7.E : Respiration cellulaire (exercices)

7.1 : L'énergie dans les systèmes vivants

La production d'énergie au sein d'une cellule implique de nombreuses voies chimiques coordonnées. La plupart de ces voies sont des combinaisons de réactions d'oxydation et de réduction. L'oxydation et la réduction se produisent en tandem. Une réaction d'oxydation retire un électron d'un atome d'un composé, et l'ajout de cet électron à un autre composé est une réaction de réduction. Comme l'oxydation et la réduction se produisent généralement ensemble, ces paires de réactions sont appelées réactions d'oxydoréduction, ou réactions redox.

Questions de révision

La monnaie énergétique utilisée par les cellules est ________.

1. ATP
2. ADP
3. AMPLI
4. adénosine

Réponse

UN

Une réaction chimique réductrice ________.

1. réduit le composé à une forme plus simple
2. ajoute un électron au substrat
3. élimine un atome d'hydrogène du substrat
4. est une réaction catabolique

Réponse

B

Réponse gratuite

Pourquoi est-il bénéfique pour les cellules d'utiliser l'ATP plutôt que l'énergie provenant directement des liaisons des glucides ? Quels sont les principaux inconvénients de l'exploitation de l'énergie directement à partir des liaisons de plusieurs composés différents ?

Réponse

L'ATP fournit à la cellule un moyen de gérer l'énergie de manière efficace. La molécule peut être chargée, stockée et utilisée selon les besoins. De plus, l'énergie provenant de l'hydrolyse de l'ATP est fournie en quantité constante. La récupération de l'énergie à partir des liaisons de plusieurs composés différents entraînerait des livraisons d'énergie de différentes quantités.

7.2 : Glycolyse

La glycolyse est la première étape de la dégradation du glucose pour extraire l'énergie nécessaire au métabolisme cellulaire. Presque tous les organismes vivants procèdent à la glycolyse dans le cadre de leur métabolisme. Le procédé n'utilise pas d'oxygène et est donc anaérobie. La glycolyse a lieu dans le cytoplasme des cellules procaryotes et eucaryotes.

Questions de révision

Au cours de la seconde moitié de la glycolyse, que se passe-t-il ?

1. L'ATP est épuisé.
2. Le fructose est divisé en deux.
3. L'ATP est fabriqué.
4. Le glucose devient du fructose.

Réponse

C

Réponse gratuite

Presque tous les organismes de la planète effectuent une forme ou une autre de glycolyse. Comment ce fait soutient-il ou non l'affirmation selon laquelle la glycolyse est l'une des plus anciennes voies métaboliques ?

Réponse

Si la glycolyse évoluait relativement tard, elle ne serait probablement pas aussi universelle qu'elle l'est dans les organismes. Il a probablement évolué dans des organismes très primitifs et a persisté, avec l'ajout d'autres voies du métabolisme des glucides qui ont évolué plus tard.

Les globules rouges n'effectuent pas de respiration aérobie, mais ils effectuent une glycolyse. Pourquoi toutes les cellules ont-elles besoin d'une source d'énergie et que se passerait-il si la glycolyse était bloquée dans un globule rouge ?

Réponse

Toutes les cellules doivent consommer de l'énergie pour exécuter des fonctions de base, telles que le pompage d'ions à travers les membranes. Un globule rouge perdrait son potentiel membranaire si la glycolyse était bloquée, et il finirait par mourir.

7.3 : Oxydation du pyruvate et cycle de l'acide citrique

Si de l'oxygène est disponible, la respiration aérobie se poursuivra. Dans les cellules eucaryotes, les molécules de pyruvate produites à la fin de la glycolyse sont transportées dans les mitochondries, qui sont les sites de respiration cellulaire. Le pyruvate y sera transformé en un groupe acétyle qui sera capté et activé par un composé porteur appelé coenzyme A (CoA). Le composé obtenu est appelé acétyl CoA. Le CoA est fabriqué à partir de vitamine B5, l'acide pantothéniques.

Questions de révision

Qu'est-ce qui est retiré du pyruvate lors de sa conversion en groupe acétyle ?

