BAC BLANC Février 2009 BIOCHIMIE GÉNIE BIOLOGIQUE Durée 4 heures Vous traiterez les 3 parties sur des copies séparées. Il sera tenu le plus grand compte de la qualité de la présentation et de la rédaction. Ce sujet comporte.. pages, les pages et.. sont à rendre avec la copie de microbiologie. La page est à rendre avec la copie de biologie humaine. Aucune copie ne sera acceptée avant 3h d épreuve. Calculatrice autorisée Page 1 sur 10
I Sujet de MICROBIOLOGIE I.1 Structure et nutrition bactérienne. Les bactéries peuvent être à l origine de nombreuses pathologies. Pseudomonas aeruginosa est une bactérie pathogène opportuniste responsable d infections nosocomiales. Les étapes de l infection sont : la colonisation, l invasion, la dissémination et la diffusion de toxines. D autres cellules bactériennes peuvent agir via des exotoxines, c est le cas de Clostridium tetani, agent responsable du tétanos. Lors de la phase de dissémination de Pseudomonas aeruginosa dans l organisme d un sujet, l exotoxine A et l endotoxine du LPS de la bactérie sont responsables de la survenue d un état de choc parfois très grave. I.1.1. Réaliser un schéma annoté de la structure du LPS, en précisant sa localisation. Une plaie peut être à l origine du tétanos si elle est en contact avec des souillures provenant du sol. Clostridium tetani est l agent de cette maladie. Lorsque les conditions de croissance deviennent difficiles ou défavorables, il se forme à l intérieur de Clostridium tetani un élément structural. I.1.2. Quel est le nom de cet élément structural? I.1.3. Citer un autre genre de bactérie qui peut posséder cet élément structural. I.1.4. Quelles sont les deux principales propriétés de cet élément structural? I.1.5. Reclasser les photos du document 1 dans l ordre chronologique «Toutes les espèces de Clostridium sont chimiohétérotrophes mais leur exigences nutritionnelles sont très diverses ; certaines, comme C. perfringens nécessitent une vingtaine de facteurs de croissance, d autres comme C. butyricum, n en nécessite qu une : la biotine» I.1.6. Donner la signification du terme «chimiohétérotrophe» I.1.7. La biotine est un facteur de croissance pour C. butyricum. Cette molécule est un métabolite essentiel pour d autres bactéries. Donner la signification de l expression soulignée. I.1.8. Enumérer les catégories de biomolécules pouvant être des facteurs de croissance pour les bactéries. Citer un exemple pour chacune de ces catégories. Haemophilus influenza est une bactérie aéro-anaérobie facultatif qui exige le facteur X (composant des cytochromes) et le facteur V (coenzyme de la chaîne respiratoire). I.1.9. Indiquer le comportement nutritionnel de cette bactérie vis-à-vis des facteurs V et X. Justifier. I.1.10. Représenter et légender l aspect des tubes contenant : - une gélose VF ensemencée avec cette bactérie - une gélose VF additionnée du facteur X ensemencée avec cette bactérie - une gélose VF additionnée du facteur X et V ensemencée avec cette bactérie On constate, suite à une contamination par un Staphylococcus de notre milieu de culture, que l ensemencement d une VF additionnée de facteur X conduit au développement de deux types de colonies : Haemophilus et le contaminant. I.1.11. Expliquer le résultat et nommer le phénomène observé. En complément de notre expérimentation nous mesurons la croissance de notre contaminant : Staphylococcus aureus au spectrophotomètre I.1.12. Citer l'inconvénient majeur de cette technique. I.1.13. Des mesures effectuées à des intervalles de temps réguliers ont permis de construire la courbe de croissance ci-jointe : courbe 1 du document 2 (In N = f(temps) avec N : nombre de cellules par ml). I.1.12.1. Définir le temps de génération, le déterminer graphiquement en justifiant la démarche. Page 2 sur 10
I.1.12.2. Bac Blanc Février 2009 T STL BGB Définir le taux de croissance népérien (µx) en fonction du temps. Tracer l'allure générale de la courbe : taux de croissance népérien en fonction du temps dans le système d'axes fourni : courbe 2 du document 2. Page 3 sur 10
II Sujet de BIOCHIMIE II.1. Le lactose. Structure et propriétés. Le lactose ou β-d-galactopyranosyl (1, 4) D-glucopyranose est un glucide présent dans le lait. II.1.1. Donner la signification des lettres β et D utilisées pour nommer ce glucide, puis écrire sa formule développée. II.1.2. Quelle liaison unit les deux oses constitutifs du lactose? II.1.3. Certains glucides possèdent, en milieu alcalin et à chaud, des propriétés réductrices vis à vis des ions cuivre II ou de composés organiques comme le dinitrosalicylate. Le lactose possèdet-il ce type de propriété? Justifier la réponse. II.1.4. Au cours de la digestion, le lactose ingéré est hydrolysé par une lactase sécrétée par les cellules de la muqueuse intestinale. Les produits obtenus sont des aldo-hexoses. Justifier cette appellation. II.1.5. L isopropyl-β-d-thiogalactoside (IPTG) est un oside artificiel représenté sur le document 3. II.1.5.1. Dans quelle classe d oside peut-on classer l