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La membrane plasmique est-elle perméable au saccharose


J'ai beaucoup cherché sur le net mais je n'ai pas trouvé de réponse claire. Je veux juste savoir si la membrane plasmique est perméable au saccharose.


Non, mais oui.

Le saccharose est un gros soluté polaire. Parce qu'il est polaire, il ne peut pas traverser facilement le noyau hydrophobe de la membrane. Donc, si les lipides de la membrane plasmique sont pour la plupart imperméables au saccharose, comment les cellules absorbent-elles le saccharose ?

Les plantes

En biologie, les protéines liées à la membrane sont utilisées pour un transport efficace à travers la membrane (Brian, 2011 à partir d'un examen du transport de Suc dans les cellules végétales). Le groupe spécifique de protéines membranaires utilisées pour le transport du saccharose est appelé sans imagination les transporteurs de Suc (SUT).

Ainsi, dans une cellule végétale, le saccharose peut traverser la membrane.

Humains

Chez les mammifères, il n'y a pas de SUT. Au lieu de cela, le saccharose est décomposé en fructose et glucose par l'enzyme sucrase.

À partir de là, les protéines GLUT, transporteurs de glucose, transportent le glucose et le fructose à travers la membrane plasmique.


Une barrière physique

La membrane plasmique entoure toutes les cellules et sépare physiquement le cytoplasme, qui est le matériau qui compose la cellule, du liquide extracellulaire à l'extérieur de la cellule. Cela protège tous les composants de la cellule de l'environnement extérieur et permet à des activités distinctes de se produire à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule.

La membrane plasmique fournit un support structurel à la cellule. Il attache le cytosquelette, qui est un réseau de filaments de protéines à l'intérieur de la cellule qui maintiennent toutes les parties de la cellule en place. Cela donne à la cellule sa forme. Certains organismes tels que les plantes et les champignons ont une paroi cellulaire en plus de la membrane. La paroi cellulaire est composée de molécules telles que la cellulose. Il apporte un soutien supplémentaire à la cellule, et c'est pourquoi les cellules végétales n'éclatent pas comme le font les cellules animales si trop d'eau s'y diffuse.

Perméabilité sélective

Les membranes plasmiques sont sélectivement perméables (ou semi-perméables), ce qui signifie que seules certaines molécules peuvent les traverser. L'eau, l'oxygène et le dioxyde de carbone peuvent facilement traverser la membrane. En général, les ions (par exemple le sodium, le potassium) et les molécules polaires ne peuvent pas traverser la membrane, ils doivent passer par des canaux ou des pores spécifiques dans la membrane au lieu de diffuser librement à travers. De cette façon, la membrane peut contrôler la vitesse à laquelle certaines molécules peuvent entrer et sortir de la cellule.

Endocytose et exocytose

L'endocytose se produit lorsqu'une cellule ingère un contenu relativement plus important que les ions ou molécules simples qui traversent les canaux. Par endocytose, une cellule peut absorber de grandes quantités de molécules ou même des bactéries entières du liquide extracellulaire. L'exocytose se produit lorsque la cellule libère ces matériaux. La membrane cellulaire joue un rôle important dans ces deux processus. La forme de la membrane elle-même change pour permettre aux molécules d'entrer ou de sortir de la cellule. Il forme également des vacuoles, de petites bulles de membrane qui peuvent transporter plusieurs molécules à la fois, afin de transporter des matériaux à différents endroits de la cellule.

La signalisation cellulaire

Phospholipides

La membrane est partiellement constituée de molécules appelées phospholipides, qui s'organisent spontanément en une double couche avec des têtes hydrophiles (« aimant l'eau » à l'extérieur et des queues hydrophobes (« détestant l'eau ») à l'intérieur. Ces interactions avec l'eau permettent la formation des membranes plasmiques.

Protéines

Les protéines sont coincées entre les lipides qui composent la membrane, et ces protéines transmembranaires permettent à des molécules qui ne pourraient pas entrer dans la cellule autrement de passer en formant des canaux, des pores ou des portes. De cette façon, la cellule contrôle le flux de ces molécules lors de leur entrée et de leur sortie. Les protéines de la membrane cellulaire jouent un rôle dans de nombreuses autres fonctions, telles que la signalisation cellulaire, la reconnaissance cellulaire et l'activité enzymatique.

Les glucides

Les glucides se trouvent également dans la membrane plasmique en particulier, la plupart des glucides dans la membrane font partie des glycoprotéines, qui se forment lorsqu'un glucide se fixe à une protéine. Les glycoprotéines jouent un rôle dans les interactions entre les cellules, y compris l'adhésion cellulaire, le processus par lequel les cellules s'attachent les unes aux autres.

Modèle de mosaïque fluide

Techniquement, la membrane cellulaire est un liquide. À température ambiante, elle a à peu près la même consistance que l'huile végétale. Les lipides, les protéines et les glucides de la membrane plasmique peuvent diffuser librement à travers la membrane cellulaire, ils flottent essentiellement à sa surface. C'est ce qu'on appelle le modèle de la mosaïque fluide, qui a été inventé par S.J. Chanteur et G.L. Nicolson en 1972.


