Diffusion simple Flashcards
Donnez la formule de la 1ère loi de Fick.
Expliquez sa signification
Ji= -Di. dCi/dx
- Ji= flux du soluté neutre i, par unité de surface, en moles.min-1.cm-2
- Di: coefficient de diffusion du soluté i (constante caractéristique de l’interaction entre soluté i et solvant qui est le milieu considéré) en cm2.min-1
- dCi/dx: variation de concentration (moles.cm-3) en fonction de la distance en cm, en moles.cm-4
- signe négatif indique transport a lieu dans sens de la diminution de la concentration
=> le gradient de concentration est la driving force de la diffusion d’un soluté neutre
Définir le coefficient de diffusion Di par une formule (définir les termes et les unités)
relation de Einstein :
Di = R.T.ui
- Di: coefficient de diffusion du soluté i (constance caractéristique de l’interaction entre le soluté i et le solvant qui est le milieu considéré) en cm2.min-1
- ui: mobilité du soluté i en cm2.mole.J-1.min-1
- R: constante des gaz parfaites= 8.31 J.K-1.mole-1
- Ji: flux du soluté neutre i, par unité de surface, en moles.min-1.cm-2
Quelle est la relation entre la distance de diffusion d’un soluté non chargé et le temps de parcours dans une/deux/trois dimensions et quelles conclusions peut-on en déduire?
- déplacement moyen d’une molécule (d) est fonction de la racine carrée du temps écoulé
- temps écoulé fonction du carré de la distance moyenne parcourue
-1D d^2= 2 Di t -2D d^2= 4 Di t -3D d^2 = 6 Di t => d en cm, t en sec ou min et Di en cm2.sec-1 ou cm2.min-1
=>le transport par diffusion est très lent pour aller loin mais peut être rapide pour de courtes distances
=> diffusion efficace pour les distances courtes de l’ordre de 5 à 10 um (taille d’une cellule) mais inefficace pour des distances >1mm
Expliquez ce que signifie le passage d’un soluté à travers une membrane par solubilité-diffusion.
- membrane lipidique artificielle (compo semblable à celle de la membrane plasmique)
- passage d’un soluté selon son gradient de potentiel chimique
- dépend perméabilité membrane au soluté considérée
1) le soluté doit pénétrer dans la membrane càd se dissoudre dans la membrane
2) le soluté doit traverser la membrane.
Si diffusion simple (sans protéines membranaires de transport), le soluté diffuse au sein de la membrane
3) le soluté doit ensuite quitter la membrane
Indiquer la formule qui décrit le flux d’un soluté à travers une membrane à larges pores.
Ji = -Di. dCi/dx
- Ji: flux net de i, en mole.cm-2.h-1
- dCi= C2-C1: concentration de i, en mole.cm-3
- dx: épaisseur de la membrane, en cm
Définir le coefficient de partage.
Que signifie un coefficient de partage supérieur/égal/inférieur à 1?
-Kp= b= Ci huile/Ci eau
=>mesure la tendance d’une substance à se dissoudre dans un solvant donné par rapport à sa tendance à se dissoudre dans l’eau
- si le soluté i est lipophile, Kp>1 ce qui signifie que i tend à rester dans l’huile
- si le soluté i est hydrophile, Kp<1 ce qui signifie que i tend à rester dans l’eau
- si Kp=1, la concentration du soluté i est identique dans la membrane et dans la phase aqueuse
Expliquez en vous aidant d’un schéma pourquoi la diffusion simple à travers une membrane lipidique est plus lente pour les solutés hydrophiles.
!! schéma dia 37
- concentration dans la membrane est inférieure à celle de la phase aqueuse
- diminution du gradient de concentration entre les 2 compartiments
=> B (Cint-Cext) < Cint-Cext
=> Ji est diminué
Ji = -Di B (Cint-Cext)/dx
=>diffusion simple plus lente pour les soluté hydrophiles
Expliquez en vous aidant d’un schéma pourquoi la diffusion simple à travers une membrane lipidique est plus rapide pour les solutés lipophiles.
