Agrégation de Sciences de la Vie – Sciences de la Terre et de l
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1. Nom Pr nom salle T P de contre optiona 1 11 Agr gation de Sciences de la Vie Sciences de la Terre et de l Univers Concours externe 2006 Dimanche 11 Juin 2006 Travaux pratiques de contre option a preuve destin e aux candidats des secteurs B et C Dur e 2 h Th me Structures cellulaires et mouvements Premi re partie tude de mouvements li s la d formation de cellules v g tales I Mouvements des stomates 10 points II Cellules bulliformes et mouvements d enroulement de feuilles d Oyat 5 points Deuxi me partie tude de cellules musculaires stri es 5 points Les r ponses aux questions figureront dans les cadres r serv s cet effet et le cas ch ant au verso des feuilles dans ce cas signalez le avec une mention TSVP N oubliez pas d appeler les correcteurs pour v rifier pr parations et dessins lorsque cela est demand Mat riel disponible mat riel optique microscope mat riel biologique insecte dans l alcool feuilles d oyat dans l alcool feuille de laitue produits et colorants bleu de m thyl ne rouge neutre hydrog nocarbonate de sodium lugol eau distill e solution de saccharose 205 2 g l calculatrice et son mode d emploi Nom Pr nom salle T P de contre optiona 2 11 Premi re partie tude de mouvements li s la d formation de cellules v g tales I Mouvements des stomates A Inf2. e quelques coupes transversales l aide d une lame de rasoir et en vous aidant d un fragment de moelle de sureau a placer les coupes dans le verre de montre contenant l eau de Javel au fur et mesure de leur production les y laisser 10 min a rep cher les coupes les placer successivement dans l acide ac tique 1 min le carmin alun 10 min puis le vert de m thyle 3 min rincer l eau avant de placer entre lame et lamelle dans une goutte d eau B Recherche des cellules bulliformes dans la pr paration a les centrer dans le champ du microscope b appeler un examinateur afin qu il note la qualit de la pr paration que vous pr senterez un grossissement appropri C M canisme d enroulement de la feuille Donner dans le cadre ci dessous une explication simple et vraisemblable du m canisme d enroulement de la feuille Nom Pr nom salle T P de contre optiona 97 11 Deuxi me partie tude de cellules musculaires stri es I R alisation d une pr paration microscopique 1 R aliser une pr paration microscopique de cellules musculaires de l insecte fourni Ce montage sera color pour mettre en vidence le maximum de structures cellulaires en particulier celles qui sont impliqu es dans le mouvement 2 Dans le cadre ci dessous r aliser un dessin l gend d une partie int ressante de votre pr paration 3 Pr senter votre pr para
3. cours d une 2 en lumi re rouge continue 4h et addition Journ e de lumi re bleue au bout de 2 h En tenant compte de ces deux documents indiquer sous forme d hypoth se les diff rentes origines possibles du saccharose Donner alors une interpr tation plausible des variations d ouverture des stomates de la figure 5 Faire un sch ma de synth se du m canisme d ouverture des stomates Nom Pr nom salle T P de contre optiona 7 11 Nom Pr nom salle T P de contre optiona 8 11 IL Cellules bulliformes et mouvements d enroulement des feuilles d Oyat Chez l Oyai les feuilles peuvent s enrouler sur elles m mes et d limiter une cavit cylindrique dans laquelle s ouvrent les stomates L enroulement est d la d formation m canique de cellules motrices les cellules bulliformes localis es au fond des sillons qui s parent les cr tes de la face sup rieure de la feuille fig 6 Les feuilles sont enroul es lorsque l air est sec et d roul es lorsque l humidit relative est cellules lev e bulliformes td A R alisation d une coupe fine color e 1 pr parer une s rie de r cipients contenant eau eau de Javel hypochlorite acide ac tique Figure 6 D tail d une coupe transversale de feuille carmin alun vert de m thyle ou d Oyat Le trait d chelle repr sente 50 um carmino vert de Mirande 2 r aliser main lev
4. luence du potentiel osmotique sur le degr d ouverture des stomates 1 R aliser des pr parations microscopiques de stomates Ces pr parations devront mettre en vidence des variations d ouverture des stomates en fonction du potentiel osmotique du milieu de montage Conseils v pour d tacher l piderme d chirer en biais un fragment de feuille de laitue v faire tremper compl tement la cuticule est imperm able plusieurs fragments d piderme dans chacune des solutions pendant un temps suffisant au moins 15 minutes v soyez soigneux mais aussi r alistes le temps imparti ne permet pas de faire un travail pr cis Le commentaire demand vous permettra d indiquer avec concision ce que vous auriez pu faire avec plus de temps ou un autre mat riel 2 Dans le cadre ci dessous et sur la page suivante d crire bri vement le protocole exp rimental utilis en pr cisant les pr cautions prises indiquer dans un tableau les quantit s de produits m lang s pour faire les dilutions exprimer les r sultats obtenus dans un tableau qui devra comporter l indication du potentiel osmotique des diff rentes solutions utilis es r aliser un dessin l gend d une partie int ressante d une de vos pr parations indiquer de mani re synth tique dans un tableau 2 colonnes probl mes et solutions comment vous auriez pu am liorer le protocole utilis 3 Pr senter vos pr parations microscopiques un examinateu
