Transports passifs Flashcards
Comment s’effectuent les échanges dans le corps humain
par des mécanismes de transport
A quelle(s) échelle(s) se déroulent les transports
- macroscopique
- microscopique
Échelle macroscopique
transport hémodynamique (= mouvements du sang)
Échelle microscopique
- transport de molécules jusqu’à leur site d’action
- transport passif OU actif
Où s’effectue le transport moléculaire ?
- au sein d’un compartiment
- au cours d’un transfert membranaire
Transport passif
sans consommation d’énergie
- gradients de concentration
- gradient de pression
- interaction des champs électriques
- ex. anions Cl- et HCO3-
Transport actif
avec consommation d’énergie
ex. pompe Na+/K+/ATPase
ex. cations Na+ et K+
Définition gradient
variation d’une grandeur dans l’espace
Exemple de transport à l’échelle microscopique
les ions de part et d’autre de la membrane des hématies
A quoi est due la répartition inégale des charges électriques ?
à la perméabilité de la membrane
Quel(s) ion(s) est majoritaire(s) en intracellulaire
K+
Quel(s) ion(s) est majoritaire(s) en extracellulaire
Na+ et Cl-
Comment sont répartis les ions HCO3- ?
presque également : légèrement + en extracellulaire
Définition diffusion
transport des particules à travers une membrane sous l’effet d’un gradient de concentration (=transfert de soluté)
Définition filtration
transport des particules à travers une membrane sous l’effet d’un gradient de pression (=transfert de solvant voire de solution)
Définition osmose
association de filtration et de diffusion (=transfert de solvant)
Définitions transport ionique
transport d’ions à travers une membrane sous l’effet d’interactions électriques
Qu’est-ce qui cause le déplacement d’une molécule ?
un déséquilibre
Définition mouvement Brownien
résultat macroscopique de l’agitation thermique moléculaire
=> dépend de la température
Comment se comportent les molécules dans le mouvement Brownien
elles s’agitent aléatoirement dans la solution et occupent tout l’espace
Définition diffusion en phase liquide
transport de masse qui dépend de la différence de concentration
Quels principes s’appliquent aux transports ?
ceux utilisés dans la théorie des gaz
Quelle(s) caractéristique(s) du déplacement en solution peut-on calculer ?
- distance moyenne parcourue
- direction globale
- vitesse moyenne de déplacement
De quoi dépendent les propriétés cinétiques des particules ?
- viscosité du milieu
- température
- taille de la particule en mouvement
Quel est l’impact de la viscosité sur le mouvement ?
les frottement limitent le déplacement des particules
Quel est l’impact de la température sur le mouvement ?
Une température qui augmente favorise le mouvement
Comment est la diffusion en milieu liquide ? Pourquoi ?
limitée :
- taille des particules
- cohésion du milieu
- forces d’interactions
Que font les déplacement aléatoires ?
Ils redistribuent les particules en solution jusqu’à homogénéiser les concentrations
Qu’est-ce qui décrit et quantifie le flux des particules ?
Les lois de Fick
Première loi de Fick
exprime le débit massique en fonction du coefficient de diffusion, de la surface d’échange et du gradient de concentration :
(dm/dt)t,x = -D x S (dc/dx)t,x
Comment se comporte le débit massique
- il est positif lorsque la concentration baisse
- il est négatif lorsque la concentration augmente
Définition flux
débit par unité de matière
formule flux
J = -D x (dc/dx)
ou
Flux = Débit / Surface
Formule variation du débit massique en fonction du temps
(dm’/dt) = (dm/dt) x -2.D.S x (dc/Δx)
Comment évolue le débit massique ?
