QCM : Énergie dans le vivant (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. En thermodynamique, que désigne un système étudié ?

Une quantité d’énergie transférée entre deux portions de l’Univers
Une transformation observée sans délimiter la matière concernée
L’ensemble de l’Univers, sans frontière définie pour l’étude
Une portion de l’Univers délimitée par une frontière réelle ou fictive

Une portion de l’Univers délimitée par une frontière réelle ou fictive

Explication

Un système est une portion de l’Univers choisie pour l’étude et délimitée par une frontière réelle ou fictive. L’ensemble de l’Univers ne correspond pas à cette portion délimitée.

2. Pourquoi l’énergie d’un système peut-elle varier au cours d’une réaction chimique ?

La réorganisation des atomes et des électrons dans les molécules modifie l’énergie du système
La frontière choisie pour l’étude change la quantité d’énergie contenue dans les molécules
La réaction convertit l’énergie interne en énergie macroscopique sans réorganiser les molécules
Le déplacement global du système transforme nécessairement toute son énergie en énergie cinétique

La réorganisation des atomes et des électrons dans les molécules modifie l’énergie du système

Explication

La réorganisation des atomes et des électrons dans les molécules entraîne une variation de l’énergie du système. Un déplacement global peut modifier la part macroscopique, mais il n’explique pas ici la variation due à la réaction chimique.

3. Pour une transformation dont on connaît les variations d’enthalpie et d’entropie, quelle relation permet de calculer la variation d’énergie libre de Gibbs ?

ΔG=ΔH+TΔS\Delta G = \Delta H + T\Delta S
ΔG=ΔS−TΔH\Delta G = \Delta S - T\Delta H
ΔG=ΔH−TΔS\Delta G = \Delta H - T\Delta S
ΔG=TΔH−ΔS\Delta G = T\Delta H - \Delta S

$$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$$

Explication

La variation d’énergie libre de Gibbs est donnée par ΔG=ΔH−TΔS\Delta G = \Delta H - T\Delta S. Additionner les deux contributions au lieu de soustraire le terme lié à l’entropie ne respecte pas cette relation.

4. Une réaction présente une variation d’énergie libre ΔG<0\Delta G < 0 : quelle interprétation est correcte ?

Elle est endergonique et défavorable, et ses réactifs possèdent davantage d’énergie libre que ses produits
Elle est endergonique et favorable, et ses produits possèdent davantage d’énergie libre que ses réactifs
Elle est exergonique et défavorable, et ses produits possèdent davantage d’énergie libre que ses réactifs
Elle est exergonique et favorable, et ses réactifs possèdent davantage d’énergie libre que ses produits

Elle est exergonique et favorable, et ses réactifs possèdent davantage d’énergie libre que ses produits

Explication

Une valeur négative de ΔG\Delta G caractérise une réaction exergonique thermodynamiquement favorable, dont les réactifs ont davantage d’énergie libre que les produits. Une réaction endergonique ne correspond pas à cette interprétation du signe négatif.

5. Qu’est-ce que le métabolisme d’un organisme ?

L’ensemble des réactions chimiques par lesquelles il transforme matière et énergie
L’ensemble des mécanismes qui répartissent ses cellules dans les différents tissus
L’ensemble des mouvements qui lui permettent de se déplacer dans son milieu
L’ensemble des échanges gazeux qui assurent son approvisionnement en oxygène

L’ensemble des réactions chimiques par lesquelles il transforme matière et énergie

Explication

Le métabolisme regroupe les réactions chimiques grâce auxquelles l’organisme transforme la matière et l’énergie. Les échanges gazeux peuvent contribuer à ces transformations, mais ils ne constituent pas à eux seuls la définition du métabolisme.

6. Quelle molécule constitue une réserve énergétique rapidement mobilisable dans les cellules ?

La phosphocréatine
Les lipides
L’amidon
Le glycogène

La phosphocréatine

Explication

La phosphocréatine fournit une réserve d’énergie rapidement mobilisable. Le glycogène est également une réserve glucidique mobilisable, mais il n’est pas identifié ici comme la réserve à mobilisation rapide.

7. Quel rôle l’ATP joue-t-il dans le couplage des réactions cellulaires ?

Il crée un gradient de protons en consommant directement du phosphate inorganique.
Il relie des réactions libérant de l’énergie à des processus qui en nécessitent.
Il stocke à long terme l’énergie excédentaire sous forme de réserves lipidiques.
Il accélère les réactions en abaissant leur énergie d’activation.

