QCM : Organisation des molécules du vivant — 31 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle répartition moyenne des quatre éléments majeurs correspond à la masse corporelle d’un mammifère ?

65 % d’hydrogène, 18 % d’azote, 10 % d’oxygène et 3 % de carbone
65 % de carbone, 18 % d’oxygène, 10 % d’azote et 3 % d’hydrogène
65 % d’azote, 18 % d’hydrogène, 10 % de carbone et 3 % d’oxygène
65 % d’oxygène, 18 % de carbone, 10 % d’hydrogène et 3 % d’azote

65 % d’oxygène, 18 % de carbone, 10 % d’hydrogène et 3 % d’azote

Explication

Chez un mammifère, l’oxygène constitue en moyenne 65 % de la masse corporelle, devant le carbone, l’hydrogène et l’azote. La forte proportion de carbone dans le vivant ne signifie pas qu’il est l’élément majoritaire en masse corporelle.

2. Que désigne l’électronégativité d’un atome dans une liaison covalente ?

Le nombre de liaisons covalentes qu’il forme avec ses voisins
La quantité d’énergie nécessaire pour arracher un électron
Le nombre d’électrons de valence qu’il peut mettre en commun
Sa capacité à attirer vers lui les électrons de la liaison

Sa capacité à attirer vers lui les électrons de la liaison

Explication

L’électronégativité mesure l’attraction exercée par un atome sur les électrons partagés d’une liaison covalente. Le nombre d’électrons de valence renseigne plutôt sur les liaisons que l’atome peut établir.

3. Quelle distinction décrit correctement les macroéléments, les oligoéléments et les microéléments ?

Les macroéléments construisent les molécules fondamentales, les oligoéléments assurent certaines fonctions et les microéléments sont présents à l’état de traces mais indispensables
Les macroéléments sont réservés aux minéraux, les oligoéléments forment les lipides et les microéléments remplacent les protéines dans les cellules
Les macroéléments sont présents à l’état de traces, les oligoéléments forment les molécules fondamentales et les microéléments sont dépourvus de fonction biologique
Les macroéléments assurent des fonctions spécialisées, les oligoéléments constituent la majeure partie des molécules et les microéléments sont abondants dans les tissus

Les macroéléments construisent les molécules fondamentales, les oligoéléments assurent certaines fonctions et les microéléments sont présents à l’état de traces mais indispensables

Explication

Les macroéléments forment les molécules fondamentales, tandis que les oligoéléments interviennent dans des molécules complexes ou des fonctions précises. Les microéléments sont très peu abondants, mais leur présence reste indispensable.

4. Qu’est-ce qui caractérise deux isotopes d’un même élément chimique ?

Ils possèdent le même numéro atomique, mais des nombres de masse différents
Ils possèdent des nombres de neutrons identiques, mais des nombres de protons différents
Ils possèdent le même nombre d’électrons, mais des nombres de protons différents
Ils possèdent des nombres de masse identiques, mais des numéros atomiques différents

Ils possèdent le même numéro atomique, mais des nombres de masse différents

Explication

Deux isotopes ont le même numéro atomique, donc le même nombre de protons, mais des nombres de masse différents en raison d’un nombre de neutrons différent. Une variation du nombre d’électrons caractérise plutôt des ions.

5. Quelle propriété permet de définir une molécule organique ?

Elle contient de l’azote et possède une charge électrique globale nulle
Elle contient du carbone et au moins une liaison covalente C–H ou C–C
Elle contient de l’oxygène et au moins une liaison ionique entre deux atomes
Elle contient de l’hydrogène et forme nécessairement un réseau cristallin

Elle contient du carbone et au moins une liaison covalente C–H ou C–C

Explication

Une molécule organique est une molécule carbonée comportant au moins une liaison covalente C–H ou C–C. La présence d’oxygène, d’azote ou d’hydrogène ne suffit pas à elle seule pour la définir.

