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BACCALAURÉAT EUROPÉEN 2011

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DATE : 15 juin 2011

DURÉE DE L'EXAMEN :

3 heures (180 minutes)

MATÉRIEL AUTORISÉ :

Calculatrice non graphique et non programmable

REMARQUES :

Indiquer les 3 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.

BIOLOGIE

BACCALAURÉAT EUROPÉEN 2011 : BIOLOGIE

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Question P1 Page 1/3

Barème

a) La figure 1 montre le flux de deux substances (A et B) à travers la membrane cellulaire. L’addition d’un poison respiratoire empêchant la synthèse d’ATP n’a pas d’effet sur le mouvement de ces substances.

Figure 1

i. Schématiser et légender le modèle de la mosaïque fluide d’une membrane plasmique.

5

ii. Déterminer pour chaque substance (A et B) le type de mouvement à travers la membrane plasmique. Utiliser les données de la figure 1 pour justifier la réponse dans chaque cas.

4

iii. Pour la substance B et pour une différence de concentrations initiale donnée, on constate, après un certain temps, que les concentrations de part et d’autre de la membrane plasmique s’équilibrent. Expliquer ce résultat.

2

iv. Expliquer comment l’addition d’un poison respiratoire pourrait affecter le transport d’autres substances à travers la membrane plasmique.

3

b) La figure 2 montre les résultats de deux cultures de levures dans deux milieux différents.

Figure 2 Milieu 1

Milieu aérobie

Solution à 10% de glucose

Milieu 2

Milieu anaérobie

Solution à 10% de glucose

Masse de glucose consommé

15,0 g 45,0 g

Masse de levures produite

3,75 g 0,45 g

Présence d’éthanol Non Oui


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Barème

i. Ecrire l’équation bilan des réactions se déroulant dans chaque milieu en précisant la quantité d’ATP produite.

4

ii. Comparer et expliquer les résultats fournis par la figure 2. 5

iii. Expliquer comment la glycolyse est entretenue dans le milieu 2. 4

iv. On observe au microscope électronique une cellule de chaque culture.

En justifiant la réponse, présenter une différence entre les levures des deux milieux.

2

c) La figure 3 présente plusieurs composants d’un thylacoïde.

Figure 3

i. En utilisant la figure 3, déterminer précisément au niveau de quel(s) composant(s) du thylacoïde se déroule chacun des phénomènes suivants:

- la photolyse de l’eau - l’absorption de lumière de longueur d’onde 680 nm.

2

ii. Un gradient de protons et un complexe d’ATPsynthase sont impliqués dans la photophosphorylation. Expliquer leur rôle.

3


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Barème

d) La figure 4 montre l’intensité de la photosynthèse pour des plants de tomates exposés à différentes conditions environnementales.

Figure 4

i. Analyser et interpréter les résultats obtenus dans les conditions A et B.

4

ii. Expliquer la différence de résultats obtenus dans les conditions B et C.

2


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Barème

a) La figure 1 est un schéma illustrant une cellule pariétale de l’estomac et le phénomène biochimique de la sécrétion d’HCI. Cette sécrétion repose principalement sur le fonctionnement d'une ATPase localisée dans la membrane plasmique de la cellule.

Figure 1

La figure 2 présente un schéma de l’ultrastructure de ces cellules pariétales, dans des conditions physiologiques différentes :

- au repos

- en activité

Figure 2


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Barème

i. Nommer les molécules A, B et C (figure 1).

3

ii. Nommer les types de transports transmembranaires pour les ions Cl- et H+ présentés dans la figure 1 et justifier la réponse.

4

iii. Expliquer le principe de ces deux types de transport. 4

iv. Proposer une explication au nombre différent de mitochondries dans une cellule pariétale au repos et dans une cellule pariétale active (figure 2).

2

v. Réaliser un schéma légendé de l’ultrastructure d’une mitochondrie. 4

vi. Nommer les deux grandes étapes de la respiration qui se déroulent à l’intérieur d’une mitochondrie et préciser les produits finaux de chaque étape.

