène A (allèles A1 et A2) et le gène B (allèles B1et B2). - La seconde paire porte le gène C (allèles C1 et C2). Votre exposé comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion. * Il n est pas attendu que toutes les étapes de la méiose soient schématisées. 15_TS_bacblanc2_tc.docx 1

2 2ème PARTIE - Exercice 1 - Pratique d un raisonnement scientifique dans le cadre d un problème donné (4 points). Le domaine continental et sa dynamique Des mouvements verticaux en Scandinavie La lithosphère terrestre est animée de mouvements horizontaux liés à des phénomènes de convergence ou de divergence. Elle est affectée également par des mouvements verticaux, comme par exemple en Scandinavie. Montrer que les données extraites des documents confirment et précisent* l existence de mouvements verticaux en Scandinavie et permettent de formuler une hypothèse quant à leur origine. Vous discuterez brièvement de l évolution de la vitesse de ces mouvements au cours du temps * des valeurs sont attendues. Document 1 : soulèvement de la Scandinavie depuis 6000 ans D après la planète Terre, J. M Caron et coll. Document 2 : variations en altitude de la balise GPS positionnée près de Vasaa en Finlande. 15_TS_bacblanc2_tc.docx 2

3 2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (6 points) Génétique et évolution : la vie fixée des plantes. La création d un verger. Le Pommier commun (Malus pumila) appartient à la famille des Rosacées. C est l arbre fruitier le plus cultivé en Europe, et il comprend plus de variétés comestibles ou décoratives, bien que l essentiel de la production soit assuré par un nombre restreint de variétés. Un couple désirant se lancer dans la culture de pommiers vous demande conseil : il souhaite cultiver la variété Golden Delicious, très productive. Il fait appel à vos conseils pour lui expliquer comment se déroule la pollinisation du pommier, et quelle espèce compagne serait la plus adaptée pour obtenir une forte production de pommes Golden dans son verger. Exploiter les documents ci-dessous, ainsi que vos connaissances, pour lui expliquer comment il doit opérer. Document 1. Coupe de fleur de pommier et photographie de la fleur. Les fleurs sont blanches ou roses suivant la variété de pommier. Elles éclosent aux alentours du mois d avril. Les nectaires sont des organes produisant du nectar, substance nutritive pour de nombreux insectes (chaque fleur peut produire 3 à 7 mg de nectar par jour). Le vocabulaire de l apiculteur. J.-M. Hoyoux et Document 2a. Comparaison des pollens de Rosacées (dont le pommier fait partie) et de Poacées. Pollen de Rosacée observé au MEB. Les grains de pollen mûrs comportent trois sillons germinaux et présentent des plis ou des rides qui les rendent rugueux. Les grains sont lourds et de grande taille. Ils ont une bonne valeur nutritive pour les abeilles. En référence : pollen de Poacée (Graminée) observé au MEB. Les grains de pollen sont légers et produits en très forte quantité. La pollinisation des Poacées est effectuée par le vent et Les miels Par Danielle Lobreau (documents modifiés) Document 2b. Un problème de pollinisation en Chine. Dans la province du Sichuan en Chine, les abeilles ont été décimées. Au début des années 1980, l utilisation effrénée des pesticides a entraîné leur disparition. En conséquence, la production de pommes et de poires, gagne-pain des fermiers, s est effondrée. D après 15_TS_bacblanc2_tc.docx 3