6. Quelle composition massique correspond à une cellule eucaryote ?

74 % de protides, 16 % d’eau, 5 % de lipides, 2,5 % d’acides nucléiques, 1,5 % de sels minéraux et 1 % de glucides
74 % de sels minéraux, 16 % de glucides, 5 % d’eau, 2,5 % de protides, 1,5 % de lipides et 1 % d’acides nucléiques
74 % d’eau, 16 % de protides, 5 % d’acides nucléiques, 2,5 % de lipides, 1,5 % de glucides et 1 % de sels minéraux
74 % d’acides nucléiques, 16 % de lipides, 5 % de glucides, 2,5 % de protides, 1,5 % d’eau et 1 % de sels minéraux

74 % d’eau, 16 % de protides, 5 % d’acides nucléiques, 2,5 % de lipides, 1,5 % de glucides et 1 % de sels minéraux

Explication

L’eau représente 74 % de la masse d’une cellule eucaryote et les protides 16 %, ce qui en fait le constituant organique le plus abondant. Les acides nucléiques, les lipides et les glucides représentent des proportions plus faibles.

7. Comment se forme une liaison covalente entre deux atomes ?

Par la mise en commun d’électrons de valence entre les deux atomes
Par le transfert complet d’électrons d’un atome vers l’autre
Par l’échange de protons entre les deux noyaux atomiques
Par l’attraction entre deux noyaux dépourvus d’électrons

Par la mise en commun d’électrons de valence entre les deux atomes

Explication

Une liaison covalente résulte du partage d’électrons de valence entre deux atomes. Le transfert d’électrons correspond plutôt au mécanisme caractéristique d’une liaison ionique.

8. Quelle différence géométrique distingue généralement une liaison covalente simple d’une liaison double ?

La liaison simple forme deux paires partagées, tandis que la liaison double forme une seule paire partagée
La liaison simple impose une géométrie rigide, tandis que la liaison double permet une rotation libre autour de son axe
La liaison simple permet la rotation autour de son axe, tandis que la liaison double impose une contrainte géométrique
La liaison simple concerne des atomes polaires, tandis que la liaison double concerne des atomes apolaires

La liaison simple permet la rotation autour de son axe, tandis que la liaison double impose une contrainte géométrique

Explication

La liaison covalente simple autorise généralement une rotation autour de son axe, alors que la liaison double empêche cette rotation et rigidifie la géométrie. Le nombre de paires d’électrons partagées distingue aussi les deux liaisons, mais dans le sens inverse de celui proposé par le distracteur principal.

9. Quand une liaison covalente est-elle polaire ?

Lorsque les électrons de valence sont transférés et que les noyaux acquièrent une charge opposée
Lorsque la différence d’électronégativité est faible et que les deux atomes portent une charge partielle négative
Lorsque la différence d’électronégativité est forte et que l’atome le plus électronégatif porte une charge partielle négative
Lorsque les deux atomes ont des nombres de masse différents et que la liaison devient ionique

Lorsque la différence d’électronégativité est forte et que l’atome le plus électronégatif porte une charge partielle négative

Explication

Une liaison covalente est polaire lorsque les électrons sont attirés de manière inégale par les deux atomes, en raison d’une forte différence d’électronégativité. L’atome le plus électronégatif porte alors une charge partielle négative, tandis qu’une faible différence correspond à une liaison apolaire.

10. Quelle interaction implique un hydrogène portant une charge partielle positive et un atome électronégatif possédant un doublet libre ?

Une interaction de Van der Waals
Une interaction hydrophobe
Une liaison covalente
Une liaison hydrogène

Une liaison hydrogène

Explication

Une liaison hydrogène repose sur l’attraction entre un hydrogène partiellement positif et un atome électronégatif doté d’un doublet libre. Une liaison covalente implique plutôt un partage d’électrons et présente une énergie bien plus élevée.

11. Pourquoi des groupements hydrophobes s’agrègent-ils dans un milieu aqueux ?

Pour établir des liaisons covalentes avec l’eau
Pour augmenter leur charge électrique
Pour réduire leur contact avec l’eau
Pour favoriser leur dissociation dans le solvant

Pour réduire leur contact avec l’eau

Explication

L’agrégation hydrophobe diminue la surface de contact entre les groupements sans affinité pour l’eau et le solvant aqueux. Elle ne résulte pas d’une formation de liaisons covalentes avec l’eau.

12. Quelle propriété des liaisons faibles permet des associations transitoires entre molécules à température ambiante ?

Elles forment des réseaux covalents durables
Elles restent fixes après leur formation
Elles nécessitent une température très élevée pour se rompre
Elles se rompent et se reforment constamment

Elles se rompent et se reforment constamment

Explication

À température ambiante, les liaisons faibles peuvent se rompre puis se reformer continuellement, ce qui rend les associations réversibles et transitoires. Les réseaux covalents sont beaucoup plus énergétiques et durables.

