Faculté des Sciences - Oujda جـامعـة محمـد الأول كليـة العـلـوم - وجـدة Université Mohammed Premier Faculté des Sciences - Oujda Biophysique SVI – S3 Séance N°1 Semaine du 12 octobre 2015 Abdelkhaleq LEGSSYER Pr. à la Faculté des Sciences Département de Biologie- Oujda a.legssyer@ump.ma

Introduction Rappel sur le rôle de la biophysique Explication des phénomènes physiques chez les êtres vivants (automatisme cardiaque, propagation de l’influx nerveux…) Explication des phénomènes physiques sur les êtres vivants (effet de la température, de la pesanteur, des rayons UV…) 2/22

Rappel des principales unités de mesure Historique : unités de base Début 18ème siècle : près de 70 unités difficulté de comparaison nécessité d’harmonisation Fin 18ème siècle : mise en place d’un système de mesure qui permet d’exprimer toutes les grandeurs de la mécanique : (système métrique) Longueur : Mètre (m) Masse : Kilogramme (Kg) Temps : Seconde (s)

Rappel des principales unités de mesure Historique : Début 20ème siècle (1901) : difficulté d’exprimer les grandeurs électriques à partir des grandeurs mécaniques a conduit à l’introduction d’une 4ème unité proposé par Giovanni Giorgy en 1901 Adopté par la communauté scientifique au milieu du 20ème siècle : système MKSA 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 Historique : 1960 : mise en place du système international avec 7 unités de base : Longueur : Mètre (m) Masse : Kilogramme (Kg) Temps : Seconde (s) Intensité du courant : Ampère (A) Température : Kelvin (K) Intensité lumineuse : Candela (C) Concentration : Mole (mol)

Rappel des principales unités de mesure Unités dérivées: surface : L x l = m x m = m² (volume : m x m x m = m3) vitesse : distance / temps : m/s ou m.s-1 accélération : vitesse/temps : m/s² ou m.s-2 force : masse x accélération : Kg.m.s-2 = Newton (N) pression : force / surface : N/m² ou N.m-2 = Pascal (Pa) travail : force x distance : N.m = Joule (J) puissance : travail / temps : J/s ou j.s-1 = Watt (W) tension électrique (ddp) : puissance/temps : W.s-1 = Volt (V) charge électrique : intensité x temps : A.s = Coulomb (C) résistance électrique : ddp/intensité : V/A = Ohm (Ω)

Rappel des principales unités de mesure Exemple de correspondance avec d’autres unités : Pression : Pascal Atmosphère : 1 atm =101 325  Pa mmHg : 1 mmHg = 133,3 Pa Bar : 1 bar =100 000  Pa

Rappel des principales unités de mesure Constantes fondamentales 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 R x T Constante de Faraday : F = 96500 C

Préfixes standards Symbole Symbole 101 : Déca da 10-1 : déci d 102 : Hecto h 10-2 : centi c 103 : Kilo K 10-3 : mili m 106 : Méga M 10-6 : micro µ 109 : Giga G 10-9 : nano n 1012 :Terra T 10-12 : pico p 1015 : Peta P 10-15 : femto f 1018 : Exa E 10-18 : atto a 1021 : Zetta Z 10-21 : zepto z 1024 : Yotta Y 10-24 : yacto y

Chapitre 1 Les solutions bio-électrolytiques Solution : solvant + soluté (un ou plusieurs) Solvant : plus abondant Soluté : faible quantité Solvant : Eau : solution aqueuse Alcool, … (organique) : solution organique

Rappels Calcul des concentrations Concentration massique ou pondérale : C = masse du soluté / volume de la solution C = m Exprimée en g / L V En majuscule

Rappels Calcul des concentrations Concentration massique ou pondérale : Exemple : On mélange 180 mg de NaCl dans 250 ml d’eau. Calculer la concentration massique de NaCl dans la solution.

Rappels Calcul des concentrations Concentration molaire ou molarité: C = nb de moles du soluté / volume de la solution C = n Exprimée en mol / L V

Rappels Calcul des concentrations Concentration molaire ou molarité : Exemple : On mélange 580 mg de NaCl dans 250 ml d’eau. Calculer la concentration molaire de NaCl. (PM NaCl = 58 g/mol)

Rappels Calcul des concentrations Concentration molale ou molalité: C = nb de moles du soluté / masse du solvant C = n Exprimée en mol / Kg M

Rappels Calcul des concentrations Concentration molale ou molalité : Exemple : On mélange 580 mg de NaCl dans 250 ml d’eau. Calculer la molalité de NaCl. (PM NaCl = 58 g/mol)

Rappels Calcul des concentrations Osmolarité: C = nb de moles de particule du soluté / volume C = Nb particules Exprimée en osmole / L V

Rappels Calcul des concentrations Osmolarité: Exemple : On mélange 580 mg de NaCl dans 250 ml d’eau. Calculer l’osmolarité de la solution.

FMCl- =((120*2) + (2*2)) / ((120*2) + (2*3) + 1) Fraction molaire Si on considère un système composé d’un mélange de constituants; la fraction molaire d'un constituant i est égale au rapport du nombre de moles ni de ce constituant i sur le nombre total de moles de l’ensemble des constituants n: Elle est donc une grandeur sans dimension. Fraction molaire: xi = ni/n n = Σ ni Σ xi = 1 Exemple : Solution composée de 120 mM de NaCl, 2 mM de CaCl2 et , 1 mM de glucose. Calculer la fraction molaire de Cl-. FMCl- =((120*2) + (2*2)) / ((120*2) + (2*3) + 1)

Phénomènes osmotiques 1 2 Solvant pur Solvant + soluté Membrane sélective Perméable au solvant imperméable au soluté

Phénomènes osmotiques 1. Le soluté reste dans le compartiment 2 2. Diffusion du solvant vers le compartiment 2 : Osmose 3. Augmentation de la pression dans le compartiment 2 4. Phénomène de filtration dans le sens opposé 1 2 5. Equilibre entre flux de diffusion et flux de filtration : flux net et nul 6. A l’équilibre, la différence de pression entre les deux compartiments est la pression osmotique Solvant pur Solvant + soluté Membrane sélective Perméable au solvant imperméable au soluté

Pression osmotique  = Km . m . T Km = constante qui dépend du solvant m = molalité du solvant dont la transmittance = 0 T = température absolue Rappel Molalité : nombre de moles par unité de masse mol/Kg Molarité : nombre de moles par unité de volume mol/L

Loi de Van T’Hoff La concentration est rapportée en osmolarité plutôt qu’en molalité VanT’Hoff : K indépendante du solvant K = constante des gaz parfaits  = R . mr . T mr = nombre de moles n / volume V = n / V  . V = R . n . T