QCM : Constituants et chimie du vivant — 30 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle proportion de la matière organique est représentée par les éléments CHONPS ?

Environ 96 %
Environ 1 %
Environ 5 %
Environ 99 %

Environ 99 %

Explication

Les éléments carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore et soufre représentent ensemble environ 99 % de la matière organique. La valeur de 96 % correspond au groupe plus restreint CHON, et non à CHONPS.

2. Lequel des ensembles suivants regroupe des macroéléments du vivant ?

H, O, Fe, Br, Al et Si
Fe, Cu, Zn, I et Se
Fe, Br, Al, Si et B
C, H, O, N, P, S, Na, Cl, Ca et Mg

C, H, O, N, P, S, Na, Cl, Ca et Mg

Explication

Les macroéléments comprennent notamment C, H, O, N, P, S, Na, Cl, Ca et Mg. Fe, Br, Al, Si et B appartiennent plutôt aux microéléments indispensables présents en faible proportion.

3. Pourquoi le carbone est-il qualifié de tétravalent ?

Il ne possède aucun électron externe et attire quatre ions voisins.
Il possède deux électrons externes et peut former deux liaisons ioniques.
Il possède quatre électrons libres sur sa couche externe et peut former quatre liaisons covalentes.
Il possède six électrons externes et forme six liaisons hydrogène.

Il possède quatre électrons libres sur sa couche externe et peut former quatre liaisons covalentes.

Explication

La tétravalence du carbone vient de ses quatre électrons libres sur la couche externe, qui lui permettent d’établir quatre liaisons covalentes. Les autres propositions attribuent au carbone un nombre d’électrons ou un type de liaison incompatible avec cette propriété.

4. Quel critère permet de définir une molécule organique ?

Elle est formée d’ions minéraux dissous dans un milieu aqueux.
Elle possède une charge électrique résultant d’une dissociation dans l’eau.
Elle contient nécessairement un atome d’oxygène associé à un atome de carbone.
Elle contient au moins une liaison C-H ou C-C avec du carbone à l’état réduit.

Elle contient au moins une liaison C-H ou C-C avec du carbone à l’état réduit.

Explication

Une molécule organique se reconnaît par la présence d’au moins une liaison C-H ou C-C où le carbone est réduit. La présence d’oxygène, la dissolution ionique ou la charge électrique ne constituent pas le critère de définition.

5. Quelles sont les quatre grandes classes de biomolécules organiques ?

Les ions, les sels, les gaz et les minéraux
L’eau, le dioxygène, le carbonate et le phosphate
Les acides, les bases, les oxydants et les réducteurs
Les protides, les glucides, les lipides et les acides nucléiques

Les protides, les glucides, les lipides et les acides nucléiques

Explication

Les quatre grandes classes de biomolécules organiques sont les protides, les glucides, les lipides et les acides nucléiques. Les autres ensembles regroupent des molécules minérales ou des catégories chimiques générales, pas les principales classes de biomolécules organiques.

6. Laquelle de ces molécules est minérale tout en contenant du carbone ?

Le dioxyde de carbone CO2CO_2
Le glucose
Un acide nucléique
Un acide aminé

Le dioxyde de carbone $$CO_2$$

Explication

Le dioxyde de carbone CO2CO_2 est une molécule minérale qui contient pourtant du carbone. La présence de carbone ne suffit donc pas à rendre une molécule organique, car le carbone doit notamment être à l’état réduit dans une liaison appropriée.

7. Quelle distinction caractérise correctement une liaison covalente par rapport aux liaisons faibles ?

La liaison covalente repose sur une attraction entre charges opposées, tandis que les liaisons faibles partagent des électrons.
La liaison covalente repose sur la mise en commun d’une paire d’électrons, tandis que les liaisons faibles sont principalement électrostatiques.
La liaison covalente est une interaction entre ions, tandis que les liaisons faibles concernent deux noyaux liés.
La liaison covalente résulte d’une déformation des nuages électroniques, tandis que les liaisons faibles forment quatre liaisons.

La liaison covalente repose sur la mise en commun d’une paire d’électrons, tandis que les liaisons faibles sont principalement électrostatiques.