13. Quel rôle caractérise principalement un groupement fonctionnel dans une molécule organique ?

Il constitue l’ensemble de son ossature carbonée
Il empêche toute interaction avec les autres molécules
Il détermine ses propriétés et sa réactivité
Il remplace les atomes de carbone du squelette

Il détermine ses propriétés et sa réactivité

Explication

Le groupement fonctionnel est un groupe d’atomes porté par le squelette carboné et responsable de nombreuses propriétés ainsi que de la réactivité de la molécule. Le squelette carboné fournit l’ossature, mais ne joue pas principalement ce rôle de réactivité.

14. Quelle comparaison entre les groupements alkyles et les groupements polaires est correcte dans l’eau ?

Les alkyles sont hydrophobes, tandis que les groupements polaires favorisent l’hydrophilie
Les alkyles favorisent la solubilité, tandis que les groupements polaires la diminuent
Les alkyles sont chargés, tandis que les groupements polaires sont dépourvus de polarité
Les alkyles et les groupements polaires ont une affinité comparable pour l’eau

Les alkyles sont hydrophobes, tandis que les groupements polaires favorisent l’hydrophilie

Explication

Les groupements alkyles sont hydrophobes parce que leurs liaisons sont peu polarisées, alors que plusieurs groupements polaires ou chargés favorisent l’hydrophilie. La polarité augmente généralement l’affinité avec l’eau plutôt qu’elle ne la réduit.

15. Pourquoi la liaison peptidique formée par une fonction amide est-elle plane et rigide ?

À cause de la résonance entre la liaison C=O et le doublet de l’azote
Parce que les deux atomes de carbone sont reliés par une liaison ionique
Parce que la liaison amide se rompt facilement dans l’eau
À cause de l’absence de doublet non liant sur l’atome d’azote

À cause de la résonance entre la liaison C=O et le doublet de l’azote

Explication

La résonance entre la liaison C=O et le doublet non liant de l’azote confère à la liaison peptidique un caractère plan, rigide et peu déformable. Elle ne repose pas sur une liaison ionique ni sur une rupture facile dans l’eau.

16. Quelle transformation libère une molécule d’eau en formant une liaison covalente entre deux molécules ?

Une réduction
Une protonation
Une condensation
Une hydrolyse

Une condensation

Explication

Une condensation forme une nouvelle liaison covalente avec libération d’une molécule d’eau. À l’inverse, une hydrolyse utilise l’eau pour rompre une liaison.

17. Que se produit-il lors de l’oxydation de deux fonctions thiol ?

Deux fonctions amine sont protonées
Une liaison ester est hydrolysée
Un groupement carboxyle perd un proton
Un pont disulfure covalent se forme

Un pont disulfure covalent se forme

Explication

L’oxydation de deux thiols forme un pont disulfure covalent entre leurs atomes de soufre. La réduction réalise la transformation inverse en rompant ce pont et en régénérant les deux thiols.

18. Quels groupements réagissent lors d’une estérification ?

Deux groupements amine et un groupement carbonyle
Un groupement carboxyle et un groupement hydroxyle
Deux groupements thiol et un groupement amine
Un groupement alkyle et un groupement carboxyle protoné

Un groupement carboxyle et un groupement hydroxyle

Explication

L’estérification met en réaction un groupement carboxyle et un groupement hydroxyle, avec libération d’eau et formation d’une fonction ester. La réaction entre deux thiols correspond plutôt à la formation d’un pont disulfure par oxydation.

19. Dans quelle situation une polymérisation peut-elle produire une macromolécule ?

Lorsqu’un monomère possède au moins deux sites de condensation
Lorsqu’un solvant empêche toute liaison covalente
Lorsqu’un monomère ne peut établir qu’une interaction hydrophobe
Lorsqu’une molécule ne possède aucun site réactif

Lorsqu’un monomère possède au moins deux sites de condensation

Explication

Une molécule comportant au moins deux sites de condensation peut relier plusieurs monomères par des liaisons covalentes et former une macromolécule. Une molécule dépourvue de sites réactifs ne peut pas établir cette chaîne covalente.

20. Quelle propriété décrit la tendance d’une surface liquide à réduire son aire sous l’effet des forces de cohésion entre molécules ?

La viscosité dynamique
La tension superficielle
La chaleur latente de vaporisation
La capacité thermique massique

La tension superficielle

Explication

La tension superficielle résulte de la cohésion moléculaire et pousse la surface du liquide à minimiser son aire. La viscosité décrit plutôt la résistance du liquide à l’écoulement.