4

b) On isole des mitochondries par centrifugation pour les placer ensuite dans un milieu hermétiquement fermé contenant une solution isotonique riche en O2. On injecte ensuite à différents moments des substances diverses (ADP + Pi,

glucose, pyruvate, cyanure) dans le milieu et on mesure en continu les concentrations en O2 et en ATP. Les graphiques des figures 3 et 4 montrent l’évolution des concentrations d’O2 et d’ATP en fonction du temps.

Figure 3

T1 : ajout de glucose

T2 : ajout de pyruvate

T3 : ajout d’ADP + Pi

T4 : ajout de cyanure


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Barème

Figure 4

T1 : ajout de glucose

T2 : ajout de pyruvate

T3 : ajout d’ADP + Pi

T4 : ajout de cyanure

i. Utiliser les informations fournies par les figures 3 et 4 pour expliquer les résultats obtenus entre:

- T0 et T2;

- T2 et T3 ;

- T3 et T4 .

3

ii. Le cyanure est un poison de la respiration. Préciser quelle sera l’évolution

des concentrations en O2 et en ATP après avoir ajouté, au temps T4, le cyanure dans le milieu. Justifier la réponse en se référant à la théorie chimiosmotique.

5

iii. Expliquer pourquoi les mitochondries ont été placées dans une solution isotonique au début de l’expérience.

2

c) La figure 5 présente certaines étapes biochimiques de la réduction du CO2 au cours de la photosynthèse. On fournit en continu du CO2 marqué radioactivement (14C) à une culture d’algues vertes : des chlorelles. On mesure au cours du temps la concentration (mesurée par leur radioactivité) du PhosphoGlycérate (PGA) et du Ribulose bi Phosphate (RuBP) formés à la lumière puis à l’obscurité. Les résultats de l’expérience sont présentés dans la figure 6.

i. Nommer le cycle décrit dans la figure 5 et localiser précisément ce cycle dans la cellule végétale.

2


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Barème

Figure 5

RuBP = Ribulose biPhosphate PGAL = PhosphoGlycéraldéhyde

PGA = PhosphoGlycérate RuP = Ribulose Phosphate

BPGA = DiphosphoGlycérate

Figure 6

ii. Analyser les résultats expérimentaux présentés dans la figure 6 et les expliquer à l’aide des informations fournies par la figure 5.

4

iii. Présenter les résultats que l’on obtiendrait si on répétait cette expérience en éclairant en permanence la culture et en la privant de CO2. Justifier la réponse.

3

Con

cent

ratio

n en

RuB

P e

t PG

A

(uni

tés

arbi

trai

res)

PGA

RuBP


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Question G1 Page 1/4

Barème

a) La figure 1 montre une cellule caliciforme. Les cellules caliciformes présentes dans la paroi de l’intestin secrètent un type de mucus contenant une glycoprotéine, la mucine.

Figure 1

Afin de déterminer les étapes de la synthèse de cette glycoprotéine dans les cellules caliciformes, on a injecté de la leucine marquée radioactivement à des rats et le trajet de cette substance a été suivi par autoradiographie. La figure 2 montre l’évolution du taux de radioactivité dans les différentes structures cellulaires 1,2 et 3 au cours du temps, après injection.

Figure 2

i. Nommer les structures 1, 2, 3 impliquées dans la synthèse de la mucine.

3

ii. Analyser et interpréter les résultats présentés dans la figure 2.

6


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Barème

b) La figure 3 présente des informations concernant la synthèse de la mucine. La figure 4 présente le code génétique.

Figure 3

Brin d’ADN non transcrit GGC

Brin transcrit d’ADN GAC

ARNm AAA

ARNt UCC

Acide aminé Trp

i. Recopier et compléter le tableau (figure 3) en utilisant la figure 4.

