BIOLOGIE. DATE : 5 Juin 2013

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1 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01 BIOLOGIE DATE : 5 Juin 01 DURÉE DE L EXAMEN: heures (180 minutes) MATÉRIEL AUTORISÉ: Calculatrice utilisée en mathématique en mode «Press-to-test» ou calculatrice (non programmable et non graphique)» INSTRUCTRUCTIONS SPECIFIQUES: Indiquer les questions choisies (1 question P, 1 question G et 1 question E) en marquant d une croix les cases appropriées sur le formulaire fourni. Utiliser des feuilles d examen différentes pour chaque question. 1/19 FR

2 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question P1 a) Lors d une expérience pour étudier la photosynthèse, Thomas Engelmann a monté sur lames des morceaux de spirogyre (Spirogyra - algue verte aquatique) avec des bactéries aérobies mobiles. Ces préparations ont été soumises à différentes conditions d'éclairage. La figure 1 montre les résultats obtenus. Figure 1 Lumière blanche Obscurité Page 1/ Points Bactéries Chloroplastes de Spirogyre i. Faire un schéma légendé de chloroplaste. 5 ii. Nommer les produits intermédiaires de métabolisme synthétisés pendant les réactions de photosynthèse lumière dépendante. iii. Expliquer la distribution des bactéries, à la lumière blanche et à l obscurité, illustrée dans l expérience de la figure 1. iv. Localiser précisément dans le chloroplaste la photolyse. 1 v. Proposer une distribution des bactéries, si de telles préparations étaient exposées : - à la lumière rouge - à la lumière verte. Pour chaque cas justifier votre réponse. b) La Figure illustre le transport passif de deux substances X et Y à travers une membrane plasmique. La Figure montre la variation de la vitesse de transport des substances X et Y en fonction de leur concentration dans le milieu extracellulaire. /19

3 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question P1 Page / Points Figure Figure courbe A Vitesse de transport (unites arbitraires) courbe B Concentration en soluté dans le milieu extracellulaire (mmol/l) substance X substance Y i. Nommez le processus selon lequel chacune de ces substances X et Y est transportée à travers la membrane. ii. Attribuer les courbes de la figure au transport de la substance X et au transport de la substance Y. Justifier votre choix. iii. À l aide d un schéma simplifié de la membrane plasmique, comme celui présenté de la figure, expliquer le mécanisme de transport actif. Les données suivantes illustrent l absorption relative d ions potassium (K + ) par des disques de carotte, à différentes concentrations en dioxygène. Concentration en O (%),7 1, 0,8 Absorption de K + (unités arbitraires) iv. À l aide de ces résultats, déduire le mécanisme de transport des ions potassium au travers des membranes cellulaires des carottes. Justifier votre réponse. c) Des expériences ont été réalisées afin d étudier le métabolisme chez la levure. La figure résume les conditions expérimentales et les résultats. La masse de levures ajoutée dans les flacons 1, et était identique. La concentration de la solution de glucose ajoutée dans les flacons, et était la même. La réaction a été suivie pendant 8 heures afin d évaluer l évolution des gaz. À la fin de cette période de 8 heures, le contenu des flacons a été analysé pour évaluer la présence de glucose. /19

4 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question P1 Page / Points Figure Expérience Contenu des flacons Aération Résultats ml de solution diluée de glucose + levures Non Pas de glucose. Dégagement gazeux. Faible concentration d éthanol. 100 ml de solution concentrée de glucose + levures 100 ml de solution concentrée de glucose + extrait de levure sans cellules Non Non Glucose présent mais à des concentrations plus faibles qu au début de l expérience. Dégagement gazeux. Forte concentration d éthanol. Glucose présent mais à des concentrations plus faibles qu au début de l expérience. Dégagement gazeux. Forte concentration d éthanol. 100 ml de solution concentrée de glucose + levures Oui Pas de glucose. Dégagement gazeux. Pas d éthanol. i. Nommer le processus qui s est produit dans les flacons 1, et. Donner l équation bilan équilibrée de cette réaction. ii. Nommer le processus qui s est produit dans le flacon. Donner l équation bilan équilibrée de cette réaction. iii. Quelles étapes du processus observé dans le flacon sont réalisées dans la mitochondrie? Localiser précisément chacune de ces réactions. iv. Expliquer pourquoi il n y pas de différence entre les résultats des flacons et. v. Expliquer la présence de glucose dans le flacon en fin d expérience, et l absence de glucose dans le flacon 1. vi. Expliquer l absence de glucose dans le flacon en fin d expérience, et la présence de glucose dans le flacon. vii. Des échantillons de volumes identiques ont été retirés des flacons et, quatre heures après le début de l expérience. Faire une hypothèse : lequel des flacons présente le plus de levures. Justifier votre réponse. /19

