La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Effet Donnan Généralités Gradients transmembranaires de concentration et de potentiel Potentiel déquilibre dun ion Courant transporté par un ion Théorie.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Effet Donnan Généralités Gradients transmembranaires de concentration et de potentiel Potentiel déquilibre dun ion Courant transporté par un ion Théorie."— Transcription de la présentation:

1 Effet Donnan Généralités Gradients transmembranaires de concentration et de potentiel Potentiel déquilibre dun ion Courant transporté par un ion Théorie Applications Le cas de la paroi capillaire Le cas de la membrane cellulaire Généralisation : potentiel de diffusion Thierry PETITCLERC Biophysique du milieu intérieur PCEM1 – Université Paris 6 Faculté de Médecine Pierre et Marie Curie

2 Généralités a) Gradients transmembranaires de concentration et de potentiel ΔVΔV _ + C+C+ C+C+ A-A- A-A- Lion responsable de ΔV impose un potentiel du signe de sa charge du côté où il est le plus concentré. Lion non responsable de ΔV saccumule en plus grande concentration du côté où il est attiré par le potentiel de signe opposé à sa charge. Exemple (figure ci-dessus) : C + est responsable de la différence de potentiel ΔV A - subit la différence de potentiel ΔV

3 b) Potentiel déquilibre dun ion i Définition : Le potentiel déquilibre dun ion i est la différence de potentiel V ieq qui permet dannuler le flux diffusif de cet ion. Calcul : j id = - j ie soit :- R T b m-i S dc i /dx = - (- z i F b m-i S c i dV/dx) ou :dV = - (RT/z i F) dc i /c i V eq = - (RT/z i F) ln (c i2 /c i1 ) ~ - (60/z i ) mV log 10 (c i2 /c i1 ) C i1 C i2 j ie j id V 2 -V 1 = V ieq flux diffusif flux électrique

4 Application : C1C1 C1C1 jeje jdjd V C1C1 C1C1 jeje jdjd V C1C1 C1C1 jeje jdjd V C1C1 C1C1 jeje jdjd V 1)V et V eq de même signe et V > V eq (en valeur absolue) 2)V et V eq de même signe et V < V eq (en valeur absolue) 3)V et V eq de signe contraire et V < V eq (en valeur absolue) 4)V et V eq de signe contraire et V > V eq (en valeur absolue) V eq est une manière de mesurer en volts un flux diffusif 1) 2) 3)4) flux diffusif flux électrique

5 c) Courant transporté par un ion i : c i1 c i2 IiIi V I i = Γ i S (V – V ieq ) avec : Γ i : conductance membranaire spécifique à lion i (siemens/m 2 ) V = V 2 – V 1 V ieq = -(RT/z i F) ln(c i1 /c i2 ) (potentiel déquilibre de lion i) Γ i dépend de (et augmente avec) c i1 et c i2

6 Effet Donnan a) Rappel : protéine non dissociée ΔV et ΔP Protéine Eau pure Membrane dialysante mol/LOsm/L c 0 Total :c 0 Osm/L mol/L 0 0Total Résultats : ΔV = 0 ΔP = Δ Π = RTΔc osm = RTc 0 = Π 0

7 b) Protéine dissociée : Protéine Pr z- + zC + ΔVΔV Pr z- Eau pure mol/LOsm/L c 0 zc 0 Total :(z+1)c 0 Osm/L mol/L 0 0Total C+C+ + _ ΔPΔP + _ effet Donnan ] QDQD jdjd j d est négligeable (maintien de lélectroneutralité), mais responsable de ΔV Q D est négligeable (liquide incompressible), mais responsable de ΔP Résultats : lion protéique est responsable de ΔV. C + subit ΔV. ΔV 0 ΔP = ΔΠ = RTΔc osm = RT(z+1)c 0 = (z+1) Π 0 > Π 0

8 c) Protéine dissociée en présence dions diffusibles État initial apparition dun gradient transmembranaire de potentiel ΔVΔV Pr z- mol/LOsm/L c 0 zc 0 c Total : (z+1)c 0 + 2c Osm/L mol/L 0 c 2cTotal C+C+ + _ jdjd K+K+ Cl - K+K+ j d rompt lélectroneutralité, doù lexistence de ΔV Pr z- est responsable, C + subit.

9 État transitoireapparition dun gradient transmembranaire de concentration des ions diffusibles ΔVΔV Pr z- Osm/L c 0 c Osm/L 0 c C+C+ + _ jdjd K+K+ Cl - K+K+ jeje jeje flux diffusif flux électrique C + peut traverser la membrane : - soit en séchangeant avec K + : Δc osm inchangé - soit en traversant avec Cl - : Δc osm diminue Au total :Π 0 < Π < (z+1)Π 0

10 Équilibre final ΔVΔV Pr z- Osm/L T 0 T Final c 0 (z+1)c 0 c 1 cc 1 Total : c 0 + c 1 + c 1 + c 1 Osm/L T Final T 00 c 2 0 c 2 c c 2 + c 2 + c 2 : Total C+C+ + _ K+K+ Cl - K+K+ C+C+ flux diffusifflux électrique Pr z- est responsable, C +, K + et Cl - subissent. Si c >> c 0 alors :ΔV 0 Π Π 0 = RTc 0 ΔV est dû à Pr z- (c 0 ), mais la valeur de ΔV dépend aussi de c (ions diffusibles) effet Donnan 0 ]

