QCM : Bioénergétique cellulaire (37 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Comment définit-on un système thermodynamique ?

Une partie de l’univers séparée de son environnement par une frontière
Une transformation qui convertit de l’énergie en matière
Une région de l’univers caractérisée par une température uniforme
Un ensemble de matière qui échange nécessairement avec l’environnement

Une partie de l’univers séparée de son environnement par une frontière

Explication

Un système thermodynamique est une portion de l’univers délimitée par une frontière qui la sépare de son environnement. La température uniforme peut caractériser certains systèmes, mais elle ne constitue pas la définition d’un système thermodynamique.

2. Une cellule échange de la matière et de l’énergie avec son environnement. À quelle catégorie de système correspond-elle ?

À un système isolé
À un système ouvert
À un système en équilibre
À un système fermé

À un système ouvert

Explication

Un système ouvert échange à la fois de la matière et de l’énergie avec son environnement. Un système fermé peut échanger de l’énergie, mais pas de matière.

3. Quelle échelle d’observation est retenue pour étudier les systèmes vivants dans ce cadre ?

La population d’une espèce
L’organisme entier
La cellule de mammifère
L’organe isolé

La cellule de mammifère

Explication

Les systèmes vivants sont considérés comme des systèmes ouverts, et l’échelle d’observation retenue est celle de la cellule de mammifère. L’organisme entier est une autre échelle d’étude, mais ce n’est pas celle choisie ici.

4. Dans une cellule, quelle forme d’énergie constitue la forme première et alimente les autres formes énergétiques ?

L’énergie mécanique
L’énergie électrique
L’énergie rédox
L’énergie osmotique

L’énergie rédox

Explication

L’énergie rédox est la forme première de l’énergie cellulaire et alimente les autres formes énergétiques. L’énergie mécanique peut être présente dans la cellule, mais elle n’y joue pas ce rôle premier.

5. Que permet de caractériser l’énergie libre de Gibbs lors d’une réaction ?

La température finale et la pression du système
Le mécanisme moléculaire et la durée de la réaction
La quantité de matière consommée et la vitesse de réaction
La spontanéité de la réaction et l’énergie qui lui est associée

La spontanéité de la réaction et l’énergie qui lui est associée

Explication

L’énergie libre de Gibbs est une fonction d’état qui indique la spontanéité d’une réaction et l’énergie qui lui est associée. Elle ne donne pas le mécanisme moléculaire ni la durée de la transformation.

6. Comment calcule-t-on la variation d’énergie libre entre l’état initial et l’état final ?

En soustrayant l’énergie libre initiale de l’énergie libre finale
En divisant l’énergie libre finale par l’énergie libre initiale
En soustrayant l’énergie libre finale de l’énergie libre initiale
En additionnant les énergies libres initiale et finale

En soustrayant l’énergie libre initiale de l’énergie libre finale

Explication

La variation d’énergie libre est la différence entre la valeur finale et la valeur initiale, soit ΔG=Gfinale−Ginitiale\Delta G = G_{finale} - G_{initiale}. Soustraire la valeur finale à la valeur initiale inverse le signe de cette variation.

7. Une transformation évolue spontanément vers un état de plus basse énergie libre. Quelle relation décrit sa variation d’énergie libre ?

ΔG<0\Delta G < 0
ΔG=Ginitiale\Delta G = G_{initiale}
ΔG=0\Delta G = 0
ΔG>0\Delta G > 0

$$\Delta G < 0$$

Explication

Une transformation spontanée évolue vers une énergie libre plus basse, ce qui correspond à ΔG<0\Delta G < 0. La relation ΔG=0\Delta G = 0 caractérise l’équilibre plutôt qu’une évolution spontanée vers un état plus bas.

