16 juillet 2010

APHP 2008 BIOLOGIE

Biologie APHP 2008
QCM de Biologie
Indiquer sur votre copie, le numéro de l'item ainsi que la (les) lettre (s) correspondant aux affirmations exactes. Répondre dans l'ordre des items et noter les bonnes réponses dans l'ordre alphabétique. L'item devient faux dès qu'il y a un oubli ou une erreur.
1°) Les innovations génétiques :
a-  Sont uniquement le résultat des mutations.
b-  Sont apparues au cours du temps.
c-  Sont conservées si elles sont favorables à l'espèce.
d-  Sont toujours transmises à la descendance
2°) L'activité d'une enzyme :
a- Est liée à sa configuration spatiale.
b- Est fonction des facteurs de l'environnement.
c- N'est pas déterminée par la séquence nucléique qui l'a code.
d- Dépend à la fois du génotype de l'individu et de l'environnement.
3°) Le polyallélisme des gènes :
a- A pour conséquence des phénotypes variables au sein d'une population.
b- A pour origine des duplications puis des mutations.
c- Résulte de mutations ponctuelles qui modifient la séquence nucléique.
d- Est à l'origine de nouvelles espèces.
4°) Toutes les protéines :
a- Sont des enzymes.
b- Sont situées sur la membrane plasmique des cellules.
c- Diffèrent entre elles par leur séquence nucléique.
d- Sont l'expression de gènes portés par les chromosomes.
5°) L'établissement d'une relation de parenté :
a-      Se fonde sur l'homologie de caractères de deux organismes que l'on compare
b-      Permet d'établir des liens de parenté entre des organismes et leur ancêtre commun
c-      Est basé sur le partage d'un certain nombre d'états dérivés de caractères homologues
d-  Permet de construire un arbre phylogénétique.
6°) Les synapses :
a- Sont le lieu de communication entre deux neurones ou un neurone et un organe effecteur.
b- Neuromusculaires sont situées entre une terminaison neurale et une fibre musculaire.
c- Sont uniquement excitatrices.
d- Assurent la transmission du message nerveux, du neurone sensitif au neurone moteur ou d'un
neurone sensitif aux interneurones.
7°) L'enrichissement du génome:
a- Est dû à des duplications et des mutations d'un gène ancestral unique.
b- Provient de l'apparition de copies identiques d'un gène ancestral qui n'ont pas évolué.
c- Est lié à l'accumulation de modifications des copies du gène ancestral.
d- D'une espèce peut entraîner l'apparition de nouvelles fonctions.
8°) Le diabète de type II :
a- Est une maladie multifactorielle.
b- Présente une composante héréditaire faible.
c- Se déclenche si des facteurs de l'environnement ou physiologiques sont associés à des gènes de
prédisposition.
 d- Peut être soigné par injections quotidiennes d'insuline.
9°) Les anomalies du nombre de chromosomes :
a- Sont dues à une polyspermie dans le cas de trisomie.
b- Sont le résultat d'accidents chromosomiques lors de la formation des gamètes
c- Peuvent se produire par translocation partielle ou totale d'un chromosome lors de la gamétogenèse.
 d- Peuvent entraîner l'apparition d'individus qui présentent des caryotypes différents de ceux des individus de
    la même espèce.
10°) L'appareil de Golgi d'une cellule :
a- Permet le transit des protéines synthétisées.
b- Permet la synthèse des protéines.
c- Permet la maturation des protéines.
d- Est présent dans toutes les cellules sécrétrices.

