Biologie

Chaquesection sera introduite par une question MC et je fournirai la ou les bonnesréponses avec des explications concises.

SUJET 2022

1. La notion d'atomes

Laquelle des affirmations suivantes concernant lesatomes est correcte ?

• Un atome est constitué d'un noyau entouré à une certaine distance d'un nuage d'électrons.

• Les électrons sont maintenus en orbite autour du noyau par leur attraction électrostatique au noyau.

• La plus grandepartie de la masse de l'atome est située au niveau du nuage d'électrons.

• Le noyau est chargé positivement.

• Lenombre de protons présents dans un noyau détermine son numéro atomique.

Explication: La masse de l'atome est principalement concentrée dans le noyau, tandis que les électrons sont des particules de masse beaucoup plus faible.

2. La notion de molécule

Parmi les propositions suivantes, lesquelles décrivent correctement les molécules ?

• Pour former les molécules, les éléments se combinent entre eux.

• L'élément correspond à l'ensemble des entités chimiques chargées et non chargées.

• Une molécule se définit, exclusivement, par l'assemblage d'éléments identiques.

• Le dioxygène est une molécule.

• L'eau est une molécule.

Explication: Une molécule peut être formée d'éléments identiques (ex: O2) ou différents (ex: H2O). Un élément est une substance chimique pure, non pas un ensemble d'entités chargées et non chargées.

3. Les interactions entre les atomes pour former les molécules

Quelles sont les affirmations exactes concernant les interactions atomiques pour la formation de molécules ?

• Une couche électronique incomplète est stable.

• Les atomes ayant unecouche externe incomplète ont une forte tendance à interagir avec d'autres atomes.

• Pour former une liaison covalente, deux atomes partagent une paire d'électrons.

• Pour former une liaison ionique, lesélectrons sont donnés par un atome à un autre atome.

• Dans chaque molécule d'eau, les deux atomes d'hydrogène sont liés à l'atome d'oxygène par des liaisons ioniques.

Explication: Une couche électronique complète est stable. Dans la molécule d'eau, les liaisons entre l'oxygène et l'hydrogène sont des liaisons covalentes et non ioniques.

4. Les macromolécules de la cellule

Parmi les propositionssuivantes, quelles sont celles qui décrivent correctement les macromolécules cellulaires ?

• Les macromolécules sont les principaux matériaux de construction de la cellule.

• Chaque macromolécule est un polymère.

• Pour construire les polymères, les monomères sont assemblés par des liaisons ioniques.

• L'assemblage des sous-unités en une chaîne polymérique est dû au hasard.

• Les protéines sont des polymères d'acides aminés.

Explication: Les polymères sont généralement assemblés par des liaisons covalentes (ex: liaisons peptidiques pour les protéines, glycosidiques pour les glucides complexes), et l'assemblage des monomères n'est pas dûau hasard mais est un processus régulé.

5. Les cellules procaryotes

Quelles sont les caractéristiques des cellules procaryotes ?

• Sont les premières cellules à être apparues sur la terre.

• Sont de composition très complexe.

• Présentent un noyau volumineux.

• Peuvent être des cellules photosynthétiques.

• Les bactéries sont un exemple de cellule procaryote.

Explication: Les cellules procaryotes sont structurellement simples, ne possèdent pas de noyau (leur matériel génétique est dans le cytoplasme) et sont généralement plus petites que les eucaryotes.

6. Les cellules eucaryotes

Parmi les affirmations suivantes concernant les cellules eucaryotes, lesquelles sont vraies ?

• Une cellule eucaryote unique peut constituer un être vivant.

• Dans certaines cellules eucaryotes l'ADN a la forme d'une boucle fermée située dans le cytoplasme.

• Les cellules eucaryotes sont caractérisées par une compartimentation.

• La compartimentation se traduit par la présence de nombreux organites.

• Chaque organite possède des activités différentes et spécialisées.

