Compartiments liquidiens (1/3)

Question 1

Définir molalité.

Answer 1

Molalité (concentration molale):

nombre de moles de soluté par masse de solvant, càd par kg de solvant (mole/kg)

Question 2

Définir Molarité.

Answer 2

Molarité (concentration molaire):

nombre de moles de soluté par volume de solution, càd par litre de solution (mol/L)

Question 3

Définir osmolarité:

Answer 3

Osmolarité:

Nombre de particules individuelles par litre de solution (osm/L)

Question 4

Définir osmolalité:

Answer 4

Osmolalité:

Nombre de particules individuelles de soluté par kg de solvant. (osm/kg)

Question 5

Indiquer dans quelles conditions molarité et molalité sont équivalentes. Expliquer brièvement votre réponse

Answer 5

Lorsque le solvant est l’eau (1L d’eau = 1kg d’eau)

Si la solution est très diluée (solution idéale), alors la molarité et la molalité sont égales. Poids et volumes des solutés négligeables, donc 1 L de solution = 1 L d’eau = 1kg d’eau.

Molarité = Molalité

Question 6

Indiquer dans quelles conditions molarité et osmolarité sont équivalentes. Expliquer brièvement votre réponse

Answer 6

Lorsque le soluté est un non électrolyte qui ne se dissocie pas en solution (n=1), alors osmolarité = molarité

osmolarité=molarité [n.y+(1-y)]

n.y est le nombre de particules dissociées

(1-y) est le nombre de particules non dissociées

Question 7

Indiquer dans quelles conditions molalité et osmolalité sont équivalentes. Expliquer brièvement votre réponse

Answer 7

Lorsque le soluté est un non électrolyte, il ne se dissocie pas en solution

(n=1). L’osmolarité= molarité.

** osmolarité=molarité [n.y+(1-y)]**

**osmolalité. ρ = osmolarité **

**osmolalité. ρ = molalité.[n.y+(1-y)]. ρ **

En conclusion, si le soluté n’est pas un électrolyte alors l’osmolalité=molalité.

Question 8

Indiquer dans quelles conditions osmolarité et osmolalité sont équivalentes. Expliquer brièvement votre réponse

Answer 8

Lorsque le solvant est l’eau (1L d’eau = 1kg d’eau),

si une solution est très dilutée (solution idéale), alors osmolarité = osmolalité.

Poids et volume des solutés sont négligeables, donc 1L de solution = 1L d’H₂O soit 1kg d’eau.

Question 9

Indiquer dans quelles conditions molarité et molalité sont différentes. Expliquer brièvement votre réponse

Answer 9

Lorsque le solvant est l’eau (1L d’eau = 1kg d’eau)

si la solution n’est pas diluée, alors molalité > molarité.

Le poids et le volume des solutés ne sont plus négligeables, donc 1 L de solution contient un volume moindre d’H₂O et donc moins d’1 kg d’eau.

La molarité ne tient pas compte du volume des solutés.

Question 10

Indiquer dans quelles conditions molarité et osmolarité sont différentes. Expliquer brièvement votre réponse

Answer 10

Lorsque le soluté est un électrolyte qui se dissocie en solution, le nombre de particules (n) résultant de la dissociation est >1.

osmolarité n’est pas équivalente à molarité

osmolarité=molarité [n.y+(1-y)]

n.y est le nombre de particules dissociées

(1-y) est le nombre de particules non dissociées

Question 11

Indiquer dans quelles conditions molalité et osmolalité sont différentes. Expliquer brièvement votre réponse

Answer 11

Lorsque le soluté est un électrolyte qui se dissocie en solution, le nombre de particules (n) résultant de la dissociation est >1.

osmolarité= molarité. [n.y+(1-y)]

Lorsque le solvant est l’eau (1L d’eau= 1kg d’eau), si la solution n’est pas diluée alors osmolalité> osmolarité, et la molalité>molarité.

De ce fait osmolalité et molalité seront différentes.

Question 12

Indiquer dans quelles conditions osmolarité et osmolalité sont différentes. Expliquer brièvement votre réponse

Answer 12

Lorsque le solvant est l’eau (1L d’eau=1kg d’eau),

si la solution n’est pas diluée, alors osmolalité > osmolarité.

