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Exercice 4 : Une solution aqueuse contient 25g par litre d'urée dont la masse molaire est 60 Quel est le nombre d'osmoles contenues dans cette solution ?

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s'intitule « Radiologie et Imagerie médicale », c'est une discipline mixte Une structure (service hospitalier ou laboratoire universitaire) relevant de la Biophysique,

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Biophysique

SVI ʹS3ϝϭϷ΍Ω˰ϣΣϣΔ˰όϣΎ˰Ο

Université Mohammed Premier

Faculté des Sciences -Oujda

Introduction

Explication des phénomènes physiques chez les êtres vivants (automatisme cardiaque, propagation de ͻExplication des phénomènes physiques sur les êtres vivants (effet de la température, de la

Rappel des principales unités de mesure

Historique : unités de base

Début 18èmesiècle : près de 70 unités difficulté de comparaison mécanique : (système métrique)

Longueur : Mètre (m)

Masse : Kilogramme (Kg)

Temps : Seconde (s)

Rappel des principales unités de mesure

Début 20èmesiècle (1901) : difficulté d'exprimer les grandeurs électriques à partir des grandeurs mécaniques a conduit à l'introduction d'une 4èmeunité proposé par en 1901 Adopté par la communauté scientifique au milieu du 20èmesiècle : système

Longueur : Mètre (m)

Masse : Kilogramme (Kg)

Temps : Seconde (s)

Intensité du courant : Ampère (A)

Pour en savoir plus : http://www.ampere.cnrs.fr/parcourspedagogique/zoom/unitelec/systeme/

Rappel des principales unités de mesure

1960 : mise en place du système international avec 7

1.Longueur : Mètre (m)

2.Masse : Kilogramme (Kg)

3.Temps : Seconde (s)

4.Intensité du courant : Ampère (A)

5.Température : Kelvin (K)

6.Intensité lumineuse : Candela (C)

7.Concentration : Mole (mol)

Rappel des principales unités de mesure

1.surface : L x l = m x m = m²(volume : m x m x m = m3)

2.vitesse : distance / temps : m/s ou m.s-1

3.accélération : vitesse/temps : m/s² ou m.s-2

4.force : masse x accélération : Kg.m.s-2 = Newton (N)

5.pression : force / surface : N/m² ou N.m-2= Pascal (Pa)

6.travail : force x distance : N.m = Joule (J)

7.puissance : travail / temps : J/s ou j.s-1= Watt (W)

8.tension électrique (ddp) : puissance/temps : W.s-1= Volt (V)

9.charge électrique : intensité x temps : A.s = Coulomb (C)

10.résistance électrique : ddp/intensité : V/A = Ohm (ё)

Rappel des principales unités de mesure

Exemple de correspondance avec d'autres unités :

Pression :

Pascal

Atmosphère : 1atm =101325Pa

mmHg : 1mmHg = 133,3Pa

Bar : 1bar =100000Pa

Rappel des principales unités de mesure

Certaines lois et équations physiques relèvent des grandeurs différentes. On défini alors des constantes dimensionnées appelées constantes physiques fondamentales.

Exple :

Constante des gaz parfaits : R = 8.314 J.mol-1.°K-1

P x V = n x Rx T

Constante de Faraday : F = 96500 C

Préfixes standards

Symbole Symbole

101: Década10-1: décid

102: Hectoh10-2: centic

103: KiloK10-3: milim

106: MégaM10-6: microµ

109: GigaG10-9: nanon

1012 :TerraT10-12: picop

1015 : PetaP10-15: femtof

1018: ExaE10-18: attoa

1021 : ZettaZ10-21: zeptoz

1024 : YottaY10-24: yactoy

Chapitre I

Les solutions bio-électrolytiques

Chapitre 1

Les solutions bio-électrolytiques

ͻSolution :

solvant + soluté (un ou plusieurs)

Solvant : plus abondant

Soluté : faible quantité

Solvant :

Eau : solution aqueuse

Rappels

Calcul des concentrations

Concentration massique ou pondérale :

C = masse du soluté / volume de la solution

VExprimée en g / LEn majusculeC =

Simple règle de trois :

