BIOLOGIE CELLULAIRE (BIO 11134) - PowerPoint PPT Presentation

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  1. BIOLOGIE CELLULAIRE (BIO 11134) PHYSIOLOGIE

  2. Physiologie = Science qui étudie la nature de l’homme sain dans toutes ses forces et toutes ses fonctions. Jean Fernel, 1542 Science du "fonctionnement normal" de l’être vivant.

  3. LIQUIDES DE L’ORGANISME

  4. Une personne normale de 70 kg ………………. 40 l d’eau - liquide intracellulaire 25 l d’eau - liquide extracellulaire 15 l d’eau • plasma 3 l • liquide interstitiel 11 l • lymphe, transcellulaires 1 l

  5. COMPOSITION DES LIQUIDESDE L'ORGANISME L’eau • 85% du liquide intracellulaire • 98% du liquide interstitiel • 93% du plasma • transport de substances • réactions biochimiques • chaleur spécifique haute protection thermique

  6. Plasma Eau plasmatique Interstitiel Intracellulaire [méq/l] [méq/l H2O] [méq/l H2O] [méq/l H2O] Na+ 142.0 152.7 145.l 14 K+ 4.0 4.3 4.1 157 Ca2+ 5.0 5.4 3.5 <1 Mg2+ 2.0 2.2 1.3 26 153.0 164.6 154.0 197 Cl- 102.0 109.9 115.7 4 HCO3- 26.0 27.9 29.3 10 HPO42- / H2PO4- 2.0 2.1 2.3 107 SO42- 1.0 1.1 1.2 2 Acides organiques- 5.0 5.4 5.5 - Protéines- 17.0 18.2 0.0 74 153.0 164.6 154.0 197 COMPOSITION DES LIQUIDESDE L'ORGANISME Les ions page 22

  7. Transformation d'une concentration exprimée en mg/100 ml en méq/l mg/100 ml  méq/l plasma  méq/l H2O 1

  8. Transformation d'une concentration exprimée en mg/100 ml en méq/l mg/100 ml  méq/l plasma  méq/l H2O 2

  9. COMPOSITION DES LIQUIDESDE L'ORGANISME • Les protéines • Les lipides • Les glucides

  10. PERMÉABILITÉ DE LA MEMBRANE CELLULAIRE

  11. Composés non polaires Les électrons sont également partagés par les deux atomes qui forment un lien Ex.: le méthane LIPOPHILES HYDROPHOBES

  12. Composés polaires Les électrons sont plus attirés vers l’un des atomes que vers l’autre Ex.: l’eau HYDROPHILES LIPOPHOBES

  13. Polarité des différentes composantes • Glucides très polaires (OH, CO, CHO) • Protéines partiellement polaires partiellement non polaires • Lipides peu polaires Ex.: les phospholipides

  14. Le coefficient de partition

  15. Structure de la membrane cellulaire

  16. Perméabilité de la membrane cellulaire Coefficient de perméabilité K coefficient de perméabilité V volume de la cellule en cm3 A surface de la membrane cellulaire en cm2 t temps en secondes ln logarithme népérien Cext concentration extérieure de la substance pénétrante Cint concentration de la substance à l'intérieur de la cellule au temps zéro C'int concentration de la substance pénétrante à l'intérieur de la cellule après t secondes

  17. Perméabilité de la membrane cellulaire à différentes substances Quiz p. 35 - Les gaz comme l'oxygène, l'azote et le CO2 sont-ils polaires? NON • D'après vous comment ces gaz peuvent-ils traverser • la membrane cellulaire? En se dissolvant dans le feuillet lipidique de la membrane.

  18. Perméabilité de la membrane cellulaire à différentes substances Quiz p. 35 - Les ions sont-ils liposolubles? NON • Les ions peuvent-ils traverser la membrane cellulaire • à travers les pores de la membrane? Oui, à condition que le diamètre de l’ion hydraté le permette.

  19. Perméabilité de la membrane cellulaire à différentes substances Quiz p. 35 • Croyez-vous que les ions monovalents, divalents et trivalents • traversent la membrane cellulaire avec le même coefficient • de perméabilité? Ions monovalents Na+, K+ Cl-, I- Ions divalents Ca2+, Mg2+ SO42- Ions trivalents Fe3+ > >

  20. Perméabilité de la membrane cellulaire à différentes substances Quiz p. 35 • La perméabilité de la membrane cellulaire pour le sodium • et pour le potassium est-elle la même? > K+ Na+ Diamètre du ion hydraté de K+~ 0.4 nm Diamètre du ion hydraté de Na+~ 0.5 nm

  21. Perméabilité de la membrane cellulaire à différentes substances Quiz p. 36 • Spécificité des pores de la membrane. Certains pores sont non spécifiques (jonctions communicantes) D’autres pores sont spécifiques (Na+, K+, Ca2+)

