QCM : Bioénergétique et réactions d’oxydoréduction — 23 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle transformation caractérise principalement le catabolisme ?

La dégradation enzymatique de nutriments avec libération d’énergie
La conversion de l’ATP en précurseurs sans production énergétique
La synthèse enzymatique de polymères avec consommation d’énergie
La formation de réserves à partir de molécules déjà complexes

La dégradation enzymatique de nutriments avec libération d’énergie

Explication

Le catabolisme dégrade les glucides, les lipides et les protéines afin de fournir de l’énergie. La synthèse de molécules complexes et la consommation d’énergie relèvent plutôt de l’anabolisme.

2. Une cellule doit fabriquer une protéine à partir de petits précurseurs et mobilise de l’énergie pour cette opération. De quel processus s’agit-il ?

D’une hydrolyse produisant des nutriments simples
D’une voie catabolique de dégradation
D’une voie anabolique de biosynthèse
D’un échange thermique avec le milieu

D’une voie anabolique de biosynthèse

Explication

L’anabolisme assemble des molécules volumineuses à partir de précurseurs simples en nécessitant un apport énergétique. Une voie catabolique ferait au contraire intervenir la dégradation de molécules et la fourniture d’énergie.

3. Quel est l’objet d’étude de la bioénergétique ?

La classification des cellules selon leur forme et leur organisation
La transmission des caractères héréditaires entre générations
L’énergie stockée dans les molécules et ses variations lors des réactions
La structure des tissus formés par des cellules spécialisées

L’énergie stockée dans les molécules et ses variations lors des réactions

Explication

La bioénergétique analyse l’énergie emmagasinée dans les molécules ainsi que les changements énergétiques associés aux réactions biochimiques. La structure cellulaire et l’hérédité appartiennent à d’autres domaines de la biologie.

4. Quelle combinaison décrit correctement la structure et le rôle de l’ATP ?

Glycérol, acides gras et trois phosphates, formant la principale réserve lipidique
Glucose, ribose et un phosphate, constituant la paroi des cellules végétales
Adénine, désoxyribose et deux phosphates, stockant l’information génétique cellulaire
Adénine, ribose et trois phosphates, fournissant de l’énergie à plusieurs activités cellulaires

Adénine, ribose et trois phosphates, fournissant de l’énergie à plusieurs activités cellulaires

Explication

L’ATP contient de l’adénine, du ribose et trois groupements phosphates, et fournit de l’énergie aux transports actifs, aux mouvements et aux biosynthèses. Les autres combinaisons confondent sa structure avec celles d’autres molécules cellulaires.

5. Quelle conséquence découle du premier principe de la thermodynamique lors d’une réaction ?

L’énergie totale se conserve, tandis qu’elle peut changer de forme
L’énergie totale disparaît, car une réaction en détruit une partie
L’énergie totale augmente, car une réaction en crée une partie
L’énergie reste sous la même forme pendant toute la réaction

L’énergie totale se conserve, tandis qu’elle peut changer de forme

Explication

Le premier principe affirme que l’énergie ne peut être ni créée ni détruite, mais qu’elle peut être convertie d’une forme à une autre. La conservation de l’énergie n’implique donc pas la conservation de sa forme.

6. Un système reçoit une chaleur qq et fournit un travail ww. Quelle expression permet de calculer sa variation d’énergie ?

ΔE=w−q\Delta E=w-q
ΔE=q+w\Delta E=q+w
ΔE=q−w\Delta E=q-w
ΔE=qw\Delta E=\frac{q}{w}

$$\Delta E=q-w$$

Explication

La variation d’énergie du système est donnée par ΔE=q−w\Delta E=q-w, avec qq représentant la chaleur échangée et ww le travail fourni par le système. Ajouter le travail ou inverser les termes ne respecte pas la convention indiquée.

7. À pression constante, comment relier la variation d’enthalpie à la variation d’énergie et au travail d’expansion ?

ΔH=ΔE+PΔV\Delta H=\Delta E+P\Delta V
ΔH=ΔE−PΔV\Delta H=\Delta E-P\Delta V
ΔH=PΔV−ΔE\Delta H=P\Delta V-\Delta E
ΔH=ΔEPΔV\Delta H=\frac{\Delta E}{P\Delta V}

$$\Delta H=\Delta E+P\Delta V$$

Explication

À pression constante, l’enthalpie varie selon la relation ΔH=ΔE+PΔV\Delta H=\Delta E+P\Delta V. Le terme PΔVP\Delta V s’ajoute donc à la variation d’énergie dans cette expression.