4 Document 3. Ploïdie des pommiers. La majorité des variétés de pommiers sont diploïdes (2n=34). Il en existe toutefois certaines qui sont triploïdes (3n= 51). Ces variétés sont de fait de très mauvais pollinisateurs (gamètes mâles anormaux). Document 4. Le mécanisme de l auto-incompatibilité. Chez les plantes, on connaît des gènes qui interviennent dans le contrôle de la reproduction sexuée : c est le cas du gène S. Le gène S (ou gène S-Rnase) possède de nombreux allèles. On vous présente ici trois cas de figure (A, B ou C). Légende : la croix indique les cas pour lesquels la croissance du tube pollinique est arrêtée (on parle d incompatibilité). En cas d incompatibilité, le pollen germe mais la croissance du tube pollinique est stoppée en cours de trajet. On observe alors des dépôts de callose régulièrement espacés tout au long du tube pollinique, dont la croissance se termine au tiers supérieur du style. L extrémité du tube devient anormale, gonflée, et peut parfois éclater. On considère qu un bon pollinisateur produit des grains de pollen dont la grande majorité germe sur la plante réceptrice (plus de 75% de taux de germination). Physiologie végétale (T2. Développement Heller et coll. Dunod 2000 et Les allèles d incompatibilité des différentes variétés sont suffisamment disparates pour que la quasi-totalité des variétés puissent se féconder entre elles. Voici par exemple quelques génotypes de variétés de pommes. Variété Génotype Variété Génotype Idared (S 3 S 7 ) Delbard Jubilé (S 2 S 22 ) Belle de Boskoop (S 2 S 3 S 5 ) Cox Orange Pippin (S 5 S 9 ) Granny Smith (S 3 S 23 ) Reine des reinettes (S 1 S 3 ) Golden Delicious (S 2 S 3 ) Document 5. Calendrier de floraison de quelques variétés de pommiers. La date moyenne de floraison est indiquée par un trait noir. On considère que la pollinisation est optimale pendant 5 jours de part et d autre de cette date. La barre grisée reflète la variabilité de la floraison suite aux conditions climatiques, par exemple (reflétant des mesures sur plusieurs années). 15_TS_bacblanc2_tc.docx 4

5 Barèmes 1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (10 points). Génétique et évolution Méiose et diversité des gamètes Expliquer comment la méiose permet la diversité génétique des gamètes en vous limitant au cas d un individu hétérozygote pour trois gènes Vous illustrerez votre raisonnement par des schémas successifs* en partant d une cellule possédant deux paires de chromosomes. - La première paire porte le gène A (allèles A1 et A2) et le gène B (allèles B1et B2). - La seconde paire porte le gène C (allèles C1 et C2). Votre exposé comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion. * Il n'est pas attendu que toutes les étapes de la méiose soient schématisées. Note préliminaire : il est possible que le candidat envisage l association de départ A1B2 et A2B1 par chromatide (l individu est bien hétérozygote), cas que je n ai pas traité (mais qui est bon bien entendu) Critères Question énoncée et respectée Pbtique comprise Les éléments scientifiques : pertinents, complets issus des connaissances scientifiques acquises et / ou du document Indicateurs (éléments de correction) Le sujet est clairement présenté et compris. Comment la méiose produit-elle une diversité de gamètes chez un individu triplement hétérozygote? Connaissances nécessaires : (souligné = indispensable) I. Le brassage intrachromosomique engendre une diversité. - En prophase1 se produisent des CO entre les chromatides de deux chromosomes homologues (au niveau des chiasmas) ; - Ces événements sont fréquents à l échelle d une paire de chromosomes, mais rares entre deux gènes considérés. Si le CO se produit entre les loci des gènes A et B, il conduit à de nouvelles associations alléliques dites recombinées A1B2 et A2B1 minoritaires devant les associations parentales A1B1 et A2B2 (non représentées sur mes schémas) (même si les associations alléliques non modifiées ne sont pas représentées sur les schémas, elles doivent être clairement indiquées au moins à l écrit). - Il s agit du brassage intrachromosomique Schémas attendus (minimum puisque le cas sans CO entre les gènes A et B peut être représenté) : Prophase 1 (CO en cours et résultat) II. Le brassage interchromosomique engendre une diversité. - Ce brassage se produit après le brassage intrachromosomique, entre la métaphase 1 et l anaphase 1. Il fait suite à la disposition aléatoire des chromosomes de chaque paire en métaphase I (ici les deux paires considérées) de part et d autre de l équateur. - Il s agit du brassage interchromosomique. Schémas attendus (minimum puisque le cas sans CO entre les gènes A et B peut être représenté) : Métaphase I possible (deux cas envisagés ici : les deux autres étant avec les associations alléliques A1B1 et A2B2 conservées). - Schéma qui peut être remplacé par celui de l anaphase I. 15_TS_bacblanc2_tc.docx 5