Explication: L'ADN des cellules eucaryotes est principalement linéaire et se trouve dans le noyau, pas dans le cytoplasme sous forme de boucle fermée (caractéristique des procaryotes etmitochondries/chloroplastes).

7. La composition de la membrane plasmique

En vous basant sur la figure, quels éléments décrivent correctement la composition de la membrane plasmique ?

• Les flèches A et B indiquent des phospholipides.

• Les phospholipides sont les seuls retrouvés dans la composition de la membrane plasmique.

• Les structuresindiquées par les flèches A sont des structures hydrophiles.

• La flèche B indique la portion hydrophobe d'un lipide membranaire.

• Les lipides membranaires sont des molécules amphiphiles.

Explication: Outre les phospholipides, la membrane plasmique contient aussi des glycolipides et du cholestérol. La flèche A indique la tête polaire (hydrophile) et la flèche B la queue aliphatique (hydrophobe). Les molécules amphiphiles possèdent à la fois des régions hydrophiles et hydrophobes.

8. La composition de la membrane plasmique (suite)

Quelles sont les propriétés de la membrane plasmique et de ses composants ?

• Les lipides membranaires ont la capacité de se mouvoir au sein de la membrane cellulaire.

• Les membranes cellulaires sont en général asymétriques.

• Les deux moitiés de labicouche contiennent souvent des ensembles très différents de phospholipides et de glycolipides.

• La flèche C indique une des deux chaînes hydrocarbonées d'un glycolipide.

• La structure indiquée par la flèche C pourrait présenter une chaîne d'acides gras insaturée.

Explication: La flèche C semble pointer vers la chaîne hydrocarbonée d'un lipide, qui peut être saturée ou insaturée. La présence d'insaturations affecte la fluidité membranaire. L'asymétrie est une propriété fondamentale des membranes biologiques.

9. La structure de la membrane plasmique

En se basant sur le schéma, quelles sont les affirmations correctes concernant les protéines membranaires ?

• La flèche D indique uneprotéine intrinsèque.

• La protéine indiquée par la flèche D est liée à une protéine intrinsèque.

• La flèche E indique une protéine transmembranaire.

• La protéineindiquée par la flèche E semble être une protéine canal.

• La protéine indiquée par la flèche E est incapable de diffuser latéralement dans la bicouche lipidique.

Explication: Les protéines intrinsèques (comme Det E) sont intégrées dans la membrane. Les protéines transmembranaires (comme E) traversent toute la bicouche. Les protéines membranaires peuvent diffuser latéralement sauf si elles sont ancrées ou restreintes. Si E est un canal, elle permet le passage de substances.

SUJET 2021

2. La notion d'atome

Parmi les affirmations suivantes, lesquelles sont exactes à propos de l'atome ?

• Un atome est constitué d'unnoyau entouré à une certaine distance d'un nuage d'électrons.

• Les électrons contiennent la plus grande partie de la masse de l'atome.

• Le noyau est beaucoup plus léger que l'ensemble des électrons de l'atome.

• Les protons sont des particules sous-atomiques.

• Le nombre de protons présent dans un noyau détermine son numéro atomique.

Explication: La masse de l'atome est concentrée dans le noyau, et ce sont les protons et les neutrons qui lui confèrent la majeure partie de sa masse, et non les électrons. Le noyau est donc beaucoup plus lourd que le nuage électronique.

3. Parmi les éléments suivants, lesquels sont abondamment présents chez les êtres vivants?

Sélectionnez les éléments chimiques les plus abondants dans la composition des êtres vivants.

• L'hydrogène.

• Le calcium.

• L'oxygène.

• Le carbone.

• Le potassium.

Explication: Le carbone, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote,le phosphore et le soufre (CHNOPS) sont les éléments majeurs. Le calcium et le potassium sont également très importants pour les fonctions biologiques.

4. Les molécules

Quelles sont les affirmations correctes concernant les molécules ?