5

ii. Nommer les deux principaux mécanismes impliqués dans la synthèse des protéines.

2

Figure 4

U C A G

U Phe

Phe

Leu

Leu

Ser

Ser

Ser

Ser

Tyr

Tyr

STOP

STOP

Cys

Cys

STOP

Trp

U

C

A

G

C Leu

Leu

Leu

Leu

Pro

Pro

Pro

Pro

His

His

Gln

Gln

Arg

Arg

Arg

Arg

U

C

A

G

A Ile

Ile

Ile

Met (START)

Thr

Thr

Thr

Thr

Asn

Asn

Lys

Lys

Ser

Ser

Arg

Arg

U

C

A

G

G Val

Val

Val

Val

Ala

Ala

Ala

Ala

Asp

Asp

Glu

Glu

Gly

Gly

Gly

Gly

U

C

A

G


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Barème

c) On étudie la transmission de deux gènes lors de croisements entre différents plants de tomates. Un gène détermine la couleur de la tige alors que l’autre gène détermine la forme du bord de la feuille. La tige peut être de couleur verte ou pourpre et le bord de la feuille peut être découpé ou intacte. Les gènes en question sont situés sur différents chromosomes. Les résultats des croisements sont présents dans la figure 5.

Nombre de plants obtenus Figure 5

pourpre, découpée

pourpre, intacte

verte, découpée

verte, intacte

a.

pourpre, découpée

x

verte, découpée

321 101 310 107

b.

pourpre, découpée

x

pourpre, intacte

219 207 64 71

c.

pourpre, découpée

x

verte, découpée

722 231 0 0

d.

pourpre, découpée

x

verte, intacte

404 0 387 0

Cro

isem

ents

e.

pourpre, intacte

x

verte, découpée

70 89 86 77

i. En utilisant les informations de la figure 5, déterminer l’allèle dominant et récessif pour chacun des deux gènes. Justifier la réponse.

4

ii. Déterminer les génotypes des parents et de la descendance pour chacun

des croisements a, b, c, d et e. 10

d) La figure 6 montre les chromosomes d’une cellule somatique dans laquelle une mutation s’est produite. Les chromosomes d’origine paternelle sont numérotés 3, 5 et 7, ceux d’origine maternelle sont numérotés 1, 2, 4 et 6.

Cette cellule appartient à une espèce parmi celles présentées dans la figure 7.


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Barème

Figure 6

Figure 7

Nombre de chromosomes (2n) Espèces

54 Escargot de jardin

6 Moucheron

12 Moustique anophèle

i. Déterminer la nature de la mutation en utilisant les informations des figures 6 et 7 et préciser l’espèce concernée. Justifier les réponses.

3

ii. Déterminer le nombre de chromosomes d’un gamète normal produit par cette espèce. Justifier.

2

iii. Déterminer si la mutation a eu lieu lors de l’ovogenèse ou lors de la spermatogenèse.

Décrire le phénomène à l’origine de la mutation en présentant la réponse sous forme de schémas.

5


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Barème

a) L’enroulement de la langue et le daltonisme sont, pour l’espèce humaine, deux caractères génétiquement contrôlés.

La capacité d’enrouler la langue est déterminée par un allèle autosomal dominant T. Le daltonisme est un caractère contrôlé par un gène lié au chromosome X. La vision normale est contrôlée par l’allèle dominant D.

Dans un couple, la mère est daltonienne et hétérozygote pour l’enroulement de la langue et le père a une vision normale et ne peut pas enrouler sa langue.

i. Indiquer les génotypes des parents. 2

ii. Indiquer les génotypes possibles de leurs enfants dans un échiquier de

croisement. 4

iii. Préciser les phénotypes possibles de leurs enfants. 2

iv. Expliquer pourquoi le daltonisme affecte plus souvent les hommes que les

femmes. 2

b) La maladie de Tay-Sachs est une maladie héréditaire peu fréquente. Elle provoque une dégénérescence des cellules nerveuses.