5 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question P a) Une plante possède des fleurs dont les pétales ont des vacuoles colorées en rouge. Deux fragments de l épiderme d un pétale sont montés entre lame et lamelle avec des solutions différentes. Une solution avec un soluté non ionisable x et une solution avec le soluté non ionisable y. L observation microscopique permet d évaluer la taille de la vacuole. Des mesures effectuées toutes les minutes à température constante permettent de tracer, les courbes Cx et Cy visibles sur la figure 1. Figure 1 taille de la vacuole (UA) Page 1/ Points temps (min) i. Décrire et expliquer la courbe Cy de la figure 1 sur l intervalle T 0 à T. ii. Décrire et expliquer la courbe Cx de la figure 1 sur l intervalle T 1 à T. Au temps T la solution x est remplacée par un liquide L. Les observations au microscope et les mesures se poursuivent. Les résultats obtenus permettent de tracer la partie de la courbe Cx après T. iii. Décrire et expliquer la courbe Cx à partir de T. Que pouvez-vous déduire quant à la nature du liquide L? iv. Au moyen d un schéma légendé, représenter l aspect d une cellule d épiderme dans la solution y au temps T 1. Le schéma doit représenter toutes les structures visibles en microscopie optique. 5/19

6 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question P b) Il est possible de mettre en évidence les échanges gazeux associés aux phénomènes énergétiques cellulaires. Une suspension de levures est introduite dans un bioréacteur au temps t 0. Les variations de la concentration en dioxygène dissout dans la suspension sont mesurées en continu à partir du temps t 0. Au temps t 1, 1 ml d une solution de glucose à 5% est ajoutée à la suspension de levures. Figure : mesure de la concentration de dioxygène dissout dans la suspension Page / Points Concentration O dans la suspension (µmol / L ) Temps (min) t 0 : introduction de la suspension de levures dans le bioréacteur t 1 : introduction d une solution de 5% de glucose dans la suspension de levures i. Décrire et expliquer la courbe de la figure à partir de t 0. ii. Nommer et écrire l équation bilan équilibrée pour ce processus cellulaire. Où est localisé ce processus dans la cellule de levure? iii. Quel processus cellulaire intervient quand la suspension de levure est sans oxygène. Écrire l équation bilan équilibrée pour ce processus. Où est localisé ce processus dans la cellule de levure? 6/19

7 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question P c) Dans le cadre d une expérience, on introduit un broyat de feuilles d épinard dans un bioréacteur. Le processus de broyage cause une rupture des membranes chloroplastiques. Les variations de la concentration en dioxygène dissout sont mesurées dans le milieu. La figure représente les résultats de cette expérience. Figure Page / Points Concentration d O (µmol / L) obscurité lumière obscurité lumière Temps (min) t 0 introduction du broyat de feuilles d épinards dans le bioréacteur t 1 lumière allumée t ajout d un réactif qui agit comme un accepteur d électrons. t lumière éteinte t lumière allumée i. Décrire et expliquer la courbe de la figure à partir de t. Préciser les conditions nécessaires pour observer un dégagement de O. ii. Nommer la molécule qui accepte les électrons dans les chloroplastes intacts à la fin de la voie de phosphorylation non cyclique /19

8 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question P d) La figure représente les expériences et les résultats utilisant des thylakoïdes isolés. Figure 1. Thylakoïde isolé dont l intérieur est rendu artificiellement acide. ph 8.5 ADP P i Page / Points ph Résultat Synthèse d ATP. ph 7 à l intérieur et à l extérieur du thylakoïde. ph 7 ADP P i ph 7 Résultat Pas de synthèse d ATP. Thylakoïde isolé dont l intérieur est rendu artificiellement acide. Les structures visibles en 1 et ont été expérimentalement supprimées. ph 8.5 ADP P i ph Résultat Pas de synthèse d ATP i. Comparer les expériences de la figure et déduire les conditions nécessaires pour la synthèse d ATP. ii. Expliquer la synthèse d ATP dans l expérience 1 de la figure. iii. Des expériences similaires à la figure peuvent être réalisées à partir de la membrane interne des mitochondries. Donner deux similarités et deux différences (structurales ou fonctionnelles) entre la membrane interne de la mitochondrie et celle du thylakoïde. 8/19