Expérience d'osmose avec des lanières de pommes de terre

L'osmose fait référence à une forme particulière de transport des molécules d'eau à travers la membrane plasmique. Il implique le mouvement des molécules d'eau à travers une membrane sélectivement perméable d'une région ayant un potentiel hydrique élevé vers une région ayant un potentiel hydrique plus faible. Par conséquent, les molécules d'eau se déplacent à travers une membrane semi-perméable vers une région contenant une concentration plus élevée de soluté à partir d'une région contenant une concentration plus faible de soluté. La capacité des molécules d'eau à se déplacer librement dans un système ou un environnement particulier est appelée potentiel hydrique. Cela peut être facilité par l'osmose, les impacts de charpente, la gravité ou le poids mécanique (Sperelakis, 1995). Normalement, dans la définition de l'osmose, trois types de solutions sont mentionnés, à savoir les solutions hypertoniques, isotoniques et hypertoniques. Une solution qui a la même concentration de solutés à l'extérieur et à l'intérieur de la cellule est appelée solution isotonique. Une solution hypertonique est cette solution qui a une concentration élevée de soluté par rapport aux cellules voisines, donc plus de molécules de solvant se déplacent des cellules vers elle. Enfin, la solution hypotonique est caractérisée par la faible concentration de molécules de soluté et les molécules de solvant se déplacent de cette solution vers d'autres régions qui ont des concentrations élevées de soluté (Sperelakis, 2011).

Le but de l'expérience

Déterminer la relation entre une augmentation de la concentration en saccharose et l'effet qui en résulte sur le poids des pommes de terre en lamelles.

Variables

Pour cette expérience, la solution de concentration variable de saccharose est la variable indépendante. Le poids final des lamelles de pommes de terre à la fin de l'expérience est la variable dépendante. De même, le poids d'origine de la bande de pomme de terre est la variable de contrôle.

Hypothèse

Une augmentation de la concentration de la solution de saccharose entraîne une diminution ultérieure du poids des lamelles de pommes de terre.

Méthodes

Équipement

  • Broyeur de liège
  • Équilibre
  • Règle
  • Agitateur
  • Pipette
  • Éprouvette
  • Lame de rasoir
  • Tuile
  • omoplate en bois plat
  • Rouleau de papier
  • Bateau de pesée
  • Marqueur et crayon
  • 6 béchers (200ml)
  • Film étirable
  • Pommes de terre
  • Solution de saccharose
  • Blouse de laboratoire

Procédure

Préparation de solutions de saccharose de différentes concentrations

Les béchers sont d'abord étiquetés de manière appropriée selon la concentration de saccharose qu'ils contiendront. Pour préparer une solution de saccharose 0,1 M, 68,40 grammes de ont été pesés. Ensuite, 200 ml d'eau ont été mesurés à l'aide d'un cylindre gradué et d'une pipette. Le saccharose et l'eau ont ensuite été mélangés soigneusement dans le bécher jusqu'à ce que le saccharose se dissolve. Le même processus a été répété pour 0,2M, 0,4M, 0,8M et 1,0M avec respectivement 13,68g, 27,36g, 54,72g et 68,40g.

Préparation des bandes

Le perce-bouchon a été pressé à travers la pomme de terre pour obtenir la bande. La bande a ensuite été poussée sur le carreau à l'aide d'un crayon. Des deux côtés, la peau a été enlevée. des bandes de pommes de terre de 4 cm de long ont été obtenues à l'aide d'une lame de rasoir après une mesure précise à l'aide de la règle

Placer les cylindres de pommes de terre dans les différentes solutions de concentration de saccharose

Les lamelles de pommes de terre ont ensuite été soigneusement gonflées à l'aide de papier de soie sans les presser pour éliminer l'eau de la partie externe. Leurs poids respectifs ont été mesurés et notés. Par la suite, ils ont été placés dans les solutions de saccharose préparées. Après quarante-cinq minutes, les bandelettes ont été retirées, gonflées et repesées.

Résultats

Tableau 1 : L'écart moyen du poids des lamelles de pommes de terre après quarante-cinq minutes d'exposition dans une solution de saccharose.

Concentration requise (M)Masse initiale moyenne (g)Masse finale moyenne (g)Variation en pourcentage (%)
0.03.463.614.34
0.13.233.21-0.62
0.23.093.5414.56
0.43.463.17-8.38
0.83.253.04-6.46
1.03.563.25-8.71

Figure 1 : Graphique montrant la variation en pourcentage par rapport à la concentration de saccharose.

