QCM : Diversité métabolique et enzymatique — 27 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que désigne le métabolisme chez un être vivant ?

L’ensemble des échanges gazeux qui assurent principalement les mouvements respiratoires
L’ensemble des structures cellulaires qui déterminent la forme de l’organisme
L’ensemble des comportements qui coordonnent les relations avec le milieu extérieur
L’ensemble des réactions chimiques qui contribuent notamment à l’équilibre énergétique

L’ensemble des réactions chimiques qui contribuent notamment à l’équilibre énergétique

Explication

Le métabolisme regroupe les réactions chimiques qui se déroulent dans l’organisme et contribuent notamment au maintien de son équilibre énergétique. Les échanges gazeux correspondent à une fonction physiologique particulière et ne couvrent pas toutes les réactions métaboliques.

2. Comment une chaîne de transport d’électrons permet-elle la production d’ATP ?

Les molécules énergétiques transmettent des protons à la chaîne, puis l’accepteur final bloque leur oxydation pour conserver l’énergie
Les molécules énergétiques reçoivent des électrons de la chaîne, puis l’accepteur final les transforme directement en matière organique
Les molécules énergétiques cèdent des électrons à la chaîne, puis l’accepteur final permet leur réoxydation et la libération d’énergie sous forme d’ATP
Les molécules énergétiques sont phosphorylées par la chaîne, puis l’accepteur final convertit l’ATP en électrons libres

Les molécules énergétiques cèdent des électrons à la chaîne, puis l’accepteur final permet leur réoxydation et la libération d’énergie sous forme d’ATP

Explication

Les molécules sources d’énergie donnent leurs électrons à une chaîne de transport, et l’accepteur final permet leur réoxydation, ce qui libère de l’énergie sous forme d’ATP. La chaîne ne produit donc pas l’ATP en recevant des électrons des molécules énergétiques.

3. Quelles sources de carbone et d’énergie caractérisent les chimio-autotrophes ?

Ils utilisent une molécule organique comme source de carbone et la lumière comme source d’énergie.
Ils utilisent le CO₂ comme source de carbone et une molécule inorganique réduite comme source d’énergie.
Ils utilisent l’O₂ comme source de carbone et le CO₂ comme source d’énergie.
Ils utilisent le CO₂ comme source d’énergie et une molécule organique comme source de carbone.

Ils utilisent le CO₂ comme source de carbone et une molécule inorganique réduite comme source d’énergie.

Explication

Les chimio-autotrophes fixent le CO₂ pour obtenir leur carbone et tirent leur énergie de l’oxydation d’une molécule inorganique réduite. Le CO₂ fournit donc le carbone, mais il ne constitue pas la source énergétique de ce métabolisme.

4. Quel enchaînement décrit le mécanisme énergétique de la photosynthèse ?

Les pigments dégradent le CO₂, un gradient d’électrons se forme, puis la catalase produit de l’ATP.
Les pigments consomment l’ATP, les protons réduisent directement le CO₂, puis l’oxygène produit de l’énergie.
Les pigments captent la lumière, un gradient de protons se forme, puis l’ATP synthase produit de l’ATP.
L’ATP synthase capte la lumière, les pigments expulsent les protons, puis le CO₂ fournit l’ATP.

Les pigments captent la lumière, un gradient de protons se forme, puis l’ATP synthase produit de l’ATP.

Explication

La lumière est captée par des pigments, ce qui permet de créer un gradient de protons exploité par l’ATP synthase pour produire de l’ATP. L’ATP synthase n’est pas le pigment capteur de lumière et la catalase n’intervient pas dans cette production d’ATP.

5. Quel bilan global et quelle production d’ATP correspondent à la respiration aérobie d’une molécule de glucose ?

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2OC_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O, avec une production totale de 2 ATP.
C6H12O6→2C2H5OH+2CO2C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2, avec une production totale de 2 ATP.
6CO2+6H2O→C6H12O6+6O26CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2, avec une production totale de 38 ATP.
C6H12O6+O2→6CO2+2H2OC_6H_{12}O_6 + O_2 \rightarrow 6CO_2 + 2H_2O, avec une production totale de 38 ATP.

$$C_6H_{12}O_6 + O_2 \rightarrow 6CO_2 + 2H_2O$$, avec une production totale de 38 ATP.

Explication

Le bilan indiqué pour la respiration aérobie du glucose est C6H12O6+O2→6CO2+2H2OC_6H_{12}O_6 + O_2 \rightarrow 6CO_2 + 2H_2O, associé à une production totale de 38 ATP. La réaction avec six molécules d’eau décrit une autre écriture globale et l’association avec 2 ATP correspond plutôt au rendement fermentaire.