• Les entités chimiques dont les êtres vivants sont formés sont des molécules.

• Pour former les molécules, les éléments se combinent entre eux.

• Une molécule est un assemblage d'au moins deux éléments qui doivent être identiques.

• Pour comprendre comment les atomes se lient entre eux pour former les molécules il est nécessaire de regarder leurs électrons.

• La couche externe des électrons détermine les interactions entre les atomes.

Explication: Une molécule peut être formée d'éléments identiques (ex: H2) ou différents (ex: H2O). Les interactions chimiques et la formation de liaisons sont régies par les électrons de la couche externe.

5. La membraneplasmique

Quelles affirmations décrivent correctement la membrane plasmique ?

• Est une enveloppe discontinue qui sépare le milieu intracellulaire et le milieu extracellulaire.

• Assure des échanges ponctuels entre les milieuxintra et extracellulaires.

• Interagit localement avec la matrice extracellulaire.

• Peut interagir localement avec la membrane plasmique de cellules voisines.

• Estcomposée majoritairement de protéines et de lipides.

Explication: La membrane plasmique est une structure continue qui sépare les deux milieux. Elle est impliquée dans des échanges constants et non seulement "ponctuels".

6. La composition de la membrane plasmique (1)

Parmi les éléments suivants, lesquels concernent la composition de la membrane plasmique ?

• Les lipides membranaires sont des molécules plus petites que les protéines membranaires.

• La quantité de protéines membranaires est identique dans toutes les cellules d'un organisme.

• La quantité de protéines membranaires est plus importante que celle des lipides membranaires.

• Toutes les protéines d'une membrane assurent des fonctions identiques.

• Les propriétés physico-chimiques des lipides membranaires font que les lipides membranaires s'organisent en bicouche.

Explication: La quantité et le type de protéines membranaires varient selon la fonction cellulaire. La masse des lipides est plus importante quecelle des protéines en général dans la membrane, mais le nombre de molécules lipidiques est bien supérieur. Les protéines ont des fonctions très diverses. La bicouche lipidique est due aux propriétés amphiphiles des lipides.

7. La composition de la membrane plasmique (2)

Quelles sont les caractéristiques des mouvements des lipides et de l'asymétrie de la membrane plasmique ?

• Les deux moitiés de la bicouche contiennent souvent des ensembles très différents de phospholipides et de glycolipides.

• Les mouvements des lipides dans une monocouche dépendent des mouvements des lipides qui se produisent dans l'autre monocouche.

• La diffusion latérale consiste au déplacement d'un lipide ou d'une protéine dans le même feuillet.

• La diffusion transversale est impossible pour les lipides.

• La diffusion transversale est possible pour les protéines.

Explication: La diffusion transversale (flip-flop) des lipides est rare mais possible grâce à des enzymes spécifiques.La diffusion transversale des protéines est généralement impossible. Les mouvements dans une monocouche sont largement indépendants de l'autre.

8. Les lipides membranaires (1)

En observant le schéma d'une portion de membrane plasmique, quelles sont les affirmations exactes concernant les lipides membranaires ?

• Les phospholipides représentent les lipides membranaires les plus abondants.

• La flèche A indique une structure hydrophile.

• La structure indiquée par la flèche A est chimiquement peu réactive.

• Les structures indiquées par les flèches B sont hydrophobes.

• Lesstructures indiquées par les flèches B sont chimiquement très réactives.

Explication: La tête hydrophile (phosphate) est chimiquement réactive en raison de sa charge. Les queues hydrophobes (chaînes d'acides gras) sont relativementpeu réactives chimiquement une fois intégrées dans la bicouche, mais elles sont essentielles pour la structure de la membrane. A est une tête polaire (solvant aqueux), B est la queue apolaire.

9. Les lipides membranaires (2)

Enanalysant le schéma et vos connaissances, quelles sont les assertions correctes sur les lipides membranaires ?

• Les flèches B indiquent des longues chaînes hydrocarbonées.