Explication

Une liaison covalente est forte et repose sur le partage d’une paire d’électrons entre atomes. Les liaisons faibles sont principalement dues à des interactions électrostatiques, et non à un partage électronique équivalent.

8. Comment varie la force d’un pont salin selon le milieu ?

Il est absent dans l’eau et présent dans l’air.
Il est fort dans l’eau comme dans l’air.
Il est faible dans l’eau et fort dans l’air.
Il est fort dans l’eau et faible dans l’air.

Il est faible dans l’eau et fort dans l’air.

Explication

Un pont salin est une attraction électrostatique entre charges opposées, mais l’eau l’affaiblit fortement. Dans l’air, cette interaction est plus forte, contrairement à une liaison ionique placée dans un milieu aqueux.

9. Quelle description correspond à une liaison hydrogène ?

Une déformation complémentaire de deux nuages électroniques très proches.
Une mise en commun de deux électrons entre deux atomes de carbone voisins.
Une attraction entre un hydrogène δ+ lié à un atome électronégatif et un atome électronégatif accepteur.
Une attraction entre deux ions de charges opposées, renforcée par l’eau.

Une attraction entre un hydrogène δ+ lié à un atome électronégatif et un atome électronégatif accepteur.

Explication

Une liaison hydrogène est une interaction électrostatique faible entre un hydrogène partiellement positif, lié à un atome électronégatif, et un atome électronégatif accepteur. La mise en commun d’électrons décrit une liaison covalente, tandis que les autres propositions renvoient à un pont salin ou aux forces de Van der Waals.

10. Quel rôle un groupement fonctionnel joue-t-il dans une molécule organique ?

Il relie plusieurs monomères en formant une macromolécule
Il constitue l’ossature carbonée qui donne sa forme à la molécule
Il augmente la masse moléculaire sans modifier la réactivité
Il détermine certaines propriétés chimiques et participe aux réactions

Il détermine certaines propriétés chimiques et participe aux réactions

Explication

Un groupement fonctionnel est fixé au squelette carboné et influence les propriétés chimiques ainsi que les réactions de la molécule. Le squelette carboné fournit l’ossature, mais il ne correspond pas au groupement fonctionnel.

11. Quelle association décrit correctement les deux parties d’un acide gras amphiphile à pH 7 ?

Une partie alkyle polaire et un carboxylate hydrophobe
Une partie alkyle hydrophobe et un carboxylate polaire
Une partie carboxyle hydrophobe et un phosphate neutre
Une partie carbonée chargée et un hydroxyle apolaire

Une partie alkyle hydrophobe et un carboxylate polaire

Explication

À pH 7, l’acide gras possède une partie alkyle hydrophobe et un groupement carboxyle souvent présent sous forme carboxylate polaire. L’inversion de ces propriétés conduit à une interprétation erronée de son caractère amphiphile.

12. Quelle caractéristique définit une macromolécule selon sa masse et son origine ?

Une molécule dépassant 5 Da et formée par dissociation de polymères
Une molécule inférieure à 5 kDa et produite par association de lipides
Une molécule proche de 5 kDa et composée d’atomes carbonés cycliques
Une molécule dépassant 5 kDa et issue de monomères polymérisés

Une molécule dépassant 5 kDa et issue de monomères polymérisés

Explication

Une macromolécule possède une masse moléculaire supérieure à 5 kDa et résulte de la polymérisation de monomères. Une faible masse ou une simple association de lipides ne suffit donc pas à la définir.

13. Pourquoi l’eau est-elle à la fois globalement neutre et polaire ?

Ses atomes sont tous neutres et sa géométrie empêche toute polarisation
Son oxygène porte une charge négative entière et ses hydrogènes restent apolaires
Ses charges partielles se répartissent avec un oxygène δ− et des hydrogènes δ+
Ses électrons sont répartis uniformément autour de deux hydrogènes neutres

Ses charges partielles se répartissent avec un oxygène δ− et des hydrogènes δ+

Explication

La molécule d’eau a une charge globale nulle, mais la plus grande électronégativité de l’oxygène crée une charge partielle δ− sur celui-ci et des charges δ+ sur les hydrogènes. Une molécule apolaire ne présenterait pas cette séparation des charges partielles.

