QCM : Biochimie : eau, pH et acides nucléiques — 25 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle est la composition atomique de la molécule d’eau ?

Deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène
Un atome d’hydrogène et deux atomes d’oxygène
Un atome d’oxygène et trois atomes d’hydrogène
Deux atomes d’oxygène et deux atomes d’hydrogène

Deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène

Explication

La molécule H₂O contient deux atomes d’hydrogène liés à un atome d’oxygène par deux liaisons covalentes. Les autres compositions correspondent à des formules moléculaires différentes.

2. Comment caractériser correctement la polarité électrique d’une molécule d’eau ?

Elle porte une charge positive globale concentrée sur les hydrogènes
Elle porte une charge négative globale répartie entre ses trois atomes
Elle possède une charge globale nulle et aucune séparation de charges
Elle possède des charges partielles opposées, mais sa charge globale est nulle

Elle possède des charges partielles opposées, mais sa charge globale est nulle

Explication

L’oxygène porte une charge partielle négative et les hydrogènes des charges partielles positives, tandis que l’ensemble de la molécule reste neutre. La neutralité globale n’empêche donc pas la séparation locale des charges.

3. Quelle interaction définit une liaison hydrogène entre deux molécules d’eau ?

L’attraction entre deux oxygènes portant chacun une charge partielle négative
Le partage d’électrons entre l’oxygène et l’hydrogène d’une même molécule
La répulsion entre deux hydrogènes portant chacun une charge partielle positive
L’attraction entre un hydrogène partiellement positif et un oxygène partiellement négatif

L’attraction entre un hydrogène partiellement positif et un oxygène partiellement négatif

Explication

Une liaison hydrogène relie l’hydrogène partiellement positif d’une molécule à l’oxygène partiellement négatif d’une autre. Le partage d’électrons concerne plutôt une liaison covalente intramoléculaire.

4. Combien de liaisons hydrogène une molécule d’eau peut-elle former au maximum, et selon quels rôles ?

Trois : deux comme donneuse et une comme accepteur
Deux : une comme donneuse et une comme accepteur
Six : trois comme donneuse et trois comme accepteur
Quatre : deux comme donneuse et deux comme accepteur

Quatre : deux comme donneuse et deux comme accepteur

Explication

Une molécule d’eau peut donner deux liaisons hydrogène grâce à ses hydrogènes et en accepter deux grâce aux doublets électroniques de son oxygène. Les autres répartitions ne correspondent pas à ses capacités de donneuse et d’accepteur.

5. Combien de liaisons hydrogène avec l’eau les fonctions hydroxyle, carbonyle, carboxyle et amine peuvent-elles former respectivement ?

Deux, trois, quatre et deux
Une, deux, trois et quatre
Trois, deux, quatre et quatre
Quatre, quatre, deux et trois

Trois, deux, quatre et quatre

Explication

Ces fonctions peuvent former respectivement trois, deux, quatre et quatre liaisons hydrogène avec l’eau. La fonction méthyle, en revanche, est apolaire et ne forme pas ce type de liaison.

6. Quelle relation entre les liaisons hydrogène et la solubilité aqueuse est correcte ?

La solubilité augmente lorsque les groupes apolaires remplacent les groupes polaires
Une capacité accrue à former des liaisons hydrogène diminue la solubilité dans l’eau
Une capacité accrue à former des liaisons hydrogène favorise la solubilité dans l’eau
La formation de liaisons hydrogène n’a pas de rapport avec la solubilité aqueuse

Une capacité accrue à former des liaisons hydrogène favorise la solubilité dans l’eau

Explication

Les molécules qui forment davantage de liaisons hydrogène avec l’eau interagissent plus efficacement avec elle et sont généralement plus solubles. Les groupes apolaires contribuent beaucoup moins à cette compatibilité avec l’eau.

7. Quelle association entre un type d’interaction faible et les particules concernées est correcte ?

Les interactions hydrophobes relient des charges opposées dans un cristal ionique
Les liaisons ioniques résultent du rapprochement de deux atomes sans charge
Les liaisons hydrogène s’établissent entre deux groupes apolaires dans l’eau
Les forces de Van der Waals s’exercent entre des atomes très proches

Les forces de Van der Waals s’exercent entre des atomes très proches

Explication

Les forces de Van der Waals apparaissent entre des atomes très proches. Les charges opposées relèvent des interactions ioniques, tandis que les liaisons hydrogène concernent des groupes polaires.

