Exercices de Révision Biologie appliquée

Transcription

1 4 SA DECEMBRE Exercices de Révision Biologie appliquée 4 SA DELAHAYE 1. Comprendre les variations du dioxyde de carbone Examine le graphique qui montre la variation de la concentration en dioxyde de carbone dans l air durant 24 heures. Les échantillons d air ont été prélevés à une hauteur de 40 cm au-dessus du sol dans champs de hautes herbes (85 cm). a) A quelles heures le taux de dioxyde de carbone est-il le plus élevé? b) A quelles heures le taux de dioxyde de carbone est-il le plus bas? c) Comment expliques-tu les variations de taux de dioxyde de carbone? Sois complet. 2. Etude des gaz libérés par une élodée Le montage ci-dessous a été utilisé pour collecter les gaz libérés par une élodée. a) Quels gaz doit contenir le tube? b) Pourquoi le gaz collecté dans le tube n est pas exclusivement de l oxygène pur? Explique Une lampe est placée à différentes distances de l élodée. Le nombre de bulles libérées par minute est enregistré : Réalise une représentation graphique de ces résultats en respectant les conventions. c) Décris ta courbe en prennant soin d expliquer ce qui se passe en terme physiologiques. Distance de la lampe (cm) Nombre de bulles par minute Interprète l expérience suivante et répond aux questions. Le montage ci-contre est mis en place. Niveau de la solution sucrée en fonction du temps 1

2 a) Quel est le niveau du liquide après 4 minutes? b) Combien de temps en plus faut-il pour que le liquide atteigne le sommet du tube? c) Explique pourquoi le niveau du liquide monte dans le tube. d) Qu en déduis-tu quant aux propriétés de la membrane? e) Le liquide monterait-il moins haut dans le tube si la concentration du sucre dans la solution était moindre? Explique ta réponse. 4. Energie et cellule vivante Les nouvelles technologies telles que la vidéo microscopie permettent de visualiser l'activité à l'intérieur d'une cellule. A partir de l'exploitation des documents mis en relation avec tes connaissances, propose un mécanisme expliquant le phénomène mis en évidence par le document 1. Document 1: quelques images faites en microscopie de cellules 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 : Comment se nomme ce phénomène de mouvement des organites dans le cytoplasme? La vitesse 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 ). Document 2 : variation de la vitesse de cyclose des chloroplastes en fonction des conditions énergétiques de la cellule Cette expérience a été répétée pour plusieurs concentrations d'atp et de p-c1ba et des résultats comparables sont obtenus à chaque fois. Exploite également les documents 3 et 4 afin de développer ton explication. La myosine est une protéine capable de se déformer en utilisant de l'atp. 2

3 Document 3 : disposition des chloroplastes dans une cellule chlorophyllienne de Nitella flexilis observée en microscopie électronique Document 4 : schéma d'interprétation des interactions entre les chloroplastes et les filaments d'actine à l'origine du déplacement des chloroplastes 5. Energie et cellule vivante: 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. A partir de l'exploitation des documents et de la mise en relation avec tes connaissances, explique le fait que cet animal ne prenne qu'un seul repas en quelques mois. Document 1 : électronographie d'une portion de cellule intestinale d'elysia chlorotica Document 2 : les 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) 100% 50% 25% 10% 0% Intensité des échanges d'0 2 microlitres d'0 2 par mg de chlorophylle et par heure «+» = dégagement de dioxygène «-» = absorption de dioxygène ,5-7 3

4 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. Document 4 : les échanges de dioxygène d'elysia au cours de leur vie Les chercheurs ont étudié les échanges d'02 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. 2 mois 3 mois 5 mois 6 mois 7 mois Bilan Respiration/photosynthèse ,3 0,2 Respiration seule -4-4, ,8-2.4 Photosynthèse seule 8, ,2 3,1 2,6 4

5 6. Imaginer un protocole expérimental 7. Pourquoi a-t-on fermé la grotte de Lascaux? 8. Qu illustrent les figures suivantes? 5

6 9. Energie et cellule vivante: l'adaptation à l'aridité des plantes à métabolisme CAM 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. A partir de l'exploitation des documents mise en relation avec les connaissances, explique comment les particularités du métabolisme des plantes CAM leur permettent de résister à l'aridité de leur milieu de vie. Document 1: taux d'absorption nette de dioxyde de carbone (CO2) mesuré sur des feuilles de deux espèces. Pour chaque espèce, une feuille est placée pendant 36 h 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 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) 6

7 Document 3 : dégagement de dioxygène chez une plante CAM en fonction de la luminosité On mesure les variations du taux de dioxygène dans une enceinte dans laquelle sont placées des fragments de cactus (plante CAM). Document 4 : évolution de la teneur en malate et en amidon dans 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. 7

8 Document 5 : réactions métaboliques simplifiées spécifiques des plantes CAM 8