SVT - 1èreESL - Lycée Camille St-Saëns

BAC BLANC D'ENTRAINEMENT

 

PARTIE 1 (8 points) - NOURRIR L’HUMANITE

L’appertisation

Plus de 80 milliards de boîtes de conserve sont produites chaque année dans le monde. En France, nous consommons en moyenne cinquante kilogrammes d’aliments en conserve par an et par habitant. Depuis son invention en 1795 par le français Nicolas Appert (1749-1841), le principe de la mise en conserve, ou appertisation, permet de conserver les produits alimentaires courants, sans ajout de conservateur, à température ambiante et pendant plusieurs années.
On cherche à comprendre le principe et l’évolution de la conservation par appertisation.

 

Document 1 : l’appertisation
Document 1a : la technique de Nicolas Appert, exposée dans sa publication

Document 1b : traitements thermiques pour l’appertisation, d’après le ministère de l’économie et de l’industrie en 2015

Un traitement thermique est défini par un couple « temps / température » qui correspond à une valeur stérilisatrice pour les produits appertisés. Elle est exprimée en minutes passées à 121,1 °C. La valeur stérilisatrice minimale de 3 minutes est recommandée et reconnue pour garantir un assainissement du produit. La technique a évolué ces dernières décennies vers des traitements thermiques « temps court / haute température » qui permettent une meilleure préservation des molécules thermosensibles.
Techniquement, seul un appareil où la pression peut augmenter de plusieurs bars (autoclave ou stérilisateur) peut être
utilisé pour la stérilisation des produits. […]
Source : d’après Direction générale de l’alimentation – Instruction technique relative aux conditions hygiéniques et
sanitaires de production de produits appertisés – Octobre 2015

Document 1c : variation de la température d’ébullition de l’eau en fonction de la pression

 

Document 2 : effets des paramètres de l’environnement sur la vitamine C, les microorganismes et les enzymes
Document 2a : teneur en vitamine C dans le jus de noix de cajou, en fonction de la durée et du traitement thermique utilisé pour sa conservation

Document 2b : effet de la température sur les microorganismes

Document 2c : effet de la température sur l’activité enzymatique

Les enzymes sont des molécules naturellement présentes dans toutes les cellules où elles accélèrent les réactions biochimiques. À la mort d’un organisme, l’activité de certaines enzymes persiste et a pour effet de dégrader des molécules et donc d’altérer la texture, la couleur ainsi que la saveur et l’odeur des aliments.

 

COMMENTAIRE RÉDIGÉ :
Montrez comment l’appertisation, telle qu’elle a été élaborée par Nicolas Appert, permet la conservation des aliments, puis citez les améliorations techniques apportées aujourd’hui dans ce domaine en précisant leurs intérêts.
Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connaissances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans les différents champs disciplinaires).

 

PARTIE 2 (6 points) - LE DEFI ENERGETIQUE

 

L’énergie en France

 

Document 1 :

"Une centrale électrique est une usine qui produit de l’énergie électrique. Il en existe plusieurs sortes : des centrales thermiques à combustibles fossiles, les centrales thermiques à combustibles nucléaires, les centrales hydrauliques.... Toutes sont basées sur le même principe : faire tourner une turbine couplée à un alternateur qui fabrique de l’électricité. La différence de fonctionnement se situe au niveau de la production d’énergie mécanique lors de l’entraînement de la turbine. Dans les centrales hydrauliques, l’eau des barrages actionne la turbine. Dans les centrales thermiques classiques, un combustible fossile est brûlé pour transformer de l’eau en vapeur, produisant de l’énergie thermique pour entraîner la turbine. Dans les centrales thermiques nucléaires, les noyaux d’uranium remplacent le combustible fossile. En se scindant, ces gros noyaux libèrent de l’énergie
D'après: D’après le site du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives www.cea.fr/jeunes/themes/l_energie_nucleaire

QUESTION 1 :
a) Citer les trois différentes ressources énergétiques nommées dans le document 1.
b) Définir le caractère renouvelable d’une ressource d’énergie.
c) Préciser parmi ces trois ressources quelles sont celles qui sont non renouvelables ?
d) Nommer le type de transformation chimique qui intervient dans une centrale thermique classique. Donner un inconvénient majeur sur le plan environnemental de ce type de centrale.

