L ES sciences 2015
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BACCALAUR�AT G�N�RAL SESSION 2015 SCIENCES �PREUVE ANTICIP�E DU MARDI 23 JUIN S�RIE ES et L Dur�e de l��preuve : 1 heure 30 - Coefficient : 2 Le sujet comporte 9 pages, num�rot�es de 1/9 � 9/9. L�usage de la calculatrice n�est pas autoris�. Le candidat traite les trois parties du sujet. PARTIE 1 : NOURRIR L�HUMANIT� (8 POINTS) Salade de fruits jolie jolie jolie�. Vous g�rez des b�n�voles au sein d�une association qui organise un festival de musique. Il a �t� d�cid� qu�une salade de fruits serait vendue pendant tout le festival qui durera du samedi midi au dimanche soir. Celle-ci sera pr�par�e le samedi matin dans la cuisine de la salle polyvalente locale, � partir de pommes, poires, raisin, bananes et oranges. Document 1 : Pr�sence et d�veloppement des micro-organismes dans les aliments La peau des fruits est naturellement colonis�e par de tr�s nombreux micro-organismes : levures, bact�ries, moisissures. Elle constitue une barri�re efficace contre ces micro- organismes et limite le risque de d�gradation des fruits par ces derniers. Lorsqu�un fruit est coup�, la chair du fruit devient accessible aux micro-organismes qui y trouvent de l�eau et des nutriments pour se d�velopper. Le pH naturellement bas de certains fruits comme la pomme limite cependant la prolif�ration de certains micro-organismes. Cependant des bact�ries pathog�nes comme les salmonelles ou Escherichia coli survivent et se d�veloppent dans des milieux � bas pH. On estime que les micro-organismes se d�veloppant dans le lait cru ont les m�mes caract�ristiques que ceux se d�veloppant sur les fruits. Influence de la temp�rature sur l'�volution des micro-organismes dans un lait cru. Source : d�apr�s MOLLERMADSEN, cit� par MARION et MOREL, 1964) a) Quartier de pomme laiss� � une temp�rature de 25�C pendant 12h00, � l'abri de la lumi�re. b) Quartier de pomme plac� au r�frig�rateur (temp�rature de 5�C) pendant 12h00 � l�abri de la lumi�re. c) Quartier de pomme arros� de jus d'orange, laiss� � une temp�rature de 25�C pendant 12h00, � l'abri de la lumi�re. Document 2a : L'oxydation des aliments Le temps des l�gumes est revenu : leur couleur tendre est gage de leur fra�cheur. H�las ! � peine �minc�s, avocats, salsifis ou champignons noircissent. Le brunissement des v�g�taux est d� � une modification des mol�cules de polyph�nol des fruits et l�gumes. En pr�sence de dioxyg�ne, ces mol�cules se transforment en mol�cules de quinone, puis en mol�cules de pigments bruns de la m�me famille que la m�lanine. L�oxydation des aliments peut �tre �vit�e par l�utilisation d�antioxydants naturels tels que la vitamine A ou la vitamine C. Source : d�apr�s Herv� This, Casseroles et �prouvettes, �d. Pour la Science, Belin, 2002. Document 2b : r�sultats d'exp�rience Fruits �tudi�s Composition en g pour 100 g de mati�re Pomme Orange Eau 84,3 87,1 Glucides 12,6 8,7 Prot�ines 0,3 1 Lipides 0,3 0,16 Fibres 2,5 1,6 Teneur en vitamines en mg pour 100 g de mati�re Pomme Orange Vitamine C 5 60 Document 3: Composition de la pomme et de l�orange Source : d�apr�s http://www.lapomme.org et http://www.composition-des-aliments.fr Commentaire r�dig� R�digez l�intervention orale prononc�e devant les b�n�voles qui pr�pareront la salade de fruits : celle-ci devra �tre vendable tout le week-end c'est-�-dire �tre app�tissante et ne pr�senter aucun risque sanitaire. Votre texte pr�sentera de fa�on argument�e et justifi�e les consignes et les pr�cautions qui devront �tre prises lors de la fabrication et la conservation de cette salade de fruits. Vous d�velopperez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et