6 Télophase I : cas avec CO entre A et B (cas de figure minoritaires) Une mise en œuvre scientifique cohérente et apparente L expression écrite Qualité du texte, de la rédaction, de la schématisation Télophase 1 : cas sans CO entre A et B (cas de figure majoritaires) - Un cas de figure de télophase II est envisageable (huit possibilités). Bilan : En tenant compte des brassages intrachromosomique et interchromosomique, un individu hétérozygote pour trois gènes produira huit catégories de gamètes : - (A1B1 ; C1) ; (A1B1 ; C2) ; (A2B2 ; C1) ; (A2B2 ; C2) majoritaires - (A1B2 ; C1) ; (A1B2 ; C2) ; (A2B1 ; C1) (A2B1 ; C2) minoritaires (les associations peuvent être inversées suivant les conventions de départ). Intégration et mises en relations des connaissances : Le candidat pose clairement la problématique et annonce sa résolution. Il organise son propos sous la forme d un argumentaire mêlant faits et idées. Il s appuie par exemple sur des expérimentations, des observations, des présentations expérimentales pouvant conduire à une interprétation qui fait avancer le raisonnement Intégration de schémas complémentaires du texte, apportant synthèse ou précisions (voir supra). correction orthographique, grammaticale... structuration avec des connecteurs logiques «donc» et/ou de «parce que» organisation du texte : une idée par paragraphes schémas clairs, grands, légendés, titrés Notes : - Ne pas pénaliser un candidat qui traiterait séparément les deux brassages (une seule paire de chromosomes à la fois) à condition qu il fasse un bilan complet à la fin (génotypes justes et complets des différents gamètes possibles) - Tenir compte de la lisibilité des schémas : paires et allèles identifiables, schémas soignés) - Tous les schémas de méiose ne sont pas attendus, mais la prophase I, la métaphase I (ou l anaphase I), une des télophases (I ou II) sont attendus. - Un candidat qui ne traite qu un seul des deux brassages ou qui ne fait aucun des deux schémas ou qui n arrive pas à un bilan montrant huit catégories de gamètes n a pas les éléments scientifiques suffisants. Il ne peut donc dépasser 5/10. $ Rédaction et/ou schématisation correcte(s) 10 Synthèse réussie (effort de mise en relation, d articulation, des connaissances) Synthèse maladroite ou partielle (peu de mise en relation, d articulation des connaissances) Aucune synthèse Éléments scientifiques suffisants à complets Rédaction et/ou schématisation maladroite (s) Rédaction et/ou schématisation correcte(s) 9 8 Rédaction et/ou schématisation maladroite (s) 6 Rédaction et/ou schématisation correcte(s) 5 Rédaction et/ou schématisation maladroite (s) 3 Éléments scientifiques Rédaction et/ou schématisation correcte(s) 2 insuffisants Rédaction et/ou schématisation maladroite (s) 1 Pas d éléments scientifiques (connaissances) répondant à la question traitée 0 Cas particuliers : élèves avec aucune synthèse mais contenu scientifique de qualité. Rédaction et/ou schématisation correcte(s) Rédaction et/ou schématisation maladroite (s) 5 4 D après Bac S - Sujet de SVT - Session Nouvelle Calédonie 15_TS_bacblanc2_tc.docx 6