il diminue proportionnellement à la baisse du gradient de concentration
Condition(s) à l’efficacité de la diffusion
gradient de concentration élevé
Définition uniformisation
gradient de concentration nul
Comment évolue la tendance à l’uniformisation
elle ralentit
Définition temps de diffusion
temps nécessaire à l’uniformisation
formule variable de concentration Δc
Δc = Δn/ S.L
= -D.S x (C2-C1/L) x Δt x (1/S.L)
Formule temps nécessaire à l’uniformisation des concentrations Δt
Δt = L^2 / 2D
soit L^2 = 2Dx Δt
Caractéristiques temps d’uniformisation
- indépendant des concentrations
- augmente lorsque D diminue
Caractéristiques coefficient de diffusion D
- contient toute l’information sur la diffusion
- dépend du milieu de diffusion
- dépend du couple solvant-soluté
- [L².T-1]
Le déplacement est :
indépendant de la concentration
Deuxième loi de Fick
La concentration de l’espèce en mouvement i dépend de la position x et du temps t
Formule deuxième loi de Fick
(Δc/Δt) = D.(Δ²ci/Δx²)
avec Δ= variation et Δ² = dérivée seconde
En fonction de quoi peut être exprimé D
- température
- constante des gaz parfaits
- nombre d’avogadro
- coefficient de friction
- constante de boltzmann
Formule D
D = RT / N.6. π. η.r
avec 6. π. η.r = coefficient de friction f
Comment évolue le temps d’homogénéisation avec le nombre de dimension
↗ nombre de dimension
↗ temps d’homogénéisation
Δt selon les dimensions
2D : Δt = r²/4D
3D : Δt = r²/6D
Quelle est la force motrice du déplacement
le gradient de concentration
Quel(s) effet(s) a le déplacement ?
il diminue le gradient de concentration, et donc la force motrice et le déplacement lui même
Comment sont exprimées les propriétés cinétiques d’une particule ?
par le coefficient de diffusion D
Quel(s) rôle(s) pour les propriétés cinétiques ?
elles tendent à équilibrer la concentration en tout point
De quoi dépend le temps d’équilibrage ?J
de la capacité de la molécule à se déplacer
Qu’indiquent les lois de Fick ?
- 1 : les flux
- 2 : l’état des concentrations en fonction du temps
Pression et diffusion
la pression n’est pas prise en compte dans la diffusion
Où et comment sont poussés les solutions biologiques ?
à travers les pores membranaires du fait de la pression
Quelle est la force motrice dans le cas d’une filtration ?
le gradient de pression
De quoi dépend le gradient de pression ?
de la pompe cardiaque
Dans quel sens se font les mouvement de liquide dans le cas d’une filtration ?
de la plus grande vers la plus petite pression
Similitudes entre filtration et diffusion
- membrane perméable
- surface active = pores
- sélectivité dépend du rayon des pores
Formule débit massique de filtration
(dm/dt) = -K.S.(ΔP/e)
avec K : constante de filtration
Coefficient de filtration massique
Lm = Km/e
» (dm/dt) = -L.S.ΔP
Coefficient de filtration volumique
Lv = Kv/e
» (dml/dt) = -L.SΔP
Définition tamisage
possibilité pour le soluté, dans certains cas, de passer la membrane
Valeurs du coefficient de tamisage (T)
- membrane imperméable : T=0
- membrane perméable aux solvants ET au soute : T=1
- membrane perméable à CERTAINS solutés : T≠1
Membrane hémiperméable
perméable au solvant mais pas au soluté (T=0)
Membrane sélective
partiellement perméable aux soluté 0<T<1
Quelle(s) molécule(s) la filtration concerne-t-elle ?
Toutes les molécules traversant la membrane
Conséquences d’une membrane déficiente
- passage de macromolécules
- oedèmes
De quoi dépend la capacité d’une molécule à traverser une membrane ?
- taille
- polarité
Quel impact(s) a la polarité sur le passage d’une molécule ?
une molécule polaire traverse plus facilement les bicouches lipidiques
A quoi correspond le coefficient de tamisage ?
à la taille des particules
A quoi correspond le coefficient de filtration ?