9 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question G1 Page 1/ Points a) Un agriculteur possède deux lignées pures de variétés de tomates. Une lignée à tige pourpre et tomates jaunes et une lignée à tige verte et tomates rouges (génération 1). Le plant à tige pourpre est plus résistant aux attaques virales. Afin d obtenir un plant de tomates rouges résistant aux virus, l agriculteur croise les deux lignées pures et obtient uniquement des plants à tige pourpre avec des tomates oranges (génération ). En croisant ces plants, il observe les phénotypes suivants à la génération : Tige pourpre avec tomates rouges, tige pourpre avec tomates jaunes, tige pourpre avec tomates orange, tige verte avec tomates rouges, tige verte avec tomates jaunes et tige verte avec tomates orange. i. Comment sont hérités les caractères de la couleur de la tige et du fruit? ii. Définir des symboles adaptés et écrire les génotypes des plants de la génération 1 et. iii. Quelle est la proportion théorique de plantes de tige pourpre et tomates rouges obtenue à la génération? Justifier votre réponse à l aide du tableau de Punnett. 6 b) La figure 1 présente un arbre généalogique d une famille dont plusieurs membres sont hémophiles. Figure 1 Légende Homme normal Homme hémophile Femme normale Femme hémophile i. L allèle responsable de cette maladie est-il dominant ou récessif? Justifier votre réponse en utilisant les données de l arbre généalogique. ii. Le gène pour ce type d hémophilie est localisé sur le chromosome X. Expliquer pourquoi l arbre généalogique ne peut pas confirmer de façon sûre cette affirmation. 9/19

10 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question G1 Page / Points iii. Donner les génotypes de l hémophilie pour le couple II et II5. Déterminer pour ce couple le risque d avoir un enfant hémophile, justifier votre réponse. Le système A, B, O du groupe sanguin est déterminé par un gène situé sur le chromosome 9 qui présente allèles. La figure représente les résultats de l analyse du groupe sanguin des individus de la figure 1 : Figure Individus de la figure 1 II1 II III1 III III III Groupe Sanguin [A] [B] [A] [AB] [O] [B] iv. Établir en justifiant, les génotypes possibles pour les groupes sanguins et l hémophilie des 6 personnes de la figure. Définir les symboles utilisés. 8 c) Figure Étape 1 Étape 10/19

11 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question G1 La figure montre un schéma simplifié du mécanisme de synthèse des protéines et la figure présente le code génétique. Page / Points i. Nommer les étapes 1 et et les localiser dans une cellule eucaryote. ii. Nommer les molécules X, Y et Z. iii. Recopier la molécule Y et donner la séquence de nucléotides. iv. Que représentent les lettres a à f de la figure? Soyez précis et utilisez en cas de besoin les informations de la figure. v. Que représente la lettre g de la figure et quelle est la conséquence de la présence de g pour la synthèse de cette protéine? Figure - code génétique 11/19

