Partie I : Des molécules du vivant à la cellule…

Les petites molécules organiques

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Question 1

Cette molécule :

A	est un cétose
B	est réductrice
C	est soluble et ionisable
D	est oxydable et phosphorylable
E	peut être cyclisée par hémi-acétalisation
F	contient des fonctions aldéhyde et alcool

Explication pour la question 1:

On nomme hémi-acétalisation la réaction entre un groupement aldéhyde et un groupement alcool

Question 2

Cette molécule :

A	est oxydable
B	est un trialcool avec deux fonctions cétone
C	est un diacide avec une fonction alcool
D	est un acide gras
E	possède 4 atomes de carbone
F	a une forte réactivité et peut être estérifiée

Explication pour la question 2:

Il s'agit de l'acide malique, qui est un intermédiaire du cycle de Krebs

Question 3

Cette molécule :

A	est un acide aminé
B	est une molécule ionisable
C	possède un et un seul carbone asymétrique
D	possède les fonctions amine, alcool et acide carboxylique
E	est hydrophile
F	est l'alanine

Explication pour la question 3:

Cet acide aminé est la sérine, c'est l'une des molécules que vous devez connaître. Repérez son radical polaire CH2OH.

Question 4

Cette molécule :

A	contient un squelette glycérol
B	est amphiphile car R1 et R2 désignent des radicaux hydrogénocarbonés
C	est chargée donc soluble dans les liquides intracellulaires
D	contient une base azotée et un acide phosphorique : c'est donc un nucléotide
E	contient des liaisons ester
F	a une fonction structurale

Explication pour la question 4:

Il s'agit d'un glycérophospholipide membranaire.

Question 5

Cette molécule :

A	est estérifiable
B	est un β-furanose
C	contient des fonctions réductrices
D	est peu soluble
E	associée par une liaison N-osidique à une base azotée, forme un nucléoside
F	associée à un acide phosphorique et à l'adénine, forme l'AMP

Explication pour la question 5:

Ce pentose est le désoxyribose (repérer l'absence de groupement hydroxyle sur le C2), or le sucre de l'AMP est le ribose

Question 6

Cette molécule :

A	est une petite molécule organique
B	est amphiphile
C	possède une forte réactivité
D	possède des fonctions alcène et méthyle
E	possède des propriétés d'absorption des photons
F	cyclisée, est analogue au cholestérol

Explication pour la question 6:

Il s'agit d'un pigment : l'α-carotène.

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Les macromolécules

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Question 1

Les macromolécules :

A	comprennent des glucides, des lipides, les protéines, les acides nucléiques
B	sont des molécules de poids moléculaire supérieur à 5000 Da
C	sont des polymères de poids moléculaire supérieur à 5000 Da

Explication pour la question 1:

Les lipides n'étant pas des polymères, même ceux de haut poids moléculaire ne font pas partie des macromolécules

Question 2

Identifiez la ou les proposition(s) correcte(s) concernant les polyosides de réserve :

A	Le stockage de petites molécules en grande quantité dans les cellules est très avantageux en raison de la pression osmotique élevée qui en résulte
B	L’impact du glycogène sur la pression osmotique cytosolique est plus important que celui du maltose (dioside) car le glycogène attire à lui davantage de molécules d’eau (pour un même nombre de monomères)
C	De tous les monomères de l’amylose un seul possède les propriétés réductrices d’un ose simple
D	La phrase précédente peut être généralisée à tous les polyosides de réserves

Question 3

Identifiez la ou les proposition(s) correcte(s) concernant les polyosides de structure :

A	La cellulose ne possède qu’un seul résidu réducteur
B	La différence entre cellulose et hémicellulose résulte dans la nature de la liaison osidique
C	Chitine, acides pectiques et cellulose sont des β-osides
D	La chitine est un α-oside qui contient de l’azote et un résidu acétyle
E	La molécule ci-dessus est un acide polygalacturonique

Question 4

L'expérience d'Anfinsen :

A	A permis de montrer que la ribonucléase était une protéine à structure quaternaire
B	A permis de connaitre la séquence en acides aminés de la ribonucléase
C	A permis de montrer que la séquence en acides aminés est fondamentale pour la conformation de la protéine
D	A permis de montrer que les ponts di-sulfures sont impliqués dans la fonction de la molécule
E	A permis de révéler des motifs en hélice α et feuillet β dans les chaines polypeptidiques

Question 5

Identifiez la ou les proposition(s) correcte(s) concernant les différents niveaux structuraux des protéines :

A	Hélices α et feuillet β sont des motifs récurrents de la structure secondaire
B	les motifs de la structure secondaires sont stabilisés par des liaisons faibles entre les radicaux des acides aminés
C	Les hélices α ne sont présentes que chez les protéines à fonction structurale
D	La conformation spatiale du collagène et de la kératine comprend des hélices α
E	La structure tertiaire d’une protéine ne repose que sur l’existence de liaisons faibles entre les radicaux
F	La structure quaternaire repose sur l’existence de ponts di-sulfures entre les sous-unités

Question 6

Le document suivant montre le profil d’hydropathie d’une protéine transmembranaire :

A	Cette protéine contient environ 500 acides aminés
B	Cette protéine possède une structure quaternaire
C	Cette protéine contient 4 sous-unités identiques
D	Cette protéine contient 4 domaines transmembranaires
E	Cette protéine contient de larges domaines hydrophiles extra et/ou intracellulaires

Question 7

La myoglobine :

A	est une protéine globulaire à structure tertiaire présente dans le muscle
B	possède huit hélices α dont trois ménagent une poche hydrophobe au sein de laquelle se trouve l’hème avec en son centre l’atome de magnésium fixant le dioxygène
C	présente une cinétique hyperbolique de fixation du dioxygène
D	est une protéine de transport du dioxygène

Question 8

L'hémoglobine :

A	Comprend 2 sous-unités α et 2 sous-unités β reliées par des liaisons ioniques
B	A une P50 (pression partielle en O2 pour laquelle 50 % des molécules ont fixé du O2) plus faible que celle de la myoglobine
C	Présente une cinétique de dissociation de l'O2 différente de celle de la myoglobine en raison de sa structure quaternaire
D	Possède une forme R et une forme T, seule la dernière fixant l'O2
E	Présente une allostérie coopérative qui explique sa cinétique de fixation de l'O2

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Membranes 1 : organisation et propriétés

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Question 1

Vous retrouvez ce cliché non légendé dans vos documents de TP. Saurez-vous identifier ce qu'il montre ?