à la polarité
Définition osmose
transfert de solvant par rapport à une différence de concentration du soluté
Dans le cas d’osmose, comment est la membrane ?
hémiperméable : le soluté ne peut pas se déplacer
Dans le cas d’osmose, dans quel sens se fait le déplacement ?
du compartiment le moins concentré vers le compartiment le plus concentré (qui va être dilué)
Dans le cas d’osmose, comment se déplace le solvant par rapport à une diffusion ou filtration ?
en sens inverse
Osmose : comment se déplace le solvant à travers la membrane des hématies ?
- mise dans l’eau : volume ↗ = endosmose
- mise dans un milieu de concentration élevée : volume ↘ = exosmose
Définition hémolyse
déplacement d’eau dans les globules qui se dilatent jusqu’à exploser
Définition plasmolyse
cellules se vidant (exosmose), provoquant la rétractation du globule
Principe expérience Dutrochet
opposition d’eau à une solution de glucose
Observations expérience de Dutrochet
- sélectivité de la membrane liée à une différence de vitesse de diffusion (eau>glucose)
- membrane reste perméable au soluté
Conclusion expérience de Dutrochet
- osmose : le solvant est aspiré du fait du déséquilibre des concentrations
- le soluté attire le solvant pour qu’il le dilue
- l’osmose fait intervenir la filtration ET la diffusion lorsque deux milieux sont séparés par une membrane sélective
osmose : que se passe-t-il lorsque le flux de soluté est impossible ?
le système tend à se rééquilibrer par un flux de diffusion, d’où l’aspiration du solvant
Membrane théorique
hémiperméable : elle retient TOUS les solutés et ne laisse diffuser/filtrer que le solvant
Membrane sélective
- cas général des membranes biologiques
- laisse passer librement le solvant et les corps dissous
- retient les corps dissous volumineux (selon la taille des pores)
Il arrive que seul la vitesse de transfert soit différente : vrai ou faux ?
vrai
Qu’entraine la diffusion ?
- un transport de matière
» permet de décrire un débit de matière
Formule débit de matière
(dm/dt) = (-D.S/e) x (C2-C1)
avec S = surface totale des pores
e = épaisseur de la membrane
Qu’est-ce qui définit la sélectivité ?
le rayon des pores
Que concerne le transport passif dans l’organisme ?
les milieux liquides (eau+substances dissoutes)
Que se passe-t-il en cas d’une membrane non sélective ?
- la diffusion se fait sans contraintes pour TOUTES les particules
- on obtient un équilibre de toutes les particules après leur diffusion
En présence d’une membrane non sélective :
- les deux flux de sens opposés modifient le volume
- le corps dissous de X passe dans l’autre compartiment
- le volume et la concentration sont modifiés en fonction du temps
- les vitesses de transfert sont ≠ si les deux substances ont un D ≠
Diffusion eau-solution avec une membrane sélective : comment se déplace le flux lorsque (dm/dt) > 0
du compartiment 1 vers le 2
Diffusion eau-solution avec une membrane sélective : comment se déplace le flux lorsque (dm/dt) < 0
du compartiment 2 vers le 1
Définition sélectivité de la membrane
transfert ou absence de transfert d’une molécule selon le rayon
Comment est le transfert si le rayon moléculaire est supérieur au rayon des pores ?
il n’y a pas de transfert, le composé est dénommé soluté
Comment est le transfert si le rayon moléculaire est inférieur au rayon des pores
il y a transfert du composé qui se comporte comme un solvant
Diffusion solution-solution avec membrane sélective : comment se comporte les concentrations
si Ceau1 > Ceau2 alors Csoluté2 > Csoluté1
Diffusion solution-solution avec membrane sélective : comment est le flux du soluté ?
bloqué par la membrane sélective
Diffusion avec membrane sélective : à quel moment atteint-on l’équilibre ?