Il relie des réactions libérant de l’énergie à des processus qui en nécessitent.

Explication

L’ATP sert d’intermédiaire énergétique rapidement utilisé et régénéré pour coupler des réactions exergoniques aux processus cellulaires demandeurs d’énergie. La diminution de l’énergie d’activation relève du rôle des enzymes, et non de l’ATP.

8. En quoi l’action d’une enzyme diffère-t-elle de la modification du bilan énergétique d’une réaction ?

Elle réduit l’énergie d’activation et accélère la réaction, sans modifier sa variation d’énergie libre.
Elle réduit la variation d’énergie libre et accélère la réaction, sans modifier son énergie d’activation.
Elle modifie la variation d’énergie libre et l’énergie d’activation, sans changer la vitesse de réaction.
Elle augmente l’énergie d’activation et ralentit la réaction, sans modifier sa variation d’énergie libre.

Elle réduit l’énergie d’activation et accélère la réaction, sans modifier sa variation d’énergie libre.

Explication

Une enzyme facilite le franchissement de la barrière d’activation, ce qui accélère la réaction, tout en laissant inchangée sa variation d’énergie libre. Réduire cette variation d’énergie libre n’est pas le rôle du catalyseur : elle demeure identique en présence ou en absence de l’enzyme.

9. Lorsqu’une réaction se déroule plus rapidement grâce à une enzyme, quelle conséquence l’action de l’enzyme a-t-elle sur la barrière énergétique et le bilan énergétique de la réaction ?

Elle rend la variation d’énergie libre nulle en supprimant la barrière d’activation.
Elle augmente l’énergie d’activation tout en rendant la variation d’énergie libre négative.
Elle abaisse la variation d’énergie libre sans modifier l’énergie d’activation.
Elle abaisse l’énergie d’activation sans modifier la variation d’énergie libre.

Elle abaisse l’énergie d’activation sans modifier la variation d’énergie libre.

Explication

En abaissant l’énergie d’activation, l’enzyme facilite le franchissement de la barrière et accélère la réaction, sans changer son bilan énergétique. Abaisser la variation d’énergie libre ne correspond pas à l’effet catalytique décrit : cette variation reste inchangée.

10. Pour analyser l’énergie totale d’un système, comment faut-il distinguer ses contributions macroscopique et interne ?

La contribution macroscopique correspond aux interactions atomiques, tandis que l’énergie interne se limite aux mouvements de translation.
La contribution macroscopique regroupe les énergies moléculaires, tandis que l’énergie interne correspond au mouvement global du système.
La contribution macroscopique comprend notamment l’énergie cinétique, tandis que l’énergie interne regroupe des énergies microscopiques.
La contribution macroscopique mesure l’énergie nucléaire, tandis que l’énergie interne décrit principalement le déplacement du système dans l’espace.

La contribution macroscopique comprend notamment l’énergie cinétique, tandis que l’énergie interne regroupe des énergies microscopiques.

Explication

L’énergie totale comprend une part macroscopique, comme l’énergie cinétique, et l’énergie interne, constituée d’énergies microscopiques telles que la translation, la rotation et les interactions moléculaires. L’énergie interne ne désigne pas le mouvement global du système, mais les contributions à l’échelle microscopique.

11. Quelles caractéristiques décrivent une réaction endergonique et la variation d’énergie libre qui lui est associée ?

Elle présente une variation positive et ses réactifs possèdent davantage d’énergie libre que ses produits.
Elle présente une variation nulle et ses produits possèdent autant d’énergie libre que ses réactifs.
Elle présente une variation négative et ses produits possèdent davantage d’énergie libre que ses réactifs.
Elle présente une variation positive et ses produits possèdent davantage d’énergie libre que ses réactifs.

Elle présente une variation positive et ses produits possèdent davantage d’énergie libre que ses réactifs.

Explication

Une réaction endergonique exige un apport d’énergie libre : sa variation est positive et les produits ont plus d’énergie libre que les réactifs. Une variation négative caractérise plutôt une réaction exergonique, qui libère de l’énergie libre.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Énergie dans le vivant.

Qu’est-ce que l’énergie caractérise pour un système ?

Sa capacité à produire une transformation ou un travail.

Comment un système est-il délimité en thermodynamique ?

Par une frontière réelle ou fictive.

Que caractérise l’énergie libre de Gibbs G ?

L’énergie disponible pour une transformation et convertible en travail utile.

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