8. Une réaction nécessite un apport d’énergie libre et présente ΔG>0\Delta G > 0. Comment qualifie-t-on ce processus ?

Exergonique
Endergonique
À l’équilibre
Spontané vers une énergie libre plus basse

Endergonique

Explication

Un processus endergonique nécessite un apport d’énergie libre et est caractérisé par ΔG>0\Delta G > 0. Un processus exergonique présente au contraire ΔG<0\Delta G < 0 et libère de l’énergie.

9. Quelle relation exprime le potentiel chimique d’une espèce en solution en fonction de son activité ?

μi=μi∘−RTln⁡ai\mu_i = \mu_i^\circ - RT\ln a_i
μi=μi∘+ai/(RT)\mu_i = \mu_i^\circ + a_i/(RT)
μi=μi∘+RTln⁡ai\mu_i = \mu_i^\circ + RT\ln a_i
μi=RTln⁡(μi∘+ai)\mu_i = RT\ln(\mu_i^\circ + a_i)

$$\mu_i = \mu_i^\circ + RT\ln a_i$$

Explication

Le potentiel chimique en solution s’écrit comme le potentiel chimique standard augmenté du terme RTln⁡aiRT\ln a_i. Le signe négatif devant ce terme ne correspond pas à la relation définissant le potentiel chimique.

10. Comment relier l’enthalpie libre molaire d’une réaction en conditions réelles à sa valeur standard et à son quotient de réaction Π\Pi ?

ΔrG=ΔrG∘−RTln⁡Π\Delta_rG = \Delta_rG^\circ - RT\ln\Pi
ΔrG=ΔrG∘+Π/(RT)\Delta_rG = \Delta_rG^\circ + \Pi/(RT)
ΔrG=ΔrG∘+RTln⁡Π\Delta_rG = \Delta_rG^\circ + RT\ln\Pi
ΔrG=RTln⁡(ΔrG∘+Π)\Delta_rG = RT\ln(\Delta_rG^\circ + \Pi)

$$\Delta_rG = \Delta_rG^\circ + RT\ln\Pi$$

Explication

En conditions réelles, l’enthalpie libre molaire comprend la valeur standard et le terme correctif RTln⁡ΠRT\ln\Pi. Placer un signe négatif devant ce terme donne une relation différente de celle qui relie la réaction au quotient de réaction.

11. Quelle différence distingue l’état standard chimique de l’état standard biochimique ?

Le premier fixe le pH à 7, tandis que le second fixe le pH à 0 et se note avec un prime
Le premier fixe la concentration en protons à 1 mM, tandis que le second fixe le pH à 7 et se note avec un prime
Le premier fixe le pH à 0, tandis que le second fixe conventionnellement le pH à 7 et se note avec un prime
Le premier fixe le pH à 0, tandis que le second fixe conventionnellement le pH à 7 sans notation particulière

Le premier fixe le pH à 0, tandis que le second fixe conventionnellement le pH à 7 et se note avec un prime

Explication

L’état standard chimique correspond à une concentration en protons de 1 M1\,\mathrm{M}, donc à pH 0, tandis que l’état standard biochimique fixe conventionnellement le pH à 7 et se note avec un prime. L’option qui attribue pH 7 à l’état chimique inverse les deux conventions.

12. À l’équilibre chimique, quelles relations relient la variation d’énergie libre de réaction et la constante d’équilibre ?

ΔrG=0\Delta_rG = 0 et ΔrG∘=−RTln⁡K\Delta_rG^\circ = -RT\ln K
ΔrG=0\Delta_rG = 0 et ΔrG∘=RTln⁡K\Delta_rG^\circ = RT\ln K
ΔrG=−RTln⁡K\Delta_rG = -RT\ln K et ΔrG∘=0\Delta_rG^\circ = 0
ΔrG=RTln⁡K\Delta_rG = RT\ln K et ΔrG∘=0\Delta_rG^\circ = 0

$$\Delta_rG = 0$$ et $$\Delta_rG^\circ = -RT\ln K$$

Explication

À l’équilibre, la variation d’énergie libre de réaction est nulle, tandis que la variation standard est liée à la constante d’équilibre par ΔrG∘=−RTln⁡K\Delta_rG^\circ = -RT\ln K. La relation avec le signe positif ne correspond pas à cette convention.