A	L'absence de couleur indique qu'il s'agit d'une vieille photo d'une observation effectuée au microscope optique
B	L'aspect des structures observables est caractéristique d'une observation au microscope électronique
C	Compte tenu de la technique d'observation mise en oeuvre, on observe ici des molécules
D	Compte tenu de la technique d'observation employée, on observe ici un ensemble de cellules
E	Compte tenu de la technique d'observation employée, on observe ici un secteur cellulaire
F	Les deux bandes sombres séparées par une bande claire indiquent qu'il y a deux membranes l'une contre l'autre
G	Les deux bandes sombres séparées par une bande claire correspondent aux régions hydrophiles des constituants membranaires entourant la région hydrophobe
H	Sur ce cliché, on ne peut pas situer le milieu intracellulaire

Explication pour la question 1:

De part et d'autre de la membrane, les compartiments n'ont pas le même aspect. Celui qui est en haut à droite de l'image semble contenir des structures fibreuses qui évoquent une matrice extracellulaire (fibres de cellulose de la paroi végétale) ce qui permet de proposer qu'il s'agit du milieu extracellulaire. Le milieu intracellulaire est donc situé en bas à gauche.

Question 2

Cette molécule peut être isolée des membranes biologiques. Quelles sont les affirmations correctes :

A	Cette molécule comporte deux acides gras saturés, un groupement phosphate et un alcool aminé
B	Cette molécule est amphiphile grâce à l'alcool aminé lié au groupement phosphate, polaires et aux deux acides gras, apolaires
C	Cette molécule est un glycérophospholipide
D	Plus une membrane contient de molécules comme celle-ci, plus sa fluidité est importante

Question 3

Parmi les affirmations suivantes, quelles sont celles qui sont correctes ?

A	Les membranes biologiques tout comme les membranes artificielles sont perméables à l’eau.
B	Dans le modèle de la mosaïque fluide (Singer et Nicholson, 1972), la bicouche fluide inclut des protéines qui flottent dans la phase lipidique.
C	La cohésion entre les constituants membranaires est assurée par de interactions de Van der Waals.
D	Les protéines intrinsèques sont entièrement localisées à l'intérieur de la bicouche lipidique.
E	La cohésion entre protéines membranaires et lipides est assurée uniquement par des liaisons faibles.

Question 4

Parmi les affirmations suivantes, indiquez celles qui sont correctes :

A	La fluidité membranaire augmente avec la longueur des acides gras des lipides membranaires.
B	La présence d’acides gras insaturés parmi les lipides membranaires a un effet positif sur la fluidité.
C	Le cholestérol augmente la fluidité membranaire.
D	Les lipides membranaires se déplacent à une vitesse de l'ordre du µm/s.
E	On ne connait pas de mouvements de retournement des protéines membranaires (de type flip flop).

Question 5

Les données de ce graphique proviennent d'une étude de la composition des membranes plasmiques d'une larve d'Insecte, Eurosta solidaginis, qui vit sur le continent nord-américain. Identifiez les propositions correctes : (source : http://perso.ens-lyon.fr/romain.berardozzi/SV/Lipides/lipides_milieu_extreme.php)

A	Le rapport AGI/AGS augmente avec l'âge de l'animal
B	Le rapport AGI/AGS dépend de la photopériode (durée du jour / durée de la nuit)
C	Le rapport AGI/AGS dépend de la température
D	L'augmentation de ce rapport à l'automne permet de résister au froid
E	L'augmentation de ce rapport permet une diminution de la fluidité membranaire

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Membranes 2 : Membranes et interrelations structurales

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Question 1

Indiquez quelles sont les propositions correctes parmi les suivantes :

A	Les jonctions cellulaires sont spécifiques des cellules épithéliales
B	Tous les types de jonctions cellulaires sont en relation avec des molécules du cytosquelette
C	La cohésion mécanique entre cellules animales est assurée par deux types de jonctions cellulaires : les jonctions adhérentes et les desmosomes
D	Desmosomes et jonctions adhérentes présentent comme similitudes structurales : des cadhérines transmembranaires et des protéines de liaison aux filaments intermédiaires de kératine
E	Les jonctions serrées assurent l'étanchéité entre cellules et le maintien de la polarité fonctionnelle des cellules
F	Les plasmodesmes sont les seules jonctions intercellulaires établies chez les cellules végétales
G	Les jonctions gap ou jonctions communicantes mises en jeu dans la cohésion fonctionnelle des cellules ont une perméabilité régulée par le taux de Ca2+ intracellulaire

Explication pour la question 1:

Pour les jonctions adhérentes, les protéines de liaison assurent la liaison avec les microfilaments d'actine

Question 2

Sélectionnez les affirmations correctes concernant ce cliché :