!!schéma dia 38
- concentration dans la membrane est supérieur à celle dans la phase aqueuse
- augmentation du gradient de concentration entre les 2 compartiments
=> B (Cint-Cext) > Cint-Cext
=> Ji est augmenté
Ji = -Di B (Cint-Cext)/dx
=>diffusion simple plus rapide pour les soluté lipophiles
=> pour les solutés fortement lipophiles, il suffit d’un gradient de concentration peu important pour assurer leur passage aisé à travers la membrane
=> anesthésiques locaux, gaz respiratoires comme O2 ou CO2
Définir le coefficient de perméabilité d’un soluté à travers une membrane lipidique.
- permet de prévoir la vitesse avec laquelle un soluté traverse une membrane donnée
- en cm.sec-1
- dépend du Kp
- dépend de Di (résistance à la membrane au mouvement du soluté)
- épaisseur (x) de la membrane
Pi = Di B/dx
Indiquez la relation qui lie le coefficient de perméabilité d’un soluté neutre i et le temps nécessaire à la dissipation,par diffusion, d’un gradient de concentration de soluté i de part et d’autre d’une membrane.
dC(t) = dC(to) x e^(-t/tau)
-tau est la constante de temps qui correspond au temps nécessaire pour que la différence de concentration du soluté chut à 1/e soit à 37% de sa valeur initiale
=> tau = 1/k
=> k= Pi. (S/V) avec S/V rapport surface/volume
=>k en sec-1
=> Pi, coefficient de perméabilité de la membrane pour le soluté i en cm.sec-1
=> S; surface en cm2
=> V, volume en cm3
Citez et expliquez brièvement les règles d’Overton.
Le modèle de la solubilité diffusion s’applique à la membrane cellulaire pour les solutés neutres selon les règles d’Overton
1) la perméabilité de la membrane cellulaire aux solutés neutres est corrélée à leur coefficient de partage
2) à coefficient de partage identique, la perméabilité est inversement proportionnelle à la taille des molécules
=> plus une molécule est lipophile, plus elle diffusera facilement à travers la membrane
=> si 2 molécules ont un même Kp, la molécule ayant la plus petite taille diffusera plus rapidement que l’autre
Indiquez les limites du modèle solubilité-diffusion et expliquez brièvement votre réponse.
-le modèle de solubilité-diffusion ne peut expliquer le passage membranaire des solutés hydrosolubles (larges molécules polaires sans charge nette, ions, molécules organiques polaires et chargées)
=> énergie considérable à détailler car coque d’hydratation
-les petites molécules polaires et non chargées comme l’éthanol (et l’urée dans une moindre mesure) peuvent traverser la membrane mais nettement moins facilement que les substances neutres et lipophiles comme CO2 ou O2
-dans membrane artificielle lipidique, la perméabilité des ions est extrêmement faible
=> dissipation des gradients ioniques en nombreuses années
=> nécessité de protéines de transport au niveau de la membrane cellulaire pour augmenter la perméabilité ionique
-molécules hydrosolubles (comme eau) passent plus rapidement la membrane que ne prédit le modèle solubilité-diffusion (=> protéines membranaires de transport)
Décrire la cinétique de la diffusion simple en expliquant votre réponse par une figure.
!!schéma dia 54
-relation linéaire
-transport non saturable
-indépendance de la perméabilité vis-à-vis de la concentration en soluté
=> la pente de la droite est la perméabilité Pi qui est une constante pour le soluté i
=> Ji net = Pi. dC
dC= C1-C2
Si C1>C2, dC est +
Si C2 est nettement < à C1, on peut dire dC = C1
Expliquez la diffusion non ionique et son intérêt clinique.
-ou diffusion piégée
-concerne la diffusion d’acides ou de bases faibles, sous forme neutre, par solubilité-diffusion, selon leur gradient de concentration
-forme neutre dépend pKa et pH milieu
=> pour Af, pH < pKa
=> pour Bf, pH> pKa
-après diffusion, lorsque l’Af se trouve dans compartiment où pH > pKa (ou Bf avec pH < Pka)
=> la forme ionisée est privilégiée
=> ne peut plus traverser la membrane
Intérêt
-modulation absorption drogue (Af)
=> aspirine = Af dont la forme non ionisée (ac.acétylsalicilique) est favorisée lorsque pH tu TD < pKa
-favoriser l’élimination de composé toxique (Bf)
=> traitement encéphalopathie hépatique consiste à retenir NH3 au niveau colique et à favoriser élimination en acidifiant le colon
=> NH3: Bf dont la forme ionisée NH4+ favorisée lorsque le pH milieu diminue
=> lactulose