8. Que se produit-il lorsqu’un cristal de NaCl se dissout dans l’eau ?

Les molécules d’eau alignent leurs oxygènes vers les deux ions et maintiennent le cristal intact
Les molécules d’eau entourent les ions, avec leur oxygène vers Na⁺ et leurs hydrogènes vers Cl⁻
Les molécules d’eau entourent les ions, avec leurs hydrogènes vers Na⁺ et leur oxygène vers Cl⁻
Les molécules d’eau détruisent les ions en transformant Na⁺ et Cl⁻ en atomes neutres

Les molécules d’eau entourent les ions, avec leur oxygène vers Na⁺ et leurs hydrogènes vers Cl⁻

Explication

L’oxygène partiellement négatif de l’eau s’oriente vers Na⁺, tandis que ses hydrogènes partiellement positifs s’orientent vers Cl⁻, ce qui sépare les ions. L’eau ne neutralise pas les ions et ne conserve pas leur assemblage cristallin.

9. Quelle équation représente l’auto-ionisation réversible de l’eau ?

2H2OH3O++OH2H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-
2H2O2H++O22H_2O \rightleftharpoons 2H^+ + O^{2-}
H3O++OH2H2OH_3O^+ + OH^- \rightarrow 2H_2O
H2OH++O2H_2O \rightarrow H^+ + O^{2-}

$$2H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-$$

Explication

Lors de l’auto-ionisation, deux molécules d’eau produisent un ion oxonium H₃O⁺ et un ion hydroxyde OH⁻ dans une réaction réversible. L’équation ne forme pas directement un ion oxyde O²⁻.

10. Quelles valeurs caractérisent le produit ionique et les concentrations ioniques de l’eau pure à température usuelle ?

Ke=[H+][OH]=107K_e=[H^+][OH^-]=10^{-7}, avec [H+]=[OH]=1014mathrmmolL1[H^+]=[OH^-]=10^{-14}mathrm{mol\,L^{-1}}
Ke=[H+][OH]=1014K_e=[H^+][OH^-]=10^{-14}, avec [H+]=[OH]=107mathrmmolL1[H^+]=[OH^-]=10^{-7}mathrm{mol\,L^{-1}}
Ke=[H+][OH]=1028K_e=[H^+][OH^-]=10^{-28}, avec chaque concentration égale à 1014mathrmmolL110^{-14}mathrm{mol\,L^{-1}}
Ke=[H+]+[OH]=1014K_e=[H^+]+[OH^-]=10^{-14}, avec chaque concentration égale à 107mathrmmolL110^{-7}mathrm{mol\,L^{-1}}

$$K_e=[H^+][OH^-]=10^{-14}$$, avec $$[H^+]=[OH^-]=10^{-7}mathrm{mol\,L^{-1}}$$

Explication

Dans l’eau pure, les concentrations de H⁺ et de OH⁻ valent chacune 107mathrmmolL110^{-7}mathrm{mol\,L^{-1}}, et leur produit vaut 101410^{-14}. Le produit ionique est une multiplication des concentrations, et non leur somme.

11. Une solution possède un pH de 3. Quelle relation entre les concentrations ioniques est correcte ?

Les ions H+H^+ et OHOH^- sont absents de la solution.
La concentration en ions H+H^+ est inférieure à celle des ions OHOH^-.
Les concentrations en ions H+H^+ et OHOH^- sont égales.
La concentration en ions H+H^+ est supérieure à celle des ions OHOH^-.

La concentration en ions $$H^+$$ est supérieure à celle des ions $$OH^-$$.

Explication

Un pH inférieur à 7 caractérise une solution acide, dans laquelle [H+]>[OH][H^+]>[OH^-]. L’égalité des concentrations correspond à une solution neutre, tandis que la relation inverse caractérise une solution basique.

12. Quelle relation permet de calculer le pOH d’une solution lorsque son pH vaut 4 ?

pOH=4pOH=4
pOH=4pOH=-4
pOH=14pOH=14
pOH=10pOH=10

$$pOH=10$$

Explication

La relation pH+pOH=14pH+pOH=14 donne ici pOH=144=10pOH=14-4=10. La valeur 4 correspond au pH fourni et non au pOH recherché.

13. Dans une réaction acide-base, quel rôle joue une base selon la définition de Brønsted-Lowry ?

Elle reçoit un proton H+H^+.
Elle libère un électron à la solution.
Elle transforme directement un proton en neutron.
Elle donne un proton H+H^+.

Elle reçoit un proton $$H^+$$.

Explication

Une base est définie comme une espèce capable d’accepter un proton H+H^+. Le don d’un proton correspond au comportement d’un acide, et non d’une base.