sur vos connaissances (qui int�grent, entre autres, les connaissances acquises dans les diff�rents champs disciplinaires). Partie 2 : LE D�FI �NERG�TIQUE (6 points) Le saut d�mographique mondial (7 milliards d�habitants en juin 2011, plus de 9 milliards � l�horizon 2050), coupl� au fort d�veloppement des pays en voie de d�veloppement va se traduire par une augmentation de la consommation d��nergie mondiale (estim�e au double de la consommation actuelle). Face � la demande, chercheurs et ing�nieurs travaillent � d�autres solutions. Document 1 : des cellules pas comme les autres � Les cellules solaires traditionnelles convertissent la lumi�re en �lectricit� en exploitant l'effet photovolta�que. Un professeur de l�universit� de Tokyo a mis au point des cellules photovolta�ques capables de stocker l��lectricit�. Il en a fait des objets de d�coration. Une cellule solaire nomm�e � Annabelle �, du nom d�une vari�t� d�hortensia, ressemble � un tableau (cf illustration ci-dessous) repr�sentant cette fleur dont les p�tales bleuissent au soleil. Au-del� de ce changement de couleur, cette cellule est �galement capable de stocker de l��nergie, et permet de recharger deux fois un t�l�phone portable. Une fois que la cellule est vid�e de son �nergie, les p�tales bleus des motifs floraux de la cellule-tableau deviennent blancs. D�apr�s les Techniques de l�Ing�nieur � vite s�informer � 21 Ao�t 2014 Screenshot from the AFP video report on Japan's "hydrangea solar cell" [fair use] Capture d'�cran d'un reportage vid�o de l'AFP sur la cellule solaire japonaise "hortensia" Document 2 : le thorium, futur nucl�aire vert ? Tout comme l'uranium 238 () dont il est la seule alternative, le thorium est parfois consid�r� comme l'avenir du nucl�aire. � Grenoble, les chercheurs du LPSC (Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie) travaillent sur un r�acteur � sels fondus fonctionnant au thorium, le � molten salt fast reactor �. U23892 Infiniment plus abondant dans la nature que l'uranium 235 fissile usuellement utilis�, le thorium peut �tre transform� par une suite de r�actions nucl�aires, en uranium 233 �galement fissile. D'o� l'id�e de d�velopper des r�acteurs surg�n�rateurs fonctionnant au thorium, � ce qui r�soudrait tous les probl�mes de ressources �nerg�tiques pour les 10 si�cles � venir � indique Elsa Merle-Lucotte, enseignante � Grenoble et chercheuse au LPSC. � Enfin, les r�acteurs au thorium r�duiraient naturellement la production de d�chets � vie longue. Les d�chets produits par les r�acteurs au thorium sont radioactifs pendant 10 � 15 ans seulement dans leur grande majorit�, et seule une fraction de 0,01 % est radioactive durant des milliers d'ann�es.� Source : d�apr�s Grenoble IN'Press - Institut polytechnique de Grenoble Cellule photovolta�que Question 1 1.1. Indiquer si la ressource �nerg�tique utilis�e par les cellules solaires est renouvelable ou non-renouvelable. Justifier bri�vement la r�ponse. 1.2. Recopier sur votre copie la cha�ne �nerg�tique ci-dessous correspondant � la production d��lectricit� par une cellule photovolta�que classique. La compl�ter en pr�cisant dans les rectangles la nature des �nergies mises en jeu. 1.3. L��nergie moyenne stock�e par un t�l�phone portable charg� � 100 % est de 20 Wh. Certaines applications gourmandes en �nergie n�cessitent une puissance de 2 W. Calculer la dur�e d�utilisation du portable dans ces conditions. Justifier. 1.4. Calculer l��nergie qu�une cellule solaire � Annabelle � est capable de stocker. Justifier. Question 2 Le document 2 propose un autre combustible fissile que l�uranium pour les centrales nucl�aires. 