IPTG? Justifier. II.1.5.2. Identifier les groupements A, B, C et la liaison D indiquées sur le document 3. II.1.5.3. L IPTG est-il capable de dévier la lumière polarisée? Justifier. II.1.5.4. L IPTG est-il réducteur? Justifier. II.2. Étude de la β-galactosidase (lactase). II.2.1 Structure La β-galactosidase est une protéine tétramérique formée sous-unités identiques. La masse molaire de chaque sous-unité est égale à 135 000 g.mol-1. II.2.1.1. Préciser, en rappelant la nature des liaisons impliquées, ce que représentent les structures primaire, secondaire et tertiaire d'une protéine. II.2.1.2. Calculer la masse molaire de la β-galactosidase. II.2.1.3. Seule une zone précise de la molécule enzymatique est impliquée dans la réaction enzymatique. Nommer et présenter brièvement cette zone. II.2.2. Caractéristiques réactionnelles. La cinétique de la réaction catalysée par la β-galactosidase (β Gal) d'e. coli est étudiée en utilisant l'orthonitrophényl β-d galactoside, onpg, substrat synthétique. II.2.2.1. Écrire l'équation de la réaction (formules développées en représentation de Haworth) en précisant le nom des substrats et produits. II.2.2.2. Préciser la spécificité de cette enzyme en comparant les structures des substrats naturel et synthétique. II.2.3. Etude cinétique La réaction d hydrolyse est suivie en dosant l onp libéré au cours du temps par colorimétrie. Le graphe obtenu est présenté document 4. II.2.3.1. Identifier et présenter les différentes parties de cette courbe. II.2.3.2. Définir la vitesse initiale. II.2.3.3. Calculer la vitesse initiale de la cinétique en µmol d onp produit par minute par ml de milieu réactionnel. II.2.3.4. Représenter sur le schéma du document 4 la courbe attendue pour une concentration deux fois plus importante en enzyme. Page 4 sur 10
III Sujet de Biologie Humaine : Les coopérations cellulaires en immunologie III.1 Etude expérimentale Dans les expériences qui suivent, illustrées dans le document 5, on dispose de souris témoins (expérience a) et de souris utilisées pour l'expérimentation (expériences b, c et d). Des hématies de mouton sont injectées à ces souris. Après une semaine, on recherche la production induite d'éventuels anticorps par ces souris. III.1.1. Etude de l expérience a La recherche d'anticorps produits par la souris repose sur une réaction d'agglutination III.1.1.1. Quels sont les produits biologiques mis en présence lors de la réalisation de ce test? III.1.1.2. Que signifie pour cette expérience la présence d'une agglutination? III.1.1.3. Les hématies de mouton sont-elles immunogènes dans le cas présent? Justifier et définir le terme immunogène. III.1.1.4. Titrer et légender précisément le schéma du document 6. III.1.1.5. Préciser quelle région de cette molécule est impliquée dans la reconnaissance des antigènes. Comment est appelée cette région? III.1.1.6. Préciser quelle région de la molécule est impliquée dans la reconnaissance par les récepteurs cellulaires. III.1.2. Etude des expériences b, c et d Au cours de ces expériences, on utilise des souris adultes, irradiées, et privées de thymus par voie chirurgicale. On injecte à ces souris : soit des cellules de thymus d'une souris adulte saine (expérience b) soit simultanément de la moelle osseuse et des cellules de thymus (expérience c) soit de la moelle osseuse d'une souris adulte saine (expérience cl). Des hématies de mouton sont ensuite injectées à chaque souris. III.1.2.1. Quel est le but de l irradiation et de la thymectomie? III.1.2.2. Que montre chaque expérience? Conclure. III.1.2.3. Le thymus et la moelle osseuse sont-ils des organes lymphoïdes primaires ou secondaires? Indiquer leurs rôles respectifs dans la production et/ou la maturation des cellules impliquées dans l'immunité de type spécifique. III.2 Processus des coopérations cellulaires Ce processus est présenté dans le document 7. III.2.1. Légender sur la copie ce schéma (fig A à F). III.2.2. Décrire les étapes (1) à (6). III.2.3. Quel lien existe-il entre les étapes (3) et (4)? III.2.4. Que signifie le sigle IL2? Quel est son rôle? III.2.5. Les lymphocytes CD8, non représentés sur le schéma fourni, sont aussi appelés lymphocytes effecteurs ou cytotoxiques. Quel est le rôle de ces cellules dans le maintien de l'intégrité de l'organisme? Expliquer leur mode d action Page 5 sur 10
Documents à compléter et à rendre avec la copie NOM :.. Document n 1 1 2 3 4 5 Document n 2 Donnée : Ln 2 =0.7 Page 6 sur 10
NOM :.. Document n 3 Formule de l IPTG D CH 3 A HO CH 2 S HC HO H OH H H O H H OH CH 3 C B Document n 4 : étude cinétique de la β-galactosidase. A compléter et à rendre avec la copie. Page 7 sur 10
Document n 5 : Expériences d injection de GRM sur des souris témoins, irradiées et/ou thymectomisées Page 8 sur 10
NOM :.. Document n 6 : Structure d une immunoglobuline A compléter et à rendre avec la copie. Document n 7 : Les étapes du développement de la réponse immunitaire acquise A compléter et à rendre avec la copie. Page 9 sur 10
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