QCM : Bioénergétique cellulaire (23 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Concernant la cellule :

La cellule constitue le premier niveau d’organisation des virus et des prions.
Les virus représentent le niveau cellulaire de base des êtres vivants.
La cellule constitue le premier niveau d’organisation des êtres vivants.
Les prions constituent le premier niveau d’organisation du vivant.
La cellule forme la base structurale des organismes vivants cellulaires.

La cellule constitue le premier niveau d’organisation des êtres vivants. · La cellule forme la base structurale des organismes vivants cellulaires.

Explication

La cellule est le premier niveau d’organisation et le constituant de base des êtres vivants cellulaires. Les virus et les prions font exception et ne constituent donc pas des niveaux cellulaires de base.

2. Parmi les propositions suivantes concernant la compartimentation cellulaire, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

La compartimentation concerne les cellules eucaryotes et procaryotes.
La compartimentation concerne les structures cellulaires dépourvues d’organisation interne.
La compartimentation participe à l’efficacité des réactions métaboliques.
Les cellules eucaryotes présentent une organisation compartimentée.
La compartimentation rend les réactions métaboliques cellulaires très efficaces.

La compartimentation concerne les cellules eucaryotes et procaryotes. · La compartimentation participe à l’efficacité des réactions métaboliques. · Les cellules eucaryotes présentent une organisation compartimentée. · La compartimentation rend les réactions métaboliques cellulaires très efficaces.

Explication

Les cellules eucaryotes et procaryotes sont compartimentées, ce qui rend leurs réactions métaboliques très efficaces. Une structure cellulaire dépourvue de compartimentation ne correspond pas à cette caractéristique.

3. À propos des formes d’énergie utilisées par les organismes :

Les chimiotrophes exploitent une source d’énergie chimique.
Les phototrophes utilisent l’énergie lumineuse pour leurs activités.
Les chimiotrophes captent principalement l’énergie lumineuse.
Les chimiotrophes utilisent l’énergie de composés organiques.
L’énergie chimique est contenue dans les liaisons entre deux molécules.

Les chimiotrophes exploitent une source d’énergie chimique. · Les phototrophes utilisent l’énergie lumineuse pour leurs activités. · Les chimiotrophes utilisent l’énergie de composés organiques.

Explication

Les chimiotrophes exploitent une source d’énergie chimique provenant de composés organiques, tandis que les phototrophes utilisent l’énergie lumineuse. Les chimiotrophes ne captent donc pas principalement l’énergie lumineuse. L’énergie chimique est contenue dans les liaisons entre deux atomes, et non entre deux molécules.

4. Concernant l’énergie chimique, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

L’énergie chimique est contenue dans des liaisons entre atomes.
L’énergie chimique peut être récupérée lors de la rupture des liaisons.
L’énergie chimique correspond à l’énergie lumineuse stockée dans la cellule.
La rupture des liaisons atomiques ne permet pas de récupérer cette énergie.
Les liaisons entre deux atomes peuvent constituer un réservoir d’énergie.

L’énergie chimique est contenue dans des liaisons entre atomes. · L’énergie chimique peut être récupérée lors de la rupture des liaisons. · Les liaisons entre deux atomes peuvent constituer un réservoir d’énergie.

Explication

L’énergie chimique est contenue dans les liaisons entre atomes et peut être récupérée lorsque ces liaisons se rompent. Elle se distingue ainsi de l’énergie lumineuse, qui n’est pas une liaison atomique.

5. L’oxydoréduction se caractérise par :

Un transfert d’électrons entre deux composés.
Le passage simultané des deux composés vers l’état réduit.
Le passage d’un autre composé de l’état réduit à l’état oxydé.
Le passage d’un composé de l’état oxydé à l’état réduit.
Un échange portant sur des molécules sans modification de leur état électronique.

Un transfert d’électrons entre deux composés. · Le passage d’un autre composé de l’état réduit à l’état oxydé. · Le passage d’un composé de l’état oxydé à l’état réduit.

Explication

Une oxydoréduction implique un transfert d’électrons. Un composé est réduit tandis qu’un autre est oxydé ; les deux composés ne passent donc pas simultanément à l’état réduit.

6. Quelles sont les réponses exactes au sujet de l’énergie libre de Gibbs ?

Cette grandeur concerne l’énergie disponible pour réaliser un travail.
L’énergie libre de Gibbs peut être exprimée en joules.
L’énergie libre de Gibbs peut également être exprimée en calories.
Cette énergie est capable de fournir un travail.
L’énergie libre de Gibbs correspond à une portion de l’énergie du système.

