4.E : Comment les cellules obtiennent de l'énergie (exercices)

4.1 : Énergie et métabolisme

Les cellules remplissent les fonctions de la vie par le biais de diverses réactions chimiques. Le métabolisme d'une cellule fait référence à la combinaison de réactions chimiques qui s'y produisent. Les réactions cataboliques décomposent les produits chimiques complexes en substances plus simples et sont associées à la libération d'énergie. Les processus anaboliques construisent des molécules complexes à partir de molécules plus simples et nécessitent de l'énergie. Dans l'étude de l'énergie, le terme système fait référence à la matière et à l'environnement impliqués dans les transferts d'énergie.

Questions de révision

Lequel des énoncés suivants n'est pas un exemple de transformation énergétique ?

A. Réchauffer le dîner dans un four à micro-ondes
B. Panneaux solaires au travail
C. Formation d'électricité statique
D. Rien de tout cela

Réponse

D

Lequel des énoncés suivants n'est pas vrai à propos des enzymes ?

R. Ils sont consommés par les réactions qu'ils catalysent.
B. Ils sont généralement composés d'acides aminés.
C. Ils réduisent l'énergie d'activation des réactions chimiques.
D. Chacun d'eux est spécifique au (x) substrat (s) particulier (s) auquel (s) il se lie.

Réponse

UN

Réponse gratuite

L'exercice physique pour augmenter la masse musculaire implique-t-il des processus anaboliques et/ou cataboliques ? Donnez des preuves à l'appui de votre réponse.

Réponse

L'exercice physique implique à la fois des processus anaboliques et cataboliques. Les cellules du corps décomposent les sucres pour fournir de l'ATP qui permet d'effectuer le travail nécessaire à l'exercice, comme les contractions musculaires. C'est du catabolisme. Les cellules musculaires doivent également réparer les tissus musculaires endommagés par l'exercice en construisant de nouveaux muscles. C'est de l'anabolisme.

Expliquez en vos propres termes la différence entre une réaction spontanée et une réaction instantanée, et la cause de cette différence.

Réponse

Une réaction spontanée est une réaction qui a un ∆G négatif et qui libère ainsi de l'énergie. Cependant, il n'est pas nécessaire qu'une réaction spontanée se produise rapidement ou soudainement comme une réaction instantanée. Elle peut se produire sur de longues périodes en raison d'une grande énergie d'activation, qui empêche la réaction de se produire rapidement.

En ce qui concerne les enzymes, pourquoi les vitamines et les minéraux sont-ils nécessaires à une bonne santé ? Donnez des exemples.

Réponse

La plupart des vitamines et des minéraux agissent comme des cofacteurs et des coenzymes pour l'action enzymatique. De nombreuses enzymes nécessitent la liaison de certains cofacteurs ou coenzymes pour pouvoir catalyser leurs réactions. Étant donné que les enzymes catalysent de nombreuses réactions importantes, il est essentiel d'obtenir suffisamment de vitamines et de minéraux par le biais de l'alimentation et des suppléments. La vitamine C (acide ascorbique) est une coenzyme nécessaire à l'action des enzymes qui fabriquent le collagène.

4.2 : Glycolyse

L'ATP fonctionne comme la monnaie énergétique des cellules. Il permet aux cellules de stocker brièvement de l'énergie et de la transporter en elles-mêmes pour favoriser les réactions chimiques endergoniques. La structure de l'ATP est celle d'un nucléotide d'ARN auquel sont attachés trois groupes phosphates. Comme l'ATP est utilisé pour produire de l'énergie, un groupe phosphate est détaché et de l'ADP est produit. L'énergie dérivée du catabolisme du glucose est utilisée pour recharger l'ADP en ATP. La glycolyse est la première voie utilisée pour dégrader le glucose afin d'extraire de l'énergie.

Choix multiples

L'énergie est stockée à long terme dans les liaisons de _____ et utilisée à court terme pour effectuer des travaux à partir d'une (n) molécule _____.

A. ATP : glucose
B. une molécule anabolique : molécule catabolique
C. glucose : ATP
D. une molécule catabolique : molécule anabolique

Réponse

C

La monnaie énergétique utilisée par les cellules est _____.

A. ATP
B. ADP
C. AMP
D. adénosine

Réponse

UN

Le glucose qui entre dans la voie de la glycolyse est divisé en deux molécules de _________.