21. Pourquoi l’eau peut-elle remonter dans un tube très fin ?

Grâce à sa vaporisation rapide et à sa faible chaleur latente
Grâce à l’adhésion aux parois et à la cohésion entre molécules
Grâce à la répulsion des parois et à l’agrégation des molécules
Grâce à sa faible masse moléculaire et à sa forte compressibilité

Grâce à l’adhésion aux parois et à la cohésion entre molécules

Explication

La capillarité combine l’adhésion de l’eau aux parois avec la cohésion entre ses molécules. La masse moléculaire et la compressibilité n’expliquent pas directement cette remontée.

22. Quelle conséquence biologique est liée à la capacité thermique massique élevée de l’eau, d’environ 4,18 kJ kg−1 K−14{,}18\ \mathrm{kJ\,kg^{-1}\,K^{-1}} ?

Elle favorise l’agrégation des molécules hydrophobes
Elle accélère la remontée de l’eau dans les conduits fins
Elle augmente la résistance de l’eau à son écoulement
Elle amortit les variations de température des organismes

Elle amortit les variations de température des organismes

Explication

Une capacité thermique massique élevée permet à l’eau d’absorber beaucoup d’énergie avec une variation de température limitée, ce qui stabilise la température des organismes. Le refroidissement par évaporation relève plutôt de la chaleur latente de vaporisation.

23. Comment la chaleur latente élevée de vaporisation de l’eau contribue-t-elle au refroidissement de la peau ou des feuilles ?

La vaporisation augmente la cohésion moléculaire et bloque les échanges thermiques
L’écoulement de l’eau liquide transforme la chaleur en énergie lumineuse
L’évaporation consomme de l’énergie et retire de la chaleur à la surface
La condensation libère de l’énergie et abaisse directement la température de surface

L’évaporation consomme de l’énergie et retire de la chaleur à la surface

Explication

La vaporisation nécessite une grande quantité d’énergie, prélevée à la surface, ce qui provoque un refroidissement par évaporation. La condensation libère au contraire de la chaleur.

24. Quelle distinction décrit correctement le comportement des molécules hydrophiles et hydrophobes dans l’eau ?

Les hydrophiles réduisent leur contact avec l’eau, tandis que les hydrophobes forment des liaisons ion-dipôle
Les hydrophiles interagissent avec l’eau, tandis que les hydrophobes réduisent leur contact avec elle
Les hydrophiles s’agrègent pour éviter l’eau, tandis que les hydrophobes se dissolvent par liaisons hydrogène
Les hydrophiles et les hydrophobes interagissent avec l’eau selon le même mécanisme moléculaire

Les hydrophiles interagissent avec l’eau, tandis que les hydrophobes réduisent leur contact avec elle

Explication

Les molécules hydrophiles peuvent établir des liaisons hydrogène ou ion-dipôle avec l’eau, alors que les molécules hydrophobes s’agrègent pour limiter leur contact avec elle. L’agrégation et l’évitement de l’eau caractérisent donc les hydrophobes.

25. Que se passe-t-il lorsqu’un cristal de NaCl se dissout dans l’eau ?

Il se transforme en molécules neutres NaCl entourées de couches hydrophobes
Il libère des électrons qui convertissent les ions en atomes isolés
Il reste sous forme de cristal, tandis que seules les molécules d’eau se réorganisent
Il se dissocie en ions Na+ et Cl− entourés de couronnes de solvatation

Il se dissocie en ions Na+ et Cl− entourés de couronnes de solvatation

Explication

L’eau dissocie le réseau ionique de NaCl et entoure les ions Na+ et Cl− de couronnes de solvatation, ce qui limite leur réassociation. Le cristal ne reste donc pas intact dans la solution.

26. Quelle expression représente le potentiel hydrique total d’un système ?

ΨH=Ψπ+ΨP+ΨG+ΨM\Psi_H=\Psi_\pi+\Psi_P+\Psi_G+\Psi_M
ΨH=Ψπ×ΨP×ΨG×ΨM\Psi_H=\Psi_\pi\times\Psi_P\times\Psi_G\times\Psi_M
ΨH=Ψπ−ΨP−ΨG−ΨM\Psi_H=\Psi_\pi-\Psi_P-\Psi_G-\Psi_M
ΨH=ΨP+ΨG−Ψπ+ΨM2\Psi_H=\Psi_P+\Psi_G-\Psi_\pi+\Psi_M^2

$$\Psi_H=\Psi_\pi+\Psi_P+\Psi_G+\Psi_M$$

Explication

Le potentiel hydrique est la somme des composantes osmotique, hydrostatique, gravitaire et matricielle. Les autres expressions utilisent des opérations qui ne correspondent pas à la définition donnée.