7 2ème PARTIE - Exercice 1 - Pratique d un raisonnement scientifique dans le cadre d un problème donné (4 points). Le domaine continental et sa dynamique Des mouvements verticaux en Scandinavie La lithosphère terrestre est animée de mouvements horizontaux liés à des phénomènes de convergence ou de divergence. Elle est affectée également par des mouvements verticaux, comme par exemple en Scandinavie. Montrer que les données extraites des documents confirment et précisent* l existence de mouvements verticaux en Scandinavie et permettent de formuler une hypothèse quant à leur origine. * des valeurs sont attendues. En italique : non exigible. Document 1. - S. Depuis 6000 ans la Scandinavie subit un soulèvement (mouvement vertical ascendant). - S. Plus on se situe au centre de la Scandinavie, plus le soulèvement est important (10 m à proximité des côtes, 100 m et plus au centre). - S/C. A Vassa, en 6000 ans, le soulèvement a été de 90m en 6000 ans soit 1,5 cm/an Document 2. - S. Le soulèvement se poursuit actuellement (mesures par GPS à Vasaa en Finlande). - S/C. Il est estimé à : (pour des mesures prises entre 2000 et 2010) (-3 (-12))/ 10 = 0,9 cm/an. Tolérer une marge d erreur. - S. Or, on constate depuis ans au moins que la calotte glaciaire qui reposait sur la Scandinavie est en régression puis a totalement disparu depuis ans. - I. La disparition de la calotte a supprimé l excès de masse qui reposait sur la lithosphère, ce qui a créé un déséquilibre isostatique (définition de l équilibre isostatique non exigible dans ce type d exercice). - C. Pour que l équilibre isostatique se maintienne, la lithosphère scandinave est remontée, ce qu elle fait toujours actuellement avec retard (rebond isostatique post-glaciaire non exigible dans ce type d exercice), et avec une valeur qui diminue. S. Saisie des données. S/C. Saisie des données et calcul I. Interprétation. C. Conclusion. Démarche cohérente qui permet de répondre à la problématique Démarche maladroite et réponse partielle à la problématique Le raisonnement est cohérent et répond à la problématique en intégrant et associant tous les éléments scientifiques issus des documents (dont les calculs). Le raisonnement est cohérent et répond à la problématique en intégrant et associant tous les éléments scientifiques issus des documents (sans les calculs). Le raisonnement est cohérent et répond à la problématique en intégrant et associant de manière incomplète les éléments scientifiques issus des documents Ou Tous les éléments scientifiques issus des documents sont présents et reliés le plus souvent entre eux mais la réponse à la problématique est erronée ou partielle. Même s ils sont reliés entre eux, seuls quelques éléments scientifiques issus des documents sont cités. Aucune démarche ou démarche incohérente Aucun lien et peu d éléments scientifiques prélevés _TS_bacblanc2_tc.docx 7

8 Critères 2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (6 points) Éléments scientifiques issus du document : (complets, pertinents, utilisés à bon escient en accord avec le sujet...) Éléments scientifiques issus des connaissances acquises (liste des possibles) Réponse à la problématique Éléments de démarche Qualité de la démarche Démarche cohérente qui permet de répondre à la problématique Indicateurs (éléments de correction) Problématique : comment se déroule la fécondation du pommier et quelle espèce de pommier assurerait la meilleure pollinisation du pommier que veut planter ce couple? Doc1 : - les fleurs de pommiers sont constituées de 4 verticilles, avec de l extérieur vers l intérieur : sépales (5 non visibles), 5 pétales (visibles), de nombreuses étamines, et un pistil (comportant visiblement plusieurs ovules et stigmates). (Plus simple : pièces stériles et fertiles) La fleur du pommier est hermaphrodite. - la fleur de pommier produit du nectar (quelques mg/jour), substance nutritive pour de nombreux insectes. Doc2 : - Les grains de pollen du pommier sont assez gros (40 µm ou plus), lourds, rugueux (contrairement à ceux des Poacées, légers et deux fois plus petits). Ils ont une bonne valeur nutritive pour les abeilles. - En Chine, la disparition des abeilles a provoqué un effondrement de la production de pommes. - La pollinisation du pommier se fait grâce aux abeilles, et non au vent. Doc3 et doc 4 : - Le pommier est une espèce diploïde (17 paires de