QCM : Bioénergie et potentiels rédox (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une bactérie tire son énergie de réactions chimiques, ses électrons de composés inorganiques et son carbone du CO2CO_2. Comment la classe-t-on selon ces trois critères ?

Chimiotrophe, lithotrophe et autotrophe
Chimiotrophe, lithotrophe et hétérotrophe
Phototrophe, lithotrophe et autotrophe
Chimiotrophe, organotrophe et autotrophe

Chimiotrophe, lithotrophe et autotrophe

Explication

L’énergie chimique définit le chimiotrophisme, les composés inorganiques comme source de pouvoir réducteur définissent le lithotrophisme, et le CO2CO_2 comme source de carbone définit l’autotrophie. Le phototrophisme confond énergie chimique et lumineuse, l’organotrophisme attribue aux électrons une origine organique, et l’hétérotrophie associe à tort le CO2CO_2 à une source de carbone organique.

2. Dans une cellule, une voie dégrade une molécule complexe en unités plus simples et libère de l’énergie. Comment caractériser cette voie ?

Un processus anabolique endergonique
Un processus catabolique endergonique
Un processus catabolique exergonique
Un processus anabolique exergonique

Un processus catabolique exergonique

Explication

Le catabolisme décompose des molécules complexes et ses réactions sont exergoniques, donc elles dégagent de l’énergie. L’anabolisme correspond à la synthèse de molécules complexes, tandis que le caractère endergonique indique une consommation d’énergie.

3. Un système reçoit 12 kJ12\,\text{kJ} de chaleur et effectue 5 kJ5\,\text{kJ} de travail. Quelle est sa variation d’énergie interne selon le premier principe ?

−7 kJ-7\,\text{kJ}
7 kJ7\,\text{kJ}
−17 kJ-17\,\text{kJ}
17 kJ17\,\text{kJ}

$$7\,\text{kJ}$$

Explication

Le premier principe s’écrit ΔU=q−w\Delta U=q-w : ainsi, ΔU=12−5=7 kJ\Delta U=12-5=7\,\text{kJ}. La valeur 17 kJ17\,\text{kJ} provient de l’addition du travail, tandis que les résultats négatifs inversent le bilan des échanges.

4. Lors d’un processus spontané, l’entropie du système diminue, mais celle de son environnement augmente davantage. Que peut-on conclure ?

L’entropie de l’univers augmente et le processus est spontané
L’entropie de l’univers augmente et le processus est non spontané
L’entropie de l’univers diminue et le processus est spontané
L’entropie de l’univers reste stable et le processus est spontané

L’entropie de l’univers augmente et le processus est spontané

Explication

La spontanéité exige une augmentation de l’entropie totale de l’univers, soit ΔSsysteˋme+ΔSenvironnement>0\Delta S_{\mathrm{système}}+\Delta S_{\mathrm{environnement}}>0. Une baisse de l’entropie du système ne suffit donc pas à conclure à une baisse de l’entropie de l’univers : c’est le bilan des deux contributions qui compte.

5. Que représente l’énergie libre de Gibbs dans un système à température et pression constantes ?

La quantité de matière transformée à l’équilibre
La mesure du désordre de l’environnement
L’énergie totale échangée sous forme de chaleur
L’énergie disponible pour fournir un travail

L’énergie disponible pour fournir un travail

Explication

L’énergie libre de Gibbs évalue l’énergie disponible pour fournir un travail lorsque la température et la pression sont constantes. L’entropie caractérise plutôt la tendance d’un système à évoluer vers un état plus désordonné et plus probable.

6. Dans les conditions standard biochimiques présentées, quelle variation d’énergie libre standard accompagne l’hydrolyse de l’ATP en ADP et phosphate inorganique ?

−9 kJ mol−1-9\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}
+30,5 kJ mol−1+30,5\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}
−60 kJ mol−1-60\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}
−30,5 kJ mol−1-30,5\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}

$$-30,5\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}$$

Explication

L’hydrolyse ATP→ADP+PiATP\rightarrow ADP+P_i possède une variation d’énergie libre standard biochimique de −30,5 kJ mol−1-30,5\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}. La valeur de −60 kJ mol−1-60\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}} concerne plutôt l’hydrolyse du phosphoénolpyruvate.