• La flèche C indique un phospholipide dont la chaîned'acides gras comporte une insaturation.

• La présence de doubles liaisons dans la chaîne d'acides gras affecte la fluidité de la membrane.

• La flèche D indique une molécule de cholestérol.

• La présence du composant D (cholestérol) a un effet sur la fluidité de la membrane.

Explication: La flèche C indique une chaîne insaturée (avec un coude) qui augmente la fluiditéde la membrane. Le cholestérol (D) est inséré entre les phospholipides et régule la fluidité, la diminuant à des températures élevées et l'augmentant à des températures basses.

10. Les protéines membranaires

En vous basant sur l'image, quelles affirmations sont vraies concernant les protéines membranaires ?

• La flèche A indique une protéine intrinsèque.

• La flèche B indique une protéine extrinsèque.

• Les flèches C indiquent des protéines intrinsèques.

• Les flèches C indiquent des protéines transmembranaires.

• Les protéines membranaires peuvent intervenir dans le transport des nutriments, des métabolites ou des ions à travers la bicouche.

Explication: La flèche B pointe vers une protéine extrinsèque (périphérique) car elle est associée à la surface de la membrane. Les protéines C sont intrinsèques, et plus précisément transmembranaires, traversant la bicouche lipidique. Les protéines membranaires jouent de nombreux rôles, dont le transport.

11. Le transport membranaire (1)

En analysant le schéma du transport et vos connaissances, quelles affirmations sont exactes ?

• Le transport du soluté A à travers la bicouche lipidiquese fait contre le gradient de concentration du soluté A.

• Le transport du soluté A à travers la bicouche lipidique se fait en absence de protéine de transport.

• Le transport du soluté A se fait pardiffusion simple.

• Le soluté A pourrait être un ion.

• La cellule maintient une distribution différente en ions entre l'intérieur et l'extérieur.

Explication: Le soluté A est représenté en plus grande concentration à l'extérieur qu'à l'intérieur, et traverse la membrane sans aide (diffusion simple), donc dans le sens de son gradient de concentration. Les ions, étant chargés, ne peuvent pas traverser la bicouche lipidique par simple diffusion.

12. Le transport membranaire (2)

Quelles sont les caractéristiques du transport du soluté B ?

• Le soluté B transite au travers de la bicouche lipidique par l'intermédiaire deprotéines de transport.

• Le passage du soluté B du milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire consomme de l'énergie.

• L'ATPase impliquée dans la sortie du soluté B de lacellule assure un transport actif.

• Le soluté B est plus concentré dans le milieu extracellulaire.

• Le soluté B est plus concentré dans le milieu intracellulaire.

Explication: Le schéma montre que le soluté B est plus concentré à l'extérieur. Le transport contre son gradient de concentration (de l'intérieur vers l'extérieur pour augmenter la concentration extérieure) nécessite de l'énergie et une protéine de transport (ATPase), ce qui correspond à un transport actif.

13. Le transport membranaire (3)

Décrivez les caractéristiques du transport des solutés C et D.

• Le passage des solutés C et D du milieu extracellulaire au milieu intracellulaire se fait par desprotéines-canal.

• Le transport de C se fait dans le sens de son gradient de concentration.

• Le transport de C est passif.

• Le transport de B dans le sens de songradient est nécessaire au transport de D contre son gradient.

• L'entrée couplée de B et D dans la cellule se fait par un antiport.

Explication: Le transport de C se fait par diffusion facilitée (protéine transporteuse). Le transport de D est actif secondaire, utilisant l'énergie du gradient de B pour importer D contre son propre gradient. Cela constitue un symport (les deux molécules dans la même direction).

14. Les protéines de transport et leurs fonctions

Quelles sontles fonctions des protéines de transport ?

• Les protéines de transport sont peu sélectives.

• Souvent une protéine de transport transfère uniquement un seul type de molécule.