A	Il est obtenu par microscopie électronique
B	L'échelle suggère qu'on observe un ensemble de cellules
C	Les zones sombres de forme arrondie correspondent aux cellules
D	Les zones sombres de forme arrondie correspondent aux noyaux des cellules
E	Les structures particulièrement mises en évidence en vert sont des éléments du cytosquelette : les microtubules
F	La localisation des structures vertes suggèrent qu'elles sont mécaniquement liées d'une cellule à l'autre au niveau de jonctions cellulaires
G	Les cellules étudiées présentent un très grand nombre de jonctions cellulaires assurant une cohésion mécanique, on peut faire l'hypothèse qu'il s'agit de cellules épithéliales

Explication pour la question 2:

L'observation est effectuée au microscope optique, et la technique d'immunofluorescence met ici particulièrement en évidence la kératine. Les jonctions cellulaires auxquelles ces filaments intermédiaires sont associés sont des desmosomes. L'abondance de la kératine et des desmosomes suggère qu'il s'agit d'un épithélium kératinisé, l'épiderme.

Question 3

Sélectionnez les propositions correctes parmi les suivantes :

A	La tubuline est une protéine fibreuse
B	Le centriole des cellules animales comporte deux centrosomes, perpendiculaires l'un à l'autre
C	Chez les cellules végétales, le cytosquelette est uniquement constitué par la paroi pecto-cellulosique
D	La kératine est absente des cellules végétales
E	Les microtubules et les microfilaments d'actine sont des structures polymérisables et dépolymérisables, alors que les filaments intermédiaires sont des structures stables

Explication pour la question 3:

C'est le centrosome qui comporte deux centrioles perpendiculaires l'un à l'autre.

Question 4

Quelles sont les propositions correctes concernant cette image ?

A	L'échelle suggère que l'on observe une portion de cellule
B	Compte tenu de l'échelle d'observation et de l'aspect du l'image, l'outil utilisé est le MET, et les structures membranaires apparaissent comme des traits sombres
C	La région observée ne concerne qu'une seule cellule
D	Les deux bandes sombres verticales séparées par une bande grise au centre du cliché correspondent à une membrane observée à très fort grossissement
E	Les deux bandes sombres verticales séparées par une bande grise au centre du cliché correspondent à deux membranes séparées par un espace intercellulaire dans lequel sont localisés les domaines extracellulaires de protéines intrinsèques
F	Il s'agit d'une jonction cellulaire : un desmosome
G	Il s'agit d'une jonction cellulaire : une jonction adhérente

Question 5

Sélectionnez les propositions correctes parmi les suivantes :

A	Les acides pectiques comme les protéoglycanes sont des molécules chargées
B	Le collagène est une protéine fibrillaire riche en glycine
C	Le collagène, la kératine ont en commun la présence de triples hélices α
D	Les fibronectines, protéines de la matrice extracellulaire, comportent des sites de liaison aux intégrines, protéines transmembranaires
E	La matrice extracellulaire d'une cellule végétale comporte, de l'extérieur vers la cellule : la lamelle moyenne, la paroi secondaire, la paroi primaire
F	La coquille des Mollusques, la cuticule des Crustacés, les os et le cartilage des Vertébrés ont en commun d'être des matrices extracellulaires imprégnées de sels de calcium

Question 6

Sélectionnez les propositions correctes concernant ce graphique :

A	Ce graphique permet d'étudier la déformation des éléments du cytosquelette en fonction du temps
B	Les filaments intermédiaires sont les éléments du cytosquelette qui se déforment le plus sous l'effet d'une contrainte
C	Les microfilaments d'actine sont peu déformables sous l'effet d'une contrainte, ce sont donc les éléments du cytosquelette les plus efficaces pour limiter la déformation d'une cellule soumise à l'étirement
D	Les microtubules se déforment beaucoup pour des contraintes faibles, mais il s'agit d'une déformation élastique
E	La comparaison des propriétés mécaniques de ces éléments du cytosquelette montre que les filaments intermédiaires sont les structures qui permettent aux tissus de résister à des déformations sans lésion

Explication pour la question 6:

Repérer sur le graphique que les microtubules comme les microfilaments d'actine rompent sous l'effet des contraintes, les premiers pour des contraintes faibles, les seconds offrant une meilleure résistance mécanique, moins importante toutefois que les filaments intermédiaires.

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Membranes 3 : échanges membranaires

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Question 1

Dans le système suivant, la membrane qui sépare les deux compartiments est perméable à l’urée, à l’eau mais pas au NaCl. La figure ci-dessous correspond aux conditions initiales.

Sélectionnez la ou les proposition(s) correcte(s) :

A	Dans les conditions initiales, l’osmolarité (pression osmotique) des deux compartiments est identique
B	Dans les conditions initiales, l’osmolarité des deux compartiments est différente
C	L’urée diffuse du compartiment 2 vers le compartiment 1
D	L’urée diffuse du compartiment 1 vers le compartiment 2
E	Un flux d’eau du compartiment 1 vers le compartiment 2 est observé

Explication pour la question 1:

En solution, la dissociation de Na et Cl est totale, il y a donc 200 mM de Na et 200 mM de Cl, dans la solution 1 donc l'osmolarité est la même dans les deux compartiments, il y a 500 mM

Question 2

Dans le système suivant, la membrane qui sépare les deux compartiments est perméable aux cations mais pas aux anions. La figure ci-dessous correspond aux conditions initiales.

Sélectionnez la ou les proposition(s) correcte(s) :

A	Dans les conditions initiales, il n’existe pas de différence de potentiel électrique entre les deux compartiments
B	Un flux d’eau du compartiment 1 vers le compartiment 2 est observé
C	Le Na+ diffuse du compartiment 1 vers le compartiment 2
D	La différence de potentiel qui apparait correspond au potentiel d’équilibre des ions Na+
E	Il n’apparait pas de différence de potentiel entre les deux compartiments

Explication pour la question 2:

Au départ, les deux compartiments sont électriquement neutres.