5. omates 10 pm restes de parois non dig r s protoplastes l obscurit protoplastes expos s la lumi re bleue Figure 1 protoplastes de cellules de garde de stomates Nom Pr nom salle T P de contre optiona 5 11 2 Mise en vidence d une variation de pH On suit la variation du contenu cytosolique en ions H de cellules sens bleue de garde de stomates expos s une lumi re bleue figure 2 Dans quel sens le pH intracellulaire varie t il Cette variation pourrait elle directement expliquer la variation de potentiel osmotique mise en vidence la question pr c dente La variation de pH est li e l activit d une pompe membranaire ayant une activit d ATPase li e au transport d ions H La figure 3 montre le r sultat d une tude de l activit de cette ATPase repr sentation de Lineweaver et Burk lorsque la cellule stomatique est plac e dans deux conditions exposition continue la lumi re rouge LR ou apr s exposition continue la lumi re rouge LR et 30 s de lumi re bleue suppl mentaire LB 2 5 minutes avant les mesures Contenu cytosolique en ions H 2 5 nmol H Figure 2 Variation du contenu cytosolique en ions H apr s exposition la lumi re bleue 2 0 partir des donn es de ce graphique estimer les Z 40 valeurs de la constante de Michaelis Km et de la vitesse maximale de la r action Vm dans les deux cas Mont
6. r apr s avoir r gl le microscope au grossissement ad quat Indiquer l emplacement qui a t dessin 1 le potentiel osmotique est donn par la relation yz i Cs RT o y est exprim en m gapascals MPa R constante des gaz parfaits 8 31 10 kg MPa mol K T temp rature absolue en K 273 T en C Cs molalit de la solution i est un coefficient qui tient compte de la dissociation du solut i 1 s il n est pas dissoci i Cs osmolalit de la solution Nom Pr nom salle T P de contre option a 3 11 Nom Pr nom salle T P de contre optiona 4 11 B Quelque tapes du m canisme d ouverture des stomates 1 Exp rience r alis e sur des protoplastes de cellules de garde de stomates d oignon Des protoplastes sont conserv s l obscurit dans une solution isotonique puis photographi s au microscope contraste de phase D autres protoplates provenant des m mes cellules sont plac s dans le m me milieu mais expos s la lumi re bleue figure 1 Calculer le volume cellulaire des protoplastes dans les deux conditions Siles cellules avaient conserv leur paroi quelle aurait t la variation relative du potentiel osmotique apr s exposition la lumi re bleue On supposera que le volume cellulaire n aurait alors pas t modifi Comment relier cette variation de potentiel osmotique l ouverture des st
7. rer la coh rence de ces donn es avec celles de la figure 2 0 5 0 0 8 6 4 2 0 2 4 6 8 10 1 ATP Figure 3 Activit de l ATPase li e au transport des ions H V vitesse de la r action en nMol h ug ATP Concentration en ATP en mMol Nom Pr nom salle T P de contre option a 6 11 3 Donn es compl mentaires La figure 4 montre l ouverture des stomates et les variations de concentrations intracellulaires en K et saccharose au cours d une journ e On admettra que les variations de la concentration en ions K sont d clench es par les variations de pH tudi es dans la partie 2 La figure 5 montre les variations de l ouverture des stomates dans diff rentes conditions d clairement 25 Q Ouverture des stomates o 2 25 2 55 3 E pa 3 Z 12 E 5 2 2 3 20 le 1 75 lumi re E 10 bleue N a om S Z F2 veg A Q oF T E 15 2 Hiz gg o ka N z To 5 6 a 2a 9 f t 10 D 0 75 2 8 4 5 2 Q S 2 4 rouge v 2 gt gt o Los gt D O Ed 0 1 2 3 4 M NA KN OQO e m l temps h N N g ENS R Heure Figure 5 Variation du degr d ouverture des stomales Figure 4 Variation de l ouverture des stomates et des concentrations 1 en lumi re rouge continue 4 h intracellulaires de K et saccharose dans les cellules de garde au
8. tion microscopique un examinateur apr s avoir r gl le microscope au grossissement ad quat Montrer l emplacement qui a t dessin Nom Pr nom salle T P de contre optiona 10 11 IL tude de documents Les documents ci dessous montrent quelques d tails de cellules musculaires 1 L gender les documents et pr ciser les grandes lignes de la technique ayant permis de les obtenir Document 1 technique technique Nom Pr nom salle T P de contre option a 11 11 Document 3 technique 2 l aide de sch mas r alis s dans le cadre ci dessous situer les uns par rapport aux autres les documents et le dessin de votre pr paration microscopique
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