Poids et volumes des solutés ne sont alors plus négligeables, 1L de solution contient un volume d’H₂O moindre, et donc moins d’1kg d’H₂O.

Question 13

Dans le cas du plasma, on utilise régulièrement l’osmolarité et l’osmolalité de façon interchangeable. Expliquer pourquoi il n’est cependant pas souhaitable de procéder de la sorte.

Answer 13

Les liquides corporels ne sont pas des solutions idéales et au niveau du plasma environ 7% du volume est occupé principalement par des protéines, donc l’osmolarité est différente de l’osmolalité.

Cependant osmolarité et osmolalité sont souvent utilisées de façon interchangeable en considérant, par approximation les liquides biologiques comme des solutions aqueuses diluées.

Pour le plasma il est préférable d’utiliser l’osmolalité (non influencée par le volume des solutés).

L’osmolalité du plasma est mesurée par abaissement cryoscopique est ~290 mosm/kg H₂O

Question 14

Expliquer le phénomène d’osmose.

Answer 14

L’osmose est le déplacement spontané d’un volume d’eau à travers une membrane semi-perméable, d’un compartiment où l’eau est la plus concentrée vers le compartiment où elle est la moins concentrée.

C’est un processus spontané qui se produit naturellement, sans intervention extérieure, càd sans apport d’énergie extérieure et qui conduit irréversiblement à un état d’équilibre où elle s’arrête.

Ainsi l’osmose est la diffusion de l’eau sous l’effet de son propre gradient qui entraine le déplacement d’un volume de la solution.

Question 15

Définir la pression osmotique.

Answer 15

La pression osmotique π correspond à la pression hydrostatique qui s’oppose au mouvement d’eau provenant du compartiment le moins concentré en soluté non perméant vers le compartiment le plus concentré en soluté non perméant.

La pression osmotique exercée par une solution est fonction du nombre de particules libres en solution qu’elle contient, indépendamment de leur taille, de leur masse ou de leur valence.

Elle est exprimée par la relation de Van’t Hoff en mmHg (ou atm).

Question 16

Expliquer brièvement comment la pression osmotique peut être mesurée.

Answer 16

Deux méthodes permettent de mesurer la pression osmotique:

1. tube en U:

Un tube en U contenant une membrane semi perméable qui sépare deux compartiments contenant chacun deux solutions de concentrations différentes en soluté non perméant.

L’eau va se déplacer du compartiment le moins concentré vers le compartiment le plus concentré en soluté non perméant.

La pression osmotique est donc la pression hydrostatique qui s’oppose à ce mouvement.

2. Modèle du piston et de la membrane semi-perméable
   Un compartiment E contient de l’eau pure et est ouvert vers l’atmosphère tandis que le compartiment I est fermé par un piston mobile et contient un soluté i non perméant.
   L’osmose entraine un déplacement de volume d’eau du compartiment E dont le volume diminue vers le compartiment I dont le volume augmente et déplace le piston.
   La pression qui doit être appliquée sur le piston afin d’empêcher le flux volumique est la pression osmotique.

Question 17

Indiquer la formule permettant de calculer la pression osmotique.

Answer 17

Relation de Van’t Hoff détermine la pression osmotique (π)

π=i.R.T.C

• π en mmHg (ou atm)
• C: concentration molale (mole/kg H2O)
• i: coeff de Van’t Hoff, indique la proportion de particules libres:
  
  • i= n.y+(1-y)
  • soit i= 1 pour non électrolytes, et >1 pour électrolytes se dissociant
  • y: le coeff d’activité
    
    • y=1 pour solution idéales très diluées
    • y<1 pour solutions non idéales
  • n: le nombre de particules résultant de la dissociation
• R constante des gaz parfaits 0,0821 dm³.atm.K^-1.mole^-1
• T température, en K

Question 18

Définir le coefficient de réflexion et expliquer brièvement comment il peut être déterminé pour un soluté et une membrane donnée.

Answer 18

Le coefficient de reflexion de Staverman définit la perméabilité d’une membrane considérée vis à vis d’un soluté donné.

