Examen BAC Blanc Matière : Philosophie Session : Février 2012 Classe : Terminale D Durée : 4h Etablissement : Complexe Scolaire Privé Kouara - Niamey - Niger SUJET I Le candidat traitera au choix un des deux sujets Première partie : Communication par voie nerveuse et contraction musculaire: (12 pts) A. Chez le calmar, l'existence de synapses géantes axo-axoniques a permis de montrer le fonctionnement de ces zones de contact entre cellules nerveuses. Soit le montage du document 1, la voie 1 de l'oscilloscope est reliée d'une part à une microélectrode M 1 dont la pointe est enfoncée dans l'axone pré synaptique, d'autre part à une électrode de référence M 1 ' à potentiel constant. La voie 2 est reliée d'une part à une microélectrode M 2 dont la pointe est placée dans l'axone post synaptique, d'autre part à une électrode de référence M 2 ' à potentiel constant. S 1 et S 2 sont deux électrodes stimulatrices placées sur l'axone pré synaptique et reliées à un stimulateur électrique. A la suite d'une stimulation efficace de l'axone pré synaptique, on obtient l'enregistrement du document 2 ; St indique le moment de la stimulation, le tracé 1 correspond à la variation de potentiel de M 1 et le tracé 2 à celle de M 2. 1) Comment appelle-t-on ces tracés et que montrent-ils? (1 pt) 2) Comment expliquez-vous le décalage observable entre les deux tracés? (0,5 pt) 3) La même stimulation est portée sur l'axone post synaptique, seul le tracé 2 est enregistré. Que montre cette expérience? (0,5 pt) B. On se propose d'étudier le rôle du calcium dans le fonctionnement synaptique. I. Expérience 1 : les deux axones du document 1 sont placés dans de l'eau de mer dépourvue de calcium. Une stimulation efficace de l'axone pré synaptique permet l'enregistrement du tracé 1 du document 2 seulement. Expérience 2 : l'injection d'ions calcium dans la terminaison pré synaptique à l'aide d'une micropipette permet d'obtenir, sans stimulation, le tracé 2 du document 2, même en absence de calcium dans le milieu extra cellulaire. 1
Expérience 3 : l'équorine est une protéine qui émet de la lumière lorsqu'elle se trouve en présence d'ions calcium. L'injection de l'équorine dans la terminaison pré synaptique montre qu'elle devient lumineuse lors d'une transmission synaptique normale. Que déduisez-vous de l'analyse de chacune de ces expériences? (3 pts) II. Des observations au microscope électronique des terminaisons synaptiques a permis de faire les croquis du document 3. L'axone pré synaptique garde son aspect de repos (aspect A), si avant la stimulation on enlève tous les ions calcium du liquide physiologique dans lequel se trouve la synapse. Quelle relation existe-t-il entre la présence des ions calcium et l'aspect de la terminaison de l'axone pré synaptique? (1pt) III. IV. Des injections d'une enzyme, l'acétylcholinestérase, sont faites dans l'axone pré synaptique. Une stimulation portée sur cet axone après un certain temps permet d'observer uniquement le tracé 1 du document 2. Quel peut être le rôle de l'acétylcholinestérase? (1 pt) En utilisant les résultats de ces expériences et vos connaissances, expliquez ce qui se passe lors de la transmission de l'influx nerveux au niveau des membranes pré synaptique et post synaptique. (2 pts) C. Le cytoplasme de la fibre musculaire contient des structures contractiles, les myofibrilles, formées de filaments d'actine est de myosine. Au cours de la contraction des myofibrilles, les molécules de myosine s'associent à celles d'actine pour former des complexes actine-myosine. On réalise 4 expériences in vitro à partir des filaments d'actine et de myosine extraits des myofibrilles. Le tableau suivant indique les conditions expérimentales et les résultats obtenus. Conditions expérimentales Complexes actine-myosine Evolution de la concentration en ATP Expérience 1 Actine + ATP + Ca Absents Aucune évolution (aucune contraction) Expérience 2 Myosine + ATP + Ca Absents Diminution faible (aucune contraction) Expérience 3 Myosine + Actine + ATP + Ca Présents Diminution importante (contraction) Expérience 4 Myosine + Actine + Ca Présents - (pas de contraction) 2
a. Quelle conclusion tirez-vous de l'analyse de ces résultats?(1 pt) b. Expliquez le mécanisme de la contraction musculaire. (2 pts) Deuxième partie : Génétique humaine (8 pts) I. André (II 1 ) est atteint de daltonisme, anomalie de la vision des couleurs dont on sait que le gène (d) est récessif par rapport au gène normal (D) et est porté par le chromosome sexuel X. Sa fille Nicole (III 2 ) attend un enfant et se pose la question de savoir si cet enfant risque d'être atteint de daltonisme. (voir pedigree document 4). 1. Sachant que la mère et le mari de Nicole ont une vision normale des couleurs, comme tous leurs ascendants, établir en justifiant, les génotypes des parents et du mari de Nicole, d'elle-même et des enfants qu'elle peut avoir en précisant le pourcentage de risque d'avoir un enfant daltonien. (1,5 pts) 2. Le génotype dépendant des gènes portés par les chromosomes, montrez comment se comporte la paire de chromosomes sexuels d'andré lors de la méiose conduisant à la formation des gamètes, en vous appuyant sur des schémas (limités à la seule paire de chromosomes sexuels) des métaphases, anaphases et fin télophases. (1,5 pts) II. Dans cette même famille, un bilan de santé a été réalisé pour Jérôme (III 8 ) qui présente des troubles physiques et ne se développe pas sexuellement. On a également pratiqué des analyses diverses