Question 3

Sélectionnez la ou les proposition(s) correcte(s) :

A	Transport facilité et transport actif sont tous les deux saturables
B	Les aquaporines permettent des transports actifs d’eau
C	Un transport est dit couplé lorsque la traversée membranaire d’une molécule est couplée à l’hydrolyse d’une molécule d’ATP
D	Le passage d’ions à travers des canaux ne peut se faire que dans le sens des potentiels électrochimiques de ces ions
E	Les échanges d'eau s'effectuent dans le sens des potentiels hydriques croissants

Question 4

And in English now ! Select the correct answer :

Co-transport of nutrients across the intestinal cell membranes is an active process that can move glucose against a concentration gradient. The energy requiring step for co-transport is :

A	The Na+/K+ ATPase that pumps Na+ from the cell into the lumen of the intestine
B	The permease that allows glucose and Na+ into the cell requires ATP
C	The permease that pumps glucose from the cell into the blood requires ATP
D	The Na+/K+ ATPase that pumps Na+ from the cell into the blood, maintaining low Na+ levels in the cell

Question 5

Select the correct answer :

Crossing a membrane by simple diffusion can be distinguished from facilitated diffusion because :

A	Simple diffusion does not require energy. Facilitated diffusion requires a source of ATP
B	Simple diffusion can only move material in the direction of a concentration gradient. Facilitated diffusion moves materials with and against a concentration gradient
C	Simple diffusion is not saturable. Facilitated diffusion rates are limited by the number of functional membrane proteins and can be saturated
D	Simple diffusion is found only in Bacteria and Archeae while facilitated diffusion is found only in Eukaryotes

Question 6

Sélectionnez la ou les propositions correctes :

A	Les éléments 1 et 2 appartiennent respectivement à une cellule post-synaptique et à un neurone
B	Les nombreuses vésicules visibles dans la cellule 1 indiquent que la transmission du message est polarisée, de la cellule 1 à la cellule 2
C	La largeur de l'espace intercellulaire et l'aspect de membranes plasmiques en contact suggèrent qu'il s'agit d'une synapse électrique
D	Le délai synaptique pour une synapse chimique est de l'ordre de 0,5 ms
E	Le codage du message au niveau d'une synapse chimique s'effectue en fréquence de libération des neurotransmetteurs par exocytose
F	Au niveau de la synapse neuromusculaire, le train de potentiels d’action arrive au niveau de la terminaison axonique, les canaux voltage-dépendants s’ouvrent, du Ca2+ rentre et il y a libération de neurotransmetteurs
G	L’acétylcholine se fixe sur les récepteurs nicotiniques liés à un canal anionique
H	L’activation de ces récepteurs entraîne un potentiel de plaque motrice qui déclenche un potentiel d’action sur la fibre musculaire par activation de canaux voltage-dépendants

Explication pour la question 6:

L’acétylcholine libérée dans la fente synaptique se fixe sur les récepteurs nicotiniques liés à un canal cationique, qui s'ouvre et permet l'entrée de Na+ dans l'élément post-synaptique.

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TP biologie cellulaire

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Question 1

Le cliché ci dessus représente un frottis de rumen après une coloration de gram.

A	L'observation est réalisée au microscope optique au grossissement x100
B	Les seuls organismes visibles sur le cliché sont des bactéries
C	La coloration de gram permet de distinguer les microorganismes grâce aux propriétés de leur paroi
D	La coloration de gram permet de distinguer les bactéries mâles des bactéries femelles
E	Seule la coloration de gram permet l'observation de bactéries au microscope optique

Question 2

Le cliché ci dessus est obtenu à partir de préparations du commerce de coupes de pancréas. Grossissement d'observation x 400.

A	Sur le bas du cliché , des cellules acineuses sont visibles
B	Les noyaux sont les seuls organites visibles à ce grossissement.
C	La flèche pointe un noyau d'une cellule acineuse
D	La flèche pointe les mitochondries d'une cellule acineuse
E	Les cellules acineuses sont des cellules épithéliales

Question 3

Sur le cliché d'épiderme d'oignon rouge observé ci-dessus après montage dans l'eau saccharosée au faible grossissement, le pointeur a la taille du rayon du champ d'observation. La surface observée à ce grossissement est de l'ordre de 7 mm2.

A	Le saccharose est rentré dans certaines cellules
B	Certaines cellules ont été plasmolysées
C	La longueur des cellules épidermiques est de l'ordre d'une trentaine de micromètres
D	La longueur des cellules épidermiques est de l'ordre d'une centaine de micromètres
E	Aucune des réponses n'est correcte

Explication pour la question 3:

La surface étant de 7 mm2 , le rayon du champ d'observation et donc la longueur du pointeur est de 1,5 mm. Il y a environ une quinzaine de cellules alignées sur leur longueur donc les cellules ont plutôt une longueur de 100 micromètres.

Question 4

Sur cette observation au microscope optique de feuilles d'Elodée du Canada :

A	Les cellules observées sont des cellules autotrophes
B	La paroi des cellules est visible, sur un dessin il faut la représenter
C	La membrane plasmique des cellules n'est pas visible ; sur un dessin il ne faut donc pas la représenter
D	la vacuole n'est pas présente chez ces cellules, les seuls organites observables sont les chloroplastes
E	Sur un dessin d'observation, il faudrait représenter le tonoplaste

Explication pour la question 4:

Si l'on fait varier la mise au point, il est possible de constater que chez la plupart des cellules les chloroplastes demeurent plaqués contre la paroi : l'essentiel du volume cellulaire est occupé par la vacuole. Il faut donc la représenter sur un dessin.