La production électrique en France est aujourd’hui très fortement axée (près de 75%) sur les combustibles à énergie nucléaire. Actuellement, les réacteurs des centrales nucléaires utilisent la fission pour produire de l’énergie thermique, dont une partie est transformée en électricité.

QUESTION 2 :
Répondre à la question 2 sur la feuille annexe située en dernière page A RENDRE AVEC LA COPIE.

 

Document 2 :

Dans les centrales nucléaires, les déchets produits contiennent de nombreux noyaux radioactifs : césium, strontium, …De tels noyaux se désintègrent plus ou moins rapidement au cours du temps. On appelle période radioactive (ou demi-vie) la durée au bout de laquelle la moitié d’une population de noyaux radioactifs s’est désintégrée.

QUESTION 3 :
a) Répondre à la question 3a sur la feuille annexe située en dernière page A RENDRE AVEC LA COPIE.
b) Répondre à la question 3b sur la feuille annexe située en dernière page A RENDRE AVEC LA COPIE.
c) A partir du document 2 et de vos connaissances, expliquer en quoi la gestion des déchets radioactifs peut poser problème.

 

Document 3 : Le chantier Romanche-Gavet : un projet d’eau et d’avenir pour remplacer le nucléaire

Aux portes de l’Oisans, dans une vallée étroite, EDF mène actuellement le plus grand chantier hydroélectrique en France. Plus puissant, mieux intégré au paysage et respectueux de l’environnement, ce nouvel équipement souterrain va remplacer les 6 centrales et 5 barrages actuels de la vallée de la Romanche qui génèrent actuellement une puissance de 82 MW* pour une production énergétique annuelle moyenne de l’ordre de 405 GWh**.
Un seul barrage en amont de la Romanche permettra de canaliser l’eau dans une galerie souterraine de 9,3 kilomètres de long, creusée dans le massif de Belledonne (voir plan de coupe ci-dessous). Traversant la montagne en pente douce, l’eau terminera sa course dans un puits vertical de 270 mètres de haut, au pied duquel, deux turbines permettront de générer, à elles seules, une puissance électrique de 92 MW*.
* 1MW= 1×106 W ** 1GWh= 1×109 Wh = 1×103 MWh
D’après : www.edf.fr

On s’intéresse aux avantages apportés par cette nouvelle centrale hydroélectrique.

QUESTION 4 :
a) Répondre à la question 4a sur la feuille annexe située en dernière page A RENDRE AVEC LA COPIE.
Les centrales hydroélectriques ne produisent pas de l’énergie en continu.
b) Que signifie le symbole « GWh » ?
c) En moyenne quelle est la durée de fonctionnement (en heure) à plein régime de l’ancienne installation durant une année ?
d) En considérant que la nouvelle centrale fonctionne environ 254 jours par an, calculer l’énergie qu’elle pourra produire sur une année. Conclure en expliquant en quoi cette centrale est avantageuse.

 

PARTIE 3 (6 points) - FEMININ - MASCULIN

Un choix de PMA

 

Mme et M. X ont consulté plusieurs fois un gynécologue spécialiste de la Procréation Médicalement Assistée (PMA) qui leur a prescrit différents examens dont les résultats figurent dans le document 1.
Suite à l’étude de ces résultats et à une discussion avec le couple, le médecin leur propose le recours à la FIVETE (fécondation in vitro et transfert d’embryons) accompagnée d’une IMSI (injection magnifiée d'un spermatozoïde).
Un résumé de ces deux techniques est présenté dans le document 2.

QUESTION 1
Après avoir argumenté sur le niveau de fertilité de monsieur et madame X, justifier la proposition du médecin de recourir à la technique de FIVETE associée à l’IMSI dans le cas d’infertilité de ce couple.
QUESTION 2
Répondre à la question 2 sur la feuille annexe située en dernière page A RENDRE AVEC LA COPIE.
QUESTION 3
Répondre à la question 3 sur la feuille annexe située en dernière page A RENDRE AVEC LA COPIE.