σi= 1 - (C_f/C_i)

• σi: coefficient de réflexion du soluté i pour une membrane donnée, sans dimension.
• C_i: concentration du soluté i dans le compartiment sup (en M)
• C_f: concentration du soluté i dans le filtrat (en M)

3 cas se présentent selon la perméabilité de la membrane à i:

1. la membrane est non limitante
   (càd totalement perméable à i, il s’agit d’Ultrafiltration)
   C_i = C_f => σ = 0
2. la membrane est totalement imperméable à i:
   C_f = 0 => σ = 1
3. la membrane est partiellement imperméable à i:
   C_f < C_i et C_f > 0

NB: Cf/Ci = 1 - σ représente le coefficient de tamisage

Question 19

Définir la pression osmotique efficace et indiquer la formule qui la relie à la pression osmotique théorique.

Answer 19

La pression osmotique efficace (π_eff) qui est mesurée, se situe entre 0 et la valeur prédite par la relation de Van’t Hoff (π_théorique)_.

π_eff = σ.i.R.T.C

σ_i= π_eff / π_théo

π_théo = i.R.T.C

σ dont la valeur se situe entre 0 et 1 permet de tenir compte de la semi-perméabilité des membranes pour les solutés considérés et de déterminer la pression osmotique efficace exercée par la solution.

Question 20

Indiquer la forme générale de la relation de Starling. Expliquer comment cette relation est établie entre les deux compartiments séparés par une membrane semi-perméable.

Answer 20

Lorsque la pression hydrostatique et la pression osmotique agissent simultanément au niveau de la membrane

Jv= (Lp.A.ΔP) - (Lp.A.Δπ_eff)

Jv= Lp.A.(ΔP - Δπ_eff)

Jv=K_f.(ΔP-Δπ_eff)

Jv=Kf.(ΔP-σ.Δπ_th)

est la relation de Starling qui guide les échanges liquidiens au niveau de la paroi des capillaires.

Lorsque les pressions hydrostatique et osmotique se compensent exactement:

Δπ_eff = ΔP et J_v=0

• J_v: le flux d’eau (mL/sec) ou (cm³/sec)
• ΔP: différence de pression hydrostatique au niveau de la membrane (atm)
• Δπ_th: différence de pression osm théorique (Van’t Hoff) au niveau de la membrane (atm)
• K_f: coefficient de filtration en (cm³/sec.atm)
• σ: coefficient de reflexion de la membrane

NB: au niveau d’une membrane cellulaire, la ddp° hydrostatique est nulle. Le flux d’eau (J_v) est exclusivement conditionné par la ddp° osmotique.

Jv=Kf.Δπ_eff

Question 21

Définir l’effet solvant et donner la formule générale qui permet de le calculer.

Answer 21

L’effet solvant est l’entrainement du soluté à travers une membrane par le flux volumique: un flux d’eau à travers une membrane entraine également un passage de petites molécules en fonction de leur coefficient de reflexion (σ<1)

L’effet solvant ou flux convectif du soluté i (J_i)

J_i=J_v.(1-σ).Ci

• si σ_i=0 il s’agit d’ultrafiltration pure donc C_f=C_i et J_i=J_v.C_i
• si σ_i=1 alors C_f=0 et J_i=0

NB:

le flux du soluté i = flux diffusif de i + flux convectif de i et est donné par la relation: Ji=Pi.ΔCi +Jv.(1-σ).Ci

avec Pi le coeff de perméabilité de la membrane (cm.sec^-1 )

Question 22

Définir la tonicité.

Answer 22

La tonicité est l’osmolalité effective, càd la concentration des osmoles effectifs.

• un osmole effectif est non perméant et exerce une pression osmotique
• un osmole non effectif est perméant et ne peut exercer une pression osmotique.

Le nombre d’osmoles effectifs d’un compartiment détermine les mouvements d’eau au niveau de ce compartiment et conditionne son volume.

Tonicité = (osmolalité) - (osmolalité non effective)

^{_{<u>NB: </u>par convention la tonicité d’une solution se définit par rapport au volume de la cellule qui est placée dans cette solution.}}

Question 23

Soit une cellule fictive plongée en solution expliquer pourquoi l’addition au MEC d’un soluté non perméant induit une variation durable du volume cellulaire.