14. Comment se forme une liaison hydrogène entre deux molécules d’eau ?

Un hydrogène δ− attire l’hydrogène δ+ d’une molécule voisine
Un hydrogène δ+ attire l’oxygène δ− d’une molécule voisine
Un oxygène δ− partage ses électrons avec un carbone voisin
Deux oxygènes δ− s’attirent directement dans le réseau liquide

Un hydrogène δ+ attire l’oxygène δ− d’une molécule voisine

Explication

Le dipôle de l’eau permet à l’hydrogène partiellement positif d’attirer l’oxygène partiellement négatif d’une autre molécule. Les charges de même signe, comme deux oxygènes δ−, ne produisent pas cette attraction caractéristique.

15. Quel phénomène végétal est directement favorisé par les liaisons hydrogène de l’eau ?

La vaporisation de l’eau grâce à une faible chaleur latente
La compression de l’eau dans les conduits grâce à sa fluidité
La montée de la sève brute grâce à la capillarité
La flottabilité de la glace grâce à sa forte densité

La montée de la sève brute grâce à la capillarité

Explication

Les liaisons hydrogène contribuent à la cohésion de l’eau, à sa tension de surface et à sa capillarité, ce qui favorise la montée de la sève brute. La vaporisation dépend plutôt de la chaleur latente, tandis que la glace flotte en raison de sa densité plus faible.

16. Quelle valeur correspond à la capacité thermique massique de l’eau ?

2,26 kJg12{,}26\ \mathrm{kJ\,g^{-1}}
4,184 J°C1g14{,}184\ \mathrm{J\,°C^{-1}\,g^{-1}}
0,9 gcm30{,}9\ \mathrm{g\,cm^{-3}}
1 J°C1kg11\ \mathrm{J\,°C^{-1}\,kg^{-1}}

$$4{,}184\ \mathrm{J\,°C^{-1}\,g^{-1}}$$

Explication

La capacité thermique massique de l’eau vaut 4,184 J°C1g14{,}184\ \mathrm{J\,°C^{-1}\,g^{-1}} et décrit l’énergie nécessaire pour élever sa température. La valeur 2,26 kJg12{,}26\ \mathrm{kJ\,g^{-1}} correspond à la chaleur latente de vaporisation, qui concerne un changement d’état.

17. Pourquoi l’évaporation de la sueur contribue-t-elle au refroidissement du corps ?

Elle libère une capacité thermique massique élevée dans la peau
Elle augmente la densité de l’eau jusqu’à celle de la glace
Elle transforme la tension de surface en énergie mécanique
Elle consomme une chaleur latente élevée, d’environ 2,26 kJ par gramme

Elle consomme une chaleur latente élevée, d’environ 2,26 kJ par gramme

Explication

La vaporisation de l’eau nécessite une chaleur latente élevée, évaluée à environ 2,26 kJ par gramme, prélevée sur le corps et produisant un refroidissement. La capacité thermique massique concerne plutôt le réchauffement d’une substance sans changement d’état.

18. Pourquoi un morceau de glace flotte-t-il à la surface de l’eau liquide ?

Ses molécules sont plus chaudes et remontent vers la surface
Sa densité est plus faible, environ 0,9 contre 1 pour l’eau liquide
Sa chaleur latente la rend moins compressible que l’eau liquide
Sa densité est plus élevée, environ 1,2 contre 1 pour l’eau liquide

Sa densité est plus faible, environ 0,9 contre 1 pour l’eau liquide

Explication

La glace possède une densité d’environ 0,9, inférieure à celle de l’eau liquide, prise comme 1, ce qui lui permet de flotter. Une densité supérieure favoriserait au contraire l’immersion, et la chaleur latente n’explique pas directement la flottabilité.