11°) La maîtrise de la procréation :
a-      Permet à un couple de choisir de limiter le nombre de ses enfants
b-      Est assurée par des méthode contraceptives et/ou contragestatives.
c-       Par méthode contraceptive, empêche l'implantation de l'embryon
d-  Par méthode contragestative, s'oppose à la fécondation.
12°) Dans le cas de diabète de type I :
a- Les cellules alpha des îlots de Langerhans ne sont pas fonctionnelles.
b- Les récepteurs de l'insuline se trouvant à la surface de cellules cibles ne sont pas sensibles à  
   l'hormone.
c- Le patient doit surveiller sa glycémie et s'administrer de l'insuline.
d- La présence d'anticorps anti-cellules d'îlots de Langerhans dans le sérum du patient permet de diagnostiquer la maladie.
13°) La phagocytose :
a- Est un phénomène qui permet à certaines cellules de capter et de détruire des cellules ou des
   molécules étrangères au Soi ou appartenant au Soi modifié.
b- Est réalisée par les polynucléaires ou granulocytes, seules cellules phagocytaires qui interviennent
   dans la réponse immunitaire.
c- Est facilitée par la fixation du complexe immun sur la membrane des cellules phagocytaires.
d- Est un phénomène qui intervient toujours à la fin de la réponse immunitaire.
14°) Le message nerveux de nature électrique :
a-      Peut être enregistré à l'aide d'électrodes placées à la surface de la peau,
b-      Peut être enregistré à l'aide d'électrodes à la surface d'un nerf
c-      Peut être enregistré à l'aide d'électrodes dans et à la surface d'un nerf
d-       Ne se propage pas au niveau d'une synapse.
15°) La variabilité des individus :
a-      A pour origine les nouveaux allèles des gènes obtenus par mutation
b-      Est liée aux recombinaisons aléatoires des gènes au cours de la méiose
c-      Est indépendante de la fécondation
d-  Est observable chez tous les individus.

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°) La molécule d'ADN :
a-      Est une macromolécule formée de deux séquences d'acides aminés complémentaire 2 à 2.
b-      Est formée à partir de quatre bases azotées différentes, Adénine, Guanine, Cytosine, Uracile.
c-      Possède la même quantité de molécules d'adénine et de thymine.
d-  Se duplique selon un mode semi-conservatif. 

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°) L'immunité acquise :
a- Est immédiate.
b- Est une réponse immunitaire d'un organisme à la pénétration d'un antigène.
c- Fait intervenir uniquement des effecteurs cellulaires spécifiques à un antigène.
d- Fait intervenir des effecteurs cellulaires et/ ou moléculaires dès la pénétration d'un antigène.
18°) Le diabète de type I peut être traité par :
a- Des injections quotidiennes d'insuline.
b- Une greffe du pancréas entier.
c- Une greffe d'îlots de Langerhans par injections intraveineuses, ceux-ci s'implantent spontanément
   dans le foie.
d- Thérapie génique c'est à dire en modifiant le matériel génétique des cellules hépatiques qui
   pourraient dès lors sécréter de l'insuline.
19°) Un test-cross ou bien croisement test :
a- Permet de savoir si deux gènes sont liés ou indépendants.
b- Est réalisé entre deux individus hétérozygotes afin d'analyser leur descendance.
c- Concerne aussi bien les espèces diploïdes que les espèces haploïdes.
d- Permet d'évaluer le pourcentage des recombinaisons entre deux couples d'allèles indépendants.
20°) La transgenèse :
a- Est le transfert d'un gène aux propriétés intéressantes dans un chromosome d'un organisme
   receveur.
b- A permis de mettre en évidence l'universalité du code génétique.
c- Est utilisée uniquement dans le domaine agroalimentaire.
d- Est soumise à un contrôle éthique.
21°) La méiose :
a- Assure le retour à la diploïdie chez les mammifères.
b- Est un ensemble de deux divisions cellulaires consécutives précédées chacune de la réplication des
molécules d'ADN
d-      Assure un brassage intra et inter chromosomiques du matériel génétique des parents
d-  Est à l'origine des cellules reproductrices ou gamètes.
22°) La convergence morphologique des végétaux :
a- Est due à des gènes semblables dans plusieurs espèces.
b- Peut s'observer dans un même milieu.
c- Est une réponse à l'expression de certains gènes.
d- Est une réponse des végétaux à l'environnement, ce qui permet leur survie.
23°) Le sexe gonadique mâle :
a- Correspond à la mise en place des testicules.
b- Est l'expression du gène SRY dont le locus se trouve sur une région homologue du chromosome X.
c- Peut être obtenu par insertion du gène SRY dans le génome d'une cellule œuf de génotype XX.
d- Est lié à l'absence d'une protéine TDF.