 

ANNEXES

PARTIE 2

QUESTION 2 :
Parmi les équations suivantes, reconnaître l’équation modélisant un exemple de fission. Nommer la réaction modélisée par l’autre équation.

QUESTION 3a :
Sachant que le noyau atomique de strontium est composé de 38 protons et 52 neutrons, entourer la représentation correcte de ce noyau parmi les 4 propositions ci-dessous:

QUESTION 3b :
En utilisant le document 2, déterminer graphiquement la période radioactive du strontium. Entourer la valeur correcte de la période parmi les 4 propositions ci-dessous:
30 secondes            500 000 ans            30 ans               110 ans

QUESTION 4a :
Compléter la chaîne énergétique suivante correspondant au fonctionnement simplifié de cette centrale hydroélectrique en identifiant la forme d’énergie dans chaque rectangle :

 

PARTIE 3

QUESTION 2 : cocher uniquement la réponse exacte
Mme X ovule naturellement car :
O ses trompes ne sont pas obstruées ;
O sa glaire cervicale est normale ;
O son utérus est normal ;
O son hypophyse fonctionne sans anomalie.

QUESTION 3 : cocher uniquement la réponse exacte
La technique de la FIVETE nécessite d'avoir recours à :
O une insémination artificielle des spermatozoïdes dans l'utérus ;
O une stimulation ovarienne pour obtenir plus d'un ovocyte ;
O un prélèvement des ovocytes dans les trompes ;
O un transfert des embryons dans l’ovaire.

 

CORRECTION DU BAC BLANC D'ENTRAINEMENT

PARTIE 1

PARTIE 2

QUESTION 1 : 2,5 pts

a) Les ressources énergétiques nommées dans le document 1 sont les ressources fossiles, les ressources fissiles et les ressources hydrauliques. (0,25 x 3 = 0,75)

b) Une ressource renouvelable est une ressource inépuisable à l’échelle humaine. Sa durée de formation est suffisamment petite par rapport à l’échelle de vie humaine. (0,5)

c) Les deux ressources non renouvelables sont ici les ressources fossiles et les ressources fissiles. (0,25 x 2 = 0,5)

d) La transformation chimique qui se déroule dans une centrale thermique classique est une combustion (0,25). Elle pose problème d’un point de vue environnemental car cette transformation produit du dioxyde de carbone (0,25) qui est un gaz à effet de serre qui a un effet sur le réchauffement climatique (0,25).

QUESTION 2 : 0,5 pt

L’équation 2 est la réaction de fission (0,25). L’autre équation est une réaction de fusion (0,25).

QUESTION 3 : 1,25 pt

a) Il y a 38 protons (numéro atomique en bas à gauche) et 38 + 52 = 90 nucléons (nombre en haut à gauche). Le noyau de strontium est donc la deuxième proposition. (0,5)

b) On se place sur la courbe pour une population de noyaux de strontium égale à la moitié de la population initiale soit 500000 noyaux. On reporte sur la courbe et on lit en abscisse que la période du strontium vaut 30 ans. (0,25)

c) La réaction de fission produit de nombreux déchets radioactifs comme le strontium qui doivent être stockés sur de très longues durées (0,5), le temps que leur radioactivité disparaisse. Pour le strontium, la durée est 110 ans mais il existe d’autres noyaux qui peuvent rester radioactifs pendant des millions d’années. Il faut donc trouver des lieux de stockage et construire des dispositifs qui seront, pour certains d’entre eux, utilisés pendant des millions d’années.

