Fabrication d un vin pétillant

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1 ANNALES SPECIALITE : Energie et cellules vivantes COUPLAGE CHIMIO-CHIMIQUE 2ème PARTIE Exercice 2 (Enseignement de spécialité). 5 points. Pondichery 2016 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 mécanismes 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 de 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 g.l -1 CO 2 0,2 g.l -1 0,2 g.l -1 2 à 4 g.l -1 Magnésium 100 mg.l mg.l 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. Document 2 : étude expérimentale réalisée sur du jus de raisin D après N. NEHMES, Ethesis, 2008 et Document 2.a : évolution de la concentration en dioxyde de carbone dans un jus de raisin en présence ou en absence de levures

2 Document 2.b : évolution de la concentration en éthanol dans un jus de raisin en présence ou en absence de levures Document 3 : différentes voies métaboliques chez la levure

3 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. Métropole 2015 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 et de vos connaissances, identifier et décrire le mécanisme 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

4 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

5 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 Nouvelle Calédonie -mars 2016 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 connaissances pourquoi l'utilisation de ces anti-rétroviraux peut conduire à une anomalie du ph sanguin.

6 Document 1 : Le métabolisme du pyruvate Document 1a : Évolution de la concentration de dioxygène dans une 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. Document 1b : Conséquences du traitement avec INTI sur le métabolisme du pyruvate D'après Hardy J. 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. Document 2 : Quelques réactions du métabolisme Document 2a : La glycolyse D'après Médecine thérapeutique, Volume 8, 59-63, numéro spécial, Janvier 2002, Sida 2001 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.

7 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 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)

8 Liban 2013 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'utilisation des connaissances, montrer que le métabolisme musculaire est modifié par l'entrainement puis, expliquer en quoi ces modifications permettent des contractions musculaires plus intenses et de plus longue durée. Document 1 : quantité de mitochondries dans les cellules musculaires 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. Document 2 : entrainement et activité enzymatique D'après 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

9 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 Personne entrainée 13 à 15 g/kg de muscle 15.5 à 17,5 g/kg de muscle D'après 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