Question 5

Sur ce cliché de cellules épidermiques d'oignon rouge vues au microscope optique au grossissement x 400 (cliché de l'écran TV, la caméra ajoute au grossissement) :

A	Les cellules sont toutes plasmolysées
B	Les cellules sont toutes turgescentes
C	Les cellules ont été plongées dans une solution avec un plus faible potentiel hydrique qu'elles
D	La limite entre milieu extracellulaire et milieu extracellulaire est visible mais la plasmolyse est partielle
E	La limite entre cytoplasme et vacuole est visible et la plasmolyse est totale

Explication pour la question 5:

Le potentiel hydrique représente le potentiel de l'eau à quitter un compartiment donné. Il résulte des forces osmotiques, de turgescence, capillaires... Sa valeur est négative et l'eau circule toujours des potentiels hydriques les plus élevés vers les potentiels hydriques les plus bas.

Question 6

Sur le cliché suivant, on observe au microscope optique après réalisation d'un test de Brachet.

A	La cellule est plasmolysée
B	Les acides nucléiques sont mis en évidence
C	Il s'agit d'une cellule animale
D	Les nucléoles sont visibles colorés en rouge-violet par rapport à l'ADN coloré en bleu-vert
E	Toutes les propositions précédentes sont correctes

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Les réactions chimiques du vivant

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Question 1

La réaction d'inactivation thermique de la ribonucléase, à 30°C et à pH 2.5, conduit à une variation du degré de désordre ΔS° de 0,77 kJ/mol/°K.

Sachant que la variation d’enthalpie standard ΔH° de cette réaction est de 238kJ/ mol et connaissant la relation ΔG° = ΔH° - TΔS°

A	Cette réaction est endergonique et exothermique (elle dégage de la chaleur)
B	Cette réaction est endergonique et endothermique (elle requiert de la chaleur)
C	Cette réaction se déroule spontanément
D	Cette réaction est exergonique et endothermique
E	Aucune des propositions n'est valable

Explication pour la question 1:

D'après la formule ΔG° = 3,76 kJ/mol cette réaction est donc légèrement endergonique et fortement endothermique

Question 2

La réaction d’amidation suivante permet la production de la glutamine à partir de l’acide glutamique (1) Glutamate + ATP + NH3 → glutamine + ADP + Pi On donne : Glutamate + NH3 → glutamine ΔG1°’ = + 14,2 kJ/mol ATP + H2O → ADP + Pi ΔG2°’ = - 30,5 kJ/mol

A	La variation d’énergie libre de la réaction (1) est positive donc la réaction est exergonique et spontanée
B	La variation d’énergie libre de la réaction (1) est négative donc la réaction est exergonique et spontanée
C	La réaction (1) est endergonique mais elle peut se dérouler car il y a une enzyme
D	Il n’est pas possible de savoir si la réaction (1) est spontanée
E	Bien qu’exergonique, la réaction (1) ne peut se dérouler sans enzyme

Question 3

La D-glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase de muscle de lapin est un tétramère de poids moléculaire 136 000, constitué de quatre sous-unités identiques portant chacune un site actif. L'enzyme catalyse la réaction suivante : D-glycéraldéhyde-3-phosphate + NAD+ + Pi ⇌ 1-3 diphosphoglycérate + NADH,H+ Les vitesses initiales de la production de NADH,H+ sont mesurées en l'absence et en présence d’acide iodoacétique, un inhibiteur, et les résultats sont fournis dans la représentation de Lineweaver Burk suivante :

source : université de Lille

A	L’enzyme D-glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase est une enzyme mickaelienne
B	L’enzyme D-glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase est une enzyme allostérique
C	La droite a correspond à l’activité de l’enzyme en l'absence d’acide iodoacétique
D	L’acide iodoacétique est un inhibiteur compétitif
E	L’acide iodoacétique est un inhibiteur non compétitif

Question 4

La glycogène phosphorylase :

A	est une enzyme allostérique activée par l’insuline
B	libère du glucose 6 P à partir du glycogène lorsqu'elle est activée
C	existe sous une forme phosphorylée (active) et une forme non phosphorylée (peu active)
D	est activée par phosphorylation grâce à la phosphorylase kinase
E	La concentration cytosolique de glycogène phosphorylase active augmente avec la concentration d’AMPc

Question 5

La formation de la liaison peptidique lors de la traduction in vivo

A	ne nécessite que de l’ATP et des molécules du cytosquelette
B	est catalysée par l’aminoacyl ARNt synthase
C	ne nécessite pas de protéines mais seulement des ARN
D	est catalysée par une ribozyme, la peptidyle transférase
E	est couplée avec la rupture d’une liaison ester

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Question 1

Le code génétique : parmi les affirmations suivantes, laquelle est erronée :

A	Il est constitué de 64 codons triplets de nucléotides.
B	Tous les codons désignent un et un seul acide aminé, le code génétique est redondant mais non ambigu.
C	Il est universel à quelques exceptions près.
D	Certains acides aminés sont désignés par plusieurs codons.
E	Sur le tableau du code génétique les codons sont indiqués dans le sens 5' 3' de l'ARNm.

Explication pour la question 1:

La phrase exacte est : Trois codons UAG, UGA et UAA ne désignent aucun acide aminé, ce sont les codons STOP ou non sens. 61 codons désignent un acide aminé précis. Le code génétique est redondant mais non ambigu.

Question 2

Les ribosomes : quelles sont les affirmations correctes ?