6. Quelles enzymes limitent l’accumulation des dérivés réactifs de l’oxygène dans la cellule ?

Les pigments photosynthétiques et la catalase
L’ATP synthase et la bactériorhodopsine
La superoxyde dismutase et l’ATP synthase
La superoxyde dismutase et la catalase

La superoxyde dismutase et la catalase

Explication

La superoxyde dismutase et la catalase dégradent les dérivés réactifs de l’oxygène et contribuent ainsi à leur détoxification. L’ATP synthase et la bactériorhodopsine participent au gradient de protons et à la production d’ATP, pas à cette dégradation.

7. Sur quelle base distingue-t-on un organisme phototrophe d’un organisme chimiotrophe ?

Le phototrophe dégrade des producteurs, tandis que le chimiotrophe fabrique sa matière organique à partir de minéraux
Le phototrophe produit de l’oxygène, tandis que le chimiotrophe utilise nécessairement une source lumineuse
Le phototrophe tire son carbone du CO₂, tandis que le chimiotrophe le tire d’une matière organique
Le phototrophe tire son énergie de la lumière, tandis que le chimiotrophe la tire de composés chimiques

Le phototrophe tire son énergie de la lumière, tandis que le chimiotrophe la tire de composés chimiques

Explication

La distinction porte sur la source d’énergie : les phototrophes utilisent la lumière et les chimiotrophes l’énergie de composés chimiques. La source de carbone relève d’une autre distinction, celle entre autotrophie et hétérotrophie.

8. Quel rôle joue la cytochrome oxydase dans la respiration aérobie ?

Elle transforme le pyruvate en acétyl-CoA avant l’entrée dans le cycle de Krebs.
Elle oxyde l’eau en oxygène, l’eau étant la première source d’électrons.
Elle réduit l’oxygène en eau, l’oxygène étant l’accepteur final des électrons.
Elle utilise le nitrate comme accepteur final lorsque l’oxygène est présent.

Elle réduit l’oxygène en eau, l’oxygène étant l’accepteur final des électrons.

Explication

La cytochrome oxydase transfère les électrons à l’oxygène et le réduit en eau à l’extrémité de la chaîne respiratoire. Le nitrate peut servir d’accepteur en respiration anaérobie, mais il ne constitue pas l’accepteur final caractéristique de la respiration aérobie.

9. Quelle combinaison décrit correctement le fonctionnement d’un photoautotrophe ?

Il utilise la lumière et du carbone organique pour produire sa biomasse.
Il utilise le CO₂ comme énergie et la lumière comme source de carbone.
Il utilise la lumière et le CO₂ pour produire de la matière organique.
Il utilise des composés minéraux et du carbone organique pour croître.

Il utilise la lumière et le CO₂ pour produire de la matière organique.

Explication

Un photoautotrophe tire son énergie de la lumière et son carbone du CO₂ afin de synthétiser de la matière organique. Le carbone organique comme source de carbone caractérise plutôt un photohétérotrophe.

10. Quel donneur d’électrons les cyanobactéries utilisent-elles pour réduire le CO₂ lors de la photosynthèse ?

L’oxygène moléculaire
Le carbone organique
L’hydrogène produit par fermentation
L’eau

L’eau

Explication

Les cyanobactéries utilisent l’eau comme donneur d’électrons pour réduire le CO₂. Le carbone organique correspond à une source de carbone chez les photohétérotrophes, et non au donneur d’électrons décrit ici.

11. Lequel peut servir d’accepteur final d’électrons lors d’une respiration anaérobie ?

Le dioxyde de carbone, qui est utilisé comme source de carbone par les chimio-autotrophes.
Le fer ferreux Fe²⁺, qui correspond à la forme réduite après acceptation des électrons.
Le nitrate, qui peut recevoir les électrons en l’absence d’oxygène.
Le glucose, qui fournit principalement le carbone nécessaire à la biosynthèse cellulaire.

Le nitrate, qui peut recevoir les électrons en l’absence d’oxygène.

Explication

Le nitrate fait partie des accepteurs finaux possibles en respiration anaérobie, avec le sulfate et le fer ferrique. Le fer ferreux Fe²⁺ est la forme réduite obtenue lorsque le fer ferrique accepte des électrons.

12. Quelle succession décrit correctement le devenir des molécules organiques lors de la respiration aérobie ?

Elles sont converties en oxygène, qui fournit ensuite les électrons nécessaires au cycle de Krebs.
Elles produisent du pyruvate puis de l’acétyl-CoA, alimentent le cycle de Krebs et cèdent leurs électrons à une chaîne respiratoire.
Elles sont utilisées comme accepteurs finaux d’électrons après la formation du gradient de protons.
Elles produisent directement de l’ATP, puis le pyruvate devient du lactate sans intervention d’une chaîne respiratoire.