Cette grandeur concerne l’énergie disponible pour réaliser un travail. · L’énergie libre de Gibbs peut être exprimée en joules. · L’énergie libre de Gibbs peut également être exprimée en calories. · Cette énergie est capable de fournir un travail. · L’énergie libre de Gibbs correspond à une portion de l’énergie du système.

Explication

L’énergie libre de Gibbs est la portion de l’énergie d’un système capable de fournir un travail. Elle peut être exprimée en joules ou en calories et représente donc l’énergie disponible pour le travail.

7. Concernant l’enthalpie, l’énergie libre et l’entropie à pression constante :

L’entropie S représente l’énergie disponible pour le travail.
L’enthalpie H représente l’énergie totale du système.
L’entropie S correspond à une énergie conservée dans les liaisons.
L’enthalpie H représente l’énergie disponible pour le travail.
L’énergie libre G représente la perte par la chaleur.

L’enthalpie H représente l’énergie totale du système.

Explication

À pression constante, l’enthalpie H représente l’énergie totale du système. L’énergie libre G représente la part disponible pour le travail, tandis que l’entropie S correspond à la perte par la chaleur. Ainsi, l’entropie S ne représente ni l’énergie disponible pour le travail ni une énergie conservée dans les liaisons, l’enthalpie H n’est pas l’énergie disponible pour le travail, et l’énergie libre G ne représente pas la perte par la chaleur.

8. Concernant les réactions exergoniques, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Une réaction exergonique libère de l’énergie au cours de sa réalisation.
Une réaction exergonique possède une variation d’énergie libre ΔG′\Delta G' inférieure à zéro.
Une réaction exergonique est spontanée dans les conditions considérées.
Une réaction exergonique présente une variation d’énergie libre ΔG′\Delta G' supérieure à zéro.
Une réaction exergonique se distingue d’une réaction endergonique par son caractère spontané.

Une réaction exergonique libère de l’énergie au cours de sa réalisation. · Une réaction exergonique possède une variation d’énergie libre $$\Delta G'$$ inférieure à zéro. · Une réaction exergonique est spontanée dans les conditions considérées. · Une réaction exergonique se distingue d’une réaction endergonique par son caractère spontané.

Explication

Une réaction exergonique est spontanée, libère de l’énergie et possède une variation d’énergie libre ΔG′<0\Delta G' < 0. Une variation positive de ΔG′\Delta G' caractérise au contraire une réaction endergonique.

9. Parmi les propositions suivantes concernant les réactions endergoniques, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Une réaction endergonique libère de l’énergie au lieu d’en consommer.
Une réaction endergonique consomme de l’énergie au cours de sa réalisation.
Une réaction endergonique n’est pas spontanée dans les conditions considérées.
Une réaction endergonique possède une variation d’énergie libre ΔG′\Delta G' négative.
Une réaction endergonique se déroule spontanément sans apport énergétique.

Une réaction endergonique consomme de l’énergie au cours de sa réalisation. · Une réaction endergonique n’est pas spontanée dans les conditions considérées.

Explication

Une réaction endergonique n’est pas spontanée et consomme de l’énergie. Elle possède une variation d’énergie libre ΔG′>0\Delta G' > 0, et non négative; elle ne se déroule donc pas sans apport énergétique.

10. La variation d’énergie libre d’une réaction s’exprime :

Par la relation ΔG=Gf−Gi\Delta G = G_f - G_i.
En soustrayant l’énergie initiale de l’énergie finale.
En additionnant les énergies initiale et finale.
Par la relation ΔG=Gi−Gf\Delta G = G_i - G_f.
Avec GiG_i représentant l’énergie finale et GfG_f l’énergie initiale.

Par la relation $$\Delta G = G_f - G_i$$. · En soustrayant l’énergie initiale de l’énergie finale.

Explication

La variation d’énergie libre est donnée par ΔG=Gf−Gi\Delta G = G_f - G_i. Ainsi, l’énergie finale est diminuée de l’énergie initiale; les rôles de GiG_i et GfG_f ne sont pas inversés.

