Transports menbranaires: électrochimie et membrane

Thèmes abordés

Transports menbranaires, électrochimie, transfert moléculaire passif, migration électrique, gradient de potentiel, équations de Nernst, ion

Résumé du document

Relations toujours applicables en présence d'une membrane, en phase liquide les équations sont différentes (propagation dans milieu libre sans interface)
Types de transfert moléculaire passif:
- Migration (force intérieure)
- Convection (force extérieure)
- Diffusion (force d'origine inconnue) : via agitation thermique, gradient de concentration

Extraits

[...] En effet le transport actif peut aller contre le gradient et du coup le courant n'est pas à l'opposé du gradient de potentiel mais dans le potentiel. Diffusion et migration électrique à travers une membrane Considération pratique selon la diffusion, on considère une membrane perméable au soluté qui sépare 2 solutions contenant des ions diffusibles. A l'équilibre, les ions sont en concentration molale (et finalement molaire car ions ont souvent une valence à différente C1 > C2 : Il existe un débit diffusif jd lié à l'agitation thermique du compartiment le plus concentré vers le moins concentré Il existe une différence de potentiel ΔV de part et d'autre de la membrane entrainant un débit électrique je qui annule le débit diffusif jd (je = jd) équilibre Cette différence de potentiel est appelée potentiel d'équilibre de l'ion Vieq (il est créé par un ion en concentrations différentes à l'équilibre de part et d'autre d'une membrane), se maintien tant que le flux électrique = flux diffusif C1 C2 je jd On considère ici un seul ion provoquant le potentiel d'équilibre (ou ddp : différence de potentiel) mais il est clair que l'existence d'autres ions est possible et on retrouve d'autres phénomènes. [...]

[...] En pratique, cette notion de conductance apparait dans l'équation de Goldman de fin de cours, en biologie osef. V Ii Ci1 Ci2 avec : Gi = conductance membranaire spécifique à l'ion i (siemens/m²) V = V2 – V1 (ΔV Vieq) Gi dépend de (et augmente avec) ci1 et ci2 En pratique En cas d'existence d'une ddp V entre les 2 compartiments (de part et d'autre de la membrane semi perméable imparfaite voire dialysante) différente du potentiel d'équilibre de l'ion il existe un flux net de i appelé flux électrodiffusif (même sens que le flux diffusif ou pas en fonction des 4 situations) Il existe donc un courant Ii et : Si ion + : I est dans le sens du flux Si ion - : I est dans le sens opposé On ne tient pas compte du transport actif ici. [...]

[...] Iie = courant transporté par un ion i Courant total : Ji = transfert total (diffusif, convectif, électrique et actif) transport actif très important pour le sodium par exemple du coup pour exprimer le courant total il faut tenir compte de tous les transferts (diffusifs et compagnie si particule) mais pour actif il faut des canaux ioniques, une structuration de la membrane. Remarques : Conductivité équivalente d'un ion : Exprimée selon mobilité électrique et mécanique mais en tenant compte de la constante de Faraday Le sens de je-i dépend du signe de grad V (gradient de potentiel) et du signe de z (ou de uM) Le sens de Iie et de Ie est toujours opposé à celui de grad V (ne dépend pas du signe de Ce qui n'est pas nécessairement le cas en Itotal. [...]

[...] C1 C2 je jd osef des unités de C du moment que c'est les mêmes. Transfert électrodiffusif Se réalise quand ddp potentiel d'équilibre V et Vieq de même signe et V > Vieq (en valeur absolue) V et Vieq de même signe et0 V Vieq (en valeur absolue) Si ΔV = Vieq le flux net ji (électrodiffusif) est nul V Je jd C2 C Vieq est une manière de mesure en volts un flux diffusif (provoqué par agitation thermique donc difficilement mesurable) Rapport anion VS cation Généralement pas qu'un ion, cations et anions créés donc on considère une paire d'ions A/B L'ion responsable de ddp impose un potentiel du signe de sa charge du côté où il est le plus concentré L‘ion non responsable de ddp, s'accumule en plus grande concentration du côté où il est attiré par le potentiel de signe opposé à sa charge, du fait de la loi de l'électronégativité. [...]

[...] 10-23J.°K-1 e est la charge élémentaire = .10-19C On peut exprimer une différence électrique qui dans l'application va prendre la forme de ddp, et qui selon le nombre de moles et des constantes va être mis en rapport avec une différence en concentration. Potentiel d'équilibre d'un ion Equations de Nernst appliquée à l'électrophysiologie A l'équilibre (je + jd = les ions sont en concentration molale différente C1 > C2 On a ajouté la valence qui a remplacé le nombre de moles et on a les concentrations : le signe + ou – dépend de la direction, selon le type d'ions (anions ou cations) donc classiquement on met un signe – mais on peut ne pas l'utiliser parfois. [...]