chromosomes). Certaines variétés sont cependant triploïdes (3 jeux de 17 chromosomes) et sont alors de mauvais pollinisateurs. - Le pommier Belle de Boskoop est triploïde. Doc 4 : - Des gènes contrôlent la reproduction sexuée des plantes (par exemple S). On en connaît de nombreux allèles. - Lorsque la plante productrice de pollen a un génotype strictement identique à celui de la plante receveuse du pollen, le tube pollinique nécessaire à la progression du gamète mâle dans le style voit sa croissance stoppée : la fécondation est alors impossible. L autofécondation est alors impossible. - Lorsque la plante productrice de pollen a un génotype strictement différent de celui de la plante receveuse du pollen, le tube pollinique nécessaire à la progression du gamète mâle dans le style voit sa croissance se poursuivre : la fécondation est alors possible. - Seuls des variétés de pommiers de génotypes totalement différents sont de bons pollinisateurs (voir valeur de 75 % indiquée) (remarque qui peut être faite suite à l étude du document 5). - Lorsque la plante productrice de pollen a un génotype partiellement différent de celui de la plante receveuse du pollen, le tube pollinique nécessaire à la progression du gamète mâle dans le style voit sa croissance se poursuivre uniquement dans le cas d un pollen de génotype haploïde différent de celui de la plante receveuse : la fécondation est alors possible dans la moitié des cas. - Dans la liste proposée, tous les pommiers sont partiellement compatibles avec Golden Delicious (S 2 S 3 ) puisque portant soit S 2, soit S 3. Seul Cox Orange Pippin à un S génotype totalement différent) Doc 5 : - Les variétés de pommiers ne fleurissent pas toutes à la même date : certains sont précoces, d autres tardifs. - La pollinisation est optimale pendant 5 jours (lors de la floraison). - Seules des espèces dont la date de floraison est proche peuvent se féconder. - Cela élimine Idared, mais les cinq autres sont potentiellement pollinisateurs. - les étamines sont les pièces fertiles mâles dans lesquelles sont produites le pollen (les grains de pollen contiennent les gamètes mâles) ; le pistil est la pièce fertile femelle (les ovules contiennent les gamètes femelles). - la fécondation nécessite une rencontre entre le gamète mâle contenu dans le grain de pollen, et le gamète femelle contenu dans l ovule (accepter ovule). - notion de plante hermaphrodite (au niveau de la fleur). - le fruit correspond à l évolution de (la paroi) de l ovaire après fécondation. - la pollinisation entomogame (versus anémogame). - Notion d autopollinisation (autofécondation) et de pollinisation croisée (pollinisation croisée). Pour cultiver ses Golden, le couple doit : - tabler sur la présence d abeilles, la pollinisation étant entomogame ; - disposer de pommiers aux S-génotypes compatibles (cela écarte en partie Granny Smith, Delbard Jubilé, Reine des Reinettes aux génotypes en partie compatibles) - disposer de pommiers diploïdes (cela élimine Belle de Boskoop) - disposer de pommiers aux dates de floraisons proches (cela élimine Idared) Le pommier qui montre toutes ces caractéristiques est le Cox Orange Pippin. C est lui qui assurera la meilleure pollinisation du Golden. * Le devoir s appuie sur l exploitation des 4 documents, mis en relation avec les connaissances. * Problématique clairement posée en introduction. * Conclusion répondant à la double problématique Éléments scientifiques tirés des documents et issus des connaissances Copie excellente (démarche, rédaction) 6 Suffisants dans les deux domaines. 5 Suffisants pour un domaine et moyen pour l autre ou moyen dans les deux. 4 Suffisants pour un domaine et moyen pour l autre ou moyen dans les deux. 3 Moyen dans l un des domaines et insuffisant dans l autre. 2 Démarche maladroite et réponse partielle à la problématique Aucune démarche ou démarche incohérente Insuffisant dans les deux domaines. 1 Rien 0 15_TS_bacblanc2_tc.docx 8