Cours 7: Les propriétés électriques des neurones Flashcards
Qu’est-ce qu’un ion?
Un ion est un atome qui comporte une charge électrique nette. Il est également soluble dans de l’eau.
Quels sont les 4 ions importants?
- Sodium (Na+)
- Potassium (K+)
- Calcium (Ca2+)
- Chlore (Cl-)
Quels sont les deux caractéristiques selon lesquels nous classons les ions?
- Leur charge (Cations ou anions)
- Le nombre d’électron manquant (monovalents ou divalents)
Quelles sont les deux caractéristiques de l’ion sodium (Na+)?
- Cation
- Monovalent
Quelles sont les deux caractéristiques de l’ion potassium (K+)?
- Cation
- Monovalent
Quelles sont les deux caractéristiques de l’ion calcium (Ca2+)?
- Cation
- Divalent
Quelles sont les deux caractéristiques de l’ion chlore (Cl-)?
- Anion
- Monovalent
Comment les ions sont-ils dissout dans l’eau?
Ils sont entouré de molécule d’eau qui les séparent grâce à sa polarité
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Ok
Qu’est-ce que la membrane cellulaire? De quoi est-elle constituée?
La bicouche de phospholipide constitue l’élément principal de la structure de la membrane de la cellule nerveuse et forme une barrière au passage des ions solubles dans l’eau
Que peut-on dire de la perméabilité et de l’hydrophobicité de la membrane?
La membrane est imperméable, il n’y a aucun point d’entrée pour les molécules autres que par les pores et les canaux ioniques ce qui la qualifie finalement le semi-perméable.
Pour ce qui est de l’hydrophobicité de la membrane, les phospholipides ont une extrémité polaire représentant la tête composé d’un groupement phosphate qui est hydrophile et ont une extrémité non polaire représentant la queue composé d’une chaine d’hydrocarbonée qui est hydrophobe, donc à l’intérieur de la bicouche composant la membrane.
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Ok
Qui suis-je? Je suis une barrière perméable de manière sélective qui permet de séparer les compartiments extra- et intracellulaires ayant des compositions différentes
La membrane plasmique.
Elle permet, entre autre, de séparer le cytosol et les compartiments d’organites intracellulaire
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Ok
Qui suis-je? Je suis la porte d’entrée de la cellule. Je permet à certaine molécule d’entrer dans la cellule et de traverser la barrière imperméable de la cellule
Les canaux ioniques
Quelles sont les 5 caractéristiques principales des canaux ioniques?
- Ils ont une sélectivité ionique, donc laisse seulement passer des molécules spécifiques (canaux potassique par exemple)
- Ils ont une extrémité hydrophile
- Ils ont un centre hydrophobe
- Les canaux ioniques sont composés de 4 à 6 sous-unités
- Ils ont plusieurs mécanismes d’ouvertures
Quelles sont les _____ des canaux ioniques:
A) Structure primaire
B) Structure secondaire
C) Structure tertiaire
D) Structure quaternaire
A) Représentée par la séquence des acides aminés constituant le polypeptide
B) Enroulement du polypeptide en hélice alpha
C) Repliement tridimensionnel du polypeptide
D) Plusieurs polypeptides s’associent pour former une protéine plus grosse (polymère)
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Ok
La diffusion passive d’ions se fait grâce à quel concept physique?
Les mouvements browniens
Qu’est-ce que le concept des mouvements browniens?
Le concept de mouvement brownien est directement lié à la diffusion passive des ions dans les milieux biologiques. Dans un liquide, les ions (ou autres petites particules) se déplacent de manière aléatoire en raison des collisions avec les molécules environnantes (par exemple, l’eau). Ce mouvement est désordonné et résulte des mouvements thermiques, similaires au mouvement brownien, qui causent la diffusion des ions dans le fluide.
En biologie, la diffusion passive décrit le mouvement des ions ou molécules à travers une membrane cellulaire, suivant leur gradient de concentration, c’est-à-dire en allant de la zone où ils sont en forte concentration vers la zone où ils sont en faible concentration. Ce processus n’exige pas d’énergie externe (comme de l’ATP) car il repose uniquement sur l’énergie cinétique des particules, due aux chocs thermiques et à l’agitation moléculaire — des mécanismes expliqués par le mouvement brownien.
De quels facteurs dépend le mouvement des ions?
- Gradient de concentration
- Des ports d’accès (canaux)
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Ok
Comment caractérise-t-on le mouvement des électrons en présence d’un courant électrique?
Les charges opposées s’attirent, et les charges similaires se repoussent, ainsi les anions vont aller vers l’anode (pôle positif) et les cations vont se diriger vers la cathode (pôle négatif). Le tout se fera en fonction de la force du courant et de la résistance, puisque le courant électrique des électrons répond à la loi d’Ohms
Qu’est-ce que la loi d’Ohms?
I (courant) = V (voltage) / R (résistance)
Le courant (nombre de molécule/atomes par seconde qui passe à l’intérieur d’un certain canal) est proportionnel au voltage (différence de potentiel) et est inversement proportionnel à la résistance (la facilité avec laquelle les molécules peuvent passer au travers du canal) à l’intérieur de ce canal.
Qu’est-ce que l’inverse de la résistance?
La conductance
Dans un milieu biologique (dans une cellule) comment se traduit le courant électrique des ions?