La figure 1 présente l’arbre généalogique d’une famille affectée par la maladie.

Figure 1

i. Déterminer le mode de transmission de cette maladie en justifiant la

réponse.

5


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Barème

c) La femme notée 6 sur la figure 1 a sollicité un conseil génétique pour savoir si cette maladie pourrait affecter ses futurs enfants. On ne connaît pas de cas de cette maladie dans la famille de son mari.

On a réalisé une électrophorèse de fragments de restriction d’ADN des individus 1 à 7 pour déterminer le risque possible que certains des descendants du couple 6 et 7 soient affectés par la maladie.

Les résultats de l’électrophorèse sont présentés dans la figure 2.

Figure 2

i. Expliquer le principe de l’électrophorèse de l’ADN. 4

ii. Exploiter les résultats de la figure 2 pour présenter la réponse du conseil

génétique. 6

d) Des bactéries sont cultivées dans un milieu de culture avec glucose et sans lactose. On observe que ces bactéries ne produisent pas de β-galactosidase, l’enzyme qui catalyse l’hydrolyse du lactose en glucose et en galactose.

À l’instant T0, on transfert les bactéries dans un milieu contenant du lactose. On mesure alors l’activité de la β-galactosidase par l’hydrolyse du lactose.

Les résultats sont présentés dans le graphique de la figure 3.

Figure 3


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Barème

i. Décrire et expliquer les résultats présentés dans la figure 3 entre T0 et T1. 3

ii. Décrire et expliquer l’évolution de l’activité de la β-galactosidase selon le

modèle de régulation de Jacob et Monod entre T1 et T2. 5

e) i. La séquence suivante est le fragment d’ADN transcrit lors de la synthèse d’une protéine :

…TACCTCACGGATTCTTAA… Indiquer la séquence d’acides aminés à l’aide du code génétique présenté dans la figure 4 en présentant la démarche.

Figure 4

U C A G

U Phe

Phe

Leu

Leu

Ser

Ser

Ser

Ser

Tyr

Tyr

STOP

STOP

Cys

Cys

STOP

Trp

U

C

A

G

C Leu

Leu

Leu

Leu

Pro

Pro

Pro

Pro

His

His

Gln

Gln

Arg

Arg

Arg

Arg

U

C

A

G

A Ile

Ile

Ile

Met (START)

Thr

Thr

Thr

Thr

Asn

Asn

Lys

Lys

Ser

Ser

Arg

Arg

U

C

A

G

G Val

Val

Val

Val

Ala

Ala

Ala

Ala

Asp

Asp

Glu

Glu

Gly

Gly

Gly

Gly

U

C

A

G

4

ii. La séquence suivante résulte d’une mutation :

…TACCTCACTGATTCTTAA…

Préciser le type de cette mutation et déterminer ses conséquences.

3


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Question E1 Page 1/2

Barème

a) Sur les îles Hawaii, il existe 34 espèces différentes de la sous-famille des Drépanidinés. La figure 1 montre quelques espèces de cette sous-famille. Ces espèces sont probablement issues d’une seule espèce ancestrale et ont colonisé toutes les îles de l’archipel hawaïen.

Figure 1

1. Loxops maculata : insectivore ; son bec ressemble probablement à celui de la forme d’origine.

2. Hemignathus wilsoni : il occupe la même niche écologique que les Pies.

3. Westiaria coccinea : il boit du nectar et se nourrit parfois d’insectes.

4. Psittirostra psittacea : il se nourrit de fleurs et de baies et parfois de chenilles.

5. Hemignathus procerus : il boit du nectar et possède une langue en forme de tube. Il enlève de petits insectes de l’écorce des arbres.

6. Psittirostra cona : il mange des graines dures.

i. Expliquer, selon la théorie synthétique de l’évolution, comment à partir d’une espèce ancestrale se sont formées ces différentes espèces.