X mg 1000 ml

X = (180 x 1000) / 250 = 720 mg/1000 mlRappels

Calcul des concentrations

Rappels

Calcul des concentrations

Exemple 2 :

On mélange deux solutions :

-Solution 1 :180 mg de NaCl -Solution 2 : 300 mg NaCl -Calculer la concentration massique de NaCldans le mélange. Déterminer la masse totale du soluté dans le mélange :

480 mg 500 ml

X mg 1000 ml

X = (480 x 1000) / 500 = 960 mg/1000 mlRappels

Calcul des concentrations

Rappels

Calcul des concentrations

Exemple 3 :

On mélange deux solutions de NaCl:

-Solution 1 :0.5 g/L. -Solution 2 : 0.3 g/L. -Calculer la concentration massique de NaCldans le mélange.

Solution 1 : 0.5g dans 1 L

Solution 2 : 0.3 g dans 1 L

On a : 0.5 + 0.3 g dans 2 L

: 0.8 g dans 2 L

Rappels

Calcul des concentrations

Concentration molaire ou molarité:

C = nb de moles du soluté / volume de la solution

C = n

VExprimée en mol / L

Rappels

Calcul des concentrations

Osmolarité:

C = nb de moles de particule du soluté / volume

C = Nb particules

VExprimée en osmole / L

Rappels

Calcul des concentrations

Concentration molaire ou molarité :

= 314.9 mosmole/ L

Phénomènes osmotiques

Membrane sélective

Perméable au solvant

imperméable au soluté12

Solvant +

solutéSolvant pur1. Le soluté reste dans le compartiment 2

2. Diffusion du solvant vers le

compartiment 2 :

3. Augmentation de la pression dans le

compartiment 2

4. Phénomène de filtration dans le sens

opposé

5. Equilibre entre flux de diffusion et flux

de filtration : flux net et nul entre les deux compartiments est la

Phénomènes osmotiques

Membrane sélective

Perméable au solvant

imperméable au soluté12

Solvant +

solutéSolvant pur

^]}v}v]OEµvÇšu}u‰} [µvu ovP}vš]šµvšVo(OEš]}vu}o]OE-µv

G >}]svd[,}(( svd[,}((W<]v ‰vvšµ}oÀvš

>}vvšOEš]}všOE‰‰}OEš v}u}oOE]š ‰oµš€š'µ[vu}oo]š

Solution électrolytique

solution contenant des ions. conduit le courant et est électriquement neutre

Types de membranes

Membrane = interface entre deux

compartiments liquidiens

Membrane hémiperméable = ne laisse passer

les petits ions

Phénomènes osmotiques

Membrane sélective

Perméable au solvant

imperméable au soluté12

Solvant +

solutéSolvant pur1. Le soluté reste dans le compartiment 2

2. Diffusion du solvant vers le

compartiment 2 :

3. Augmentation de la pression dans le

compartiment 2

4. Phénomène de filtrationdans le sens

opposé

5. Equilibre entre flux de diffusion et flux

de filtration : flux net et nul entre les deux compartiments est la concentrée vers une solution plus concentrée à travers une membrane semi perméable. Une solution présente une pression osmotique si elle contient un soluté pour lequel sa membrane est imperméable ou partiellement perméable. Cas de membrane totalement imperméable : -= n . R . T / V Cas de membrane partiellement perméable : -= n . R . T / V -= en Pascal (Pa) Pression osmotique totale = somme du nombre de mole des particules présentes dans la solutionPhénomènes osmotiques

Conséquences physiologiques de

la pression osmotique

Cas des capillaires

Le milieu interstitiel contient, en plus des

ions, des protéines. La membrane capillaire est semi-perméable dialysante, donc elle retient les protéines. Les protéines quasi-absentes du milieu interstitiel.

Au pH physiologique, les protéines sont

chargées négativement et ont une certaine valence z : Prz

Echanges capilaires

sangPression oncotiqueParoi des capillaires perméable aux petites molécules mais pas aux protéines (grosses molécules) Pression osmotique exercée par les protéines Déplacement du liquide vers le capillaire sanguin

Echanges capilaires

Pression

Pression hydrostatique provoque une sortie de liquide du capillaire vers les tissus.