7. Quel rôle joue une déshydrogénase dans de nombreuses réactions biologiques d’oxydation ?

Elle transfère un groupement phosphate à un substrat pour favoriser son oxydation.
Elle libère du dioxyde de carbone en rompant une liaison carbone-carbone du substrat.
Elle incorpore de l’oxygène moléculaire au substrat sans transfert d’électrons.
Elle catalyse le retrait d’hydrogènes du composé oxydé, associé à un transfert d’électrons.

Elle catalyse le retrait d’hydrogènes du composé oxydé, associé à un transfert d’électrons.

Explication

Dans de nombreuses réactions biologiques, l’oxydation correspond à une déshydrogénation catalysée par une déshydrogénase. Le transfert d’un phosphate, contrairement au retrait d’hydrogènes accompagné d’un transfert d’électrons, ne définit pas cette fonction.

8. Dans une pile électrochimique, quel rôle joue le pont salin entre les deux compartiments ?

Catalyser la réduction à la cathode
Augmenter la différence de potentiel entre les électrodes
Maintenir l’électroneutralité des deux solutions
Fournir les électrons qui circulent dans le circuit extérieur

Maintenir l’électroneutralité des deux solutions

Explication

Le pont salin permet de préserver l’électroneutralité des solutions dans les deux compartiments pendant le fonctionnement de la pile. Les électrons circulent dans le circuit conducteur extérieur, et non dans le pont salin.

9. Quelle différence distingue le potentiel standard d’un couple de son potentiel standard apparent lorsque la demi-réaction implique des protons ?

Le potentiel standard concerne les transferts d’électrons, tandis que le potentiel apparent concerne les transferts de protons.
Le potentiel apparent est mesuré à demi-équivalence, tandis que le potentiel standard se mesure après réduction totale.
Le potentiel standard varie avec le pH, tandis que le potentiel apparent reste indépendant de la concentration en protons.
Le potentiel apparent varie avec le pH, tandis que le potentiel standard est défini dans les conditions standard de référence.

Le potentiel apparent varie avec le pH, tandis que le potentiel standard est défini dans les conditions standard de référence.

Explication

Pour une demi-réaction associant protons et électrons, le potentiel standard apparent dépend du pH, comme l’indique le terme proportionnel à celui-ci dans son expression. Le potentiel standard, contrairement au potentiel apparent, sert de référence et n’est pas défini comme variant avec le pH.

10. Quel niveau de structure d’une protéine décrit l’association de plusieurs chaînes polypeptidiques ?

La structure secondaire
La structure quaternaire
La structure primaire
La structure tertiaire

La structure quaternaire

Explication

La structure quaternaire correspond à l’association de plusieurs polypeptides. La structure tertiaire décrit plutôt la conformation tridimensionnelle d’une seule chaîne.

11. Pourquoi la glycine ne présente-t-elle pas d’activité optique ?

Son carbone α porte une chaîne latérale cyclique qui limite sa rotation.
Ses deux fonctions ionisables s’annulent à pH neutre.
Sa fonction amine secondaire empêche la polarisation de la lumière.
Son carbone α porte deux substituants identiques, donc il n’est pas chiral.

Son carbone α porte deux substituants identiques, donc il n’est pas chiral.

Explication

La glycine ne possède pas de centre chiral, car son carbone α porte deux atomes d’hydrogène identiques, ce qui explique l’absence de déviation de la lumière polarisée plane. La chaîne cyclique et l’amine secondaire caractérisent plutôt la proline.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Bioénergie et potentiels rédox.

Selon quels critères les organismes sont-ils classés énergétiquement ?

Selon leur source d’énergie, leur pouvoir réducteur et leur source de carbone.

Quels traits caractérisent l’organisation et le fonctionnement d’un organisme vivant ?

Il est complexe, utilise l’énergie environnementale, s’autoréplique, s’autoassemble, répond à son environnement, possède des composants spécialisés et peut évoluer.

Dans la convention ΔU=q−w\Delta U=q-w, quel signe a la chaleur absorbée ?

Elle est positive.

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