27. Dans quel sens l’eau s’écoule-t-elle spontanément entre deux régions présentant des potentiels hydriques différents ?

Des potentiels les moins négatifs vers les potentiels les plus négatifs
Des régions à forte pression vers celles où la gravité est plus faible
Des potentiels les plus négatifs vers les potentiels les moins négatifs
Des régions à potentiel nul vers celles où la concentration osmolaire est nulle

Des potentiels les moins négatifs vers les potentiels les plus négatifs

Explication

L’eau se déplace spontanément selon des potentiels hydriques décroissants, donc des valeurs moins négatives vers des valeurs plus négatives. La direction ne dépend pas d’une comparaison isolée entre pression et gravité.

28. Quelle propriété définit un ampholyte ?

Il accélère une réaction sans intervenir dans les échanges de protons
Il peut se comporter comme un acide et comme une base
Il peut produire des ions hydroxydes mais pas céder de proton
Il se dissout dans l’eau sans participer aux réactions acido-basiques

Il peut se comporter comme un acide et comme une base

Explication

Un ampholyte possède la capacité de se comporter à la fois comme un acide et comme une base. Une espèce qui ne peut qu’accepter ou qu’un seul type de particule ne répond pas à cette définition.

29. Quelle équation représente l’auto-ionisation de l’eau ?

H2O+OH−→H3O++O2H_2O+OH^-\rightarrow H_3O^++O_2
2H2O⇌H3O++OH−2H_2O\rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-
2H2O→2H3O++2OH−2H_2O\rightarrow2H_3O^++2OH^-
H2O→H2+O2H_2O\rightarrow H_2+O_2

$$2H_2O\rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-$$

Explication

L’auto-ionisation met en jeu deux molécules d’eau et produit simultanément un ion hydronium et un ion hydroxyde dans un équilibre réversible. Les autres équations ne décrivent pas cette transformation.

30. Quelle différence entre hydrolyse et condensation concerne le rôle de l’eau ?

L’hydrolyse libère de l’eau, tandis que la condensation en consomme
L’hydrolyse consomme de l’eau, tandis que la condensation en libère
L’hydrolyse et la condensation transforment l’eau en dioxygène
L’hydrolyse et la condensation utilisent l’eau comme catalyseur inchangé

L’hydrolyse consomme de l’eau, tandis que la condensation en libère

Explication

Lors d’une hydrolyse, l’eau est consommée pour provoquer la rupture d’une liaison, tandis qu’une condensation s’accompagne de la libération d’eau. Ces rôles opposés distinguent les deux types de réaction.

31. Quel bilan global représente la photosynthèse ?

6H2O+6O2→C6H12O6+6CO2+eˊnergie lumineuse6H_2O+6O_2\rightarrow C_6H_{12}O_6+6CO_2+\text{énergie lumineuse}
C6H12O6+6O2→6H2O+6CO2+eˊnergie lumineuseC_6H_{12}O_6+6O_2\rightarrow6H_2O+6CO_2+\text{énergie lumineuse}
6H2O+6CO2+eˊnergie lumineuse→C6H12O6+6O26H_2O+6CO_2+\text{énergie lumineuse}\rightarrow C_6H_{12}O_6+6O_2
6CO2+6O2+eˊnergie lumineuse→6H2O+C6H12O66CO_2+6O_2+\text{énergie lumineuse}\rightarrow6H_2O+C_6H_{12}O_6

$$6H_2O+6CO_2+\text{énergie lumineuse}\rightarrow C_6H_{12}O_6+6O_2$$

Explication

La photosynthèse utilise l’eau, le dioxyde de carbone et l’énergie lumineuse pour former du glucose et du dioxygène. L’équation inverse avec consommation de glucose et d’oxygène correspond au bilan global de la respiration.

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Quels sont les quatre éléments majeurs chez un mammifère ?

Oxygène, carbone, hydrogène et azote.

Quelle proportion d'oxygène représente la masse corporelle d'un mammifère ?

En moyenne 65 %.

Qu'est-ce que l'électronégativité ?

La capacité d'un atome à attirer les électrons d'une liaison covalente.

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