11 d) Equilibre final : calcul de ΔP = ΔΠ et de ΔV - calcul de ΔP = ΔΠ ΔP = P 1 – P 2 = ΔΠ = RTΔc osm = RT[(c 0 + c 1 + c 1 + c 1 ) – (c 2 +c 2 + c 2 )] = Π 0 + RT[(c 1 – c 2 ) + (c 1 – c 2 ) + (c 1 – c 2 )] - calcul de ΔV - à léquilibre :j d + j e = 0pour chaque ion i diffusible Donc :V 2 – V 1 = ΔV = V eqC = V eqK = V eqCl Avec :V eqi = -(RT/zF) ln(c i2 /c i1 )Soit : V 2 – V 1 = -(RT/F) ln(c 2 /c 1 ) = -(RT/F) ln(c 2 /c 1 ) = +(RT/F) ln(c 2 /c 1 ) NB : on déduit :c 2 /c 1 = c 2 /c 1 = c 1 /c 2 (équations de Donnan) Il faut calculer les concentrations à léquilibre de tous les ions diffusibles dans chacun des deux compartiments.

12 d) Calcul des concentrations à léquilibre - pour les ions non diffusibles : concentrations identiques à celles de létat initial : c 0 dans le compartiment 1 et 0 dans le compartiment 2 - pour les ions diffusibles : (V 1 et V 2 = volumes des compartiments 1 et 2) - conservation de la masse : pour C + :(z+1)c 0 V 1 = c 1 V 1 + c 2 V 2 pour K + :c V 1 + c V 2 = c 1 V 1 + c 2 V 2 pour Cl - :c V 1 + c V 2 = c 1 V 1 + c 2 V 2 N équations : N = nombre despèces dions diffusibles

13 - électroneutralité de chacun des compartiments : compartiment 1 :c 1 + c 1 = z c 0 + c 1 compartiment 2 :c 2 + c 2 = c 2 NB : ces 2 équations sont redondantes et ne correspondent quà 1 seule équation indépendante (lélectroneutralité étant initialement assurée dans chacun des compartiments, si elle reste assurée à léquilibre dans lun des compartiments, elle le reste nécessairement dans lautre). - équations de Donnan : c 2 /c 1 = c 2 /c 1 = c 1 /c 2 Au total :2N inconnues : c 1, c 1, c 1, c 2, c 2, c 2 2N équations indépendantes On peut en déduire ΔΠ et ΔV. 1 équation N – 1 équations

14 e) Remarques - relation de Donnan j d + j e = 0 donc relation de Donnan non applicable : aux ions non diffusibles en dehors de léquilibre - bien distinguer : - ions non diffusibles : responsables de lexistence de ΔV le signe de ΔV est imposé par les ions non diffusibles - ions diffusibles : sous linfluence de ΔV la valeur de ΔV dépend aussi de la concentration des ions diffusibles

15 f) Cas particuliers : écriture des relations de Donnan - 2 espèces dions diffusibles [Na] 1 /[Na] 2 = [Cl] 2 /[Cl] 1 sécrit aussi : [Na] 1 [Cl] 1 = [Na] 2 [Cl] espèces dions diffusibles [Na] 1 /[Na] 2 = [K] 1 /[K] 2 = [Cl] 2 /[Cl] 1 (2 équations) ne sécrit pas : [Na] 1 [K] 1 [Cl] 1 = [Na] 2 [K] 2 [Cl] 2 (1 équation) - ions non nécessairement monovalents

16 Prot 16- Na + :150142mmol/L deau Cl - :109114mmol/L deau HCO 3 - :2829mmol/L deau PlasmaMilieu interstitiel - + Paroi capillaire Effet Donnan et paroi capillaire

17 ΔVΔV Na + + _ K+K+ Cl - K+K+ Na + Effet Donnan et potentiel de repos cellulaire flux diffusif flux électrique Na + non diffusible est responsable de ΔV et impose son signe : ΔV = V int – V ext < 0 K + et Cl - subissent ΔV et sont à léquilibre (j d + j e = 0) donc : ΔV = V eqK = V eqCl

18 ΔVΔV Na + + _ jdjd Cl - Na + b Na > b Cl j dNa > j dCl tendance à rupture de lélectroneutralité compensée par :ΔV = V 2 – V 1 < ΔV = potentiel de diffusion ionique Généralisation : potentiel de diffusion ionique jdjd jeje jeje Exemple : b Cl > b Na et c 1 > c 2 c1c1c1c1 c2c2c2c2

19 Remarque : - effet Donnan = état déquilibre (j d + j e = 0) - insuffisance dapports : oedèmes de carence - potentiel de diffusion ionique = état de non-équilibre j d + j e 0 Δc = c 2 – c 1 0 et ΔV 0 V 2 – V 1 temps


Télécharger ppt "Effet Donnan Généralités Gradients transmembranaires de concentration et de potentiel Potentiel déquilibre dun ion Courant transporté par un ion Théorie."

Présentations similaires


Annonces Google