12 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question G Page 1/ Points a) Le plumage des perruches peut avoir variantes : jaune, albinos, verte ou bleue. La couleur du plumage est déterminée par deux gènes différents, non liés, qui interagissent l un avec l autre : le gène G et le gène M. Le gène G sous sa forme dominante, code pour un pigment jaune et, sous sa forme récessive, il ne détermine aucune couleur (albinos). Le gène M code pour un pigment bleu sous sa forme dominante et, sous sa forme récessive, il ne détermine aucune couleur (albinos). Si les pigments jaunes et bleu sont présents ensemble, l oiseau aura un plumage vert (jaune + bleu = vert). i. Définir la notion de phénotype. 1 ii. Est-ce que la pigmentation du plumage est un exemple d épistasie? Justifier votre réponse. iii. Écrire tous les génotypes possibles pour les phénotypes différents observés chez la perruche (jaune, albinos, vert et bleu). 5 Une perruche au plumage jaune, homozygote pour les deux gènes est croisée avec une perruche au plumage vert, hétérozygote pour les deux gènes. iv. Donner les génotypes de ces deux perruches. 1 v. Dessiner la grille de Punnett de ce croisement et donner la distribution de tous les phénotypes possibles pour la descendance. Un magasin d'animaux domestiques remarque que ce sont les perruches bleues qui se vendent le mieux. Cependant, ils ne possèdent en stock que des perruches jaunes et des perruches vertes de tous les génotypes possibles. vi. A partir de ce stock d oiseaux: - Indiquer les croisements qui permettent d obtenir des perruches bleues. - Préciser à l aide de grilles de Punnett quel croisement peut fournir le plus grand nombre d oiseaux au plumage bleu? b) Il existe chez les chiens labradors une maladie génétique autosomale récessive qui est la myopathie centronucléaire (CNM). Cette maladie est causée par le disfonctionnement d une enzyme et ne permet pas d atteindre l âge pour se reproduire. Dans une portée de labradors, trois chiots sont atteints de CNM, deux sont en bonne santé. i. Créer un arbre généalogique pour ces chiots et leurs parents et donner les génotypes possibles pour tous les individus. Utiliser le symbole pour les chiots dont le sexe est inconnu. 1/19

13 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question G La CNM est causée par une mutation qui se manifeste par une portion d ADN supplémentaire, dans le gène codant pour l enzyme. La figure 1 montre les exons et les introns d un allèle normal (A) et d un allèle muté (B). La flèche indique où se situe la partie d ADN supplémentaire dans le gène. Page / Points Figure 1 Taille des exons (pb) ADN Taille des introns (pb) Taille des exons (pb) ADN Taille des introns (pb) (pb = paires de bases) ii. Nommer et décrire précisément le type de mutation chromosomique responsable de la CNM. iii. Combien d acides aminés sont codés par l allèle normal? Décrire votre démarche. Trois chiots labradors sont testés pour la CNM. La figure montre le résultat. Figure Résultat d une analyse ADN concernant la CNM, à partir de trois chiots labradors (1 à ). La flèche indique le sens de migration de l ADN. puits 1 1 iv. Nommer et expliquer la technique de séparation de l ADN illustrée par la figure. v. En utilisant les résultats de l analyse d ADN de la figure, déterminer les génotypes et les phénotypes des chiots 1, et. 1/19

14 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question G Page / Points c) La figure montre la structure d un acide nucléique. La figure vous donne le code génétique. Figure Figure : code génétique i. Nommer la molécule de la figure. 1 ii. Identifier l acide aminé X. 1 iii. Nommer le processus par lequel la molécule (sans le X) de la figure est fabriquée. Localiser ce processus pour des cellules eucaryotes. iv. Dans quel processus cellulaire la molécule de la figure joue un rôle important? Décrire ce processus à l aide d un schéma commenté. 5 1/19

15 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question E1 Page 1/ Points a) L'étude de molécules homologues, tels que les globines (chaînes polypeptidiques impliquées dans le transport du dioxygène chez les vertébrés) fournit des informations sur l évolution. i. Dans le contexte de l évolution, expliquez le terme «molécules homologues». 1 La figure 1 présente des globines chez différents groupes de vertébrés, et l âge d apparition de ces groupes de vertébrés. Figure 1 Groupes chaînes polypeptidiques (globines) de l hémoglobine Période (millions d années) Poissons osseux et cartilagineux Alpha 50 Amphibiens Alpha et beta 70 Reptiles Alpha, beta et gamma 00 Oiseaux Alpha, beta, gamma et epsilon 150 ii. En utilisant les informations données par la figure 1, proposer l'ordre probable d apparition des différentes formes de globines. Justifier votre réponse iii. Un groupe de vertébrés est absent de la figure 1. Nommer ce groupe et définir les formes de globines attendues pour ce groupe. Justifier votre réponse La figure présente une partie de la séquence en acides aminés d un certain nombre de globines. Dans chaque cas, la séquence donnée commence à l'acide aminé 118. La bêta globine est utilisée comme molécule de référence. Chaque lettre représente un acide aminé. Les tirets (-) représentent des acides aminés identiques à ceux de la bêta globine. Figure Les gènes codant pour les globines bêta, epsilon et gamma sont localisés sur le même chromosome. Le gène codant pour la globine alpha est localisé sur un chromosome différent. Béta globine Molécule Séquence d acides aminés V L V C V L A H H B G K B B T P P V Q A Epsilon globine - M - B - - T P Gamma globine T - - I P Alpha globine C - L V T - - A - L P A A - H - iv. Votre réponse à la question (ii) est-elle conforme aux informations de la figure? Justifier votre réponse. 15/19