Answer 23

Soit deux compartiments aqueux de volume égal séparés par une membrane semi-perméable (imperméable au soluté i qui ne se dissocie pas, et perméable à l’eau).

état initial:

• V1=V2=1L
• Le soluté i est plus concentré dans le compartiment 2:
• C2i= 4 osm > C1i= 2osm
• L’eau est plus concentrée dans le compartiment 1:
• C1H2O = 53,5 M et C2H2O = 51,5 M
• le flux net d’eau est dirigé de 1 vers 2.

à l’équilibre

• Mêmes concentrations du soluté i et d’eau dans les deux compartiments qui ont changé de volume.
• V1= 0,67 L et V2= 1,33L
• C₁i=C₂i= 3M (3osm) et C₁H₂O = C₂H₂O = 52,5M
• (La membrane se déplace)

Question 24

Soit une cellule fictive plongée en solution expliquer pourquoi l’addition au MEC d’un soluté perméant induit une variation transitoire du volume cellulaire.

Answer 24

Cellule hypothétique, initialement placée dans un milieu iso-osmotique et isotonique.

A. remplacement du milieu extracellulaire par un milieu hyperosmotique contenant un soluté perméant:

• La cellule diminue rapidement d evolume suite au passage très rapide d’eau.
• La cellule récupère ensuite progressivement son volume initial: le soluté perméant diffuse selon le gradient de concentration vers l’intérieur de la cellule, augmente progressivement l’osmolarité cellulaire et entraine une entrée d’eau.
• À l’équilibre, la concentration du soluté perméant est identique de part et d’autres de la membrane cellulaire, il n’y a plus d emouvement net du soluté perméant et le volume cellulaire qui est revenu à son état initial, ne varie plus.
• in fine, le soluté perméant n’a pas entrainé de variation de volume.

B. replacement de la cellule qui a été plongée dans le milieu hyperosmotique dans le milieu iso-osmotique et isotonique initial:

• la cellule qui contient le soluté perméant est hyper-osmotique et augmente rapidement de volume suite au passage très rapide d’eau.
• la cellle recupère ensuite progressivement son volume initial: le soluté perméant diffuse selon le gradient de concentration vers l’extérieur de la cellule, diminue progressivement l’osmolarité cellulaire et entraine une sortie d’eau.
• à l’equilibre, la concentration du soluté perméant est identique de part et d’autre de la membrane cellulaire, il n’y a plus de mouvement net du soluté permant et le volume cellulaire qui est revenu à son état initial ne varie plus.
• in fine, le soluté perméant n’a pas entrainé de variation de volume.

Question 25

La température de congélation du plasma humain, dans les conditions normales est de…

Answer 25

… - 0,56°C

Question 26

V/F L’abaissement du point de congélation (abaissement cryoscopique) est proportionel à la molalité de la solution

Answer 26

FAUX

L’abaissement du point de congélation (abaissement cryoscopique) de la solution est proportionnel à l’osmolalité de la solution

ΔT_{fusion solvant} = k_fusion.C_soluté.i = k_fusion.osmolalité

Question 27

Membrane hémi-perméable?

Answer 27

membrane idéale, perméable au solvant, mais TOTALEMENT imperméable à tous les solutés.

Question 28

Membrane semi-perméable?

Answer 28

membrane perméable au solvant mais PARTIELLEMENT imperméable à certains solutés.

(= membranes biologiques)

Question 29

La pression oncotique est la pression osmotique…

Answer 29

…exercée par les protéines en solution auxquelles la membrane plasmique est imperméable.

Question 30

La pression oncotique de 25 mmHg correspond à une concentration de …

Answer 30

… protéines osmotiquement actives de 1,3mM (principalement albumine)

Question 31

V/F La pression oncotique prédite par la loi de Van’t Hoff est inférieure à celle exercée par les protéines plasmatiques. C’est lié à la taille et à la forme des protéines.

Answer 31

VRAI

Question 32

V/F L’effet solvant est l’effet du flux de soluté sur le flux volumique à travers une membrane.

Answer 32

FAUX

L’effet solvant est l’effet du flux volumique sur le flux de soluté à travers une membrane.