19. Comment définit-on la solubilité d’une substance dans un solvant ?

Sa tendance à rester agrégée avec les autres molécules de soluté
Sa capacité à interagir plus fortement avec le solvant qu’avec le soluté
Sa capacité à modifier chimiquement les molécules du solvant
Sa vitesse de transformation en produit lors d’une réaction

Sa capacité à interagir plus fortement avec le solvant qu’avec le soluté

Explication

La solubilité correspond à la capacité d’une substance à établir des interactions plus fortes avec les molécules du solvant qu’avec celles du soluté. Le solvant est le milieu qui dissout, tandis que le soluté est la substance dissoute.

20. Pourquoi l’eau disperse-t-elle efficacement les molécules polaires ?

Elle forme des liaisons hydrogène avec leurs groupements fonctionnels polaires
Elle rompt toutes leurs liaisons covalentes internes
Elle rapproche leurs régions apolaires pour former des agrégats
Elle transforme leurs groupements polaires en groupements apolaires

Elle forme des liaisons hydrogène avec leurs groupements fonctionnels polaires

Explication

L’eau disperse les molécules polaires en établissant des liaisons hydrogène avec leurs groupements fonctionnels polaires. Une molécule qui possède davantage de ces groupements est généralement plus hydrophile, et non plus apolaire.

21. Dans l’expression Fc=14πDq1q2r2F_c = \frac{1}{4\pi D}\frac{q_1q_2}{r^2}, que devient la force de Coulomb lorsqu’un même couple d’ions est placé dans l’eau plutôt que dans l’air, à distance identique ?

Elle reste presque identique car les charges ne changent pas
Elle devient nulle dès que les ions sont immergés
Elle devient environ 80 fois plus faible
Elle devient environ 80 fois plus forte

Elle devient environ 80 fois plus faible

Explication

La constante diélectrique vaut 1 dans l’air et 80 dans l’eau, et la force est inversement proportionnelle à cette constante. À charges et distance inchangées, l’eau réduit donc la force d’environ un facteur 80.

22. Quelle organisation est généralement observée pour les molécules hydrophobes dans une protéine et pour les bases de l’ADN ?

Les résidus hydrophobes sont exposés et les bases sont réparties dans le squelette externe
Les résidus hydrophobes et les bases sont plutôt enfouis, tandis que les parties hydrophiles sont exposées
Les résidus hydrophiles sont répartis au centre et les bases forment la périphérie chargée
Les résidus hydrophiles et les bases sont plutôt enfouis, tandis que les parties hydrophobes sont exposées

Les résidus hydrophobes et les bases sont plutôt enfouis, tandis que les parties hydrophiles sont exposées

Explication

Les acides aminés hydrophobes se trouvent plutôt au cœur des protéines, tandis que les régions hydrophiles sont davantage périphériques; dans l’ADN, les bases hydrophobes sont internes et le squelette ribose-phosphate externe. Cette organisation limite l’exposition des groupements apolaires à l’eau.

23. Que désigne le métabolisme d’une cellule ?

L’ensemble des réactions chimiques qui se produisent dans la cellule
La structure moléculaire des membranes entourant la cellule
L’ensemble des échanges d’eau entre la cellule et son environnement
La succession des divisions cellulaires au cours de la croissance

L’ensemble des réactions chimiques qui se produisent dans la cellule

Explication

Le métabolisme regroupe l’ensemble des réactions chimiques cellulaires. Les échanges d’eau, les divisions et la structure membranaire sont des phénomènes biologiques distincts qui ne constituent pas sa définition.

24. Lors d’une réaction chimique, comment distingue-t-on les réactifs des produits ?

Les réactifs catalysent la réaction et les produits la ralentissent
Les réactifs sont formés et les produits sont consommés
Les réactifs fournissent l’énergie et les produits constituent l’enzyme
Les réactifs sont consommés et les produits sont formés

Les réactifs sont consommés et les produits sont formés

Explication

Une réaction chimique modifie les espèces chimiques : celles qui sont consommées sont les réactifs et celles qui apparaissent sont les produits. Les enzymes peuvent catalyser la réaction, mais elles ne correspondent pas à cette distinction.