Elles produisent du pyruvate puis de l’acétyl-CoA, alimentent le cycle de Krebs et cèdent leurs électrons à une chaîne respiratoire.

Explication

La respiration aérobie dégrade les molécules organiques en pyruvate puis en acétyl-CoA, avant d’alimenter le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire. La formation de lactate sans chaîne respiratoire correspond plutôt à une fermentation lactique.

13. Comment la chaîne respiratoire permet-elle la production d’ATP dans la respiration aérobie ?

Elle consomme directement l’ATP afin de créer un gradient d’électrons utilisé par le cycle de Krebs.
Elle établit un gradient de protons, puis l’ATP synthase utilise la force protomotrice pour produire l’ATP.
Elle transforme le CO₂ en glucose, puis la dégradation du glucose fournit l’énergie à l’ATP synthase.
Elle convertit l’oxygène en pyruvate, lequel traverse ensuite la membrane pour libérer des protons.

Elle établit un gradient de protons, puis l’ATP synthase utilise la force protomotrice pour produire l’ATP.

Explication

Le transfert d’électrons dans la chaîne respiratoire établit un gradient de protons à travers la membrane. Le retour des protons par l’ATP synthase fournit la force protomotrice nécessaire à la synthèse d’ATP.

14. Quelle distinction décrit correctement les autotrophes et les hétérotrophes ?

Les autotrophes fabriquent leur matière organique à partir de sources minérales, tandis que les hétérotrophes utilisent une matière organique préexistante
Les autotrophes utilisent une matière organique préexistante, tandis que les hétérotrophes fabriquent leur matière organique à partir de sources minérales
Les autotrophes consomment des producteurs, tandis que les hétérotrophes se nourrissent de composés minéraux
Les autotrophes dégradent la matière organique, tandis que les hétérotrophes produisent leur matière organique à partir du dioxyde de carbone

Les autotrophes fabriquent leur matière organique à partir de sources minérales, tandis que les hétérotrophes utilisent une matière organique préexistante

Explication

Les autotrophes produisent leur matière organique à partir de sources minérales, alors que les hétérotrophes dépendent d’une matière organique déjà formée. La deuxième proposition inverse précisément ces deux modes de nutrition.

15. Quelle distinction caractérise correctement la respiration anaérobie et la fermentation ?

La respiration anaérobie et la fermentation utilisent toutes deux l’oxygène comme accepteur final, mais dans des compartiments différents.
La respiration anaérobie conserve une chaîne respiratoire avec un accepteur final autre que l’oxygène, tandis que la fermentation utilise une molécule organique sans chaîne respiratoire.
La respiration anaérobie et la fermentation possèdent toutes deux une chaîne respiratoire, mais elles diffèrent par leur production de pyruvate.
La respiration anaérobie utilise une molécule organique sans chaîne respiratoire, tandis que la fermentation conserve une chaîne avec l’oxygène comme accepteur.

La respiration anaérobie conserve une chaîne respiratoire avec un accepteur final autre que l’oxygène, tandis que la fermentation utilise une molécule organique sans chaîne respiratoire.

Explication

La respiration anaérobie utilise une chaîne de transport d’électrons et un accepteur final autre que l’oxygène. La fermentation ne possède pas de chaîne respiratoire et utilise une molécule organique comme accepteur final.

16. Comment les autotrophes et les hétérotrophes se complètent-ils dans le cycle du carbone ?

Les autotrophes rejettent le CO₂ produit par la matière organique, puis les hétérotrophes fixent ce CO₂.
Les autotrophes consomment la matière organique, puis les hétérotrophes convertissent le CO₂ en biomasse.
Les autotrophes transforment l’oxygène en carbone organique, puis les hétérotrophes libèrent de l’oxygène.
Les autotrophes convertissent le CO₂ en matière organique, puis les hétérotrophes l’utilisent et rejettent du CO₂.

Les autotrophes convertissent le CO₂ en matière organique, puis les hétérotrophes l’utilisent et rejettent du CO₂.

Explication

Les autotrophes fixent le CO₂ pour former du carbone organique, que les hétérotrophes consomment avant de rejeter du CO₂. Cette alternance entre fixation et restitution du carbone entretient le cycle du carbone.