A. ATP
B. phosphate
C. NADH
D. pyruvate

Réponse

D

Réponse gratuite

Les organismes procaryotes et eucaryotes effectuent une certaine forme 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.

4.3 : Cycle de l'acide citrique et phosphorylation oxydative

Le cycle de l'acide citrique est une série de réactions chimiques qui éliminent les électrons de haute énergie et les utilisent dans la chaîne de transport des électrons pour générer de l'ATP. Une molécule d'ATP (ou un équivalent) est produite à chaque tour du cycle. La chaîne de transport des électrons est la partie de la respiration aérobie qui utilise l'oxygène libre comme dernier accepteur d'électrons pour les électrons retirés des composés intermédiaires lors du catabolisme du glucose.

Choix multiples

À quoi servent les électrons ajoutés au ^NAD+ ?

R. Ils font partie d'un processus de fermentation.
B. Ils empruntent une autre voie de production d'ATP.
C. Ils activent l'entrée du groupe acétyle dans le cycle de l'acide citrique.
D. Ils sont convertis en NADP.

Réponse

B

La chimiosmose implique

A. le mouvement des électrons à travers la membrane cellulaire
B. le mouvement des atomes d'hydrogène à travers la membrane mitochondriale
C. le mouvement des ions hydrogène à travers une membrane mitochondriale
D. le mouvement du glucose à travers la membrane cellulaire

Réponse

C

Réponse gratuite

Nous inhalons de l'oxygène lorsque nous respirons et expirons du dioxyde de carbone. À quoi sert l'oxygène et d'où vient le dioxyde de carbone ?

Réponse

L'oxygène que nous inhalons est le dernier accepteur d'électrons de la chaîne de transport des électrons et permet à la respiration aérobie de se poursuivre, qui est la voie la plus efficace pour collecter l'énergie sous forme d'ATP des molécules alimentaires. Le dioxyde de carbone que nous expirons se forme pendant le cycle de l'acide citrique lorsque les liaisons des composés carbonés sont rompues.

4.4 : Fermentation

Si le NADH ne peut pas être métabolisé par la respiration aérobie, un autre accepteur d'électrons est utilisé. La plupart des organismes utiliseront une forme de fermentation pour réaliser la régénération du NAD+, assurant ainsi la poursuite de la glycolyse. La régénération du NAD+ pendant la fermentation ne s'accompagne pas d'une production d'ATP ; par conséquent, la possibilité que le NADH produise de l'ATP à l'aide d'une chaîne de transport d'électrons n'est pas exploitée.

Questions de révision

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

A. fermentation de l'acide lactique
B. fermentation alcoolique
C. fermentation acide mixte
D. fermentation propionique

Réponse

UN

Réponse gratuite

Lorsque les cellules musculaires manquent d'oxygène, qu'advient-il du potentiel d'extraction d'énergie des sucres et quelles sont les voies utilisées par les cellules ?

Réponse

Sans oxygène, la phosphorylation oxydative et le cycle de l'acide citrique s'arrêtent, de sorte que l'ATP n'est plus généré par ce mécanisme, qui extrait la plus grande quantité d'énergie d'une molécule de sucre. De plus, le NADH s'accumule, empêchant la progression de la glycolyse en raison de l'absence de ^NAD+. La fermentation de l'acide lactique utilise les électrons du NADH pour générer de l'acide lactique à partir du pyruvate, ce qui permet à la glycolyse de se poursuivre et ainsi de générer une plus petite quantité d'ATP par la cellule.

4.5 : Connexions à d'autres voies métaboliques

Les voies métaboliques doivent être considérées comme poreuses, c'est-à-dire que les substances entrent par d'autres voies et que d'autres substances partent par d'autres voies. Ces voies ne sont pas des systèmes fermés. De nombreux produits utilisés dans une voie donnée sont des réactifs empruntant d'autres voies.

Choix multiples

Le cholestérol synthétisé par les cellules utilise quel composant de la voie glycolytique comme point de départ ?

A. glucose
B. acétyl CoA
C. pyruvate
D. dioxyde de carbone

Réponse

B

La bêta-oxydation est ________.

A. la dégradation des sucres
B. l'assemblage des sucres
C. la dégradation des acides gras
D. 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 le métabolisme global sur une quille uniforme. 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.