25. Quel rôle une kinase peut-elle jouer dans une réaction cellulaire ?

Elle remplace le solvant aqueux par un milieu apolaire
Elle transforme une voie métabolique en réaction sans étapes
Elle catalyse le transfert d’un groupement phosphoryle
Elle convertit spontanément tous les produits en réactifs

Elle catalyse le transfert d’un groupement phosphoryle

Explication

Une kinase est une enzyme qui catalyse notamment le transfert d’un groupement phosphoryle. Elle accélère et oriente une réaction donnée, mais ne supprime pas la succession d’étapes d’une voie métabolique.

26. Quelle caractéristique décrit correctement la glycolyse ?

Elle dégrade une protéine en acides aminés au cours de neuf réactions membranaires
Elle transforme un glucose en deux pyruvates par neuf réactions cytosoliques successives
Elle transforme deux pyruvates en un glucose par une seule réaction nucléaire
Elle produit du dioxyde de carbone à partir d’un glucose dans les ribosomes

Elle transforme un glucose en deux pyruvates par neuf réactions cytosoliques successives

Explication

La glycolyse est une voie métabolique cytosolique conservée chez les procaryotes et les eucaryotes, au cours de laquelle un glucose devient deux pyruvates en neuf réactions successives. Une réaction isolée ne constitue donc pas une voie métabolique complète.

27. Quelle transformation correspond à une hydrolyse ?

Le transfert d’électrons entre deux molécules sans intervention de l’eau
La décomposition d’une molécule par l’action d’une molécule d’eau dissociée
La formation d’une molécule par élimination d’une molécule d’eau
Le déplacement d’un proton entre deux molécules sans modification de leur structure

La décomposition d’une molécule par l’action d’une molécule d’eau dissociée

Explication

L’hydrolyse décompose une molécule grâce à l’action d’une molécule d’eau dissociée. La réaction inverse, qui forme une molécule avec élimination d’eau, est une condensation.

28. Quel bilan représente l’hydrolyse de l’ATP ?

ADP+Pi+eˊnergieATP+H2OADP + P_i + énergie \rightarrow ATP + H_2O
ATP+H2OADP+Pi+eˊnergieATP + H_2O \rightarrow ADP + P_i + énergie
ATP+PiADP+H2O+eˊnergieATP + P_i \rightarrow ADP + H_2O + énergie
ATP+O2ADP+CO2+eˊnergieATP + O_2 \rightarrow ADP + CO_2 + énergie

$$ATP + H_2O \rightarrow ADP + P_i + énergie$$

Explication

L’hydrolyse de l’ATP consomme de l’eau et produit de l’ADP, du phosphate inorganique et de l’énergie. La formation de l’ATP à partir de l’ADP et du phosphate correspond au sens inverse et nécessite un apport énergétique.

29. Dans une réaction acide-base, que fait l’acide par rapport à la base ?

L’acide capte un proton H+ que la base cède
L’acide échange un atome d’oxygène que la base fixe au carbone
L’acide cède un proton H+ que la base capte
L’acide cède des électrons que la base transforme en eau

L’acide cède un proton H+ que la base capte

Explication

Une réaction acide-base est définie par un transfert de proton : l’acide donne H+ et la base le reçoit. Le transfert d’électrons caractérise plutôt une réaction d’oxydoréduction.

30. Pourquoi l’eau est-elle qualifiée d’ampholyte ?

Elle peut dissoudre les molécules polaires ou apolaires avec la même efficacité
Elle peut former de l’ATP ou du glucose selon la température
Elle peut se comporter comme un acide ou comme une base
Elle peut céder ou capter des électrons dans toute réaction cellulaire

Elle peut se comporter comme un acide ou comme une base

Explication

Un ampholyte est une substance capable d’agir à la fois comme un acide et comme une base, ce qui est le cas de l’eau. Cette propriété concerne le transfert de protons et non une capacité générale à dissoudre toutes les substances.

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Quels atomes constituent 96 % de la matière organique ?

Les atomes C, H, O et N constituent 96 % de la matière organique.

Quels atomes représentent 99 % de la matière organique ?

Les atomes C, H, O, N, P et S représentent 99 % de la matière organique.

Quels sont les macroéléments du vivant ?

Les macroéléments sont C, H, O, N, P, S, Na, Cl, Ca et Mg.

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