Echanges capilaires

Pression

sanguine Flux net vers absorptionFlux net vers filtration2 pressions opposées :

Pression oncotique

Pression hydrostatique

Côté artérielCôté veineux

Pression oncotique

À cause de leur grosse taille, les protéines ne peuvent pas une pression osmotique appelée pression oncotique. Cette (déchets métaboliques, CO2). La pression oncotique est dans tout le capillaire. La pression hydrostatique exercée par le sang est dirigée vers

O2 appelée .

Cette pression le long du capillaire.

Echanges de fluides au niveau des capillaires sanguins

Q = P . S . [(Pc ʹPi) ʹʍ(ʋc-ʋi)]

Q = P . S . (PhydrostʹPoncot)

avec

ͻQ, le flux net

ͻP, laperméabilité de la membrane

ͻS, la surface d'échange

ͻʋc, lapression oncotiquecapillaire

ͻʋi, la pression oncotique interstitielle.

Ernest Starling (1866-1927)

Éminent physiologiste britannique, connu pour : la découverte de la première hormone (la sécrétine) et de son pour sa contribution sur la fonction des vaisseaux capillaires. le long de ces mêmes parois (une force hydrostatique interne

Casphysiopathologiques

Normalement, la quantité de liquide interstitiel est à l'équilibre. On Un déséquilibre dans l'équation de Starlingprovoque un cas physiopathologique:

Flux net = P . S . (PhydrostʹPoncot)

Sile flux net est positif, on a un flux des capillairesvers le milieu interstitiel, et si ce flux est supérieur à la capacité de réabsorption -diminution de la protidémie (hypoalbuminémie) -insuffisance de synthèse : insuffisance hépatique augmentation de la perméabilité capillaire oedèmes cycliques idiopathiques malnutrition

Déficit en protéines alimentaires

Equilibre de Donnan

transport passif. potentiel :

Exemple

3. Dans quel sens les ions vont-ils se déplacer ?

(ex Na+ Z=+1 entrainera toujours avec lui un ion chargé négativement de même valeur (ex : Cl-Z=-1) et electroneutralitédes solutions Le flux de diffusion se dirigera du compartiment 2 vers le compartiment 1.

Elle se répartit en:

PlasmaCellulesMilieu interstitiel

60%

28%12%

Eau extracellulaireEau intracellulaireCompartiments liquidiens

Compartiments liquidiens

PlasmaCellulesMilieu interstitiel

60%

28%12%

Variation selon :

ͻÂge : jeunes > vieux

ͻSexe : Hommes > femmes

Transferts liquidiens

PlasmaCellulesMilieu interstitiel

Échanges à travers la mb

plasmique par :

ͻMécanisme passif osmotique

ͻMécanisme actifTube

digestif Peau poumons Reins

Milieu

extérieurÉchanges capillaires

Solubilité

Solution non saturéeSolution saturée

précipitésoluté

Solution non saturéeSolution saturée

précipité soluté

Facteurs influençant la solubilité :

Température : en général la solubilité croît avec la température, influence du pH : le pH intervient si les ions sont des acides ou des bases. influence de la complexation : La formation de complexes successifs avec des ions entrant dans divers précipités, augmente la solubilité de ces ions. substance lorsque ces 2 corps ont un ion commun.Solubilité

Concentration équivalente

est donnée par :

Ceq(i)= Ci Zi

Pour une solution contenant des espèces ioniques différentes, sa concentration équivalente est.

Ceq = ɇCi Zi-

-On préfère parler de conductance et conductivité des solutions électrolytiques au lieu de leurs

G = 1/R

-G siemens (S)

Diffusion simple

solvant soluté

Temps tTemps t+dtDiffusion simple

homogénéisation

Diffusion simple

inversement proportionnelle à la taille de ces molécules ͻExemple : Transports intracellulairesͻTransport microscopique lié à la différence de milieu ͻTransport microscopique dû exclusivement à une membrane

Membrane

perméablePiston

Pression

P1Pression

P2CO &]ošOEš]}v[µv}oµš]}v ](( OEv‰OE]}v‰OEšš[µšOE[µv OEš]vu}o µou]µAE'µ[µšOE

Casphysiopathologiques

Physiopathologiedes oedèmes généralisés Altérationdescomposantsdesmouvementsliquidiens àtraversle capillaire dénutrition, malabsorption : carence en protéines