2.1. L�uranium 238, l�uranium 235, l�uranium 233 sont des isotopes. D�finir le terme isotope. 2.2. Une suite de r�actions nucl�aires �l�mentaires permet de faire passer du thorium 232 � une forme fissile de l�uranium. La premi�re de ces r�actions correspond � l��quation de r�action ci-dessous. ThnThAZ1023290 est le symbole du neutron. n10 D�terminer les valeurs de A et Z. Justifier. 2.3. Citer un des avantages majeurs que pr�sente l�utilisation du thorium 232. 2.4. Indiquer si l�expression � futur nucl�aire vert � est appropri�e. Expliquer bri�vement. PARTIE 3 : F�MININ - MASCULIN (6 POINTS) Enceinte � 67 ans Le 29 d�cembre 2006, une femme �g�e de presque 67 ans, donna naissance � des jumeaux. Pour cela, elle a menti sur son �ge � des m�decins am�ricains, pour qu'ils acceptent de mener avec elle une procr�ation m�dicalement assist�e (PMA). Document 1 : La m�nopause En France, la m�nopause se produit � 51 ans, en moyenne. Mais, il existe des fluctuations d'une femme � l'autre et elle peut se produire naturellement entre 40 et 55 ans. Elle se traduit par une irr�gularit� des ovulations, puis leur arr�t et par la disparition des r�gles. Elle correspond � une transformation progressive de l'organisme sur plusieurs ann�es. La r�ponse de l'ovaire aux gonadotrophines, FSH (hormone folliculo-stimulante) et LH (hormone lut�inique), diminue lentement, ce qui entra�ne une absence d'ovulation et de corps jaune. Le taux d'oestradiol maintenu dans un premier temps devient nul ensuite. L'hypophyse ne subissant plus de r�trocontr�le n�gatif s�cr�te davantage de FSH et de LH, sources de bouff�es de chaleur avec sueurs nocturnes et parfois d'un effet d�pressif. Source : M. Caillon. Biologie de l'Homme dans son environnement. Hachette 1991 p. 410 Document 2 : Quantit� d'ovocytes* en fonction de l'�ge chez la femme Nombre d�ovocytes ( 104 ) *Ovocytes : cellules ovariennes qui peuvent devenir des ovules Source : D'apr�s Thibault, Levasseur. La reproduction chez les mammif�res et l'Homme. INRA �dition, 2001 � partir des connaissances et de l��tude des documents, r�pondre aux questions suivantes : Question 1 On s�int�resse au contr�le de l�activit� ovarienne par l�hypophyse. R�pondre � la question 1 sur la feuille en annexe. Question 2 On s�int�resse aux manifestations de la m�nopause chez la femme. R�pondre � la question 2 sur la feuille en annexe. Question 3 Expliquer les raisons pour lesquelles une femme de 67 ans ne peut plus �tre enceinte de fa�on naturelle. Question 4 On s�int�resse � la technique de PMA appliqu�e � cette femme de 67 ans. R�pondre � la question 4 sur la feuille en annexe. ANNEXE FEUILLE-R�PONSE � RENDRE AVEC LA COPIE PARTIE 3 : F�MININ / MASCULIN Pour les questions 1, 2 et 4, cocher uniquement la r�ponse exacte. Question 1 Le contr�le de l'activit� ovarienne par l'hypophyse : . se fait par une forte s�cr�tion de LH au d�but de la phase folliculaire . se fait par voie nerveuse . est soumis � un r�trocontr�le par des hormones ovariennes. . est soumis � un r�trocontr�le par des hormones ut�rines. Question 2 Lors de la m�nopause chez la femme : . il y a une augmentation du taux de LH plasmatique . il y a d�clenchement des premi�res r�gles . la pubert� s'arr�te . les cellules ovariennes r�agissent davantage aux hormones hypophysaires. Question 3 R�pondre sur votre copie Question 4 Pour �tre enceinte, cette femme de 67 ans a forc�ment d� subir : . Une ins�mination artificielle avec du sperme. . Une greffe d�ut�rus puis une ins�mination artificielle avec du sperme. . Une stimulation ovarienne puis une ins�mination artificielle avec du sperme. . Une f�condation in vitro avec du sperme d�un donneur, ainsi que des ovocytes, pr�lev�s chez une donneuse.