13. Que fixe la constante d’équilibre KK pour une réaction chimique ?

Le rapport des activités des produits et des réactifs à l’équilibre, sans imposer des concentrations égales
La vitesse à laquelle les produits se forment lorsque la réaction atteint l’équilibre
L’égalité des concentrations des produits et des réactifs à l’équilibre, quelle que soit la réaction
La quantité totale de matière consommée avant que la réaction atteigne l’équilibre

Le rapport des activités des produits et des réactifs à l’équilibre, sans imposer des concentrations égales

Explication

La constante d’équilibre détermine le rapport des activités des produits et des réactifs, et ce rapport n’exige pas des concentrations égales. Confondre ce rapport avec une égalité des concentrations est donc incorrect.

14. Pour une réaction dont le quotient réactionnel Π\Pi est inférieur à KK, dans quel sens l’évolution spontanée se fait-elle ?

Dans le sens direct, vers la formation des produits
Dans le sens inverse, vers la formation des réactifs
Dans le sens qui diminue la constante d’équilibre de la réaction
Dans aucun sens, car le système est nécessairement à l’équilibre

Dans le sens direct, vers la formation des produits

Explication

Lorsque Π<K\Pi < K, la réaction évolue dans le sens direct pour rapprocher le quotient réactionnel de sa valeur d’équilibre. Le sens inverse est favorisé dans la situation opposée, lorsque Π>K\Pi > K.

15. Quelle différence caractérise une cellule par rapport à un système fermé de laboratoire ?

La cellule et le système de laboratoire sont tous deux ouverts et évoluent loin de l’équilibre
La cellule atteint l’équilibre thermodynamique, tandis que le système fermé reste ouvert et hétérogène
La cellule est fermée et homogène, tandis que le système de laboratoire demeure hors équilibre
La cellule est ouverte, hétérogène et hors équilibre, tandis que le système fermé tend vers l’équilibre thermodynamique

La cellule est ouverte, hétérogène et hors équilibre, tandis que le système fermé tend vers l’équilibre thermodynamique

Explication

Une cellule est un système ouvert, hétérogène et hors équilibre, contrairement au système fermé qui tend vers l’équilibre thermodynamique. La présenter comme un système fermé inverse précisément cette distinction.

16. À quelle condition une réaction thermodynamiquement défavorable peut-elle se dérouler grâce à un couplage ?

Une réaction endergonique lui est couplée, le bilan global reste positif, et deux enzymes agissent sans intermédiaire commun
Une réaction favorable se déroule séparément, puis son énergie est transmise sans enzyme ni intermédiaire commun
Une réaction exergonique lui est couplée, le bilan global est inférieur ou égal à zéro, et une enzyme et un intermédiaire commun assurent le couplage
Une réaction exergonique lui est couplée, mais le bilan global peut rester positif si l’intermédiaire commun est abondant

Une réaction exergonique lui est couplée, le bilan global est inférieur ou égal à zéro, et une enzyme et un intermédiaire commun assurent le couplage

Explication

Le couplage permet à une réaction défavorable de se dérouler lorsque la réaction exergonique associée rend le bilan global inférieur ou égal à zéro, avec un intermédiaire commun et une enzyme. Un bilan global positif ne satisfait pas cette condition énergétique.

17. Lors de la phosphorylation du glucose par l’hexokinase, quel bilan énergétique résulte du couplage avec l’hydrolyse de l’ATP ?