5

ii. La figure 2 montre un arbre phylogénétique des Drépanidinés de la figure 1. Copier cet arbre et insérer les espèces 2 à 6. Justifier la réponse par des arguments anatomiques, écologiques et taxonomiques.

Figure 2

5


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Barème

b) Le Martinet noir et l’Hirondelle rustique d’une part et le Colibri et la Souïmanga malachite d’autre part présentent de nombreuses ressemblances par l’aspect et le mode de vie.

Les liens de parenté phylogénétiques sont cependant différents :

- le Martinet noir et le Colibri appartiennent à l’ordre des Apodiformes ;

- l’Hirondelle rustique et la Souïmanga malachite appartiennent à l’ordre des

Passeriformes.

i. Expliquer l’origine des ressemblances entre le Colibri et la Souïmanga

malachite. Nommer le processus à l’origine de ces ressemblances. 3

ii. Présenter deux méthodes permettant d’établir avec certitude les liens de

parenté phylogénétiques de ces espèces. 4

c) L’aile de l’oiseau et la nageoire de la baleine sont homologues.

i. Expliquer la notion d’homologie. 1

ii. Justifier, par deux critères, l’homologie entre l’aile de l’oiseau et la

nageoire de la baleine.

2


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Barème

a) Chez les mammifères, l’hémoglobine est composée de quatre chaînes polypeptidiques, deux chaînes α identiques et deux chaînes β identiques. Les séquences d’acides aminés de ces deux types de chaînes ont été déterminées chez de nombreux mammifères. La figure 1 présente la séquence de 15 acides aminés de la chaîne α de 4 primates différents : un Chimpanzé, un Gorille, un Homme et un Orang outan.

Figure 1

Primates Séquences d’acides aminés

Chimpanzé …lys-ala-ala-trp-gly-lys-val-gly-ala-his-ala-gly-glu-tyr-gly…

Gorille …lys-ala-ala-trp-gly-lys-val-gly-ala-his-ala-gly-asp-tyr-gly…

Homme …lys-ala-ala-trp-gly-lys-val-gly-ala-his-ala-gly-glu-tyr-gly…

Orang outan …lys-thr-ala-trp-gly-lys-val-gly-ala-his-ala-gly-asp-tyr-gly…

i. Présenter dans un tableau le nombre de différences entre les séquences

d’acides aminés de ces quatre primates.

2

ii. Etablir les relations de parenté entre ces quatre espèces et présenter ces

relations sous la forme d’un arbre phylogénétique.

2

iii. Expliquer l’intérêt de comparer des séquences de nucléotides plutôt que des séquences d’acides aminés pour établir des liens de parenté entre espèces différentes.

3

b) Les résultats d’un test de précipitation à partir de sérums provenant des différents primates sont donnés dans la figure 2.

Figure 2

Primates Pourcentage de précipitation

Chimpanzé 85

Gorille 64

Homme 100

Orang outan 42

i. Déterminer les relations phylogénétiques que les données de la figure 2 suggèrent et comparer ces relations avec celles établies dans la question a) ii. Conclure.

2


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Barème

c) i. Présenter trois caractères anatomiques des fossiles permettant d’établir des liens de parenté dans la lignée humaine.

3

ii. Indiquer un inconvénient à l’utilisation des fossiles pour mettre en

évidence l’évolution de la lignée humaine.

1

d) Les populations de langoustines en Amérique centrale ont divergé en plusieurs espèces distinctes par un mécanisme de spéciation allopatrique.

i. Expliquer l’expression “spéciation allopatrique”. 3

ii. Quelques langoustines possèdent de grosses pinces impliquées dans la communication ainsi que dans la capture des proies. Plus les pinces sont grosses, plus les proies capturées le sont. Expliquer l’évolution de la taille des pinces selon la théorie développée par Darwin.

2

iii. Montrer comment la théorie synthétique de l’évolution a permis d’enrichir

l’explication darwinienne.

2

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