11. Une réaction endergonique peut devenir favorable dans certaines conditions :

Son caractère favorable peut résulter d’une modification des conditions réactionnelles.
Elle peut nécessiter un apport énergétique pour être favorisée.
Elle devient favorable après diminution de la concentration des produits.
Un couplage avec une réaction exergonique peut fournir l’énergie nécessaire.
Une augmentation de la concentration des produits peut la rendre favorable.

Son caractère favorable peut résulter d’une modification des conditions réactionnelles. · Elle peut nécessiter un apport énergétique pour être favorisée. · Un couplage avec une réaction exergonique peut fournir l’énergie nécessaire. · Une augmentation de la concentration des produits peut la rendre favorable.

Explication

Une réaction endergonique peut être favorisée par une augmentation de la concentration des produits ou par un couplage exergonique. Elle peut aussi nécessiter un apport énergétique; diminuer la concentration des produits n’est pas le mécanisme décrit ici.

12. Concernant le couplage énergétique :

Le couplage associe deux réactions spontanées libérant de l’énergie.
La réaction associée spontanée est endergonique et consomme de l’énergie.
La réaction non spontanée libère l’énergie nécessaire au processus couplé.
La réaction exergonique couplée est non spontanée dans les conditions considérées.
Il associe une réaction endergonique à une réaction exergonique.

Il associe une réaction endergonique à une réaction exergonique.

Explication

Le couplage énergétique associe une réaction non spontanée et endergonique à une réaction spontanée et exergonique. La réaction exergonique libère l’énergie nécessaire, tandis que la réaction endergonique la consomme.

13. Quelles sont les réponses exactes au sujet de la condition énergétique d’un couplage ?

La réaction couplée est favorable lorsque sa variation d’énergie libre globale est négative.
La valeur positive du ΔG\Delta G global traduit un couplage énergétiquement favorable.
Une réaction endergonique peut être rendue possible si le couplage donne un ΔG\Delta G global négatif.
Un couplage est favorable lorsque la variation d’énergie libre globale est positive.
Une réaction endergonique devient possible avec un couplage dont le ΔG\Delta G global reste positif.

La réaction couplée est favorable lorsque sa variation d’énergie libre globale est négative. · Une réaction endergonique peut être rendue possible si le couplage donne un $$\Delta G$$ global négatif.

Explication

Un couplage rend possible la réaction endergonique lorsque la variation d’énergie libre globale est négative. Un ΔG\Delta G global positif correspond au contraire à une condition défavorable.

14. À propos des sources énergétiques utilisables par la cellule :

Le couple ATP/ADP participe à la fourniture d’énergie chimique cellulaire.
Le couple ATP/ADP est remplacé par le NAD+ pour les transferts de groupements phosphoryle.
L’ATP et l’ADP véhiculent principalement le pouvoir réducteur cellulaire.
L’ATP et l’ADP forment le principal couple de nucléotides à haut potentiel de transfert phosphoryle.
Le NAD+ et le FAD constituent la monnaie énergétique directe de la cellule.

Le couple ATP/ADP participe à la fourniture d’énergie chimique cellulaire. · L’ATP et l’ADP forment le principal couple de nucléotides à haut potentiel de transfert phosphoryle.

Explication

L’ATP et l’ADP constituent le principal couple de nucléotides à haut potentiel de transfert de groupement phosphoryle et forment la monnaie énergétique cellulaire. Le NAD+ et le FAD véhiculent plutôt un pouvoir réducteur.

15. Concernant l’énergie libre portée par le couple ATP/ADP, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La valeur énergétique du couple ATP/ADP est donnée en kJ par gramme.
La quantité d’énergie libre associée au couple ATP/ADP est exprimée par mole.
Le couple ATP/ADP véhicule une énergie libre de l’ordre de 100 à 110 kJ·mol⁻¹.
Le couple ATP/ADP véhicule une énergie libre proche de 5 à 10 kJ·mol⁻¹.
Le couple ATP/ADP véhicule une énergie libre de l’ordre de 50 à 55 kJ·mol⁻¹.

La quantité d’énergie libre associée au couple ATP/ADP est exprimée par mole. · Le couple ATP/ADP véhicule une énergie libre de l’ordre de 50 à 55 kJ·mol⁻¹.

Explication

Le couple ATP/ADP véhicule une petite quantité d’énergie libre de l’ordre de 50 à 55 kJ·mol⁻¹. Cette grandeur est exprimée par mole, et non en kJ par gramme; les autres valeurs proposées ne correspondent pas à celle indiquée.

