Sciences de la vie et de la terre, physique chimie, DNB Métropole Antilles 09 /2023.

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La phénylcétonurie est une maladie génétique rare qui touche en moyenne 1 nouveau-né sur 17000 en France. Elle est dépistée systématiquement et nécessite un suivi médical régulier tout au long de la vie.
Cause de la phénylcétonurie
La phénylalanine est une molécule issue de l’alimentation. Elle est transformée par l’organisme en une autre molécule, la tyrosine, grâce à l’activité d’une enzyme nommée PAH. Chez les personnes atteintes de phénylcétonurie, l’enzyme PAH n’est pas fonctionnelle. Un excès de phénylalanine lors du développement du nouveau-né cause des dommages cérébraux chez l’enfant.
Question 1a : (5 points)
Citer le traitement que le patient 2 devra suivre. Justifier votre réponse avec des valeurs chiffrées.
Taux sanguin de phénylalanine : 19 mg / dL, valeur supérieure à 10.
Donc régime alimentaire pauvre en phénylalanine et riche en tyrosine et suivi médical.
Question 1b : (6 points)
Indiquer les deux propositions qui conviennent à la situation suivante.
Un patient dont le taux sanguin en phénylalanine est supérieur à 10 mg.dL-1 doit respecter une alimentation :
a. pauvre en phénylalanine pour éviter l’accumulation de tyrosine toxique pour le cerveau.
b. pauvre en phénylalanine pour éviter l’accumulation de phénylalanine et éviter le développement des dommages cérébraux. Vrai.
c. riche en tyrosine car l’enzyme PAH n’est pas fonctionnelle et la phénylalanine ne peut être transformée en tyrosine. Vrai.
d. riche en tyrosine car l’enzyme PAH n’est pas fonctionnelle et la tyrosine ne peut être transformée en phénylalanine.

Un médecin étudie un cas très particulier, celui d’un adulte (patient A) diagnostiqué positif tardivement à l’âge de 10 ans.
Question 2 : (7 points)
Expliquer le lien entre la phénylcétonurie du patient A et l’aspect très clair de sa peau, ses cheveux et ses yeux.
Chez les personnes atteintes de phénylcétonurie, l’enzyme PAH n’est pas fonctionnelle. La phénylalanine s'accumule dans l'organisme. Le suivi médical est irrégulier et une alimentation riche en tyrosine est commencée tardivement.
La tyrosine est peu présente dans son organisme.
La mélanine est une molécule produite par l’organisme à partir de la tyrosine.
Plus la concentration de mélanine est faible, plus la coloration de la peau, des cheveux et des yeux  sera plus claire.

Question 3 : (7 points)
Depuis environ 60 ans, des avancées médicales permettent d’améliorer les conditions de vie des patients atteints de phénylcétonurie. Expliquer comment les symptômes graves de cette maladie peuvent aujourd’hui être évités. Trois idées sont attendues.
Surveiller régulièrement son taux de phénylalanine.
Régime alimentaire riche en tyrosine et pauvre en phénylalanine.
Suivi médical régulier.

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Les activités humaines conduisent à émettre dans l’atmosphère des gaz dits « à effet de serre » (GES) qui altèrent le climat. Les conditions de vie sur Terre sont par conséquent modifiées avec des phénomènes extrêmes de plus en plus fréquents (canicules, sécheresses, feux de forêt, etc.). Depuis la fin du XIXe siècle, en France métropolitaine, la température a augmenté de 1,7°C, pour un réchauffement planétaire de 1,1°C en moyenne à l’échelle mondiale. La température moyenne mondiale de la surface de la Terre est actuellement de 15,8°C. D’après Météo-France et GIEC.
Question 1 (8 points)
1a- Identifier la seule activité humaine générant dans l’atmosphère chacun des trois gaz à effet de serre CO2, CH4, N2O.
Procédés industriels.
1b- Identifier et nommer le gaz à effet de serre  dont la proportion atmosphérique est la plus importante en 2018. Indiquer le nom et le nombre des atomes présents dans une molécule de ce gaz.
Dioxyde de carbone CO2.
La molécule compte un atome de carbone et deux atomes d'oxygène.