Insuffisance hépatique : cirrhose de foie

syndrome néphrotique : élimination des protéines avec les urines Cas physiopathologiques

Biophysique de la membrane

73/31Modèle de Singer Nicholson 1972 : mosaïque fluide

Protéine intrinsèque

(transmembranaire)Protéine extrinsèque interneProtéine extrinsèque externeglycolipidesglycoprotéine

Bicouche lipidique

Tête

hydrophile Queue hydrophobe phospholipide

Biophysique de la membrane

Modèle de Singer Nicholson 1972 : mosaïque fluide

Protéine intrinsèque

(transmembranaire)Protéine extrinsèque interneProtéine extrinsèque externeglycolipidesglycoprotéine

Bicouche lipidique

Tête

hydrophile Queue hydrophobe phospholipide o o瓩 o o瓩

Biophysique de la membrane

Transports membranaires

traverser la membrane et passer du côté le plus concentré vers le côté le moins concentré. passage. La membrane a une perméabilité sélective. Certaines molécules peuvent traverser la membrane en passant à travers les lipides : Cas des molécules lipidiques comme certaines hormones stéroïdiennes. membranaire (protéine de transport) pour traverser la membrane. Biophysique de la membrane

Transports membranaires

Différents types de transports membranaires

Transports passifsTransport actif

Pas de

TransporteurPrésence de

Transporteur

Diffusion

simpleDiffusion facilitéePrésence de

Transporteur et

consommation le sens du gradient de concentrationTransports contre le sens du gradient de concentration ABC

Différents types de transports membranaires

Transports passifs

Diffusion

simpleDiffusion facilitée concentrationflux

Diffusion

facilitée

Diffusion

simple La diffusion facilitée présente le phénomène de saturationdû au nombre limité de transporteurs membranaires.AB . Transport à travers les lipides membranaires : Sa vitesse dépend de la taille de la molécule et est proportionnelle à la concentration.Différents types de transports membranaires

Transports passifs

Diffusion

simpleO2O2

Différents types de transports membranaires

Transports passifs

déclenchée par une variation de la répartition des charges

électriques de la membrane.

Canal VOC

Canal ROCCanaux de fuite

récepteur Canaux de fuite responsables du potentiel de repos des cellules excitables. par un récepteur : canal de type ROC. Canaux actifs au niveau des synapses. par le voltage : canal de type VOC. Canaux activés lors de la

Transports passifs

Différents types de transports membranaires

Transports actifs

Transport actif secondaire :énergie potentielle libérée par une diffusion facilitée. Ca++

Transport

actif primaireDiffusion facilitéeATPADP + Pi

Na+Glucose

Transport actif

secondaire o] OEš]}v[µv vOEP]‰}švš]oo }v}uuš]}v[ vOEP] >[ vOEP]o]OEµšOEv‰}OEššoµo ‰OEo[ 'µš]}v']X AEu‰oWšOEv‰}OEšµE=o[AEš OE]µOEÀOEo[]vš OE]µOEoooµoW

oµoOEo[ vOEP]o]OEµšOEv‰}OEšo[]vš OE]µOEÀOEo[AEš OE]µOEoooµo

óìus~o[]vš OE]µOEšv Pš](

Exercice

et déduire la nature de ce transport.

On donne :[K]ext = 5 mM et [K]int = 140 mM;

T = 25°C; F = 96500 C ; R = 8,32 J/Mol/°K

Gibbs:

GK ext-int = RT ln ([K] int / [K] ext) + z F

Remarque : Insister bien sur le sens du transport et son apparition dans

Calcul de , La règle générale:

la valeur absolue de = valeur absolue du potentiel de membrane. Dans donc = -70 mV doit être exprimé en V. On a donc = -0,07 V AN: G K int ext= 8,32 x (25 + 273) x ln (140/5) + 1 x 96500 x -0,07 = + 1507 J/Mole Nature du transport: Le G étant positif, cela signifie que ce transport est un transport actif.