Jamais
Quels intérêts ont les déséquilibre pour notre corps ?
nécessaires aux échanges
Flux de diffusion et flux de filtration (membrane sélective)
- P1 = P1 –> Jf nul
- P1 > P2 –> Jf > 0 (1 vers 2)
- C1 = C2 –> Jd nul
- C2 > C1 –> Jd > 0 (1 vers 2)
Formule flux total/flux net
Jnet = Jd + Jf
Qu’impose la condition d’équilibre ?
que les deux flux aient des directions opposées, donc des gradients de sens opposés
Flux net > 0
- déplacement de 1 vers 2
- Jd > Jf
Flux net < 0
- déplacement de 2 vers 1
- Jf > Jd
Flux net nul
- Jd = -Jf
- état d’équilibre
Loi de Van’t Hoff
à l’équilibre des flux (flux net=0), les pressions hydrostatiques sont également à l’équilibre :
ΔPeq = (P2 - P1) lorsque Jnet=0
Définition pression osmotique
pression qui s’oppose au gradient de pression et de diffusion afin d’équilibrer les flux
Comment appelle-t-on pression osmotique
pression fictive π
Formule π
π = (D/K).C
= RT.Cosm
Comment se définit la pression fictive
par la pression qu’il faudrait appliquer pour empêcher le phénomène d’osmose = pour que le flux net soit nul
Comment se comporte la pression osmotique lorsque la membrane est perméable ?
pas de pression osmotique si perméabilité (totale ou partielle)
De quelle(s) solution(s) π constitue-t-elle une caractéristique ?
des solutions contenant des solutés non transférables = non diffusibles
À quoi est relié la pression osmotique
à la concentration en soluté : + il y a de soluté, plus l’aspiration du solvant est importante
A quoi correspond la concentration osmolaire (Cosm)
à la concentration de toutes les particules présentes participant au phénomène d’osmose => particules non diffusibles
A quoi correspond l’osmose ?
à l’aspiration du solvant
A quoi équivaut la loi de Van’t Hoff ?
à la loi des gaz parfaits
=> P = R.T.(n/v) = R.T.C
Comment est représenté le flux de diffusion dans la Loi de Van’t Hoff
Jd = -Jf = (K/e). π
=> la référence à la diffusion de l’eau disparaît
Formule ++ flux net
Fnet = - (K/e) x (Δ P- Δ π )
Comment évolue le sens du transport passif selon Δ P- Δ π ?
- Δ P- Δ π > 0 : 1 vers 2
- Δ P- Δ π < 0 : 2 vers 1
Échanges dans la part artérielle des capillaires sanguins
filtration majoritaire => pression artérielle
Échanges dans la part veineuse
diffusion
Définition concentration osmolaire
part d’une solution ne traversant pa pas membrane, quantité de matière par unité de volume
Définition osmole
quantité de matière qui, mise dans 1 litre, développe une pression osmotique π
Quelle est la concentration osmolaire du plasma sanguin
305mOsm.L-1
combien d’osmole pour une mole ?
1 osmole
Concentration osmolaire totale
prend en compte toutes les particules non transférables, y compris celle n’ayant pas de réel pouvoir osmotique (=305mOsm.L-1 pour le plasma)
Concentration osmolaire efficace ou tonicité
elle ne tient compte que des particules actives (=300mOsm.L-1 pour le plasma)
=> molécules ne traversant PAS la membrane
Pourquoi est-il nécessaire de différencier Cosm totale et Cosm efficace ?
Car certaines substances n’ont aucun effets sur le phénomène d’osmose du fait de leur traversée libre de la membrane
Définition solutions isotoniques
qui ont la même tonicité que le palma (=300mOsm.L-1)
Définition solutions hypertoniques
qui ont une tonicité > 300 mOsm.L-1 et qui induisent une contraction des hématies avec perte de volume
Définition solutions hypotoniques
qui ont une tonicité inférieur à 300mOsm.L-1 et qui induisent une dilatation des hématies avec risques de destruction
Qu’est-ce qu’on injecte en cas d’hémorragie ?
une solution isotonique pour remplacer le plasma
Qu’est-ce qu’on injecte en cas d’urgence ?
une solution hypertonique pour conserver le pool vasculaire