16. Parmi les propositions suivantes concernant le pouvoir réducteur, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Le NAD+ et le FAD sont des cofacteurs d’oxydoréduction.
Le pouvoir réducteur permet des échanges d’hydrogènes entre composés réducteurs et oxydants.
L’ATP et l’ADP constituent les principaux cofacteurs du pouvoir réducteur.
Le NAD+ et le FAD véhiculent un pouvoir réducteur cellulaire.
Le pouvoir réducteur correspond au transfert de groupements phosphoryle par l’ATP.

Le NAD+ et le FAD sont des cofacteurs d’oxydoréduction. · Le pouvoir réducteur permet des échanges d’hydrogènes entre composés réducteurs et oxydants. · Le NAD+ et le FAD véhiculent un pouvoir réducteur cellulaire.

Explication

Le NAD+ et le FAD sont des cofacteurs d’oxydoréduction qui véhiculent le pouvoir réducteur. Celui-ci permet les échanges d’hydrogènes entre composés réducteurs et oxydants; l’ATP et l’ADP ont plutôt un rôle énergétique.

17. Les caractéristiques de la force proton-motrice comprennent :

Un gradient de protons reposant sur une différence de potentiel électrique.
Une différence de potentiel chimique indépendante de la présence d’une membrane.
Un gradient électrique de protons dépourvu de composante de concentration.
La combinaison d’un gradient de concentration et d’un gradient électrique de protons.
Une différence de potentiel électrochimique de part et d’autre d’une membrane.

La combinaison d’un gradient de concentration et d’un gradient électrique de protons. · Une différence de potentiel électrochimique de part et d’autre d’une membrane.

Explication

La force proton-motrice est une différence de potentiel électrochimique établie de part et d’autre d’une membrane. Elle résulte de la combinaison d’un gradient de concentration et d’un gradient électrique de protons; elle ne se limite donc pas à une seule composante.

18. Concernant le métabolisme, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Les réactions métaboliques impliquent des catalyseurs dépourvus de rôle enzymatique.
Le métabolisme regroupe les réactions cellulaires consommant de l’énergie.
Les participants d’une réaction métabolique peuvent être substrats, produits ou catalyseurs.
Le métabolisme énergétique correspond à toutes les réactions cellulaires sans distinction.
Le métabolisme regroupe l’ensemble des réactions cellulaires de l’organisme.

Les participants d’une réaction métabolique peuvent être substrats, produits ou catalyseurs. · Le métabolisme regroupe l’ensemble des réactions cellulaires de l’organisme.

Explication

Le métabolisme regroupe l’ensemble des réactions cellulaires, auxquelles participent notamment des substrats, des produits et des catalyseurs. Il ne se limite pas aux réactions consommant de l’énergie ni à celles produisant des composés riches en énergie. Le métabolisme énergétique est une partie plus restreinte, centrée sur la production d’énergie ou de composés riches en énergie.

19. Parmi les propositions suivantes concernant l’anabolisme, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Le catabolisme correspond à la formation de molécules complexes avec consommation énergétique.
Les réactions anaboliques participent à la construction de molécules complexes.
L’anabolisme assemble majoritairement des molécules complexes à partir de constituants plus simples.
L’anabolisme consomme de l’énergie pour réaliser des synthèses moléculaires.
Les réactions anaboliques produisent généralement de l’énergie utilisable par la cellule.

Les réactions anaboliques participent à la construction de molécules complexes. · L’anabolisme assemble majoritairement des molécules complexes à partir de constituants plus simples. · L’anabolisme consomme de l’énergie pour réaliser des synthèses moléculaires.

Explication

L’anabolisme correspond aux réactions de construction de molécules complexes et nécessite une consommation d’énergie. La production d’énergie et la dégradation moléculaire caractérisent plutôt le catabolisme.

20. Les caractéristiques du catabolisme comprennent :

Les réactions cataboliques peuvent transformer des molécules complexes en composés plus simples.
Le catabolisme est associé à une production d’énergie cellulaire.
Le catabolisme regroupe des processus qui dégradent des molécules complexes.
La libération d’énergie accompagne généralement les processus cataboliques.
Les processus cataboliques concernent la dégradation de molécules complexes.