 24°) Les motoneurones :
a- Conduisent des messages nerveux stimulateurs et inhibiteurs.
b- Ont leur corps cellulaire localisé dans la substance grise de la moelle épinière.
c- Sont directement stimulés par les neurones sensitifs.
d- Présentent sur la membrane plasmique de leur corps cellulaire des récepteurs spécifiques aux
   neurotransmetteurs.
25°) Les lymphocytes B :
a- Se différencient en plasmocytes, cellules productrices d'anticorps.
b- Sélectionnés sont stimulés par des messagers chimiques appelés interleukines produits par les
lymphocytes T4 eux-mêmes sélectionnés.
c- Stimulent les Lymphocytes T8.
d- Sélectionnés, présentent à la surface de leur membrane plasmique, des anticorps spécifiques d'un
   antigène.
26°) Les menstruations :
a- Se produisent en même temps que l'ovulation.
b- Sont déclenchées par l'absence d'œstrogènes et de progestérone dans le sang due à la
dégénérescence du corps jaune.
c- Sont provoquées par la destruction de la muqueuse utérine.
d- Sont déclenchées par la chute brutale du taux de LH.
27°) La substance blanche :
a- Doit son qualificatif à l'abondance de la myéline.
b- Renferme les corps cellulaires des neurones moteurs.
c- Peut contenir des fibres nerveuses sensitives et motrices.
d- Est située au centre de la moelle épinière.
28°) Un individu diabétique :
a-      Est un individu présentant une hyperglycémie chronique
b-      Est un individu dont les îlots de Langerhans ne sont pas fonctionnels
c-      Présente systématiquement des gènes de prédisposition au diabète
d-  Peut ne pas avoir de gène de prédisposition au diabète.
29°) La formation d'un complexe immun :
a-      Détruit les antigènes lors de la réponse immunitaire
b-      Empêche la pénétration des antigènes à l'intérieur d'autres cellules
c-      Permet de déceler la présence d'un antigène étranger à l'organisme
d-  Se fait entre des antigènes et des anticorps non spécifiques.
30°) Le maintien de la posture :
a- Est réalisé par la contraction permanente de certains muscles.
b- Nécessite un contrôle du tonus des muscles antagonistes.
c- Est aboli quand le sujet est allongé.
d- Fait intervenir uniquement les muscles des membres inférieurs et de la colonne vertébrale.

EXERCICE I : (5 points)
A. Le cycle de développement d'un champignon haploïde, Sordaria macrospora, peut-être considéré comme l'alternance d'une phase diploïde et d'une phase haploïde. Ces deux phases sont séparées par deux phénomènes compensateurs : la méiose et la fécondation qui permettent de maintenir le caryotype entre les générations.
1°) A partir des informations du document 1 et de vos connaissances, représenter le cycle de développement de ce champignon.

Document 1 : Quelques étapes de la reproduction sexuée de Sordaria macrospora 



2°) Indiquer la particularité de ce cycle par rapport à celui d'un mammifère.La variation de la quantité d'ADN au cours de ce cycle cellulaire est représentée dans le document 2.
          Document 2 : Évolution de la quantité d'ADN par noyau au cours des trois divisions successives que
                      subit le noyau de fécondation





3°) Légender chaque variation de la quantité d'ADN et proposer une explication.

B.Les individus de la souche sauvage de Sordaria macrospora forment des spores de couleur noire.
La synthèse du pigment responsable de la couleur des spores se fait en plusieurs étapes, catalysées chacune par une enzyme. On ne s'intéressera qu'aux deux dernières étapes :

            Produit X                                 Produit Y                                Pigment noir
                         Réaction catalysée                      Réaction catalysée
                         par l'enzyme E1                           par l'enzyme E2

       On constate que l'incapacité à synthétiser le pigment noir entraîne la formation de spores blanches. Les produits X et Y sont blancs.
•       L'enzyme Ei est codée par le gène g1, l'enzyme E2 par le gène g2.
       On connaît deux allèles pour gi : g1+ et g1- ; g1+ code pour une enzyme fonctionnelle, g1- code pour une enzyme non fonctionnelle.
       On connaît deux allèles pour g2 : g2+ et g2- ; g2+ code pour une enzyme fonctionnelle, g2. code pour une enzyme non fonctionnelle.
1°) Rappeler la nature biochimique et le rôle d'une enzyme.
2°) Proposer une explication au fait que gi et g2 codent pour des molécules non fonctionnelles.
Un raisonnement rigoureux est attendu en 10 à 15 lignes maximum)
 3°) Indiquer la couleur attendue de spores de génotype :
•       (gl+g2-)
•       (gl-g2+)
•       (gl+g2+)
•       (gl-g2-)
Justifier votre réponse.
C.         On croise maintenant deux souches : l'une (g1+g2.), l'autre (g1-g2+).
Parmi les différents types d'asques obtenus, on obtient les trois qui figurent sur le document 3°


1°) Expliquer la formation des asques A et B à partir de schémas légendes.
2°) Expliquer, en vous appuyant sur des schémas correctement légendes, les mécanismes chromosomiques
pouvant conduire à un asque de type C.