16 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question E1 b) La coquille de l'escargot Cepea nemoralis peut présenter des bandes ou être sans bandes. Une paire d'allèles détermine ce caractère. Une autre paire d'allèles détermine la couleur de fond de la coquille, qui peut être marron foncée ou jaune claire. Des échantillons ont été prélevés dans deux populations voisines d'escargots, l'une vivant en prairie et l'autre en sous bois de hêtres. La figure montre la répartition des différentes formes d'escargots trouvés dans les deux habitats. Figure Population Bandes et claires Bandes et sombres Pas de bandes et claires Pas de bandes et sombres Prairie Bois de hêtre 10 8 Page / Points i. Les variétés de Cepea nemoralis décrites ci-dessus appartiennent à une seule espèce. Démontrer ce fait par une expérience de votre choix. ii. Décrire un processus qui permet l apparition d une nouvelle espèce d'escargot à partir de Cepea nemoralis. 1 iii. Décrire et expliquer les résultats présentés à la figure ci-dessus. iv. Proposer une cause pour un changement éventuel des proportions d'escargots à bandes et sans bande en prairie. 16/19

17 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question E a) L acquisition du membre chiridien a permis entre autres aux Vertébrés de conquérir le milieu terrestre. Les schémas de la figure 1 (les schémas ne sont pas à la même échelle) présentent un exemplaire du membre chiridien antérieur chez l homme, l ophiacodon (un reptile éteint), le pigeon, l otarie et la chauve-souris. Page 1/ Points Figure 1 Ophiacodon pigeon Homme otarie Chauve souris i. Quelles informations en terme d évolution apportent la comparaison des membres de ces animaux? La figure représente la nageoire pectorale (position antérieure sur le corps) de deux poissons Neoceratodus (a) and Eusthenopteron (b). Figure ii. Uniquement à partir de l analyse de la figure, justifiez laquelle de ces deux nageoires pourrait être à l origine du membre chiridien antérieur. 17/19

18 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question E La figure représente la nageoire pectorale de l embryon de Néocératodus Page / Points iii. Est-ce-que l analyse de la figure confirme votre réponse à la question (ii)? Expliquer. iv. En référence d un autre exemple de votre choix, montrer comment l étude d embryon peut expliquer la théorie de l évolution. La figure représente les pattes antérieures de deux animaux fouisseurs, un mammifère - la taupe (a) et un insecte - la courtilière (b). Les images ne sont pas à la même échelle. Figure v. Quelles informations, en terme d évolution, peuvent êtres obtenues en comparant les pattes de ces deux animaux? 18/19

19 BACCALAUREAT EUROPÉEN 01: BIOLOGIE Question E b) Le Pléistocène est marqué en Australie par un réchauffement du climat qui devient aride. Avant ce réchauffement, une certaine espèce d oiseaux occupait tout le sud du continent, mais, consécutivement au réchauffement, cette espèce se scinde en deux populations qui vont occuper le sud est et le sud ouest. Après le Pléistocène, le climat se refroidit et les oiseaux retrouvent leur répartition d origine mais ne s hybrident pas. Même en provoquant l accouplement en captivité, il ne naît jamais de jeunes oiseaux. Page / Points I. Définir la notion d «espèce». 1 ii. Analyser l exemple donné et proposer une explication évolutionniste basée sur ces observations. c) Au cours de l évolution des populations on peut observer une modification des fréquences alléliques. La figure 5 présente les variations de fréquence d un allèle dans trois populations de tailles différentes. Figure 5 Population 1 : 00 individus; population : 000 individus; population : 5 individus Fréquence de l allèle Population Population 1 Population Nombre de générations successives i. Décrire et expliquer la variation de fréquence de l allèle observée pour les populations 1 et. ii. Décrire ce qui est observé pour la population, expliquer la raison. 19/19