−44,4 kJ⋅mol−1-44{,}4\ \text{kJ·mol}^{-1}, obtenu en additionnant les valeurs absolues des deux contributions
+44,4 kJ⋅mol−1+44{,}4\ \text{kJ·mol}^{-1}, obtenu en additionnant les deux contributions avec leur signe
+16,6 kJ⋅mol−1+16{,}6\ \text{kJ·mol}^{-1}, obtenu en associant −30,5-30{,}5 et +13,9 kJ⋅mol−1+13{,}9\ \text{kJ·mol}^{-1}
−16,6 kJ⋅mol−1-16{,}6\ \text{kJ·mol}^{-1}, obtenu en associant −30,5-30{,}5 et +13,9 kJ⋅mol−1+13{,}9\ \text{kJ·mol}^{-1}

$$-16{,}6\ \text{kJ·mol}^{-1}$$, obtenu en associant $$-30{,}5$$ et $$+13{,}9\ \text{kJ·mol}^{-1}$$

Explication

L’hydrolyse de l’ATP apporte −30,5 kJ⋅mol−1-30{,}5\ \text{kJ·mol}^{-1} et la phosphorylation du glucose demande +13,9 kJ⋅mol−1+13{,}9\ \text{kJ·mol}^{-1}, soit un bilan de −16,6 kJ⋅mol−1-16{,}6\ \text{kJ·mol}^{-1}. Le bilan positif de même amplitude inverse le signe de la somme.

18. Dans une réaction de transfert de groupe, qu’est-ce qui distingue l’accepteur du groupe transféré de celui d’une hydrolyse ?

Dans le transfert comme dans l’hydrolyse, l’accepteur est une molécule d’ATP
Dans le transfert comme dans l’hydrolyse, l’accepteur est une molécule d’eau
Dans le transfert, l’accepteur est l’eau, tandis que dans l’hydrolyse, c’est une autre molécule
Dans le transfert, l’accepteur est une autre molécule, tandis que dans l’hydrolyse, c’est l’eau

Dans le transfert, l’accepteur est une autre molécule, tandis que dans l’hydrolyse, c’est l’eau

Explication

Une réaction de transfert utilise une autre molécule comme accepteur du groupe, tandis que l’accepteur en hydrolyse est l’eau. Inverser ces deux rôles confond les définitions des réactions.

19. Quelle place l’ATP occupe-t-il parmi les composés à haut potentiel de transfert ?

Une position énergétique intermédiaire entre des composés comme le phosphoénolpyruvate et le glucose-6-phosphate
Une position énergétique inférieure à celle du glucose-6-phosphate, mais supérieure à celle du phosphoénolpyruvate
Une position énergétique supérieure à celle du phosphoénolpyruvate et du glucose-6-phosphate
Une position énergétique identique à celle du phosphoénolpyruvate et du glucose-6-phosphate

Une position énergétique intermédiaire entre des composés comme le phosphoénolpyruvate et le glucose-6-phosphate

Explication

L’ATP occupe une position énergétique intermédiaire entre le phosphoénolpyruvate et le glucose-6-phosphate. Il n’est donc pas placé au-dessus de ces deux composés dans la hiérarchie décrite.

20. Quelle équation et quelle variation standard décrivent l’hydrolyse de l’ATP en ADP et phosphate inorganique ?

ATP+H2O→ADP+PiATP + H_2O \rightarrow ADP + P_i, avec ΔrG∘′=−30,5 kJ⋅mol−1\Delta_rG^{\circ\prime} = -30{,}5\ \text{kJ·mol}^{-1}
ATP+Pi→ADP+H2OATP + P_i \rightarrow ADP + H_2O, avec ΔrG∘′=+30,5 kJ⋅mol−1\Delta_rG^{\circ\prime} = +30{,}5\ \text{kJ·mol}^{-1}
ATP+H2O→AMP+PiATP + H_2O \rightarrow AMP + P_i, avec ΔrG∘′=−30,5 kJ⋅mol−1\Delta_rG^{\circ\prime} = -30{,}5\ \text{kJ·mol}^{-1}
ADP+Pi→ATP+H2OADP + P_i \rightarrow ATP + H_2O, avec ΔrG∘′=−30,5 kJ⋅mol−1\Delta_rG^{\circ\prime} = -30{,}5\ \text{kJ·mol}^{-1}

$$ATP + H_2O \rightarrow ADP + P_i$$, avec $$\Delta_rG^{\circ\prime} = -30{,}5\ \text{kJ·mol}^{-1}$$