Exemple de transports actifs

Transports actifs primaires

Canal NaNa

3 Na2 K

Canal K

ATPADP + Pi

Exemple de transports actifs

Transports actifs primaires

La pompe N+/K+ est électrogène. Son bilan électrique est une charge + vers l'extérieur. Elle participe dans le potentiel de repos des cellules excitables. Son rôle est crucial dans le maintien du gradient chimique de Na+ et K+ . Elle est présente dans presque toutes les cellules.

Fonctionnement

Etape 1 : Fixation des ions à haute affinité,

Inhibiteurs pharmacologiques : ouabaine, glucosides cardiaquesElle participe dans le des cellules excitables.

Exemple de transports actifs

Transports actifs primaires

Localisation :

Membrane plasmique :

Membrane du réticulum endoplasmique ou sarcoplasmique (pompe SERCA)

Inhibiteur spécifique : thapsigargine

Ca++ATPADP + Pi

ATPADP + Pi

Réticulum sarcoplasmiqueCellule musculaire

Exemple de transports actifs

Transports actifs primaires

Localisation :

Inhibiteur spécifique : oméprazol

K+ H+ATPADP + Pi

K+ H+HCl

Chapitre II

Activité électrique de l'axone

Langage du SN

Le système nerveux central, constitué du cerveau et la moellequotesdbs_dbs50.pdfusesText_50

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Biophysique

Université Mohammed Premier

Faculté des Sciences -Oujda

Introduction

Rappel des principales unités de mesure

Historique : unités de base

Longueur : Mètre (m)

Masse : Kilogramme (Kg)

Temps : Seconde (s)

Rappel des principales unités de mesure

Longueur : Mètre (m)

Masse : Kilogramme (Kg)

Temps : Seconde (s)

Intensité du courant : Ampère (A)

Rappel des principales unités de mesure

1960 : mise en place du système international avec 7

1.Longueur : Mètre (m)

2.Masse : Kilogramme (Kg)

3.Temps : Seconde (s)

4.Intensité du courant : Ampère (A)

5.Température : Kelvin (K)

6.Intensité lumineuse : Candela (C)

7.Concentration : Mole (mol)

Rappel des principales unités de mesure

1.surface : L x l = m x m = m²(volume : m x m x m = m3)

2.vitesse : distance / temps : m/s ou m.s-1

3.accélération : vitesse/temps : m/s² ou m.s-2

4.force : masse x accélération : Kg.m.s-2 = Newton (N)

5.pression : force / surface : N/m² ou N.m-2= Pascal (Pa)

6.travail : force x distance : N.m = Joule (J)

7.puissance : travail / temps : J/s ou j.s-1= Watt (W)

8.tension électrique (ddp) : puissance/temps : W.s-1= Volt (V)

9.charge électrique : intensité x temps : A.s = Coulomb (C)

10.résistance électrique : ddp/intensité : V/A = Ohm (ё)

Rappel des principales unités de mesure

Pression :

Pascal

Atmosphère : 1atm =101325Pa

Bar : 1bar =100000Pa

Rappel des principales unités de mesure

Exple :

P x V = n x Rx T

Constante de Faraday : F = 96500 C

Préfixes standards

Symbole Symbole

101: Década10-1: décid

102: Hectoh10-2: centic

103: KiloK10-3: milim

106: MégaM10-6: microµ

109: GigaG10-9: nanon

1012 :TerraT10-12: picop

1015 : PetaP10-15: femtof

1018: ExaE10-18: attoa

1021 : ZettaZ10-21: zeptoz

1024 : YottaY10-24: yactoy

Chapitre I

Les solutions bio-électrolytiques

Chapitre 1

Les solutions bio-électrolytiques

ͻSolution :

Solvant : plus abondant

Soluté : faible quantité

Solvant :

Eau : solution aqueuse

Rappels

Calcul des concentrations

Concentration massique ou pondérale :

C = masse du soluté / volume de la solution

VExprimée en g / LEn majusculeC =

Simple règle de trois :

X mg 1000 ml

X = (180 x 1000) / 250 = 720 mg/1000 mlRappels

Calcul des concentrations

Rappels

Calcul des concentrations

Exemple 2 :

On mélange deux solutions :

480 mg 500 ml

X mg 1000 ml