17. Quelle définition correspond à la fermentation ?

Un processus qui produit de l’énergie en utilisant le nitrate comme accepteur final dans une chaîne respiratoire.
Un processus qui libère l’énergie d’une molécule organique sans oxygène ni chaîne respiratoire et utilise un accepteur organique final.
Un processus qui oxyde une molécule inorganique grâce à l’oxygène et transfère les électrons à une chaîne respiratoire.
Un processus qui réduit le dioxyde de carbone en carbone organique grâce à l’énergie de la lumière.

Un processus qui libère l’énergie d’une molécule organique sans oxygène ni chaîne respiratoire et utilise un accepteur organique final.

Explication

La fermentation libère l’énergie d’une molécule organique sans O₂ ni chaîne de transport d’électrons, avec une molécule organique comme accepteur final. L’utilisation d’un accepteur minéral dans une chaîne respiratoire décrit plutôt une respiration anaérobie.

18. Une bactérie utilise la lumière pour obtenir de l’énergie, mais prélève son carbone dans des molécules organiques du milieu. Comment est-elle classée ?

Comme un chimioautotrophe
Comme un photohétérotrophe
Comme un photoautotrophe
Comme un chimiohétérotrophe

Comme un photohétérotrophe

Explication

Un photohétérotrophe associe la lumière comme source d’énergie au carbone organique comme source de carbone. Un photoautotrophe, en revanche, utilise le CO₂ comme source de carbone.

19. Quels dérivés réactifs de l’oxygène peuvent devenir toxiques lorsqu’ils s’accumulent en forte quantité ?

Le carbone organique et les pigments photosynthétiques
L’ATP et les protons formés lors de la phosphorylation
Le dioxyde de carbone et l’eau produite par la respiration
L’anion superoxyde et l’eau oxygénée H2O2\mathrm{H_2O_2}

L’anion superoxyde et l’eau oxygénée $$\mathrm{H_2O_2}$$

Explication

L’anion superoxyde et l’eau oxygénée H2O2\mathrm{H_2O_2} sont des dérivés réactifs de l’oxygène qui deviennent toxiques en fortes quantités. L’oxygène peut aussi jouer le rôle normal d’accepteur final lors de la respiration aérobie, mais ce n’est pas l’identification demandée ici.

20. Dans une chaîne alimentaire, quelle relation distingue les consommateurs primaires des consommateurs secondaires ?

Les consommateurs primaires fabriquent leur matière organique, tandis que les consommateurs secondaires la dégradent en matière minérale
Les consommateurs primaires utilisent des sources minérales, tandis que les consommateurs secondaires utilisent une matière organique préexistante
Les consommateurs primaires mangent des consommateurs secondaires, tandis que les consommateurs secondaires mangent principalement des décomposeurs
Les consommateurs primaires mangent les producteurs, tandis que les consommateurs secondaires peuvent manger des producteurs ou des consommateurs primaires

Les consommateurs primaires mangent les producteurs, tandis que les consommateurs secondaires peuvent manger des producteurs ou des consommateurs primaires

Explication

Les consommateurs primaires se nourrissent des producteurs, tandis que les consommateurs secondaires peuvent consommer des producteurs ou des consommateurs primaires. Les consommateurs primaires ne fabriquent donc pas leur matière organique à partir de sources minérales.

21. Laquelle de ces molécules peut servir de source d’énergie réduite chez un chimio-autotrophe ?

Le dioxyde de carbone CO₂, qui fournit des électrons en raison de son état fortement réduit.
Le glucose, qui constitue une molécule inorganique réduite adaptée à ce métabolisme.
L’oxygène O₂, qui donne des électrons en étant transformé en une forme davantage oxydée.
Le sulfure d’hydrogène H₂S, qui peut être oxydé pour fournir des électrons et de l’énergie.

Le sulfure d’hydrogène H₂S, qui peut être oxydé pour fournir des électrons et de l’énergie.

Explication

H₂S fait partie des molécules inorganiques réduites pouvant être oxydées comme sources d’énergie, avec NH₄⁺, Fe²⁺ et H₂. Le CO₂ est fortement oxydé et sert principalement de source de carbone, tandis que le glucose est organique.

22. Quel rôle l’ATP joue-t-il principalement dans la cellule ?

Il forme la matière organique à partir de sources minérales et de dioxyde de carbone
Il constitue principalement un donneur d’électrons issu de la réduction des molécules nutritives
Il dégrade la matière organique en transférant directement ses constituants vers les déchets cellulaires
Il transporte l’énergie et peut activer des protéines ou alimenter des phosphorylations et des transporteurs

Il transporte l’énergie et peut activer des protéines ou alimenter des phosphorylations et des transporteurs

Explication

L’ATP transporte l’énergie et l’utilise notamment pour phosphoryler des protéines, des réactifs clés et pour faire fonctionner des transporteurs. Les molécules nutritives réduites jouent plutôt le rôle principal de donneurs d’électrons.