1. oxygène
2. ATP
3. Vitamine B
4. dioxyde de carbone

Réponse

D

À quoi servent les électrons ajoutés au ^NAD+ ?

1. Ils font partie d'un processus de fermentation.
2. Ils empruntent une autre voie de production d'ATP.
3. Ils activent l'entrée du groupe acétyle dans le cycle de l'acide citrique.
4. Ils sont convertis au NADP.

Réponse

B

Le GTP ou l'ATP est produit lors de la conversion de ________.

1. isocitrate en α-cétoglutarate
2. succinyl CoA en succinate
3. fumarate en malate
4. malate en oxaloacétate

Réponse

B

Combien de molécules de NADH sont produites à chaque cycle de l'acide citrique ?

1. un
2. deux
3. trois
4. quatre

Réponse

C

Réponse gratuite

Quelle est la principale différence entre une voie circulaire et une voie linéaire ?

Réponse

Dans une voie circulaire, le produit final de la réaction est également le réactif initial. La voie se perpétue d'elle-même, tant que l'un des intermédiaires de la voie est fournie. Les voies circulaires peuvent accueillir de multiples points d'entrée et de sortie, ce qui les rend particulièrement adaptées aux voies amphiboliques. Dans un sentier linéaire, un voyage à travers le sentier complète le sentier, et un deuxième voyage serait un événement indépendant.

7.4 : Phosphorylation oxydative

Vous venez de découvrir deux voies du catabolisme du glucose, la glycolyse et le cycle de l'acide citrique, qui génèrent de l'ATP. La majeure partie de l'ATP généré lors du catabolisme aérobie du glucose ne provient toutefois pas directement de ces voies. Il est plutôt dérivé d'un processus qui commence par le déplacement d'électrons à travers une série de transporteurs d'électrons soumis à des réactions d'oxydoréduction. Cela provoque l'accumulation d'ions hydrogène dans l'espace matriciel.

Questions de révision

Quel composé reçoit des électrons du NADH ?

1. FMN
2. ubiquinone
3. cytochrome c ₁
4. oxygène

Réponse

UN

La chimiosmose implique ________.

1. le mouvement des électrons à travers la membrane cellulaire
2. le mouvement des atomes d'hydrogène à travers une membrane mitochondriale
3. le mouvement des ions hydrogène à travers une membrane mitochondriale
4. le mouvement du glucose à travers la membrane cellulaire

Réponse

C

Réponse gratuite

En quoi les rôles de l'ubiquinone et du cytochrome c diffèrent-ils de ceux des autres composants de la chaîne de transport des électrons ?

Réponse

Q et le cytochrome c sont des molécules de transport. Leur fonction ne conduit pas directement à la synthèse de l'ATP dans la mesure où ce ne sont pas des pompes. De plus, Q est le seul composant de la chaîne de transport d'électrons qui n'est pas une protéine. L'ubiquinone et le cytochrome c sont de petits porteurs d'électrons mobiles, tandis que les autres composants de la chaîne de transport d'électrons sont de grands complexes ancrés dans la membrane mitochondriale interne.

Qu'est-ce qui explique le nombre différent de molécules d'ATP qui se forment lors de la respiration cellulaire ?

Réponse

Peu de tissus, à l'exception des muscles, produisent le maximum d'ATP à partir des nutriments. Les intermédiaires sont utilisés pour produire les acides aminés, les acides gras, le cholestérol et les sucres nécessaires aux acides nucléiques. Lorsque le NADH est transporté du cytoplasme vers les mitochondries, un mécanisme de transport actif est utilisé, ce qui diminue la quantité d'ATP pouvant être produite. La composition de la chaîne de transport d'électrons varie d'une espèce à l'autre, de sorte que différents organismes produiront différentes quantités d'ATP en utilisant leurs chaînes de transport d'électrons.

7.5 : Métabolisme sans oxygène

En respiration aérobie, l'accepteur d'électrons final est une molécule d'oxygène, O2. En cas de respiration aérobie, l'ATP sera produit en utilisant l'énergie des électrons de haute énergie transportés par le NADH ou le FADH2 vers la chaîne de transport d'électrons. S'il n'y a pas de respiration aérobie, le NADH doit être réoxydé en NAD+ pour être réutilisé comme support d'électrons pour que la voie glycolytique se poursuive.

