La scopolamine, la leucine, hypergravit�, bac St2S M�tropole 2019.

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La scopolamine ( 7,5 points).
La pr�paration � ce s�jour dans l’espace n�cessite des phases d’entra�nement intense qui sont � l’origine de naus�es. Afin de minimiser ces d�sagr�ments, la prise de scopolamine est utile.
1. �tude de la r�action de pr�paration de la scopolamine.
On s’int�resse � l’une des �tapes de la pr�paration de la scopolamine, d�crite par l’�quation de la r�action de l’action du tropan-3-ol sur l’acide tropique illustr�e en ANNEXE 1.
1.1. Indiquer sur l’ANNEXE 1 les noms des deux groupes caract�ristiques entour�s sur les formules du tropan-3-ol et de l’acide tropique.


1.2. Donner le nom de la r�action de pr�paration de la scopolamine.
Est�rification.
1.3. Citer deux caract�ristiques de cette r�action.
Cette r�action est lente, limit�e par l'hydrolyse de l'ester.

2. Dosage de la scopolamine.
La scopolamine est inject�e sous forme de scopolamine hydrobromide � une concentration massique Cm �gale � 0,4 mg/mL (ou 0,4 mg�mL-1).
2.1. Exprimer la concentration massique Cm en g�L-1.
0,4 g / L.
2.2. Calculer, � partir de la valeur de Cm, la concentration molaire C en scopolamine hydrobromide, exprim�e en mol L-1.
La masse molaire M du scopolamine hydrobromide est �gale � 438 g�mol-1.
0,4 / 438 =9,13 10-4 ~9 10-4 mol/ L.
2.3. R�alisation du dosage pH-m�trique.
La scopolamine hydrobromide est un m�lange �quimolaire d’acide bromhydrique et de scopolamine.
De ce fait, pour d�terminer la concentration de scopolamine dans la solution de scopolamine hydrobromide, on proc�de au dosage de l’acide bromhydrique pr�sent dans cette solution.
Voici les �tapes de la pr�paration de ce dosage :
Etape 1 : On pr�l�ve un volume de 10,0 mL de scopolamine hydrobromide issu du flacon que l’on verse dans une fiole jaug�e de 200 mL.
On compl�te avec de l’eau distill�e jusqu’au trait de jauge. On obtient la solution A dont la concentration CA en acide hydrobromique est �gale � C/20.
Etape 2 : On dose un volume VA �gal � 20,0 mL de la solution acide A pr�c�dente par une solution basique B d’hydroxyde de sodium dont la concentration CB est �gale � 5,0�10-5 mol�L - 1.
R�sultat : L’�quivalence du dosage est atteinte pour un volume vers� d’hydroxyde de sodium VB,E �gal � 18,3 mL.
 2.3.1. Nommer la technique op�ratoire d�crite � l’�tape 1.
Dilution.
2.3.2. Choisir, en d�crivant la d�marche, parmi les deux courbes pH-m�triques propos�es, celle qui correspond au dosage r�alis�.
La solution acide titr�e se trouve dans le becher ; le pH initial est inf�rieur � 7.
Apr�s l'�quivalence, la solution de soude est en exc�s et le pH est bien sup�rieur � 7.

2.3.3. V�rifier, en expliquant la d�marche utilis�e, que la concentration CA est voisine de 4,58 � 10-5 mol / L.
A l'�quivalence CA = CB VBE / VA =5,0 10-5 x18,3 / 20,0 =4,58 � 10-5 mol / L.
2.3.4. D�duire la concentration molaire C en scopolamine hydrobromide dans le flacon � partir de la concentration molaire CA.
C = 20 CA = 20 x4,58 � 10-5 =9,2 10-4 mol /L
2.3.5. V�rifier que cette valeur est proche de celle obtenue en 2.2.
9,2 10-4 mol /L et 9 10-4 mol /L sont des valeurs proches.


Exercice 2 : La leucine, une solution � l’atrophie musculaire.
Les astronautes, en �tat prolong� d’impesanteur, ne sollicitent pas beaucoup leurs muscles notamment ceux des jambes qui commencent � s’atrophier. Pour compenser en partie cette atrophie, un astronaute est oblig� de faire des exercices physiques intenses et r�guliers. Il doit aussi compl�ter son alimentation par un apport de leucine.

1. Justifier l’appartenance de la leucine � la famille des acides α-amin�s.
La mol�cule poss�de une fonction amine et une fonction acide carboxylique port�es par le m�me carbone.
2. Rep�rer l’atome de carbone asym�trique par un ast�risque (*) apr�s avoir reproduit la formule de la leucine sur votre copie.