A	Les ribosomes sont des organites présents chez les cellules eucaryotes , les archées et les eubactéries
B	Les ribosomes sont des particules ribonucléoprotéiques constituées de deux sous-unités
C	Les ribosomes sont localisés uniquement dans le cytosol
D	Les ribosomes sont visibles au microscope optique
E	La photographie présente des polysomes, les protéines fabriquées sont destinées au cytosol

Explication pour la question 2:

La synthèse des ribosomes (transcription des ARNr, assemblage avec des protéines, maturation) a lieu dans le noyau. Affirmer qu'ils sont uniquement localisés dans le cytosol est donc faux. De plus, il existe des plasto et des mitoribosomes chez les eucaryotes!

Question 3

Les étapes de la traduction chez les cellules eucaryotes. Une de ces affirmations est incorrecte, laquelle ?

A	L'initiation de la traduction débute par la fixation de la petite sous unité du ribosome sur l'extrémité 5' d'un ARNm
B	La traduction nécessite des facteurs protéiques
C	Deux types d'ARN, les ARNt et les ARNm, sont nécessaires lors de la phase d'élongation
D	L'énergie nécessaire à la formation de la liaison peptidique est fournie par la rupture de la liaison ester entre ARNt et chaine polypeptidique en croissance
E	La chaine polypeptidique est orientée, la séquence en acides aminés commence toujours par l'extrémité NH2

Explication pour la question 3:

Il ne faut pas oublier l'ARN ribosomal dont un site a une activité catalytique : le site peptidyltransférase c'est un exemple d'enzyme non protéique.

Question 4

La traduction : l'ajout d'un acide aminé sur une chaine polypeptidique en croissance nécessite (une seule réponse correcte) :

A	la rupture d'une liaison phosphoanhydre
B	la rupture de 2 liaisons phosphoanhydre
C	la rupture de 3 liaisons phosphoanhydre
D	la rupture de 4 liaisons phosphoanhydre
E	Pas d'énergie , c'est une réaction spontanée

Explication pour la question 4:

- Un ATP est consommé lors de la charge de l'acide aminé sur l'ARNt, - Un GTP est consommé pour la fixation de l'aminoacyl- ARNt sur le site A, - Un GTP est consommé pour la translocation du ribosome.

Question 5

Collecte et maturation des protéines membranaires et sécrétées : Les protéines membranaires et les protéines sécrétées (plusieurs bonnes réponses à cocher) :

A	sont fabriquées au niveau du réticulum endoplasmique lisse
B	sont acheminées dans l'appareil de Golgi
C	possèdent à leur extrémité N terminale pour la grande majorité une séquence signal
D	interagissent avec les enzymes du réticulum et de l'appareil de Golgi ce qui permet leur maturation structurale
E	vont acquérir leur spécificité fonctionnelle dans le lysosome

Question 6

La nucléoplasmine est une protéine localisée dans le noyau. Elle est constituée de 10 sous-unités :

5 sous-unités formant les "queues" toutes identiques entre elles,
5 sous-unités globulaires formant les "têtes", toutes identiques entre elles.

Les expériences suivantes ont permis de préciser comment cette protéine est importée dans le noyau. Quelle est la conclusion correcte?

A	Les différentes sous-unités de la protéine sont fabriquées dans le cytoplasme et s'assemblent dans le noyau
B	Les têtes sont fabriquées dans le cytoplasme, les queues dans le noyau. L'assemblage des sous-unités a lieu dans le noyau
C	Les queues sont fabriquées dans le cytoplasme, les têtes dans le noyau. L'assemblage des sous-unités a lieu dans le noyau
D	Les têtes de nucléoplasmine possèdent une séquence d'importation dans le noyau. L'assemblage des sous unités a lieu dans le cytoplasme
E	Les queues du nucléoplasmine possèdent une séquence d'importation dans le noyau. L'assemblage des sous-unités a lieu dans le cytoplasme

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Métabolisme et formes d'énergie

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Question 1

La molécule d'ATP est une molécule vectrice d'énergie libre. Cette énergie peut être libérée ... (une seule réponse correcte)

A	lors de l'hydrolyse des doubles liaisons présentes dans la base azotée adénine
B	lors de l'hydrolyse de la liaison N-osidique entre l'adénine et le ribose
C	lors de la formation de la liaison peptidique entre les phosphoryles
D	lors de l'hydrolyse de la liaison phosphoanhydre entre les phosphoryles
E	lors de l'hydrolyse de la liaison phosphodiester entre les phosphoryles et le ribose

Question 2

Au cours de la glycolyse de l'ATP peut être produit grâce à des réactions de transphosphorylations (également appelées phosphorylation sur substrat), ces réactions correspondent à des couplages :

A	chimio-osmotiques
B	chimio-mécaniques
C	chimio-chimiques
D	osmo-chimiques
E	photo-chimiques

Question 3

Parmi les phrases suivantes, quelques-unes sont correctes. Trouvez-les !

A	Dans la membrane interne de la mitochondrie, des électrons sont transférés d'un couple rédox à faible potentiel redox vers un couple rédox à fort potentiel rédox
B	Le transport des protons de la matrice vers la face externe de la membrane interne mitochondriale est un processus exergonique
C	Le couple O2/H2O est le donneur initial d'électrons dans la chaîne respiratoire
D	Le NADH,H+ est le donneur initial d'électrons dans la chaine respiratoire
E	Le transport des protons de l'espace intermembranaire vers la matrice est un processus exergonique
F	La respiration mitochondriale n'existe que dans les cellules animales

Question 4

Les membranes des organites mitochondries et chloroplastes jouent un rôle clé dans les conversions énergétiques. Cependant des erreurs se sont peut être glissées dans les phrases suivantes. A vous de les repérer en cochant !