Questions de révision

Parmi les méthodes de fermentation suivantes, laquelle peut être utilisée dans les muscles squelettiques des animaux ?

1. fermentation à l'acide lactique
2. fermentation alcoolique
3. fermentation acide mixte
4. fermentation propionique

Réponse

UN

Réponse gratuite

Quelle est la principale différence entre la fermentation et la respiration anaérobie ?

Réponse

La fermentation utilise uniquement la glycolyse. La respiration anaérobie utilise les trois parties de la respiration cellulaire, y compris les parties des mitochondries telles que le cycle de l'acide citrique et le transport des électrons ; elle utilise également un accepteur final d'électrons différent au lieu de l'oxygène gazeux.

7.6 : Connexions entre les voies métaboliques des glucides, des protéines et des lipides

Toutes les voies cataboliques des glucides, des protéines et des lipides finissent par se connecter à la glycolyse et aux voies du cycle de l'acide citrique. Les voies métaboliques doivent être considérées comme poreuses, c'est-à-dire que les substances entrent par d'autres voies et que les intermédiaires partent par d'autres voies. Ces voies ne sont pas des systèmes fermés. De nombreux substrats, intermédiaires et produits d'une voie donnée sont des réactifs empruntant d'autres voies.

Questions de révision

L'un des principaux liens entre les sucres dans la glycolyse est ________.

1. glucose-6-phosphate
2. fructose-1,6-bisphosphate
3. phosphate de dihydroxyacétone
4. phosphoénolpyruvate

Réponse

UN

La bêta-oxydation est ________.

1. la dégradation des sucres
2. l'assemblage des sucres
3. la dégradation des acides gras
4. l'élimination des groupes aminés des acides aminés

Réponse

C

Réponse gratuite

Décririez-vous que les voies métaboliques sont intrinsèquement inutiles ou fondamentalement économiques, et pourquoi ?

Réponse

Ils sont très économiques. Les substrats, les intermédiaires et les produits se déplacent entre les voies et le font en réponse à des boucles de rétro-inhibition finement réglées qui maintiennent l'équilibre global du métabolisme. Les intermédiaires d'une voie peuvent se trouver dans une autre, et ils peuvent passer d'une voie à l'autre de manière fluide en réponse aux besoins de la cellule.

7.7 : Régulation de la respiration cellulaire

La respiration cellulaire doit être régulée afin de fournir des quantités équilibrées d'énergie sous forme d'ATP. La cellule doit également générer un certain nombre de composés intermédiaires qui sont utilisés dans l'anabolisme et le catabolisme des macromolécules. Sans contrôle, les réactions métaboliques s'arrêteraient rapidement à mesure que les réactions avant et arrière atteignaient un état d'équilibre. Les ressources seraient utilisées de façon inappropriée.

Questions de révision

L'effet de niveaux élevés d'ADP est de ________.

1. augmenter l'activité de l'enzyme
2. diminuer l'activité de l'enzyme
3. n'ont aucun effet sur l'activité de l'enzyme
4. ralentissez le sentier

Réponse

UN

Quel est le contrôle de l'enzyme qui exerce le plus de contrôle sur la glycolyse ?

1. hexokinase
2. phosphofructokinase
3. glucose-6-phosphatase
4. aldolase

Réponse

B

Réponse gratuite

Comment le citrate issu du cycle de l'acide citrique affecte-t-il la glycolyse ?

Réponse

Le citrate peut inhiber la phosphofructokinase par rétro-régulation.

Pourquoi les mécanismes de rétroaction négative sont-ils plus courants que les mécanismes de rétroaction positive dans les cellules vivantes ?

Réponse

Les mécanismes de rétroaction négative contrôlent en fait un processus ; ils peuvent le désactiver, tandis que la rétroaction positive accélère le processus, ne laissant aucun contrôle à la cellule sur celui-ci. La rétroaction négative maintient naturellement l'homéostasie, tandis que la rétroaction positive éloigne le système de l'équilibre.