• La membrane des lysosomes comporte des transporteurs d'ions H+.

• La membrane interne de la mitochondrie contient des transporteurs au pyruvate.

• La membrane plasmique des hépatocytes comporte un transport de glucose.

Explication: Les protéines de transport sont très sélectives et spécifiques de leur substrat. Elles sont essentielles pour maintenir l'homéostasie cellulaire et les gradients ioniques/moléculaires dans les différents compartiments.

15. Lapompe Na/K ATPase et ses conséquences

Quelles sont les affirmations exactes concernant la pompe Na/K ATPase et ses effets ?

• La pompe à Na+ est couplée à l'hydrolyse de l'ATP en ADP.

• La protéine couple le transport du Na+ au transport du K+.

• La pompe travaille par intermittence.

• Dans les conditions normales, l'intérieur de la plupart des cellules a un potentiel électrique négatif parrapport à l'extérieur.

• Le potentiel de membrane est à la base de l'activité électrique des cellules.

Explication: La pompe Na/K ATPase fonctionne en permanence pour maintenir les gradients ioniques,ce qui est crucial pour le potentiel de membrane au repos. L'intérieur de la cellule est négatif par rapport à l'extérieur principalement en raison de sa fonction électrogénique.

16. Le cytoplasme

En vous référant au schéma, quelles sontles affirmations correctes sur les composants du cytoplasme ?

• Le cytosol est riche en eau.

• La flèche Aindique le noyau.

• La structure indiquée par la flèche B est en continuité avec l'enveloppe nucléaire.

• La flèche B indique l'appareil de Golgi.

• La flèche C indique le réticulumendoplasmique.

Explication: La flèche A indique le nucléole. La structure B, étant en continuité avec le noyau (A), est le réticulum endoplasmique granuleux, pas l'appareil de Golgi. La flèche C indiqueun mitochondrion.

17. Parmi les éléments mentionnés, lesquels appartiennent au système endomembranaire ?

Sélectionnez les organites ou structures qui composent le système endomembranaire.

• L'appareil de Golgi.

• Le réticulum endoplasmique.

• Les mitochondries.

• Les lysosomes.

• Les peroxysomes.

Explication: Le système endomembranaire comprend l'enveloppe nucléaire, le RE, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les vacuoles et la membrane plasmique. Les mitochondries et les peroxysomes sont des organites indépendants de ce système par leur origine et leur mode de fonctionnement.

18. Le réticulum endoplasmique

Quelles sont les caractéristiques du réticulum endoplasmique (RE) ?

• La composition de la membrane du réticulum endoplasmique est identique à celle de la membrane plasmique.

• Le réticulum endoplasmique est composé de cavités en forme de tubule ou de citerne.

• Dans le réticulum endoplasmique, du calcium est stocké.

• Dans le réticulum endoplasmique granuleux,les lipides sont synthétisés.

• Le réticulum endoplasmique lisse participe à la synthèse des hormones sexuelles.

Explication: La composition des membranes varie selon l'organite. Le REL est le sitede la synthèse des lipides, tandis que le REG est le site de la synthèse et du repliement des protéines destinées à la sécrétion ou à l'insertion membranaire. Le REL est aussi impliqué dans le métabolisme des stéroïdes et la détoxification.

19. L'appareil de Golgi

Quelles sont les fonctions et les propriétés de l'appareil de Golgi ?

• Pour un type cellulaire donné l'appareil de Golgi occupe toujours la même place dans la cellule.

• La forme de l'appareil de Golgi est indépendante de l'activité cellulaire.

• L'appareil de Golgi intervient dans la maturation des protéines.

• L'appareil de Golgi intervient dans la glycosylation des protéines.

• L'appareil de golgi intervient dans la synthèsedes phospholipides.

Explication: L'appareil de Golgi n'est pas responsable de la synthèse des phospholipides (c'est le REL). L'emplacement et la morphologie du Golgi peuvent varier selon le type cellulaire et l'activité.