14. Quelle différence décrit correctement la dissociation d’un acide fort et celle d’un acide faible dans l’eau ?

Les deux acides restent moléculaires et ne participent pas à une réaction réversible.
L’acide fort se dissocie complètement, tandis que l’acide faible se dissocie incomplètement.
Les deux acides se dissocient complètement et produisent les mêmes espèces.
L’acide fort se dissocie incomplètement, tandis que l’acide faible se dissocie complètement.

L’acide fort se dissocie complètement, tandis que l’acide faible se dissocie incomplètement.

Explication

Un acide fort se dissocie complètement dans l’eau, alors qu’un acide faible ne se dissocie qu’en partie et peut participer à une réaction réversible. La dissociation complète n’est donc pas une propriété commune aux deux catégories.

15. Quelle propriété caractérise une solution tampon ?

Son pH augmente fortement après l’ajout d’une faible quantité d’acide ou de base.
Son pH dépend uniquement de la quantité totale de solvant présente.
Son pH varie peu après l’ajout d’une faible quantité d’acide ou de base.
Son pH devient égal à 7 après l’ajout d’une faible quantité d’acide ou de base.

Son pH varie peu après l’ajout d’une faible quantité d’acide ou de base.

Explication

Une solution tampon résiste aux faibles ajouts d’acide ou de base, de sorte que son pH ne change que peu. Elle ne ramène pas nécessairement le pH à 7 et ne subit pas une variation forte dans ces conditions.

16. Pourquoi un mélange d’un acide faible et de sa base conjuguée peut-il agir comme un tampon ?

La base conjuguée neutralise le solvant tandis que l’acide faible précipite les ions ajoutés.
L’acide faible consomme une base ajoutée et la base conjuguée capte un proton ajouté.
L’acide faible capte les protons ajoutés et la base conjuguée consomme les bases ajoutées.
Les deux espèces se dissocient complètement et empêchent toute réaction avec les ions ajoutés.

L’acide faible consomme une base ajoutée et la base conjuguée capte un proton ajouté.

Explication

L’acide faible peut réagir avec une base ajoutée, tandis que sa base conjuguée peut absorber un proton ajouté. La présence simultanée de ces deux formes permet donc de limiter les variations de pH.

17. Dans quelles conditions l’effet tampon est-il maximal pour un couple acide faible-base conjuguée ?

Lorsque la base conjuguée est absente et que l’acide est très concentré.
Lorsque le pH est très éloigné du pKa et que l’acide domine fortement.
Lorsque le pH vaut exactement 7, quelle que soit la composition du couple.
Lorsque le pH est proche du pKa et que les deux concentrations sont égales.

Lorsque le pH est proche du pKa et que les deux concentrations sont égales.

Explication

L’effet tampon est maximal lorsque le pH est proche du pKa et que les concentrations de l’acide et de sa base conjuguée sont égales. Si l’une des deux formes manque, la capacité à neutraliser l’ajout correspondant diminue.

18. Quelle fonction principale est assurée par l’ADN dans la cellule ?

Il sert principalement d’intermédiaire dans l’expression de l’information génétique.
Il catalyse directement la plupart des réactions métaboliques.
Il conserve et transmet l’information génétique.
Il transporte les acides aminés vers les ribosomes.

Il conserve et transmet l’information génétique.

Explication

L’ADN est un polymère de nucléotides qui supporte et transmet l’information génétique. Le rôle d’intermédiaire dans son expression caractérise notamment l’ARN, tandis que les deux autres fonctions relèvent d’autres molécules.

19. Quelle différence distingue un nucléotide d’un nucléoside ?

Un nucléotide associe une base, un sucre et des phosphates, tandis qu’un nucléoside associe une base et un sucre.
Un nucléotide contient deux sucres, tandis qu’un nucléoside contient une base et un phosphate.
Un nucléotide associe une base et un sucre, tandis qu’un nucléoside associe un sucre et des phosphates.
Un nucléotide contient une base et des phosphates, tandis qu’un nucléoside contient deux bases.

Un nucléotide associe une base, un sucre et des phosphates, tandis qu’un nucléoside associe une base et un sucre.

Explication

Un nucléotide comprend une base azotée, un sucre et un à trois groupements phosphate. Un nucléoside ne possède pas de phosphate et associe seulement une base à un sucre.

20. Quelle classification des bases azotées est correcte ?

La cytosine et la thymine sont des purines à deux cycles, tandis que l’adénine, la guanine et l’uracile sont des pyrimidines à un cycle.
La guanine et la cytosine sont des purines à un cycle, tandis que l’adénine, la thymine et l’uracile sont des pyrimidines à deux cycles.
L’adénine et l’uracile sont des purines à un cycle, tandis que la guanine, la cytosine et la thymine sont des pyrimidines à deux cycles.
L’adénine et la guanine sont des purines à deux cycles, tandis que la cytosine, la thymine et l’uracile sont des pyrimidines à un cycle.