Explication

L’hydrolyse considérée consomme de l’eau et produit de l’ADP et du phosphate inorganique, avec une variation standard de −30,5 kJ⋅mol−1-30{,}5\ \text{kJ·mol}^{-1}. L’équation inverse décrit la synthèse de l’ATP et n’a pas cette variation négative.

21. Quelle valeur approximative peut atteindre la variation d’énergie libre de l’hydrolyse de l’ATP dans les conditions cellulaires ?

Environ −50 kJ⋅mol−1-50\ \text{kJ·mol}^{-1}
Environ −30,5 kJ⋅mol−1-30{,}5\ \text{kJ·mol}^{-1}
Environ +50 kJ⋅mol−1+50\ \text{kJ·mol}^{-1}
Environ +30,5 kJ⋅mol−1+30{,}5\ \text{kJ·mol}^{-1}

Environ $$-50\ \text{kJ·mol}^{-1}$$

Explication

Dans les conditions cellulaires, l’hydrolyse de l’ATP peut présenter une variation d’énergie libre d’environ −50 kJ⋅mol−1-50\ \text{kJ·mol}^{-1}. La valeur de −30,5 kJ⋅mol−1-30{,}5\ \text{kJ·mol}^{-1} correspond à la variation standard, et non à cette valeur cellulaire approximative.

22. Quelle différence distingue un système tampon du potentiel phosphate de la synthèse nette d’ATP ?

Le tampon redistribue un phosphate en utilisant une liaison phosphoanhydre préexistante, tandis que la synthèse nette crée une nouvelle liaison de ce type
Le tampon et la synthèse nette créent tous deux une nouvelle liaison phosphoanhydre à chaque transfert
Le tampon crée une nouvelle liaison phosphoanhydre, tandis que la synthèse nette redistribue une liaison préexistante
Le tampon libère le phosphate par hydrolyse de l’ATP, tandis que la synthèse nette transfère le phosphate vers une autre molécule

Le tampon redistribue un phosphate en utilisant une liaison phosphoanhydre préexistante, tandis que la synthèse nette crée une nouvelle liaison de ce type

Explication

Un système tampon du potentiel phosphate redistribue le phosphate grâce à une liaison phosphoanhydre préexistante, tandis que la synthèse nette d’ATP en crée une nouvelle. Inverser la création et la redistribution confond le rôle des deux processus.

23. Qu’est-ce qui caractérise une réaction d’oxydoréduction ?

Un échange d’atomes entre des espèces chimiques
Un échange d’électrons entre des espèces chimiques
Un transfert de chaleur entre des espèces chimiques
Un échange de protons entre des espèces chimiques

Un échange d’électrons entre des espèces chimiques

Explication

Une réaction d’oxydoréduction implique un transfert d’électrons entre espèces. Un transfert de protons peut accompagner certaines réactions, mais il ne définit pas une réaction rédox.

24. Lors d’une réaction rédox, comment distinguer une réduction d’une oxydation ?

La réduction libère de l’énergie, tandis que l’oxydation en consomme.
La réduction gagne des protons, tandis que l’oxydation en perd.
La réduction perd des électrons, tandis que l’oxydation en gagne.
La réduction gagne des électrons, tandis que l’oxydation en perd.

La réduction gagne des électrons, tandis que l’oxydation en perd.

Explication

Une réduction correspond à un gain d’électrons et une oxydation à une perte d’électrons. La confusion la plus fréquente consiste à inverser ces deux variations du nombre d’électrons.

