Les solutions biologiques et transferts membranaires 1 Flashcards
Qu’est-ce qu’une solution ?
C’est un mélange dispersé en phase liquide de différentes molécule
Qu’est-ce qu’un solvant ?
Ce sont les molécules les plus nombreuses au sein de la solution
Qu’est-ce qu’un soluté ?
Ce sont des molécules moins nombreuses “contenues” dans le solvant
Quel type de forces intermoléculaires ou interactions existe-t-il dans une solution ?
- solvant avec solvant
- solvant avec soluté
- soluté avec soluté
Cette énergie de liaison n’est pas négligeable (c’est un cas différent pour les gaz)
Qu’est-ce que la solution idéale ?
C’est une solution dans laquelle les différentes forces intermoléculaires sont égales mais cela n’est (presque) vrai pour des solutions diluées
Par quelle grandeur est souvent définie une solution ?
Par une concentration
Quels sont les différents éléments d’une concentration (dénominateur et numérateur) ?
- le dénominateur : volume V de solution (L)
- le numérateur : nombre n de moles, masse m (g), volume de soluté v (L), nombre de particules dissoutes : osmoles (ω)
Quelles concentrations donnent les différentes grandeurs utilisées au numérateur ?
- Concentration (Ccn) (molaire) : molarité = n/V (moles/L)
- Concentration pondérale : Cp = m/V (g/L)
- Concentration volumique = v/V (L/L=
- Osmolarité = ω/V (osm/L) : quantité de particules osmotiquement actives par litre
Quelle est la dernière concentration utilisée n’employant pas un volume comme dénominateur ?
C’est la molalité = n/m0 (moles/kg), où m0 est la masse de solvant au dénominateur avec n au numérateur représentant le nombre de soluté donc c le nombre de moles dans 1000 grammes de solvant
Quel est l’intérêt de la concentration molale pour les solutions biologiques ?
Elle est directement liée à la fraction molaire, # : à peu près égal
Que vaut la concentration molale d’un soluté dans le plasma sanguin ?
Elle n’est donc pas équivalente à la concentration molaire, et pour 1 litre de plasma, il y a 70 g de protéines et 930 g d’eau
Qu’est-ce que la concentration équivalente ?
C’est une concentration qui ne concerne que les électrolytes, aussi appelé équivalent gramme, cela représente le nombre de moles d’ions nécessaire pour transporter 1 Faraday exprimé par V de solution : Eq/L
Que vaut 1 Faraday ?
C’est une charge transportée par une mole (nombre d’Avogadro) d’électrons équivalent à 96500 C
En pratique à quoi représente cette molé d’électrons ?
Cela représente à une mole d’un ion chargé + ou -, les charges sont alors véhiculées par les cations ou les anions
Quels cations pouvons-nous retrouver dans l’organisme ?
Le sodium, le potassium, le calcium et le magnésium
Quels anions pouvons-nous retrouver dans l’organisme ?
Le chlore, le bicarbonate, le phosphate, le sulfate, des protéines, des indéterminés (acides organiques)
Que représente la somme des concentrations équivalentes des cations et des anions ?
Elle vaut 0, à cause de la notion d’électroneutralité
Résumé
Que permet le caractère hydrophobe de la bicouche lipidique à la cellule en terme de transports transmembranaires ?
Elle permet à la cellule de maintenir des concentrations de solutés différentes de part et d’autre de la membrane cytoplasmique et pour chaque compartiment intracellulaire (mitochondrie, lyosome, réticulum endoplasmique)
A quoi est perméable et imperméable la membrane plasmique ?
Que disposent les cellules puisque la séparation des compartiments définis par la membrane n’est pas totale permettant des échanges moléculaires assurant son métabolisme ?
Elles disposent de systèmes de transports d’ions et de macromolécules faisant intervenir des protéines membranaires : transporteurs, pompes ou canaux
Quels sont les différents types de déplacements moléculaires passifs en solution ou au travers d’une membrane ?
- diffusion
- convection / filtration
- migration
Qu’est-ce que mathématiquement le gradient de f ?
C’est une fonction vectorielle dont les coordonnées dans le système cartésien Ox, Oy et Oz sont égales respectivement à f’(x), f’(y) et f’(z)
Que se passe-t-il si la fonction n’est pas uniforme ?
Le vecteur “gradient de f” pointe vers l’endroit de l’espace où f est maximale
Quelle est la notation du débit ?
Le débit est noté J
Comment est défini le débit ?
Comme le nombre de moles traversant une surface S de l’espace par unité de temps (quantité de matière passant par S par unité de temps), il peut s’agir de débit molaire (mole/s), moléculaire (molécule/s), massique (kg/s), volumique (m³/s)
Quelle est la formule d’un débit molaire ?
J(t) = dn/dt (mole/s)
Que vaut un flux ou débit par unité de surface ?
Qu’est-ce que la résistance au déplacement des molécules ?
Elle est liée aux forces de frottement et aux interactions, ainsi plus une molécule est volumineuse et plus le liquide est visqueux, moins elle se déplace facilement
Que définissons-nous alors pour chaque couple molécule/solution ?
La mobilité mécanique moléculaire b’ (inverse du coefficient de friction moléculaire b’ = 1/f où f = 6πηr si la molécule est sphérique de rayon r et η = viscosité, c’est la loi de Stokes)
Que vaut alors la mobilité mécanique molaire ?