A	Plastoquinone et ubiquinone sont des enzymes respectivement de la chaine photosynthétique et de la chaine respiratoire
B	L'ubiquinone en acceptant des électrons du cytochrome c permet la translocation de 4 H+ de l'espace intermembranaire vers la matrice
C	l'ubiquinone est un coenzyme redox lipophile qui cède ses électrons à la plastoquinone dans la membrane du thylakoïde
D	La plastoquinone est localisée dans l'espace intrathylakoïdal (ou lumen)
E	Les translocations de protons au travers des membranes internes mitochondriales et thylakoïdales correspondent à des processus exergoniques

Explication pour la question 4:

Toutes les phrases sont fausses ! Le cours n'a pas été correctement pris, pas compris ou alors il est truffé de fautes scientifiques ! Plastoquinone et ubiquinone ne sont pas des enzymes mais des coenzymes, l'ubiquinone permet la translocation de protons de la matrice vers l'espace intermembranaire, l'ubiquinone et la plastoquinone ne sont pas dans le même organite ; la plastoquinone est située dans la membrane des thylakoïdes. Enfin les translocations de protons sont des processus endergoniques permis par les trajets des électrons !

Question 5

Les produits de la réaction de la phase photochimique (lumineuse) de la photosynthèse sont :

A	Le dioxyde de carbone
B	le dioxygène
C	l'eau
D	l'ATP
E	le NADPH

Explication pour la question 5:

Eau et dioxyde de carbone sont les réactifs de la photosynthèse ; l'utilisation de l'énergie lumineuse conduit bien à la synthèse d'ATP et de pouvoir réducteur sous la forme des coenzymes réduits NADPH

Question 6

Expérience de Jaggendorf et Uribe (1966) Des thylacoïdes isolés très soigneusement sont mis en suspension dans un milieu tamponné qui permet les réactions d’oxydoréduction. Ce milieu contenant les thylacoïdes est placé dans une seringue (dispositif expérimental ci-dessus) et très fortement éclairé. Il ne contient ni phosphate, ni ADP, ni ATP. Après quelques minutes de fonctionnement, ce milieu est injecté en B dans un récipient maintenu à l’obscurité et contenant le même milieu tampon qu’en A auquel a été ajouté de l’ADP et du phosphate. On note alors dans le milieu B une synthèse d’ATP. Cette synthèse n’a lieu que si le milieu A a été préalablement éclairé. A quelle conclusion parviennent Jaggendorf et Uribe ?

A	La lumière a agi directement sur les ATP synthases pour favoriser la synthèse d'ATP.
B	La lumière a "acidifié" le contenu des thylacoïdes créant un gradient de protons qui a permis la synthèse d'ATP.
C	La lumière a permis la synthèse d'un intermédiaire "X" lors des réactions d'oxydoréduction qui est utilisé ensuite à l'obscurité pour réaliser la synthèse d'ATP.
D	La synthèse d'ATP par les thylacoïdes ne se déroule qu'à l'obscurité.

Explication pour la question 6:

C'est à cette conclusion qu'aboutissent J. et U. à la suite de ces travaux expérimentaux. Ils développeront un peu plus tard un dispositif permettant de créer artificiellement un gradient de protons à l'obscurité, gradient capable de réaliser la synthèse d'ATP par les thylacoïdes sans apport de lumière. La réponse 2 est correcte mais il n'était pas possible d'en arriver à cette conclusion avec cette seule expérience.

Question 7

Lors du fonctionnement de la chaine photosynthétique, des électrons sont transférés de l'eau vers un accepteur : le NADP+. Mais l'organisation du chloroplaste et de ses membranes est étroitement liée au bon déroulement des différentes réactions. Quelles affirmations sont correctes ?

A	La photo-oxydation de l'eau a lieu dans le stroma
B	La réduction de NADP+ a lieu dans le stroma
C	La synthèse d'ATP a lieu dans le stroma
D	Les ATP synthases sont situées dans la membrane du thylakoïde, le complexe CF1 est en contact avec le lumen
E	Les ATP synthases sont situées dans la membrane du thylakoïde, le complexe CFo de l'ATP synthase est en contact avec le lumen

Explication pour la question 7:

Attention à l'erreur classique qui consiste à localiser la photo-oxydation de l'eau dans le stroma !

Question 8

Un bilan stœchiométrique En vous aidant du document suivant :

Déterminez le différentiel de protons Δ[H+] entre lumen et stroma lorsque une mole d'O2 est libérée. Sachant que une molécule d'ATP est produite lorsque 3 H+ sont transloqués, en déduire le rendement photon / nombre d'ATP produit . Quel est le bon bilan ?

A	Δ[H+] = 8 il faut 3 photons pour produire un ATP
B	Δ[H+] = 16 il faut 1,5 photons pour produire un ATP
C	Δ[H+] = 8 il faut 1,5 photons pour produire un ATP
D	Δ[H+] = 32 il faut 6 photons pour produire un ATP
E	Δ[H+] = 12 il faut 3 photons pour produire un ATP

Explication pour la question 8:

Δ[H+] = 16 car pour une molécule de O2 libérée : 8 protons sont transloqués lors du passage de 4 électrons dans le cyt b6f. 4 protons sont libérés dans le lumen ou a lieu la photooxydation de l'eau et 4 protons sont consommés lors de la réduction du NADP+ en NADPH au niveau du stroma. Or 8 photons sont nécessaires à la libération d'une molécule d'O2, donc 8 photons entraînent un Δ[H+] = 16, soit 2 H+ transloqués par photon. La synthèse d'une molécule d'ATP nécessite alors 1,5 photons. Ici on ne tient pas compte de la photophosphorylation cyclique.