23. Quelle source de carbone distingue un organisme autotrophe d’un organisme hétérotrophe ?

L’autotrophe utilise une matière organique, tandis que l’hétérotrophe utilise principalement le CO₂
L’autotrophe utilise le CO₂, tandis que l’hétérotrophe utilise du carbone organique
L’autotrophe utilise la lumière, tandis que l’hétérotrophe utilise l’énergie de composés chimiques
L’autotrophe utilise l’oxygène moléculaire, tandis que l’hétérotrophe utilise des sources minérales réduites

L’autotrophe utilise le CO₂, tandis que l’hétérotrophe utilise du carbone organique

Explication

L’autotrophe utilise le CO₂ comme source de carbone, alors que l’hétérotrophe utilise du carbone organique. La lumière et les composés chimiques décrivent plutôt des sources d’énergie et ne définissent pas cette distinction.

24. Quelle propriété caractérise une molécule sous forme réduite par rapport à sa forme oxydée ?

Elle ne participe plus aux réactions biologiques d’oxydoréduction
Elle transforme directement l’énergie chimique en matière organique
Elle possède davantage d’énergie et peut donner des électrons
Elle possède moins d’énergie et doit recevoir des électrons

Elle possède davantage d’énergie et peut donner des électrons

Explication

Une molécule réduite est plus énergétique que sa forme oxydée et peut céder des électrons. Une forme oxydée se caractérise au contraire par une moindre richesse électronique et énergétique.

25. Quelle fonction un coenzyme tel que le NAD+ assure-t-il dans une réaction d’oxydoréduction ?

Il facilite le transfert d’électrons d’une molécule à une autre
Il empêche les échanges d’électrons afin de stabiliser les molécules réactives
Il fournit directement l’énergie nécessaire à la phosphorylation des protéines
Il constitue la forme réduite qui donne spontanément des électrons à toute molécule

Il facilite le transfert d’électrons d’une molécule à une autre

Explication

Les coenzymes comme le NAD+ facilitent le transfert d’électrons entre molécules pendant les réactions d’oxydoréduction. Le NAD+ est la forme oxydée qui accepte des électrons, tandis que le NADH peut ensuite les donner.

26. Pourquoi le NADH formé pendant la glycolyse est-il réoxydé en NAD+ lors de la fermentation ?

Pour produire du dioxyde de carbone destiné à la synthèse du carbone organique.
Pour régénérer le NAD+ nécessaire à la poursuite de la glycolyse.
Pour convertir le fer ferreux en fer ferrique comme étape de la respiration anaérobie.
Pour fournir l’oxygène qui acceptera les électrons à l’extrémité d’une chaîne respiratoire.

Pour régénérer le NAD+ nécessaire à la poursuite de la glycolyse.

Explication

La réoxydation du NADH régénère le NAD+, cofacteur indispensable à la poursuite de la glycolyse. La fermentation ne régénère pas le NAD+ en fournissant de l’oxygène ou en utilisant une chaîne respiratoire.

27. Que fournit l’oxydation d’un composé inorganique réduit chez un chimio-autotrophe ?

Des électrons, de l’ATP et du NADPH, qui permettent ensuite de réduire le CO₂ en carbone organique.
Du CO₂, de l’oxygène et du NAD+, qui permettent ensuite d’oxyder le carbone organique.
Du nitrate, du sulfate et du fer ferrique, qui remplacent ensuite la source de carbone cellulaire.
Du pyruvate, de l’acétyl-CoA et du FADH₂, qui alimentent ensuite une fermentation organique.

Des électrons, de l’ATP et du NADPH, qui permettent ensuite de réduire le CO₂ en carbone organique.

Explication

L’oxydation du composé inorganique réduit fournit des électrons et contribue à la production d’ATP et de NADPH. Ces ressources énergétiques et réductrices permettent ensuite la réduction du CO₂ en carbone organique.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 59 flashcards sur Diversité métabolique et enzymatique.

Qu'est-ce que le métabolisme chez un être vivant ?

La somme des réactions chimiques permettant le maintien de l’équilibre énergétique.

Quelle est la différence entre autotrophes et hétérotrophes ?

Les autotrophes produisent leur matière organique à partir de sources minérales, les hétérotrophes utilisent une matière organique préexistante.

Que mangent les consommateurs primaires ?

Les producteurs.

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Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Diversité métabolique et enzymatique.

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