Question 33

V/F L’effet solvant est le flux de soluté couplé au flux de solvant.

Answer 33

VRAI

Question 34

V/F L’effet solvant est le flux volumique qui entraîne le soluté.

Answer 34

VRAI

Question 35

Le glucose est considéré comme un osmole effectif du LEC lorsqu’il ..

Answer 35

…n’est pas métabolisé rapidement, càd lorsque la concentration d’insuline est faible (période interprandiale).

Question 36

Le Na+ est considéré comme un soluté…

Answer 36

… fonctionnellement imperméant, càd confiné au LEC

Question 37

En pratique, l’osmolalité non effective du plasma est …

Answer 37

…celle de l’urée.

Tonicité du plasma = (osmolalité du NaCl) + (osmolalité du glucose)

= 290 à 300 mosm/kg

Question 38

V/F l’augmentation de la concentration en plasmatique de l’urée, ou de l’éthanol, provoque une augmentation de l’osmolalité plasmatique sans modifier la tonicité plasmatique.

Answer 38

VRAI

Solutés perméants => les volumes des différents compartiments ne varient pas.

Question 39

Un globule rouge est placé dans une solution de sucrose 300 mmol/L, decrivez ce qu’il se passe.

Answer 39

L’osmolarité de la solution de sucrose est de 300 mosm/L, car le sucrose est un non électrolyte qui ne se dissocie pas en solution.

La membrane des globules rouges est imperméable au sucrose.

Il s’agit donc d’un soluté non perméant.

Le volume du GR ne se modifie pas.

La soluution de sucrose qui est iso-osmotique au GR est aussi isotonique puisqu’elle ne modifie pas son volume.

Question 40

Un GR est placé dans une solution d’urée 18g/L (300 mmol/L), décrire ce qu’il se passe

Answer 40

L’osmolarité de cette solution est de 300 mosm/L (l’urée est un non électrolyte qui ne se dissocie pas en solution).

La membrane des GR est perméable à l’urée qui entre dans les cellules et provoque une entrée d’eau.

Le volume des GR augmente et ils finissent par se rompre (hémolyse).

La solution d’urée 300 mosm/L qui est iso-osmotique par rapport aux GR est dite hypotonique puisqu’elle augmente leur volume.

Question 41

V/F L’urée est un osmole non effectif au niveau de toutes les membranes cellulaires.

Answer 41

FAUX

Au niveau du tubule collecteur de la medullaire interne du rein, l’urée est un osmole effectif et intervient dans le mécanisme de concentration des urines.

Mais elle est un osmole non effectif au niveau de la majorité des membranes cellulaires (qu’elle traverse facilement)

Question 42

Un GR placé dans une solution de NaCl 175 mmol/L, décrire ce qu’il se passe.

Answer 42

L’osmolarité de cette solution est de 350 mosm/L

La membrane des GR est imperméable au NaCl

Le volume du GR diminue

La solution qui est hyper-osmotique par rapport aux GR, est dite hypertonique puisqu’elle diminue leur volume.

Question 43

Un GR est placé dans une solution de NaCl 150 mmol/L + Urée 50 mmol/L, décrire ce qu’il se passe.

Answer 43

L’osmolarité de cette solution est de 350 mosm/L
(NaCl= 300 mosm/L + urée= 50 mosm/L)

La membrane des GR est imperméable au NaCl et perméable à l’urée (les concentration intra et extracellulaire de l’urée s’equilibrent rapidement)

Les compositions ioniques intra et extracellulaires restent constantes => l’osmolarité effective ne varie pas.

Le volume des GR ne varie pas

La solution qui est hyper-osmotique par rapport aux GR est dite isotonique puisqu’elle ne modifie pas leur volume.

Question 44

Propriété colligative définition?

Answer 44

La propriété colligative d’une solution dépend de la quantité de soluté et de solvant; elle est liée au nombre de particules de soluté présentes dans la solution, mais sont indépendantes de leur nature chimique.

4 propriétés colligatives:

1. abaissement de la pression de vapeur du solvant (P_vap)
2. élévation du point d’ébullition du solvant (T_éb)
3. abaissement du point de congelation du solvant (T_con)
4. développement d’une pression osmotique