La membrane prévient le courant électrique, ainsi les canaux doivent s’ouvrir pour permettre le courant de passer.
Vrai ou faux? Le mouvement des ions (courant électrique) est proportionnel à la différence de potentiel (voltage)
Vrai, car le courant électrique des ions respecte la loi d’Omhs
Quelle est le relation entre la différence de potentiel et le mouvement des ions?
Plus la différence de potentiel est élevé, plus les ions vont pouvoir pousser facilement à l’intérieur de ces canaux
Quelles sont les deux forces présentent dans la cellule qui compétitionnent avant l’atteinte de l’équilibre ionique?
- La diffusion passive
- Le courant électrique
De quoi dépend la force de la diffusion passive?
Du gradient de concentration
De quoi dépend la force du courant électrique?
De la quantité d’ion chargé présent de chaque côté de la membrane de la cellule
Que peut-on dire de ces deux forces aux point d’équilibre?
Au point d’équilibre, la force électrique qu retient les ions à l’intérieur est égale à la force de diffusion qui les poussent à l’extérieur
Vrai ou faux? On observe dans la cellule de grandes variations du potentiel membranaires qui résultent en de faibles modifications de la concentrations ioniques
Vrai
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Ok
Par quoi est représenté le potentiel d’équilibre?
E ion (en bas) par exemple E Na+
Qu’est-ce que la force électromotrice?
La quantité d’ion transportée, ainsi que la vitesse de transport des ions à travers la membrane sont proportionnels à la différence entre le potentiel membranaire (le potentiel actuelle) et le potentiel d’équilibre (les ions essaient de l’atteindre, ils sont confortables)
Par quelle équation représente-t-on la force électromotrice?
Vm - E ion
On fait donc une différence entre la potentiel membranaire et le potentiel d’équilibre afin d’avoir une idée de la force à laquelle les ions veulent traverser afin d’établir leur niveau de confort.
Plus cette différence entre le voltage actuel et le voltage désiré est grande, plus la force électromotrice est grande afin de pousser les ions à travers les canaux.
Qu’est-ce que la capacitance membranaire?
C’est la différence de charge électrique qui s’opère à la fois sur la surface interne et externe de la membrane.
Les charges négatives à l’intérieur et les charges positives sont mutuellement attirées vers la membrane.
Qu’est-ce que la capacitance de la membrane permet?
Un échange rapide des ions de part et d’autres de la membrane lors des potentiels d’action
Que permet de calculer l’équation de Nernst?
L’équation de Nernst permet de calculer la différence de potentiel attendue pour un ion donné (potentiel d’équilibre d’un ion).
Il suffit de savoir la différence de concentration entre les deux côtés de la membrane.
Quelle est l’équation de Nernst?
E ion = 2,303 RT/zF log [ion]e/[ion]i
dans laquelle:
E ion = potentiel d’équilibre de l’ion
R = Constante gazeuse
T = Température absolue (le corps est normalement à 37degré Celsius)
z = Charge de l’ion (cation, anion, monovalent, divalent, etc.)
F = Constante de Faraday
log = Logarithme de base 10
[ion]e = Concentration ionique à l’extérieur de la cellule
[ion]i = Concentration ionique à l’intérieur de la cellule
Vrai ou faux? Dans l’équation de Nernst, on peut combiner les termes constants en un seul terme, selon la chage de l’ion
Vrai
Quelle est la constante lorsque la charge est de +1?
61,54 mV
Quelle est la constante lorsque la charge est de -1?
-61,54 mV
Quelle est la constante lorsque la charge est de +2?
30,77 mV
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Ok
Quelle est la concentration du milieu extérieur des 4 principaux ions?
- K+: 5 mM
- Na+: 150 mM
- Ca2+: 2 mM
- Cl-: 150 mM
Quelle est la concentration du milieu intérieur des 4 principaux ions?
- K+: 100 mM
- Na+: 15 mM
- Ca2+: 0,0002 mM
- Cl-: 13 mM
Quelle est le rapport des concentrations des milieu extérieur/intérieur des 4 principaux ions?
- K+: 1:20 (20 fois plus à l’intérieur qu’à l’extérieur)
- Na+: 10:1
- Ca2+: 10 000:1
- Cl-: 11,5:1
Quels sont les 4 potentiels d’équilibre des 4 principaux ions (à 37 degré Celsius)?
- K+: -80 mV
- Na+: 62 mV
- Ca2+: 123 mV
- Cl-: -65 mV
Vrai ou faux? Ces potentiels sont valides seulement lorsque la perméabilité est pour un seul ion à la fois
Vrai
Que se passe-t-il alors s’il existe une perméabilité en parallèle à plusieurs ions?
On doit se fier à l’équation de Goldman
Ainsi, dans le cas où la membrane sera également perméable à K+ et Na+, le potentiel membranaire sera une moyenne de E Na et E K
Vrai ou faux? L’équation de Goldman est une formule mathématique qui tient compte de la perméabilité relative de la membrane à certains ions
Vrai
Quelle est l’équation de Goldman?
Vm = 61,54 mV log ( P K+ [K+]e + P Na [Na+]e) / (P K [K+]i + P Na [Na+]i)
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Ok
Quel est le potentiel de repos de tous les ions combinés?
Le potentiel de repos, te que mesuré en électrophysiologie, est justement de -65 mV