EXERCICE II : (2,5 points)
Trois hormones post-hypophysaires des vertébrés sont comparées. Le but est d'étudier les parentés moléculaires
pour reconstituer la phylogénie de 5 groupes de vertébrés.
Les trois hormones étudiées sont :
La VASOTOCINE : elle agit sur la contraction des muscles des artères.
L'OCYTOCINE : elle provoque la contraction des muscles de l'utérus et stimule la sécrétion lactéale.
L'ADH ou hormone anti-diurétique : elle limite la perte d'eau par les urines.

Document 1 : Séquences d'acides aminés des trois hormones

VASOTOCINE:
cys tyr ile gln asp cys pro arg gly
OCYTOCINE:
cys tyr ile gln asp cys pro leu gly
Hormone anti diurétique: ouADH
cys tyr phe gln asp cys pro arg gly
Document 2 : Présence ou absence des hormones étudiées dans cinq groupes de Vertébrés.
Pour les cinq groupes de vertébrés étudiés, on précise la présence (notée +) ou l'absence (notée -) des trois
hormones citées ci-dessus.

Groupes de vertébrés et âge du fossile le plus ancien connu en million d'années
VASOTOCINE
OCYTOCINE
ADH
Poissons osseux à branchies (420)
+
-
-
Poissons osseux à branchies et à poumons (380)
+
+
-
Amphibiens (360)
+
+
-
Archosauriens ou « Reptiles » (300)
+
+
-
Mammifères (190)
+
+
+


Question 1 :
Les documents 1 et 2 permettent d'illustrer la notion d'homologie. Préciser et définir brièvement cette notion en vous basant sur les documents 1 & 2 et vos connaissances.

Question 2 :
a. Retracer de façon synthétique l'histoire de ces hormones en démontrant qu'elles appartiennent à une même famille multigénique. Justifier votre réponse.
b. Illustrer votre réponse par un schéma. Par convention on appellera AVT le gène de la Vasotocine, OT celui de l'Ocytocine et ADH celui de l'Hormone anti-diurétique.

EXERCICE III : (2,5 points)
Un antigène est mélangé à de la gélatine dans une boîte de Pétri. On ajoute ensuite dans cette boîte 10 lymphocytes extraits de la rate d'un animal n'ayant jamais été au contact de l'antigène. Après un certain temps, on rince la boîte. On constate alors que la plupart des lymphocytes sont éliminés, seuls quelques uns sont retenus à la surface de la gélatine.
Après fusion douce de la gélatine, les lymphocytes retenus sont libérés et cultivés individuellement  dans des microchambres. Dans chaque microchambre on introduit un antigène différent Ag1, Ag2 & Ag3. Ce protocole est illustré dans le Document 1. Après 72 heures de culture, on procède à un comptage des cellules dans chaque microchambre.

 Document 1 : Mise en culture des lymphocytes en présence d'antigènes différents
 
Question 1 :
Montrer à partir de ces résultats expérimentaux que les lymphocytes spécifiques d'un antigène existent avant tout contact avec cet antigène.
Question 2 :
Indiquer comment une modification de l'environnement antigénique modifie le phénotype immunitaire d'un animal.

 