QUESTION 4 : 2,25 pts

a) Chaîne énergétique :
La centrale hydroélectrique a pour but de produire de l’électricité (énergie électrique) à partir de la force générée par l’eau (énergie mécanique). Au passage, lors de la rotation de la turbine, de la chaleur est générée, il s’agit d’une perte que l’on ne pourra pas utiliser (énergie thermique). N.B : Généralement dans ce genre de schéma, il y a souvent une perte d’énergie par la chaleur (un moteur de voiture chauffe, une turbine de barrage chauffe, un ordinateur en fonctionnement chauffe également… et dans tous ces cas, la chaleur est plus nuisible qu’utile : c’est une perte). Le seul cas où la chaleur est souhaitée, c’est celui du radiateur (qui transforme énergie électrique en énergie thermique, sans « perte » puisque la chaleur est l’objectif).

b) Le symbole GWh signifie GigaWattHeure. (0,25)

c) Formule E = P x t (0,25), résultat (0,25)
t = E/p donc t = 405.10⁹ / 82.10⁶ = 4900h

d) Calcul posé (0,25), résultat (0,25), conclusion cohérente (0,25)
E = P x t
t = 254 x 24 heures et P = 92 MW
E = 92 x 254 x 24 = 5,6.10⁵ MWh = 5,6.10² GWh

PARTIE 3

Question 1 = /4

Concernant la fertilité de madame X, les examens ont révélé une glaire cervicale, un utérus, des trompes et des ovaires normaux (0.5). Nous avons donc analysé les hormones sécrétées par Mme X sur un cycle. A partir du début du cycle jusqu’au 14ème jour, jour de l’ovulation, l’oestrogène est sécrétée par les ovaires. Ensuite sur la deuxième partie du cycle du 15ème au 28ème jour, on a une sécrétion de progestérone et d’oestrogène. Chez Mme X on observe une sécrétion normale des hormones ovariennes : oestrogène et progestérone (0.5). La LH et la FSH sont des hormones hypophysaires sécrétées en grandes quantité entre le 13ème et le 14ème jour et déclenchent l’ovulation. Mme X a une ovulation normale grâce à ces deux hormones. (0.5)

Concernant la fertilité de monsieur X, on réalise un spermogramme qui permet de rendre compte du volume de l’éjaculat et de différents paramètres de mobilité et de morphologie des spermatozoïdes. Les volumes et la quantité de spermatozoïdes sont normales, de même que la mobilité. En revanche, 98% des spermatozoïdes ont une forme anormale, ce qui est supérieur au seuil OMS (0.5). On parle de tératospermie, ici sévère. L’anomalie au niveau de la tête du spermatozoïde (0.5) empêche la fusion des gamètes lors de la fécondation.

Il n’y a pas de problème de mobilité des spermatozoïdes, ni de quantité et madame X n’a pas de problème d’ovulation. La FIVETE est une méthode de procréation qui nécessite une super ovulation de la mère et on récupère ensuite les ovocytes. Les ovocytes sont mis au contact des spermatozoïdes (0.5). Il existe deux types de méthodes d’injection des spermatozoïdes directement dans l’ovocytes. La méthode de l’ICSI a une moins bonne résolution que l’IMSI qui permet de voir quels spermatozoïdes sont malformés (0.5). Ces méthodes sont proposées lorsqu’il n’y a pas de problème d’ovulation. Dans le cas de monsieur et madame X, il y a un problème de fusion gamétique et non de rencontre car la glaire cervicale est normale et les trompes ne sont pas obstruées. De même, la mobilité des spermatozoïdes n’est pas altérée. Il n’y a pas de problème de nidation car l’utérus est normal. La FIVETE permet de récupérer les ovocytes et de les mettre en contact avec les spermatozoïdes. Les spermatozoïdes sont ensuite injectés dans l’ovocytes puis, après le stade 4-6 cellules de la fécondations, l’embryon est implanté dans l’utérus pour la nidation (0.5).

Question 2 : cocher uniquement la réponse exacte = /1

Mme X ovule naturellement car : son hypophyse fonctionne sans anomalie (réponse 4)

Question 3 : cocher uniquement la réponse exacte = /1

La technique de la FIVETE nécessite d'avoir recours à : une stimulation ovarienne pour obtenir plus d'un ovocyte (réponse 2)

 

PARTIE 3 D'ENTRAINEMENT

Sujet

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