  22. Perméabilité de la membrane cellulaire à différentes substances Quiz p. 36 • Comment expliquez-vous le passage de l'eau • à travers la membrane cellulaire? Perméabilité très élevée Diamètre de la molécule d’eau très petit (<0.3 nm) Passage à travers les pores de la membrane +Aquaporines

  23. Perméabilité de la membrane cellulaire aux substances organiques Collander et Bärlund, 1933

  24. Perméabilité de la membrane cellulaire aux substances organiques Quiz p. 37 • La membrane cellulaire est-elle perméable à la sucrose, lactose, • glycogène, protéines? NON Composés polaires Coefficient de partition faible Grosses molécules (Ø > 0.7 nm) Les protéines passent quand même par endocytose et exocytose

  25. Perméabilité de la membrane cellulaire aux substances organiques Quiz p. 38 • Croyez-vous que le glucose et les acides aminés puissent • traverser la membrane cellulaire par simple diffusion? NON Composés polaires Coefficient de partition faible Grosses molécules (Ø > 0.7 nm) Elles y arrivent quand même par transport actif ou diffusion facilitée

  26. Perméabilité de la membrane cellulaire aux substances organiques Quiz p. 38 • Le passage de l'urée à travers la membrane cellulaire • est-il aussi rapide que celui de l'eau? NON Composé polaire Diamètre moléculaire 0.36 nm (>0.3 nm)

  27. DIFFUSION Facteurs qui influencent la diffusion - Coefficient de perméabilité - Gradient de concentration - Gradient électrique - Gradient de pression

  28. Gradient de concentration

  29. Gradient électrique

  30. Gradient de pression

  31. ÉQUILIBRE DE GIBBS-DONNAN

  32. Conditions initiales • Membrane semi-perméable • Présence d’un (de plusieurs) ion(s) non diffusable(s)

  33. Conditions initiales • Chaque solution est électriquement neutre • Les concentrations du même ion sont différentes des 2 côtés de la membrane 5 Na+ 10 Na+ gradient électrique 5 Prot- 10 Cl- gradient chimique Équilibre?

  34. Équilibre • Maintien de la neutralité électrique • Annulation du gradient chimique

  35. Conditions d’équilibre • Neutralité électrique de chaque compartiment • Égalité des rapports des concentrations des ions diffusibles +contrainte de conservation de la matière

  36. État d’équilibre (idéal) 5 Na+ 10 Na+ 5 Prot- 10 Cl- 9 Na+ 6 Na+ 4 Cl- 6 Cl- 5 Prot-

  37. Constatations sur l’état d’équilibre • Le compartiment avec les protéines attire plus de cations et repousse les anions 9 Na+> 6 Na+ 4 Cl- < 6 Cl- • La concentration de tous les ions est plus grande dans le compartiment contenant les protéines 9 Na+  + 5 Prot- + 4 Cl-> 6 Na+ + 6 Cl- • Le compartiment avec les protéines a une concentration de ions diffusibles plus grandes que l’autre compartiment 9 Na+  + 4 Cl-> 6 Na+ + 6 Cl- 9 Na+ 6 Na+ 4 Cl- 6 Cl- 5 Prot-

  38. Effets de l’équilibre Gibbs-Donnan 9 Na+ 6 Na+ 4 Cl- 6 Cl- • Inégalité de la distribution des ions diffusibles autour de la membrane gradient de concentration • Différence de potentiel entre les 2 solutions équilibre dynamique (imparfait) 5 Prot- - + 8.9 Na+ 6.1 Na+ 4.1 Cl- 5.9 Cl- 5 Prot-

  39. Effets dans l’organisme- au niveau de la membrane capillaire - Quiz p. 54 • Pourquoi observe-t-on un équilibre de Gibbs-Donnan • de part et d'autre de la membrane capillaire? Présence dans le plasma des ions protéiques • La distribution des ions diffusibles est-elle égale de chaque • côté de la membrane ? NON

  40. Effets dans l’organisme- au niveau de la membrane capillaire - Quiz p. 54-55 • Croyez-vous qu'il y a une différence de potentiel de chaque • côté de la membrane ? DV = -1.3 mV; plasma (-), liquide interstitiel (+) Na+ interstitiel; Cl-  plasma • La pression osmotique est-elle plus élevée d'un côté de la • membrane que de l'autre ? pression osmotique du plasma > pression osmotique du liquide interstitiel D = 25 mmHg

  41. Effets dans l’organisme- au niveau de la membrane cellulaire - Quiz p. 55 • Pourquoi observe-t-on un équilibre de Gibbs-Donnan • de part et d'autre de la membrane cellulaire ? Présence à l’intérieur des cellules des ions protéiques et phosphate • La distribution des ions diffusibles est-elle égale • de part et d'autre de la membrane ? NON

  42. Effets dans l’organisme- au niveau de la membrane cellulaire - Quiz p. 55 • Observe-t-on une différence de potentiel de chaque • côté de la membrane ? DV = -90 mV; intra (-), liquide interstitiel (+) K+ interstitiel • La pression osmotique est-elle plus élevée d'un côté de la • membrane que de l'autre ? pression osmotique identique