L’adénine et la guanine sont des purines à deux cycles, tandis que la cytosine, la thymine et l’uracile sont des pyrimidines à un cycle.

Explication

Les purines, à deux cycles, sont l’adénine et la guanine. Les pyrimidines, à un cycle, comprennent la cytosine, la thymine et l’uracile.

21. Que se passe-t-il lors de la dénaturation thermique de l’ADN ?

Les deux brins restent associés, mais les liaisons phosphodiester sont rompues par la chaleur.
Les deux brins s’unissent davantage grâce à la formation de nouvelles liaisons hydrogène.
Les deux brins se séparent par rupture des liaisons hydrogène, sans destruction de la structure covalente.
Les bases azotées sont éliminées des nucléotides, ce qui détruit la séquence génétique.

Les deux brins se séparent par rupture des liaisons hydrogène, sans destruction de la structure covalente.

Explication

La chaleur provoque la rupture des liaisons hydrogène entre les bases complémentaires, ce qui sépare les deux brins. Elle ne détruit pas les liaisons covalentes de l’ossature de l’ADN.

22. Quelle caractéristique distingue généralement l’ARN de l’ADN ?

L’ARN contient du désoxyribose et de l’uracile, tandis que l’ADN contient du ribose et de la thymine.
L’ARN contient du ribose et de l’uracile, tandis que l’ADN contient du désoxyribose et de la thymine.
L’ARN contient du désoxyribose et de la thymine, tandis que l’ADN contient du ribose et de l’uracile.
L’ARN contient du ribose et de la thymine, tandis que l’ADN contient du désoxyribose et de l’uracile.

L’ARN contient du ribose et de l’uracile, tandis que l’ADN contient du désoxyribose et de la thymine.

Explication

L’ARN est généralement constitué d’un simple brin contenant du ribose et les bases A, U, G et C. La confusion fréquente consiste à lui attribuer la thymine et le désoxyribose, qui caractérisent plutôt l’ADN.

23. Quelle succession décrit correctement l’expression génétique ?

ADN, traduction en ARN, puis transcription de l’ARN en protéine.
Protéine, transcription en ARN, puis traduction de l’ARN en ADN.
ARN, transcription en ADN, puis traduction de l’ADN en protéine.
ADN, transcription en ARN, puis traduction de l’ARN en protéine.

ADN, transcription en ARN, puis traduction de l’ARN en protéine.

Explication

L’expression génétique suit le flux d’information allant de l’ADN vers l’ARN par transcription, puis de l’ARN vers la protéine par traduction. La traduction ne produit donc pas l’ARN à partir de l’ADN : elle produit une protéine à partir de l’ARN.

24. Quel rôle caractérise l’ARN messager lors de l’expression génétique ?

Il porte la copie de l’information d’un brin d’ADN et emploie U à la place de T.
Il forme une grande partie du ribosome et catalyse la liaison des nucléotides.
Il transporte un acide aminé vers le ribosome grâce à un anticodon complémentaire.
Il conserve les deux brins d’ADN et remplace le désoxyribose par du ribose.

Il porte la copie de l’information d’un brin d’ADN et emploie U à la place de T.

Explication

L’ARN messager est une copie de l’information génétique portée par un seul brin d’ADN et contient de l’uracile à la place de la thymine. Le transport d’un acide aminé et la présence d’un anticodon relèvent de l’ARN de transfert.

25. Lors de la traduction, quelle association entre un ARN de transfert et l’ARN messager est correcte ?

L’ARN de transfert apporte un acide aminé et son anticodon s’apparie au codon correspondant.
L’ARN de transfert fabrique un ribosome et son anticodon s’apparie à une base de l’ADN.
L’ARN de transfert copie un brin d’ADN et son codon s’apparie à l’anticodon correspondant.
L’ARN de transfert dégrade une protéine et son acide aminé s’apparie au codon correspondant.

L’ARN de transfert apporte un acide aminé et son anticodon s’apparie au codon correspondant.

Explication

L’ARN de transfert transporte un acide aminé et possède un anticodon complémentaire du codon porté par l’ARN messager. L’ARN messager porte les codons, tandis que l’ARN de transfert n’a pas pour fonction de copier l’ADN ni de fabriquer le ribosome.

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Quels atomes composent la molécule d’eau H₂O ?

Deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène.

Quelle est l’énergie approximative des liaisons covalentes dans l’eau ?

Environ 460 kJ/mol.

Quelle charge porte l’oxygène dans la molécule d’eau polaire ?

Une charge partielle négative.

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