chez sa sœur Germaine (III 5 ), son frère Léon (III 6 ) et leurs parents Paul (II 3 ) et Marie (II 4 ). Parmi les analyses faites, on a testé la Glucose 6 phosphate déshydrogénase (G6PD), enzyme dont la synthèse dépend uniquement d'un gène porté par le chromosome sexuel X. Le locus de ce gène peut être occupé par l'allèle A ou l'allèle B qui contrôlent la synthèse de molécules de G6PD qui ont la même activité enzymatique, mais ne portent pas le même nombre de charges électriques négatives, si bien qu'on peut distinguer la forme A de la forme B par la particularité de l'électrophoregramme de l'enfant (III 5 ). Sur une bande de cellulose, on place à l'extrémité une goutte de l'enzyme purifiée et, sous l'effet d'un champ électrique, les molécules chargées vont migrer plus ou moins loin en fonction, entre autre de leur charges négatives ; on révèle ensuite par coloration et on obtient un zymogramme. Le document 5 montre les zymogrammes obtenus pour Germaine, Léon, Jérôme et pour leurs parents. 1- A partir des informations fournies, expliquer l'aspect des zymogrammes de Germaine et de Léon. (1 pt) 2- Déterminer en justifiant auquel des parents Paul et Marie correspondent les zymogrammes 1 et 2. (1 pt) 3- Déterminer en justifiant, la nature et les causes génétiques possibles des troubles de Jérôme? (1 pt) 4- Lequel des parents en est probablement à l' origine? justifiez votre réponse à l'aide de schémas annotés montrant le comportement des chromosomes concernés. (1,5 pts) 5- Préciser à quel moment de la méiose a due se réaliser cette anomalie. (0,5 pt) 3
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SUJET II Première partie I. La composition chimique globale du muscle strié est : eau : 75% protéines (actine, myosine, myoglobine) : 20% glucides (glycogène, glucose) lipides : 5% substances minérale (Ca 2+,...) composés phosphorés (ATP, phosphocréatine) Expérience 1: Sur des myofibrilles obtenues par macération de fibres striées dans du glycérol, on fait agir de l'atp en présence d'ions Ca 2+ : les myofibrilles développent alors une force de tension. L'adjonction d'une substance bloquant l'hydrolyse de l'atp annule la tension; il en est de même de l'adjonction d'un chélateur du calcium (substance fixant les ions Ca 2+ ). Expérience 2 : Des molécules de myosine, extraites des myofibrilles, sont mises en présence d'atp dans un milieu convenable. On observe alors une hydrolyse de l'atp à la vitesse d'environ 2 molécules d'atp par minute et par molécule de myosine. Si l'on ajoute à ce milieu des molécules d'actine, la vitesse d'hydrolyse de l'atp passe à 300 molécules d'atp par minute et par molécule de myosine. a) Analysez ces deux expériences. Quel (s) renseignement (s) vous apportent-elles sur la contraction musculaire? (1,5pt). b) A partir des informations tirées de l'analyse de ces expériences, expliquez simplement le processus biochimique du déclenchement de la contraction musculaire. (2 pts). c) Quelle relation lie l'atp et la phosphocréatine musculaire? (1 pt). II. On étudie la transmission de la commande d'une fibre nerveuse à une fibre musculaire (document ci- dessous)- Annoter et donner un titre à ce document en vous servant de la numérotation sur votre copie 5
III. Dans une coupe de testicule d'insecte, oh observe trois moments de divisions cellulaire représentés par les schémas A, B, C du document ci-dessous. 1) De quelle étape s'agit-il? Justifiez. (0,5pt). 2) Dans cette espèce quelle est la formule chromosomique des cellules, diploïdes? (1pt). 3) Schématisez le caryotype des cellules diploïde de cette espèces. (1,5 pt). 4) Quelle particularité présentent les chromosomes du schéma C? (0,5pt). Deuxième partie: Génétique. I. (5,5 pts). La myopathie de Duchenne est une dégénérescence musculaire très grave mais qui est très rare; elle se manifeste pendant l'enfance et aboutit généralement à la mort de l'individu avant la puberté. On a établi l'arbre généalogique d'une famille dont plusieurs membres sont morts de cette maladie. 6
1) Le gène de la maladie est-il dominant ou récessif? Justifier la réponse. (0,5pt). 2) Le gène est-il porté par un autosome ou par un chromosome sexuel? Justifiez vos réponses.(2 pts) 3) 4) Le couple IV31 et IV32 attend des jumeaux; à leur naissance les jumeaux ne sont pas malades, mais sont tous les deux des porteurs sains. Déterminez alors : a) Le sexe de ces jumeaux. (0,5pt). b) Le génotype de leur mère. (0,5pt). 5) Dans ces conditions, ces jumeaux sont--ils de vrais jumeaux? Justifiez votre réponse. (1 pt). II. (4,5 pts). Une lignée d'églantines à fleurs blanches et pieds lisses est croisée avec une lignée à fleurs roses et pied épineux. Quel que soit le sens du croisement la descendance de première génération dite F1, est à fleurs roses et pieds épineux. Interprétez ces constatations et préciser les génotypes. (1pt). 1) La même lignée à fleurs blanches et pied lisse est croisée avec une autre lignée à fleurs roses et pieds épineux. Il en résulte quatre types de descendances en nombres égaux. Interprétez ces faits et préciser les génotypes. (1,5pt).(Echiquier) 2) Les plants d'un des quatre types précédemment obtenus s nt croisés avec les plants F1 de la première question. La descendance se repartit dans les proportions suivantes: 3 plants à fleurs roses, pieds épineux. 3 plants à fleurs blanches, pieds épineux. 1 plant à fleurs roses, pied lisse 1 plants à fleurs blanches, pieds lisse Interprétez ces faits et écrire les génotypes. (2pts), (Echiquier) 7