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Métabolisme et transfert de matière

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Question 1

Dans la mitochondrie l’oxydation d’une molécule d’acide palmitique (un acide gras) produit : 7 molécules de NADH, H+ / 7 molécules de FADH2 / 8 molécules d’acétyl-coA dont l’oxydation complète dans le cycle de Krebs fournira au total (8 x 3) NADH, H+ et (8 x 1) FADH_2. Le nombre de molécules d’O₂ consommées pour cette dégradation est de :

A	46
B	23
C	22
D	92
E	Aucune de ces propositions n'est correcte

Explication pour la question 1:

Le dioxygène est dans la mitochondrie l'accepteur final d'électrons. Pour réduire une molécule de O2, il faut 4 électrons : O2 + 4 électrons +4H+ produisent 2 H2O. Lors de l'oxydation totale d'acide palmitique, 7 + 24 molécules de NADH, H+ sont générés et 7+ 8 molécules de FADH2 donc au total 46 molécules de coenzymes redox, chacune fournissant 2 électrons donc 92 électrons sont livrés à l'accepteur final. La réduction d'une molécule d'O2 nécessitant 4 électrons au total 92/ 4 = 23 molécules d'O2 sont consommées.

Question 2

A propos de la glycolyse, lesquelles de ces propositions sont inexactes :

A	La glycolyse est une voie de dégradation oxydative totale du glucose.
B	Deux types de coenzymes sont produits en fin de glycolyse.
C	Toutes les étapes de la glycolyse sont couplées énergétiquement.
D	Le bilan net en ATP produit par molécule de glucose utilisée est de +2.
E	Le déroulement de la glycolyse ne nécessite pas de O2.

Explication pour la question 2:

Les réactions auxquelles participent les coenzymes sont des réactions de transfert (d'électrons, de protons, de groupement phosphate, etc.. Ils servent d'accepteur temporaire. Parmi les coenzymes, n'oubliez pas l'ATP (et les autres nucléotides triphosphates), coenzyme de transport de groupement phosphate !

Question 3

Expérience de Jagendorf : des chloroplastes en suspension sont fragmentés (par choc osmotique par exemple) et les thylakoïdes sont isolés par centrifugation (le stroma a été éliminé). L'ensemble de l'expérience est effectué à l'obscurité. Les thylakoïdes sont placés dans un milieu acide tamponné à pH 4. Après quelques minutes, le pH du lumen (= intrathylakoïdal) s'est équilibré avec celui du milieu. On transfère alors les thylakoïdes dans un milieu basique tamponné à pH 8 en présence d'ADP et de phosphate inorganique (Pi) (+ Mg²⁺). NB : l’ajout d’ADP et de Pi dans le milieu à pH 4 n’entraîne pas de synthèse d’ATP. On peut interpréter les résultats de cette expérience de la façon suivante :

A	Un pH du stroma supérieur à 4 est nécessaire pour la synthèse d’ATP.
B	La lumière inhibe la synthèse d’ATP.
C	La ou les enzymes responsables de la synthèse d’ATP ne sont pas photodépendantes.
D	Un gradient protonique est nécessaire à la synthèse d’ATP par les thylakoides.
E	La synthèse d’ATP par les thylakoides nécessite des réactions d’oxydo-réduction.

Question 4

Le maïs et la canne à sucre sont des plantes à métabolisme de type C4 ; quelles sont les propositions exactes ?

A	Les deux photosystèmes sont présents dans les membranes de thylakoïdes de tous les chloroplastes de ces plantes.
B	Seuls les chloroplastes agranaires possèdent le photosystème II.
C	Seuls les chloroplastes granaires présentent le photosystème I.
D	Le cycle de Calvin n'a lieu de façon significative que dans les chloroplastes agranaires.
E	Les cellules du mésophylle possèdent la PEP carboxylase, une enzyme qui contrairement à la Rubisco n'a pas d'activité oxygénase.

Question 5

Un étudiant retrouve dans ses notes cette réaction chimique mais n'arrive plus à la replacer dans le cadre de son cours sur le métabolisme. Venez-lui en aide en lui précisant qu'il s'agit de :

A	Une réaction d'oxydo-réduction se déroulant dans la matrice mitochondriale
B	Une des étapes du cycle de Calvin
C	Une des étapes du cycle de Krebs
D	Une des étapes de la glycolyse
E	Une réaction d'oxydo-réduction se déroulant dans le cytosol de l'Eubactérie Escherichia coli

Explication pour la question 5:

Il s'agit de la phase clé de la glycolyse, à savoir l'oxydation du glycéraldéhyde 3 phosphate en acide biphosphoglycérique. Cette oxydation est exergonique et couplée à une phosphorylation et à la réduction du NAD+ en NADH.

Question 6

Parmi ces affirmations sur la Rubisco se trouve(nt) une(des) erreur(s). Repérez-la(les) :

A	La RUBISCO est une enzyme qui catalyse une réaction d'oxydo-réduction
B	La RUBISCO est une enzyme mickaëlienne
C	La RUBISCO est localisée dans le cytosol de la cellule chlorophyllienne
D	La RUBISCO a comme substrat le Ribulose 1,5 bisphosphate
E	La RUBISCO est localisée dans l'espace intrathylakoïdal

Explication pour la question 6:

La RUBISCO intervient dans le cycle de Calvin qui se déroule dans le stroma du chloroplaste et elle catalyse la fixation du CO2 par le Ribulose 1,5 biphosphate.

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Partie I : Des molécules du vivant à la cellule…

Les petites molécules organiques

Les macromolécules

Membranes 1 : organisation et propriétés

Membranes 2 : Membranes et interrelations structurales

Membranes 3 : échanges membranaires

TP biologie cellulaire

Les réactions chimiques du vivant

L'expression du génome

Métabolisme et formes d'énergie

Métabolisme et transfert de matière

Pour vous aider à comprendre et mémoriser le vocabulaire nouveau…

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