potentiel de membrane, transport membranaire

Question 1

compo ionique comparéé des differents compartiments hydrique
liquide extracell

Answer 1

- plasma : 
103mEq/L Cl- 
140mEq/L Na=
peu de K+,Ca++,Mg++ ionise, HPO4-,SO42-, acide org
un peu de HCO3-, proteine 

liquide interstitiel
a peu pres pareil
moins de prot

L’unité ‘Eq/L” compte le nombre de charges électriques par unité de volume

Question 2

compo ionique comparéé des differents compartiments hydrique
liquide intracell

Answer 2

largement + de K+
bcp + de Mg++ 
bcp moins Na + 
- de HCO3-
\+ de HPO42-
\+ de SO42-
\+ de prot

Question 3

donc compo ionique :

comment ca se fait ?

Answer 3

Il existe une asymétrie de composition ionique entre liquides extracellulaire &
intracellulaire

•  Comment se crée et se maintient cette
asymétrie ?
–  Activité des protéines de transport ionique
–  Différence de perméabilités ioniques
membranaires

Question 4

permeabilite spontane des bicouches

Answer 4

tres perméable :
molecule hydrophobe : O2,CO2,N2,benzene

moins perméable :
petite molécule polaire non chargés
H20 urée, glycérol

peu permeable
grosse molécules polaire non chargée

pas perméable (mais pas nulle)
ions
H+, Na+, HCO3-, K+, Ca2+, Cl-, Mg2+

Question 5

potentiel membranaire d’equilibre

• si V= 0 et meme concentration de K+
• si V=0 et C K+ different (100 et 5)
• si V= 80mV et K+ pareil

Answer 5

• si V= 0 et meme concentration de K+ : flux net nulle
• si V=0 et C K+ different (100 et 5) : flux diffusif
  Jk (fluxnet) = RTLn ( 100/5)
• si V= 80mV et K+ pareil : flux net = Z(valence)F(constante Faraday)V(potentiel)

Question 6

trouver V a l’equilibre en connaissant concentration K

EQUATION NERST

Answer 6

Ek = (RT/ZF) x Ln (K1(eleve) / K2)

Question 7

propriete equation nerst

Answer 7

1. Souligne la similitude des forces chimiques
   et électriques vis à vis des transports ioniques
2. Constitue un outil pour prédire si un transport actif
   est présent
3. Est le point de départ conceptuel pour comprendre
   la base physiologique de toutes les activités bioélectriques

Question 8

De l’équation de Nernst à celle de Goldman-Hodgkin-Katz

Answer 8

L’équation de Nernst décrit l’équilibre théorique entre forces chimiques et forces électriques (si il y avait qu’un ion)
L’équation de Goldman décrit la situation “réelle”, dans laquelle une membrane plasmique est simultanément perméable
à plusieurs ions

Question 9

Equation Goldman

Answer 9

Vm ≅ -60 mV log ( PK[K+]in + PNa[Na+]in + PCl [Cl-]out / PK[K+]out + PNa[Na+]out + PCl [Cl-]in)

P = permeabilite change rapidement
concentration ; stable

Question 10

Vm en fonction permeabilite

Answer 10

Le potentiel de la membrane plasmique est plus proche du potentiel d’équilibre d’un ion auquel la membrane est hautement perméable (ici, le K), que de celui d’un ion auquel la membrane est peu perméable (ici le Na)
Mais (non illustré), si la perméabilité au Na augmente et devient supérieure à celle au K, Vm va se rapprocher du potentiel d’équilibre du Na (la membrane se dépolarise)

Question 11

flux net passif nul

Answer 11

Flux passif unidirectionnel entrant = Flux passif unidirectionnel sortant

Question 12

situation hors equilibre

Answer 12

flux net passif sortant + flux net actif entrant = equilibre = flux net nul
et inversement

Question 13

resume flux et gradient

que pasa

Answer 13

• Gradient(s) électro-chimique(s) à mouvements passifs nets d’ions (jusqu’à dissipation des gradients)
• Pression colloïdo osmotique cellulaire à
mouvements nets d’eau à gonflement cellulaire
• En fait :
– contenu ionique et composition ionique
cellulaires constants
– Volume cellulaire constant

Question 14

cellule a 5°C et cellule a 37°

Answer 14

5° : A cette température, pas d’activité enzymatique
37° : Effet de l’apparition d’une activité d’enzyme (qui consomme de l’énergie) qui transporte activement Na hors de la cellule et K dans la cellule
Effets sur les concentrations ioniques intra et extracellulaires et le potentiel de membrane après une fraction de seconde d’activité enzymatique
Donnée de départ : la perméabilité membranaire au K est 10 fois supérieure à la perméabilité au Na

Question 15

Quelle prot permet ce transport actif ?