La combustion de ressources d’énergie fossiles, comme le charbon constitué uniquement de carbone, est une source de gaz à effet de serre.
1c- Parmi les trois équations de réactions ci-dessous, sélectionner celle correspondant à la réaction chimique qui modélise la combustion du charbon. Expliquer pourquoi les deux autres équations sont incorrectes.
1) 2 C + 2 O2 → 2 CO2. Il manque un carbone à gauche.
2) C + O2 → CO2. Vrai.
3) 2 C + 2 H2O → CH4 + N2O. Absence d'élément azote N à gauche.

Question 2 (3 points)
2a- Relever la valeur approximative des émissions de dioxyde de carbone en 2018 dues à l’ensemble des sources de combustibles réunies.
37 Gt.
2b- Déterminer à partir du graphique ci-dessus quelle source de combustible a produit la plus grande quantité de dioxyde de carbone en 2018.
Combustion du charbon.

Question 3 (5 points)
Le dioxyde de carbone émis par les activités humaines s’accumule dans l’atmosphère. Ainsi, les émissions de dioxyde de carbone du présent s’ajoutent à celles du passé et rendent progressivement plus important l’effet de serre. La quantité totale de dioxyde de carbone émise entre 1850 et 2018 est de 2 400 Gt.
Afin de limiter le réchauffement planétaire à 2,0°C, comme adopté lors des accords de Paris sur le climat le 12 décembre 2015, les émissions totales de dioxyde de carbone ne doivent pas dépasser 3 700 Gt.
3a- Calculer la quantité restante de dioxyde de carbone que l’humanité peut encore émettre à partir d’aujourd’hui pour que l’augmentation de température planétaire reste inférieure à 2,0°C.
3700-2400=1300 Gt.
3b- Prévoir en quelle année la valeur limite de 3 700 Gt pour les émissions cumulées de dioxyde de carbone sera atteinte si les émissions annuelles restent égales à celle de 2018. Toute démarche même partielle sera prise en compte.
1300 / 37 ~35.
2018 +35=2053.

Les gaz à effet de serre ont la propriété d’absorber le rayonnement terrestre émis par la surface de la Terre chauffée par le Soleil.
Pour illustrer cette propriété, des expériences sont réalisées avec une tasse d’eau chaude, qui émet un rayonnement analogue au rayonnement terrestre. Cette tasse est observée à l’aide d’une caméra thermique qui ne détecte que ce rayonnement.
Différents matériaux sont placés entre la tasse et la caméra thermique. Les photographies ci-dessous montrent les résultats de la détection par la caméra thermique.

4a- Parmi les deux propositions ci-dessous, sélectionner la proposition correcte. Argumenter en utilisant les observations des expériences.
• P1 : Le rayonnement détecté par la caméra thermique est de la lumière visible.
• P2 : Le rayonnement détecté par la caméra thermique n’est pas de la lumière visible. Vrai.
Expérience 3. L'écran est opaque et la tasse est visible.
Expérience 1. L'écran est transparent et la tasse n'est pas visible sur l'écran.
La tasse chauffée émet un rayonnement dans le domaine des infrarouges, détectés par la caméra thermique.
4b- Sélectionner le matériau dont la propriété liée à l’absorption d’un rayonnement se rapproche le plus de celle des gaz à effet de serre. Justifier la réponse.
Expérience 1. L'écran est transparent et la tasse n'est pas visible sur l'écran.
La tasse en verre chauffée émet un rayonnement dans le domaine des infrarouges. Le verre absorbe ce rayonnement.
Les gaz à effet de serre absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et contribuent à l'effet de serre.


  
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