Les réactions cataboliques peuvent transformer des molécules complexes en composés plus simples. · Le catabolisme est associé à une production d’énergie cellulaire. · Le catabolisme regroupe des processus qui dégradent des molécules complexes. · La libération d’énergie accompagne généralement les processus cataboliques. · Les processus cataboliques concernent la dégradation de molécules complexes.

Explication

Le catabolisme rassemble les processus de dégradation des molécules complexes. Cette dégradation produit de l’énergie, souvent récupérée sous forme directement utilisable ou de composés riches en énergie.

21. Concernant la distinction entre métabolisme intermédiaire et métabolisme énergétique :

Le métabolisme énergétique inclut les réactions liées à la synthèse et à la dégradation moléculaires.
Le métabolisme intermédiaire englobe des réactions liées au stockage, à la génération et à la consommation d’énergie.
Le métabolisme intermédiaire exclut les réactions de consommation d’énergie cellulaire.
Le métabolisme intermédiaire concerne uniquement les réactions produisant des composés riches en énergie.
Le métabolisme énergétique comprend les réactions enzymatiques intracellulaires de stockage énergétique.

Le métabolisme intermédiaire englobe des réactions liées au stockage, à la génération et à la consommation d’énergie.

Explication

Le métabolisme intermédiaire concerne les réactions enzymatiques intracellulaires liées à l’énergie ainsi qu’à la synthèse et à la dégradation des molécules. Le métabolisme énergétique est plus restreint et concerne les réactions produisant de l’énergie ou des composés riches en énergie.

22. Pour la réaction Glucose-1-phosphate → Fructose-6-phosphate, quelle(s) proposition(s) est(sont) exacte(s) ?

La variation d’énergie libre calculée pour cette réaction vaut ΔG′=−8,8 kJ⋅mol−1\Delta G' = -8,8\ \text{kJ·mol}^{-1}.
La variation d’énergie libre calculée pour cette réaction vaut ΔG′=−5,4 kJ⋅mol−1\Delta G' = -5,4\ \text{kJ·mol}^{-1}.
La variation d’énergie libre calculée pour cette réaction vaut ΔG′=+5,4 kJ⋅mol−1\Delta G' = +5,4\ \text{kJ·mol}^{-1}.
La somme des contributions énergétiques donne ΔG′=−7,1−1,7 kJ⋅mol−1\Delta G' = -7,1 - 1,7\ \text{kJ·mol}^{-1}.
La réaction présente une variation d’énergie libre égale à ΔG′=+8,8 kJ⋅mol−1\Delta G' = +8,8\ \text{kJ·mol}^{-1}.

La variation d’énergie libre calculée pour cette réaction vaut $$\Delta G' = -5,4\ \text{kJ·mol}^{-1}$$.

Explication

Le calcul donne ΔG′=−7,1+1,7=−5,4 kJ⋅mol−1\Delta G' = -7,1 + 1,7 = -5,4\ \text{kJ·mol}^{-1}. La valeur est donc négative ; les autres valeurs résultent d’une addition ou d’un signe incorrect.

23. À l’équilibre d’une réaction réversible, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La relation ([C]⋅[D])/([A]⋅[B])=K([C]\cdot[D])/([A]\cdot[B]) = K caractérise l’équilibre.
Le rapport des concentrations est inférieur à la constante d’équilibre à l’équilibre.
La variation d’énergie libre ΔG′\Delta G' est nulle à l’équilibre.
La constante d’équilibre est indépendante du rapport des concentrations à l’équilibre.
La variation d’énergie libre reste positive lorsque le rapport des concentrations atteint KK.

La relation $$([C]\cdot[D])/([A]\cdot[B]) = K$$ caractérise l’équilibre. · La variation d’énergie libre $$\Delta G'$$ est nulle à l’équilibre.

Explication

À l’équilibre, ΔG′=0\Delta G' = 0 et le rapport ([C]⋅[D])/([A]⋅[B])([C]\cdot[D])/([A]\cdot[B]) est égal à la constante d’équilibre. Les propositions associant l’équilibre à un rapport inférieur, à une variation positive ou à une indépendance vis-à-vis de ce rapport sont incorrectes.

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Qu'est-ce que la cellule dans l'organisation des êtres vivants ?

Le premier niveau d’organisation et le constituant de base des êtres vivants.

Quels êtres vivants ne sont pas constitués de cellules ?

Les virus et les prions.

Quelle conséquence a la compartimentation des cellules eucaryotes et procaryotes ?

Elle rend les réactions métaboliques cellulaires très efficaces.

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