8. Quelle relation exprime la variation d’énergie libre de Gibbs à température et pression constantes ?

ΔG=TΔS−ΔH\Delta G=T\Delta S-\Delta H
ΔG=ΔHTΔS\Delta G=\frac{\Delta H}{T\Delta S}
ΔG=ΔH+TΔS\Delta G=\Delta H+T\Delta S
ΔG=ΔH−TΔS\Delta G=\Delta H-T\Delta S

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

Explication

La variation d’énergie libre de Gibbs est calculée par ΔG=ΔH−TΔS\Delta G=\Delta H-T\Delta S dans ces conditions. Le signe négatif devant le terme entropique distingue cette relation des expressions proposées par les distracteurs.

9. Quelle affirmation distingue correctement une réaction exergonique d’une réaction endergonique ?

Une réaction exergonique a ΔG>0\Delta G>0 et demande de l’énergie, tandis qu’une réaction endergonique a ΔG<0\Delta G<0 et peut être spontanée
Une réaction exergonique absorbe de l’énergie avec ΔG>0\Delta G>0, tandis qu’une réaction endergonique en libère avec ΔG<0\Delta G<0
Une réaction exergonique a ΔG<0\Delta G<0 et peut être spontanée, tandis qu’une réaction endergonique a ΔG>0\Delta G>0 et demande de l’énergie
Une réaction exergonique a ΔG=0\Delta G=0 à l’équilibre, tandis qu’une réaction endergonique libère de la chaleur

Une réaction exergonique a $$\Delta G<0$$ et peut être spontanée, tandis qu’une réaction endergonique a $$\Delta G>0$$ et demande de l’énergie

Explication

Une réaction exergonique possède ΔG<0\Delta G<0 et peut évoluer spontanément sans apport extérieur, alors qu’une réaction endergonique possède ΔG>0\Delta G>0 et nécessite un apport énergétique. La valeur de ΔG\Delta G, et non la seule chaleur échangée, permet cette distinction.

10. Que signifie une valeur de ΔG=0\Delta G=0 pour un système ?

Le système nécessite un apport énergétique pour atteindre l’état initial
Le système évolue spontanément vers l’état final avec libération d’énergie
Le système est à l’équilibre et les deux états ont la même énergie libre
Le système absorbe de la chaleur parce que son enthalpie augmente

Le système est à l’équilibre et les deux états ont la même énergie libre

Explication

Lorsque ΔG=0\Delta G=0, le système est à l’équilibre et les énergies libres des états initial et final sont égales. Une évolution spontanée est plutôt associée à une valeur négative de ΔG\Delta G.

11. Quelle relation relie la variation d’énergie libre standard ΔG∘\Delta G^\circ à la constante d’équilibre KeqK_{eq} dans les conditions standards ?

ΔG∘=−RTln⁡Keq\Delta G^\circ=-RT\ln K_{eq}
ΔG∘=RTln⁡Keq\Delta G^\circ=RT\ln K_{eq}
ΔG∘=−RTKeq\Delta G^\circ=-RTK_{eq}
ΔG∘=RTln⁡Keq\Delta G^\circ=\frac{RT}{\ln K_{eq}}

$$\Delta G^\circ=-RT\ln K_{eq}$$

Explication

La variation d’énergie libre standard est égale à −RTln⁡Keq-RT\ln K_{eq}, ce qui relie directement la thermodynamique à la position de l’équilibre. Le signe positif devant le logarithme inverserait cette relation et conduirait à une interprétation erronée de l’équilibre.

12. Pour la réaction A+B→C+DA+B\rightarrow C+D, quelle expression permet de calculer la variation d’énergie libre dans les conditions cellulaires ?

ΔG=ΔG∘′+RTln⁡[C][D][A][B]\Delta G=\Delta G^{\circ\prime}+RT\ln\frac{[C][D]}{[A][B]}
ΔG=ΔG∘′+RTln⁡[A]+[B][C]+[D]\Delta G=\Delta G^{\circ\prime}+RT\ln\frac{[A]+[B]}{[C]+[D]}
ΔG=ΔG∘+RTln⁡[A][B][C][D]\Delta G=\Delta G^\circ+RT\ln\frac{[A][B]}{[C][D]}
ΔG=ΔG∘′−RTln⁡[C][D][A][B]\Delta G=\Delta G^{\circ\prime}-RT\ln\frac{[C][D]}{[A][B]}

$$\Delta G=\Delta G^{\circ\prime}+RT\ln\frac{[C][D]}{[A][B]}$$

Explication

Dans la cellule, ΔG\Delta G dépend de ΔG∘′\Delta G^{\circ\prime} et du quotient des concentrations des produits par celles des réactifs. Confondre ΔG\Delta G avec ΔG∘′\Delta G^{\circ\prime} néglige l’effet des concentrations cellulaires.