C’est donc l’inverse du coefficient de friction molaire égal au nombre d’Avogadro multiplié par f, le coefficient de friction moléculaire et donc
Comment évolue la mobilité mécanique molaire ?
Elle augmente avec la température et diminue avec la taille de la molécule
Que vaut le débit molaire diffusif ? (formule)
Comment peut s’écrire différemment la formule molaire du débit molaire diffusif ?
Que vaut alors R ?
Quelles sont les unités à faire attention dans la formule du débit molaire diffusif ?
Les unités de la concentration sont équivalentes d’où la présence de 10³ parce que c’est pas par L mais par m³
Que témoigne le signe “-“ dans la formule du débit de la diffusion ?
Qu’elle est de sens oppposé au gradient
Pour quel type de concentration a été démontrée la loi de Fick ?
Pour une concentration molale (molalité) et non pour une molarité conduisant à un pourcentage d’erreur
Comment est écrit le débit diffusif selon une concentration molale ?
L’écriture rigoureuse de la formule
Que vaut le débit diffusif du solvant (qu’est souvent l’eau) ?
Quelles sont les caractéristiques initiales de la situation de passage au travers d’une membrane ?
Qu’est-ce que la loi de Fick dans la diffusion au travers d’une membrane ?
Donner un exemple où le débit de solvant n’est pas négligeable
Dans le phéomène de l’osmose où il y a une diffusion du solvant sans diffusion du soluté associé
Quelle notion pouvons-nous introduire dans une solution biologique quand l’eau est le solvant ?
Le débit volumique diffusif
Comment est alors traduit l’équilibre de diffusion de l’eau ?
A retenir
Qu’est-ce que la convection ?
Elle est due à l’existence d’une force appliquée à la molécule, de sens et de direction bien définis (par exemple la pression hydrostatique au niveau des échanges capillaires artério-veineux), la source d’énergie causant le déplacement des molécules est extérieure, les molécules de solvant et de soluté sont simultanément entrainés
Qu’est-ce que la filtration ?
C’est une convection liée à une pression, à travers une paroi ou une membrane…; en appliquant une pression P, on chasse le liquide selon la direction de la pression exercée…
Comment s’écrit le débit convectif de solvant, appelé aussi débit de filtration ?
A quoi est égal le débit convectif de soluté Js ?
Que représente mathématiquement (quantitativement) la filtration ?
C’est la différence de pression de part et d’autre de la membrane de surface d’échange S
Que vaut le débit convectif de solvant à travers une membrane ?
Que vaut le débit volumique
Donner un exemple d’application médicale de la convection au travers d’une membrane
La dialyse et
Qu’est-ce que la dialyse péritonéale ?
C’est une technique se servant d’une solution glucosée hypertonique au plasma injectée dans la cavité péritonéale, sans urée, créatinine, phosphore créant un phénomène de diffusion des solutés à éliminer (entre vaisseaux et cavité péritonéale à travers la peritoine) et un phénomène d’osmose pour l’eau
En quoi consiste l’hémodialyse ?
Du sang à épurer sera prélever et injecter dans une pompe, il va se produire divers échanges puis un dialysat frais sera réinjecté directement dans le sang qui est alors filtré
Quels mécanismes sont impliqués dans le traitement de l’insuffisance rénale ?
- la diffusion
- la convection
Quel type de diffusion pour une membrane semi perméable et pour une membrane perméable à l’eau ?
Que va induire le mécanisme de convection ?
Il va induire le phénomène d’ultrafiltration traduite par une surpression hydrostatique exercée au niveau du sang issu du patient et circulant à l’intérieur du dialyseur
Que permet ce phénomène d’ultrafiltration ?
Il va permettre de corriger l’excès de liquide dans le sang du malade, en pratique, on exerce une surpression sur le compartiment sanguin issu du patient et circulant dans le dialyseur : l’eau en excès au sein de ce compartiment traverse ainsi la membrane et rejoint le dialysat (s’agissant d’un transfert convectif : eau+solutés)
Qu’est-ce que la migration ?
Elle est due à une force appliquée sur la molécule de direction et de sens définis comme la convection mais ce sont des forces de nature Coulombiennes et n’intéresse alors que les ions
Comment est alors fournie l’énergie nécessaire au déplacement ?
Elle est extraite de l’énergie potentielle de la molécule, le déplaclement ne s’effectue donc qu’au prix d’une diminution de cette énergie potentielle
Quel soluté est concerné dans une migration électrique transmembranaire ?
Des ions
Que vaut le débit molaire électrique de l’ion i ?
Que vaut le débit molaire électrique de l’ion si le gradient de V est perpendiculaire à la membrane ?
Que vaut le courant électrique I généré par le transfert ?
Que se passe-t-il en cas d’existence d’une différence de potentiel (ddp) entre les 2 compartiments (de part et d’autre de la membrane) différente du potentiel d’équilibre de l’ion ?
Il existe un flux d’ion appelé flux électrodiffusif
Que vaut alors le courant ainsi généré par un flux électrodiffusif ?
Quelle est la différence entre la conductance électrique classique et g, la conductance membranaire spécifique de l’ion i ?