Answer 15

pompe Na,K ATPase
– Fixation Na+ intracellulaire Km = 30 mM
– Fixation K+ extracellulaire Km = 2 mM
– Stoechiométrie 3 Na/2 K : rajoute + 2mV au potentiel membranaire (peu d’influence sur le potenteil de membrane)
• ATPase 1 ATP/cycle
• Structure Hétérodimère
• Inhibiteur Ouabaïne (tres efficace pour inhiber pompe)
• cyanure : inhibiteur ATP
• pompe represente 10% de la conso d’ATP de l’organisme

Question 16

osmolalité intracell assure par

osmolalite extracell assuré par

Answer 16

Osmolalité intracellulaire, assurée en partie par des anions non diffusibles
( et le cation K+)

Osmolalité extracellulaire assurée par l’anion Cl- (indirectement) et la cation Na+ (directement)
maintenus à l’extérieur de la cellule par la Na,K-ATPase qui
- expulse activement Na+ (et passivement Cl-)
- maintient Vm

Question 17

si activité pompe diminue

Answer 17

Si l’activité de la pompe diminue :

• la pression colloïdo-osmotique intracellulaire augmente
• le volume cellulaire augmente (entrée d’eau)

Question 18

generalite prot transport membranaire

Answer 18

• (Très) Nombreuses (ex: SLC : 52 familles,
>300 membres)
• Spécifiques
• Permettent transport:
– Soit Passif: selon gradient chimique ou
électrochimique
Diffusion simple (canaux) ou facilitée (uniport)
– Soit Actif: contre gradient
• Primaire Pompes
• Secondaire Symports (cotransporteurs)
ou antiports (échangeurs)

Question 19

Canaux ioniques : transport passif

Answer 19

•  Protéines membranaires
•  Permettent la diffusion simple d’ions
•  Mode binaire : Ouvert / Fermé
•  Caractérisation : Patch clamp
–  Sélectivité ionique
–  Probabilité d’ouverture
–  Stimulus d’ouverture (potentiel, ligand)
–  Conductance

Question 20

uniport

Answer 20

spécifique (par exemple, GLUT5 n’accepte que le fructose) ou non (par exemple, GLUT2 accepte fructose, glucose et galactose)

Question 21

co-transporteur

Answer 21

amene 2 truc dans le meme sens
1 part difusion et l’autre aider par la difusion
ex pompe Na+/ glucose dans le sens du gradient de Na+
ex Na/AA (sens Na) ; Na/ Phosphate (sens Na) ; Na/HCO3- ( sens de transport est expliqué par le fait que les différences de potentiel electrochimique du Na et du HCO3 sont opposées : quand on transporte 3 HCO3 pour 1 Na, c’est la différence de potentiel electrochimique du HCO3 qui dicte le sens de transport)

Question 22

antiport ex

Answer 22

Na/Ca2+
Na/H+
Na+HCO3-/Cl-
Cl)/HCO3-

Question 23

exemple insuline

Answer 23

insuline va sur un recepteur et augment nb transporteur GLUt4 pour diffusion glucose a l’int cell

Question 24

apport glucose sujet normal

Effet de l’ajout de 120 mmol de glucose

Answer 24

les 120 mmol de glucose se répartissent dans les 12 litres de liquide extracellulaire : la concentration de glucose augmente de 10 mmol/l (5+10 = 15) et l’osmolalité de 10 mosm/kg. Très rapidement, l’insuline est secrétée, rend les membranes plasmiques perméable au glucose; qui diffuse passivement entre les liquides extra et intra cellulaires, jusqu’à égalisation des concentrations et des osmolalités

Question 25

apport glucose sujet diabétique par carence en insuline

Effet de l’ajout de 120 mmol de glucose

Answer 25

les 120 mmol de glucose se répartissent dans les 12 litres de liquide extracellulaire : la concentration de glucose augmente de 10 mmol/l (5+10 = 15) et l’osmolalité de 10 mosm/kg. En l’absence d’insuline, le glucose peut difficilement diffuser vers les cellules. Pour égaliser les osmolalités, de l’eau initialement intracellulaire doit diffuser vers le liquide extracellulaire. D’où une diminution de volume de liquide intracellulaire