25. Deux couples rédox peuvent échanger spontanément des électrons : lequel les fournit et lequel les reçoit ?

Le couple le plus concentré les fournit au couple le moins concentré.
Le couple au potentiel le plus bas les fournit au couple au potentiel le plus élevé.
Le couple le plus oxydé les fournit au couple le plus réduit.
Le couple au potentiel le plus élevé les fournit au couple au potentiel le plus bas.

Le couple au potentiel le plus bas les fournit au couple au potentiel le plus élevé.

Explication

Les électrons passent spontanément du couple de potentiel plus bas, qui joue le rôle de donneur, vers celui de potentiel plus élevé, qui les accepte. Inverser les potentiels reviendrait à inverser le sens spontané du transfert.

26. Pour une réaction rédox échangeant nn électrons avec une différence de potentiel ΔE\Delta E, quelle relation donne la variation d’énergie libre ?

ΔrG=nFΔE\Delta_rG=nF\Delta E
ΔrG=−nΔE\Delta_rG=-n\Delta E
ΔrG=−nFΔE\Delta_rG=-nF\Delta E
ΔrG=−FΔEn\Delta_rG=-\frac{F\Delta E}{n}

$$\Delta_rG=-nF\Delta E$$

Explication

La variation d’énergie libre est donnée par ΔrG=−nFΔE\Delta_rG=-nF\Delta E, où FF est la constante de Faraday. La relation avec un signe positif inverse le lien de signe entre l’énergie libre et la différence de potentiel.

27. Quel rôle les coenzymes d’oxydoréduction jouent-ils lors de l’oxydation des molécules du catabolisme ?

Ils empêchent les électrons libérés d’être transférés entre espèces.
Ils fournissent des électrons aux molécules en cours d’oxydation.
Ils reçoivent les électrons libérés au cours de cette oxydation.
Ils convertissent les électrons libérés en molécules de catabolisme.

Ils reçoivent les électrons libérés au cours de cette oxydation.

Explication

Ces coenzymes ont un potentiel élevé de transfert d’électrons et reçoivent ceux libérés lors de l’oxydation des molécules cataboliques. Ils ne sont donc pas, dans ce rôle, les donneurs d’électrons aux molécules oxydées.

28. Quelle association distingue correctement les formes oxydées et réduites du FMN et du FAD ?

FMN et FAD sont oxydés ; FMNH₂ et FADH₂ sont réduits.
FMN et FADH₂ sont oxydés ; FMNH₂ et FAD sont réduits.
FMNH₂ et FAD sont oxydés ; FMN et FADH₂ sont réduits.
FMNH₂ et FADH₂ sont oxydés ; FMN et FAD sont réduits.

FMN et FAD sont oxydés ; FMNH₂ et FADH₂ sont réduits.

Explication

Les formes oxydées sont FMN et FAD, tandis que les formes réduites sont FMNH₂ et FADH₂. L’association inverse confond les coenzymes avant et après leur gain d’électrons.

29. Quel énoncé décrit le rôle du NAD⁺ et du FAD dans le métabolisme ?

Ils jouent un rôle central dans l’anabolisme réducteur, notamment lors des fermentations et des oxydations phosphorylantes.
Ils jouent un rôle central dans le catabolisme oxydatif, notamment lors de la réplication de l’ADN et de la traduction.
Ils jouent un rôle central dans le catabolisme oxydatif, notamment lors des fermentations et des oxydations phosphorylantes.
Ils jouent un rôle central dans le catabolisme oxydatif, notamment lors de la synthèse des acides nucléiques et de la photosynthèse.

Ils jouent un rôle central dans le catabolisme oxydatif, notamment lors des fermentations et des oxydations phosphorylantes.

Explication

Le NAD⁺ et le FAD interviennent de façon centrale dans des réactions du catabolisme oxydatif, dont les fermentations et les oxydations phosphorylantes. La synthèse des acides nucléiques et la photosynthèse ne sont pas les exemples cités pour ce rôle.