3. Donner la repr�sentation de Fischer de la leucine de configuration L not�e L-Leu.

Dans l’organisme, la leucine (Leu) fournie par l’alimentation, peut �galement s’associer � la valine (Val) afin de former le dipeptide Leu-Val suivant l’�quation :
Leu + Val → Leu-Val + H2O
La formule semi-d�velopp�e du dipeptide Leu-Val est la suivante :
4. Nommer le groupe caract�ristique entour� dans le dipeptide Leu-Val.

5. Retrouver la formule semi-d�velopp�e de la valine � partir de la formule du dipeptide Leu-Val.

6. Nommer, en utilisant les abr�viations Leu et Val, les trois autres dipeptides que l’organisme peut former avec ces deux acides α-amin�s.
Leu - Leu ; val - val et val-Leu.




L’hypergravit� provoque des effets sur l’organisme.
Sur Terre, la taille d’un futur astronaute est de 1,80 m. Lorsqu’il est debout, son coeur se situe � une hauteur de 1,40 m au-dessus de ses pieds. La tension art�rielle au niveau du coeur est de 13,3 kPa.
1.1. Calculer la diff�rence de tension art�rielle ΔT entre les pieds et le coeur de l’astronaute sous une gravit� � normale �. Exprimer cette valeur en Pa puis en kPa.
Donn�es : ρsang= 1,06�103 kg�m-3 ; g = 9,81 N�kg-1
1 kPa = 1�103 Pa.
ΔT =ρsang g Dh =1,06 103 x9,8 x1,40 = 1,45 104 Pa = 14,5 kPa.
1.2. Calculer la valeur de la tension art�rielle au niveau de ses pieds sous une gravit� � normale � � partir du r�sultat pr�c�dent. Reporter cette valeur en ANNEXE 2.
14,5 -13,3 = 1,2 kPa.
1.3. Choisir et reporter sur l’ANNEXE 2, la valeur de la tension art�rielle au niveau de la t�te, en gravit� � normale �, parmi les deux suivantes :
 9,1 kPa et 45,5 kPa.
La tension art�rielle augmente avec la hauteur, donc 45,5 kPa.

Lors du d�collage, l’astronaute est soumis � une phase d’hypergravit� due � l’acc�l�ration de la fus�e. Il lui est conseill� de rester allong� durant cette phase.
1.4. En utilisant l’ANNEXE 2, donner une raison pour laquelle il est d�conseill� de rester debout lors du d�collage.
En hypergravit�, le sang se dirige vers le bas et le coeur, la t�te sont peu aliment�s.
L’astronaute a une masse m �gale � 90 kg.
1.5. Calculer le poids P de l’astronaute sur terre en gravit� normale.
P = mg = 90 x9,8 = 882 N ~8,8 102 N.
1.6. Comparer cette valeur � celle du poids PH en hypergravit�.
Donn�es :
L’intensit� de la pesanteur en hypergravit� gH est �gale � 17,6 N�kg-1.
L’intensit� de la pesanteur en gravit� normale est �gale � g = 9,81 N�kg-1
 PH  = 17,6 x80 ~1,6 103 N  soit pr�s du double de sa valeur en gravit� normale.

1.7. Donner les caract�ristiques (point d’application, direction, sens, intensit�) de la force poids PH, dont l’intensit�  est �gale � 1.6 kN.
Le poids s'applique au centre de gravit� ; sa direction est la verticale ; son sens  : vers le bas.
1.8. Repr�senter le vecteur poids correspondant sur le sch�ma de l’annexe en utilisant l’�chelle propos�e 1 cm pour 800 N..


Effet sur la structure osseuse.
La perte de calcium des os les rend moins absorbants aux rayons X.
Dans l’espace, le corps est en apesanteur. Les os se fragilisent car le renouvellement des tissus osseux n’est plus r�alis� correctement : le calcium passe dans le sang puis est �vacu� par l’urine. Ce ph�nom�ne est appel� l’ost�oporose.
Pour rem�dier � ce probl�me, une alimentation riche en calcium et une activit� sportive r�guli�re sont n�cessaires.
On utilise les rayons X pour r�aliser la radiographie des jambes d’un astronaute � son retour sur Terre. On obtient les deux images suivante.
Image extraite de http://www.medisite.fr

2.1. Identifier la jambe atteinte d’ost�oporose en comparant les deux images. Justifier votre choix.
La jambe atteinte d'ost�oporose absorbe moins les rayons X ; les structures osseuses apparaissent en blancs.
La jambe droite n'est pas atteinte ; la jambe gauche est atteinte d'ost�oporose.
2.2. Citer deux risques encourus suite � une exposition r�guli�re aux rayonnements X.
Cancers, malformations foetales.
2.3. Indiquer un moyen utilis� par les manipulateurs en radiographie pour se prot�ger des rayons X.
Protection � l'aide d'�crans de plomb.


  

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