13. Que signifie une valeur négative de ΔG∘′\Delta G^{\circ\prime} pour une réaction A+B→C+DA+B\rightarrow C+D ?

Elle correspond à Keq>1K_{eq}>1 et favorise les produits à l’équilibre.
Elle correspond à Keq<1K_{eq}<1 et favorise les réactifs à l’équilibre.
Elle indique que les concentrations des réactifs sont égales à celles des produits.
Elle montre que la réaction exige un apport d’énergie pour former les produits.

Elle correspond à $$K_{eq}>1$$ et favorise les produits à l’équilibre.

Explication

Une valeur négative de ΔG∘′\Delta G^{\circ\prime} est associée à une constante d’équilibre supérieure à 1, donc à un équilibre déplacé vers les produits. Une constante inférieure à 1 favoriserait plutôt les réactifs.

14. Comment un couplage énergétique permet-il une réaction endergonique ?

Il l’associe à une réaction exergonique dont l’énergie compense son besoin.
Il remplace les réactifs endergoniques par des produits plus stables.
Il transforme directement la réaction endergonique en réaction d’oxydoréduction.
Il augmente la température afin de rendre la réaction spontanée.

Il l’associe à une réaction exergonique dont l’énergie compense son besoin.

Explication

Le couplage associe une réaction endergonique à une réaction exergonique, de sorte que l’énergie libérée par cette dernière compense le coût énergétique. Une hausse de température ne constitue pas le mécanisme général du couplage énergétique.

15. Quelle est la variation d’énergie libre standard de l’hydrolyse de l’ATP en ADP et phosphate inorganique ?

+16,3 kJ⋅mol−1+16,3\ \text{kJ·mol}^{-1}
+30,5 kJ⋅mol−1+30,5\ \text{kJ·mol}^{-1}
−14,2 kJ⋅mol−1-14,2\ \text{kJ·mol}^{-1}
−30,5 kJ⋅mol−1-30,5\ \text{kJ·mol}^{-1}

$$-30,5\ \text{kJ·mol}^{-1}$$

Explication

L’hydrolyse de l’ATP possède une variation d’énergie libre standard de −30,5 kJ⋅mol−1-30,5\ \text{kJ·mol}^{-1} et est donc exergonique. La synthèse de l’ATP correspond à la transformation inverse et présente le caractère endergonique associé.

16. Dans une réaction d’oxydoréduction, quel est le rôle du réducteur et de l’oxydant ?

Le réducteur fournit de l’énergie à l’oxydant sans modifier leur charge électronique.
Le réducteur accepte des électrons de l’oxydant, qui les donne.
Le réducteur et l’oxydant échangent des protons sans transférer d’électrons.
Le réducteur donne des électrons à l’oxydant, qui les accepte.

Le réducteur donne des électrons à l’oxydant, qui les accepte.

Explication

Une oxydoréduction implique un transfert d’électrons du réducteur vers l’oxydant. Le réducteur est donc le donneur, tandis que l’oxydant est l’accepteur, et non l’inverse.

17. Quelle distinction décrit correctement le réducteur et l’oxydant dans un couple rédox ?

Le réducteur et l’oxydant sont pauvres en électrons, mais seul le second peut les recevoir.
Le réducteur et l’oxydant sont riches en électrons, mais seul le premier peut les transférer.
Le réducteur est riche en électrons et les donne; l’oxydant est pauvre en électrons et les accepte.
Le réducteur est pauvre en électrons et les accepte; l’oxydant est riche en électrons et les donne.

Le réducteur est riche en électrons et les donne; l’oxydant est pauvre en électrons et les accepte.

Explication

Le réducteur possède une richesse relative en électrons et peut les céder, alors que l’oxydant les accepte. Inverser ces rôles revient à confondre le donneur et l’accepteur d’électrons.

18. Quelle relation exprime la variation d’énergie libre standard d’une réaction d’oxydoréduction ?

ΔG∘′=nFΔE∘′\Delta G^{\circ\prime}=\frac{nF}{\Delta E^{\circ\prime}}
ΔG∘′=−nFΔE∘′\Delta G^{\circ\prime}=-nF\Delta E^{\circ\prime}
ΔG∘′=nFΔE∘′\Delta G^{\circ\prime}=nF\Delta E^{\circ\prime}
ΔG∘′=−ΔE∘′nF\Delta G^{\circ\prime}=-\frac{\Delta E^{\circ\prime}}{nF}

$$\Delta G^{\circ\prime}=-nF\Delta E^{\circ\prime}$$

Explication

La relation thermodynamique entre l’énergie libre et le potentiel rédox est ΔG∘′=−nFΔE∘′\Delta G^{\circ\prime}=-nF\Delta E^{\circ\prime}. Le signe négatif indique notamment qu’un potentiel global positif est associé à une variation d’énergie libre négative.