30. Quelle expression décrit le potentiel électrochimique d’un soluté de charge zz, en fonction de sa concentration [S][S] et du potentiel électrique Ψ\Psi ?

μ~=μ~∘+RT[S]+zFΨ\tilde{\mu}=\tilde{\mu}^{\circ}+RT[S]+zF\Psi
μ~=μ~∘+RTln⁡[S]−zFΨ\tilde{\mu}=\tilde{\mu}^{\circ}+RT\ln[S]-zF\Psi
μ~=μ~∘+RTln⁡[S]+zFΨ\tilde{\mu}=\tilde{\mu}^{\circ}+RT\ln[S]+zF\Psi
μ~=μ~∘−RTln⁡[S]+zFΨ\tilde{\mu}=\tilde{\mu}^{\circ}-RT\ln[S]+zF\Psi

$$\tilde{\mu}=\tilde{\mu}^{\circ}+RT\ln[S]+zF\Psi$$

Explication

Le potentiel électrochimique comprend une contribution de concentration, RTln⁡[S]RT\ln[S], et une contribution électrique, zFΨzF\Psi, en plus du potentiel standard. Remplacer le logarithme par une dépendance linéaire à la concentration ne donne pas cette relation.

31. Pour une mole d’un soluté transférée du compartiment 1 au compartiment 2, quelle expression donne la variation de potentiel électrochimique ?

Δμ~1→2=RTln⁡[S]2[S]1+zF(Ψ2−Ψ1)\Delta\tilde{\mu}_{1\to2}=RT\ln\frac{[S]_2}{[S]_1}+zF(\Psi_2-\Psi_1)
Δμ~1→2=RTln⁡[S]1[S]2+zF(Ψ2−Ψ1)\Delta\tilde{\mu}_{1\to2}=RT\ln\frac{[S]_1}{[S]_2}+zF(\Psi_2-\Psi_1)
Δμ~1→2=RTln⁡[S]2[S]1+F(Ψ2−Ψ1)\Delta\tilde{\mu}_{1\to2}=RT\ln\frac{[S]_2}{[S]_1}+F(\Psi_2-\Psi_1)
Δμ~1→2=RTln⁡[S]2[S]1+zF(Ψ1−Ψ2)\Delta\tilde{\mu}_{1\to2}=RT\ln\frac{[S]_2}{[S]_1}+zF(\Psi_1-\Psi_2)

$$\Delta\tilde{\mu}_{1\to2}=RT\ln\frac{[S]_2}{[S]_1}+zF(\Psi_2-\Psi_1)$$

Explication

La variation entre les compartiments 1 et 2 combine le logarithme du rapport de concentrations [S]2/[S]1[S]_2/[S]_1 et la différence électrique Ψ2−Ψ1\Psi_2-\Psi_1 multipliée par zFzF. Inverser le rapport de concentrations changerait le signe de la contribution chimique.

32. Comment les facteurs qui gouvernent le transfert diffèrent-ils entre un soluté non chargé et un soluté chargé ?

Le soluté non chargé dépend du gradient de concentration ; le soluté chargé dépend aussi du gradient électrique.
Les deux solutés dépendent du gradient de concentration, mais seul le soluté non chargé dépend du potentiel électrique.
Les deux solutés dépendent du gradient électrique, mais seul le soluté chargé dépend de la concentration.
Le soluté non chargé dépend du gradient électrique ; le soluté chargé dépend du gradient de concentration.

Le soluté non chargé dépend du gradient de concentration ; le soluté chargé dépend aussi du gradient électrique.

Explication

Pour un soluté non chargé, le transfert dépend du gradient de concentration, tandis qu’un soluté chargé dépend également du gradient électrique. La charge n’ajoute donc pas une contribution électrique au cas non chargé.

33. Dans quel sens un soluté diffuse-t-il spontanément selon son potentiel électrochimique ?

Dans le sens où son potentiel électrochimique diminue.
Dans le sens où sa concentration reste constante.
Dans le sens où son potentiel électrochimique augmente.
Dans le sens où le potentiel électrique s’annule.