CHIMIE APHP 2008


Exercice 1 : Études pH-métrique et conductimétrique d'une solution d'acide méthanoïque.
L'acide méthanoïque HC02H, également appelé acide formique, réagit de façon limitée avec l'eau selon l'équation chimique :
HC02H(aq) + H20(l) =  HCO2-(aq) + H30 + (aq)
l.a. Donner les deux couples acide / base mis en jeu dans l'équation ci-dessus.
 b. Exprimer la constante d'équilibre K associée à l'équation de cet équilibre chimique. Comment nomme-t-on cette constante d'équilibre ?
2.   On place dans un bêcher un volume V1 = 100 mL de solution d'acide méthanoïque, de
concentration molaire volumique en soluté apporté C1= 5,0.10-3 mol.L-1.
La mesure du pH de cette solution, à 25 °C, donne  pH. = 3,1.
a.  Exprimer, en le justifiant, l'avancement maximal théorique xmax de la transformation chimiqueentre l'acide méthanoïque et l'eau.
Calculer la valeur de l'avancement maximal théorique xmax.
b.  Déterminer les expressions littérales, en fonction de C1, V1 et de pH, des concentrations molairesvolumiques finales en ions méthanoate, en ions oxonium et en acide méthanoïque.
Calculer les valeurs de ces concentrations.
c.  Vérifier, en posant l'opération, que la valeur K1 de la constante d'équilibre K associée à
l'équation de cet équilibre chimique est égale à 1,5.10-4
3.   La mesure, à 25°C, de la conductivité d'une solution aqueuse d'acide méthanoïque de
concentration molaire volumique en soluté apporté C2 = 1,0.10-2  rnol.L-1 donne:
σ = 4,9.10 -2S.m-1.
a.   Citer les espèces ioniques majoritaires présentes dans cette solution.Donner la relation liant leur concentration molaire volumique.
b.  Donner l'expression littérale de la conductivité σ de la solution.
c.   Donner l'expression littérale permettant d'obtenir les concentrations molaires volumiques finalesioniques en fonction de σ, X (H30+ ), λ (HC02- ).
d.  Déterminer la valeur de la concentration molaire volumique finale en ions oxonium et
méthanoate.
e.   En déduire l'expression littérale de la concentration molaire volumique finale en acideméthanoïque en fonction de C2, σ, λ (H3O+), λ (HC02- ).
Calculer la valeur de la concentration molaire volumique finale, en acide méthanoïque.
f.  Calculer la valeur K2 de la constante d'équilibre K associée à l'équation de cet équilibrechimique.
g.  Comparer les valeurs obtenues pour K1 et K2 et conclure.
Données:     λ (H3O+) = 36.10-3 S.m2mol-1      λ (HCO2-) = 5,5.10-3 S.m2mol-1     
Quelques valeurs numériques pouvant aider à la résolution des calculs:log 7,9.10-4 = -3,1                  10-0,1 = 0,79               100,9 = 7,9
7,92/4,2≈15                            49/41,5 = 1,2             1,22 / 0,88≈ 1,6



Exercice 2 : Synthèse d'un composé organique

Dans l’essence naturelle de lavande, le composé odorant est l’éthanoate de linalyle (ou acétate de linalyle). Ce composé peut être synthétisé au laboratoire par action d’un acide carboxylique sur le linalol de formule semi-développée.

1°  Recopier la formule semi-développée du linalol et entourer le groupe d'atomes caractéristique de la fonction oxygénée. Nommer et
    indiquer la classe de cette fonction oxygénée.

2° A quelle famille chimique l'éthanoate de linalyle appartient-il ? Préciser le nom de l'acide carboxylique utilisé pour le préparer.
3° En utilisant les formules semi-développées, écrire l'équation de la transformation chimique correspondant a la synthèse de l'éthanoate de linalyle.
4° Quelles sont les caractéristiques de cette transformation chimique ?
5° On note x l'avancement molaire défini par la quantité de matière d'éthanoate de linalyle formé
a.      Donner l’allure de l'évolution de l'avancement molaire x de la réaction en fonction du temps.
b.  Donner l’expression de la vitesse volumique de réaction en fonction de l’avancement molaire x à une date t et préciser la signification de chaque terme.
c.  Justifier à l'aide de la relation précédente et par construction graphique l'évolution de la vitesse volumique au cours du temps.

6° a.   Définir le temps de demi-réaction noté t1/2.
b.    A l'aide d'une construction graphique, expliquer comment déterminer ce temps t1/2 ?
7°  Pour réaliser la synthèse on prépare un mélange équimolaire des deux réactifs auquel on ajoute de
     l’acide paratoluène sulfonique. Ce dernier composé catalyse la synthèse étudiée
     A quoi sert un catalyseur ?

8° Une fois la transformation terminée et après refroidissement, on sépare l'éthanoate de linalylepar distillation A partir de V = 40 mL de linalol, on récupère V'= 2,5 mL d'éthanoate de linalyle
Définir puis calculer le rendement de cette synthèse.
          
Le résultat obtenu est-il en accord avec l'alcool utilisé ?

9° Pour améliorer le rendement, on peut faire réagir le linalol avec un dérivé de l'acide utilisé Donner la formule semi-développée et le nom de ce dérivé.

Données :    densité du linalol d = 0,87    densité de l'éthanoate de linalyle d' = 0 89
Masse molaire M(linalol) = 154 g.mol-1    M(éthanoate de linalyle) = 196 g mol-1
 masse volumique de l'eau ρ= 1,0 g.mL-1