19. Dans quel sens les électrons se déplacent-ils spontanément entre deux couples rédox ?

Du couple ayant le potentiel le plus élevé vers celui ayant le potentiel le plus faible.
Du couple le plus riche en protons vers celui qui en contient moins.
Du couple ayant le potentiel le plus faible vers celui ayant le potentiel le plus élevé.
Du couple présentant la plus grande concentration vers celui qui en présente moins.

Du couple ayant le potentiel le plus faible vers celui ayant le potentiel le plus élevé.

Explication

Le transfert spontané d’électrons s’effectue du couple au potentiel le plus faible vers celui au potentiel le plus élevé. Le sens inverse ne correspond pas à la règle donnée pour le déplacement spontané des électrons.

20. Quel est le rôle principal de la phosphorylation oxydative dans la production d’ATP ?

Elle produit les coenzymes réduits consommés par la chaîne respiratoire
Elle utilise l’énergie du transfert d’électrons pour synthétiser de l’ATP
Elle transforme directement le glucose en pyruvate dans la mitochondrie
Elle emmagasine l’oxygène sous forme de coenzyme réduit

Elle utilise l’énergie du transfert d’électrons pour synthétiser de l’ATP

Explication

La phosphorylation oxydative réoxyde les coenzymes réduits, transfère leurs électrons à la chaîne respiratoire et exploite l’énergie libérée pour former de l’ATP. La glycolyse et le cycle de Krebs fournissent notamment les coenzymes réduits, mais ne correspondent pas à cette fonction principale.

21. Dans quel compartiment cellulaire se déroule la phosphorylation oxydative, et quels coenzymes réduits y sont notamment utilisés ?

Dans le réticulum endoplasmique, avec l’oxygène et l’eau
Dans le noyau, avec le NAD⁺ et le FAD oxydé
Dans le cytosol, avec l’ATP et le glucose-6-phosphate
Dans la mitochondrie, avec le NADH + H⁺ et le FADH₂

Dans la mitochondrie, avec le NADH + H⁺ et le FADH₂

Explication

La phosphorylation oxydative se déroule dans la mitochondrie et utilise notamment le NADH + H⁺ ainsi que le FADH₂ comme donneurs d’électrons. Ces coenzymes sont réoxydés, tandis que l’oxygène joue le rôle d’accepteur final des électrons.

22. Quelle réaction une kinase catalyse-t-elle ?

La réduction de l’oxygène en eau dans la chaîne respiratoire
Le transfert d’un groupement phosphoryle de l’ATP vers une autre molécule
L’hydrolyse du glucose en pyruvate dans le cytosol
La formation d’un coenzyme réduit à partir d’un coenzyme oxydé

Le transfert d’un groupement phosphoryle de l’ATP vers une autre molécule

Explication

Une kinase, aussi appelée phosphotransférase, catalyse le transfert d’un groupement phosphoryle de l’ATP vers une autre molécule. Les autres propositions décrivent des processus de respiration cellulaire ou de dégradation métabolique, pas l’activité définissant une kinase.

23. Dans quelle condition un donneur de phosphoryle peut-il permettre la synthèse d’ATP à partir d’ADP ?

Lorsqu’il reçoit un groupement phosphoryle provenant de l’ATP
Lorsqu’il possède un potentiel énergétique inférieur à celui de l’ADP
Lorsqu’il est transformé en oxygène par une réaction d’oxydoréduction
Lorsqu’il possède un potentiel énergétique supérieur à celui de l’ATP

Lorsqu’il possède un potentiel énergétique supérieur à celui de l’ATP

Explication

La synthèse d’ATP à partir d’ADP est possible si le donneur de phosphoryle, tel que le phosphoénolpyruvate, possède un potentiel énergétique supérieur à celui de l’ATP. L’ATP peut alors recevoir le groupement phosphoryle et l’ADP est converti en ATP, plutôt que l’ATP soit hydrolysé pour fournir cette énergie.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 51 flashcards sur Bioénergétique et réactions d’oxydoréduction.

Qu'est-ce que le catabolisme dégrade enzymatiquement ?

Les glucides, lipides et protéines.

Quel est le rôle énergétique du catabolisme ?

Il fournit de l’énergie.

Qu'est-ce que l'anabolisme regroupe ?

Les biosynthèses produisant des molécules volumineuses à partir de précurseurs simples.

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