Dans le sens où son potentiel électrochimique diminue.

Explication

La diffusion spontanée se fait dans le sens de décroissance du potentiel électrochimique. Une hausse de ce potentiel correspondrait au sens opposé à la tendance spontanée.

34. Une molécule est déplacée contre son gradient de potentiel électrochimique. Quelle condition caractérise ce transport actif ?

Il est couplé à une diffusion favorable de la même molécule.
Il utilise nécessairement l’hydrolyse directe d’une molécule d’ATP.
Il se produit sans dépense énergétique si la molécule est chargée.
Il est couplé à un processus exergonique qui fournit l’énergie nécessaire.

Il est couplé à un processus exergonique qui fournit l’énergie nécessaire.

Explication

Le déplacement contre un gradient de potentiel électrochimique est défavorable et nécessite un couplage avec un processus exergonique. L’hydrolyse directe de l’ATP est un mode possible de couplage, mais elle n’est pas requise dans tous les transports actifs.

35. Quelle différence distingue le transport actif primaire du transport actif secondaire ?

Le transport primaire est électroneutre, tandis que le transport secondaire déplace nécessairement une charge nette.
Le transport primaire couple le déplacement défavorable à une réaction chimique, tandis que le secondaire le couple à la diffusion favorable d’un autre soluté.
Le transport primaire utilise le gradient d’un autre soluté, tandis que le secondaire couple le déplacement à une réaction chimique.
Le transport primaire déplace deux solutés dans le même sens, tandis que le secondaire les déplace en sens opposés.

Le transport primaire couple le déplacement défavorable à une réaction chimique, tandis que le secondaire le couple à la diffusion favorable d’un autre soluté.

Explication

Le transport actif primaire tire directement son énergie d’une réaction chimique, alors que le transport secondaire exploite la diffusion favorable d’un autre soluté. L’inversion de ces deux mécanismes est une confusion courante.

36. Lors de la synthèse d’ATP par l’ATP synthase, quel couplage fournit l’énergie à la réaction endergonique ?

Le transport exergonique de protons suivant leur gradient électrochimique est couplé à la synthèse d’ATP.
La diffusion favorable d’ATP est couplée au transport exergonique de protons contre leur gradient.
Le transport endergonique de protons contre leur gradient électrochimique est couplé à la dégradation d’ATP.
L’hydrolyse exergonique d’ATP est couplée à l’accumulation de protons suivant leur gradient.

Le transport exergonique de protons suivant leur gradient électrochimique est couplé à la synthèse d’ATP.

Explication

L’ATP synthase utilise le transport exergonique de protons dans le sens de leur gradient électrochimique pour entraîner la synthèse endergonique d’ATP. Le passage de protons contre leur gradient demanderait un apport d’énergie plutôt que d’en fournir à cette synthèse.

37. Un transporteur fait passer un ion moteur et un soluté associé dans des directions opposées. De quel type de transport s’agit-il ?

D’un antiport, qui déplace les deux substances en sens opposés.
D’un transport électroneutre, qui ne crée aucun déséquilibre de charge.
D’un uniport, qui transporte un seul soluté à travers la membrane.
D’un symport, qui déplace les deux substances dans le même sens.

D’un antiport, qui déplace les deux substances en sens opposés.

Explication

Un antiport transporte l’ion moteur et le soluté dans des directions opposées. Un symport les ferait passer dans le même sens; le caractère électroneutre, lui, décrit le bilan de charge et non le nombre de solutés transportés.

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Comment définir un système thermodynamique ?

Une partie de l’univers séparée de son environnement par une frontière.

Qu’échange un système isolé avec son environnement ?

Il n’échange ni matière ni énergie.

Qu’échange un système fermé avec son environnement ?

Il échange de l’énergie, mais pas de matière.

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