Discussion et conclusion

D'après les résultats du tableau 1, il est évident qu'il y a une diminution globale de la masse du cylindre de pomme de terre lorsque la concentration augmente, sauf pour les concentrations 0,2M et 0,4M. La figure 1 confirme en outre la tendance globale et la corrélation entre la concentration en saccharose et la masse des lamelles de pommes de terre. La tendance générale indique que la masse des bandes diminue à mesure que la concentration de la solution de saccharose augmente. Cette observation peut être clairement expliquée que le processus d'osmose a eu lieu. Lorsque la concentration en saccharose augmente, la solution devient hypertonique. Par conséquent, l'eau se déplace des cellules de la pomme de terre vers la solution hypertonique environnante dans le bécher par osmose (Kurzweil & Walker, 2009). Le mouvement de l'eau par le processus d'osmose dans la solution hypertonique entraîne la diminution de la masse des lamelles de pommes de terre après 45 minutes. Une augmentation de la concentration en soluté rend la solution dans le bécher hypertonique par rapport à la concentration en eau cytoplasmique qui est hypotonique. L'eau se déplace ensuite naturellement le long du gradient de concentration à travers le processus d'osmose vers la solution environnante (Lenart & Flink, 1984).

Cependant, il y avait une erreur expérimentale qui a affecté les résultats obtenus pour les concentrations de saccharose 0,2M et 0,4M. Cela a entraîné la ligne asymétrique observée dans la figure 1. En général, la corrélation négative qui existe entre la concentration et le pourcentage de changement de masse fait que la masse de pommes de terre se réduit à mesure que la concentration de saccharose augmente (hypertonique) (Kurzweil & Walker , 2009). Bien que les données obtenues soient biaisées en raison de l'erreur expérimentale dans les concentrations 0,2M et 0,4M, j'accepte l'hypothèse de l'expérience selon laquelle une augmentation de la concentration de la solution de saccharose entraîne une diminution ultérieure du poids des lamelles de pommes de terre. La variation pourrait être due à des facteurs externes qui affectent le taux d'osmose tels que l'humidité et la température. La température et l'humidité élevées dans le laboratoire pourraient être la cause possible du taux d'osmose plus rapide observé dans les concentrations 0,2M et 0,4M. Il est à noter que le film alimentaire utilisé dans l'expérience a empêché l'évaporation du contenu du bécher. En outre, les erreurs de mesure impliquées lors de la coupe des lanières de pommes de terre sont un autre potentiel de l'imprécision expérimentale.

De plus, des erreurs expérimentales pourraient apparaître dans le processus de transfert. Il est possible que certaines lanières de pommes de terre aient été pressées inconsciemment. Malgré les quelques erreurs commises, je peux conclure que l'expérience a été réalisée avec succès en laboratoire. Pour réduire les erreurs impliquées comme celle des 0.2M et 0.4M, l'expérience devrait être menée dans des conditions contrôlées à l'avenir. Le réglage du laboratoire pour l'expérience doit être contrôlé par les facteurs externes et les solutions qui contiennent les lanières de pommes de terre doivent être maintenues à une humidité et une température constantes pour éviter des erreurs comme celle observée dans cette expérience.

Les références

Kurzweil, A., & Walker, R. (2009). Science des croustilles : livres et trucs. New York : Workman Pub.

Lenart, A., & Flink, J.M. (1984). Concentration osmotique de la pomme de terre. Journal international des sciences et technologies alimentaires, 19(1), 65-89.

Sperelakis, N. (1995). Livre source de physiologie cellulaire. Burlington : Elsevier Science.

Sperelakis, N. (2011). Recueil de références sur la physiologie cellulaire : Principes essentiels de la biophysique membranaire. San Diego, Californie, États-Unis : Elsevier Science.


La membrane plasmique est-elle perméable au saccharose - Biologie

Les exercices suivants sont conçus pour vous aider à comprendre la cellule en tant qu'unité fonctionnelle.

La diffusion (Campbell canadien 2e éd - Concept 7.3)

Les molécules sont dans un état constant de mouvement. Si, par exemple, NaCl est dissous dans l'eau de sorte que les molécules de NaCl aient une distribution complètement uniforme et aléatoire dans l'eau, alors il n'y aura aucun mouvement net de NaCl dans aucune direction. Cependant, si la concentration de NaCl est initialement plus élevée dans une partie de l'eau que dans une autre, la diffusion se produira de sorte qu'il y ait un mouvement net de NaCl de la zone de concentration élevée vers une zone de concentration plus faible.

-Quels facteurs influenceraient le taux de diffusion ?
-Où dans un organisme pensez-vous que la diffusion serait un processus important ?
-Quel type de substances entrerait et sortirait des cellules par simple diffusion ?

Osmose (Campbell canadien 2e éd - Concept 7.3)

La membrane de la cellule ou de divers organites subcellulaires (chloroplastes, mitochondries) sert de structure régulatrice en contrôlant l'entrée ou la sortie de substances dans et hors de la cellule. La membrane peut être perméable, imperméable ou partiellement perméable à une substance donnée. En général, les membranes sont librement perméables aux molécules d'eau. Dans les cellules, le mouvement de l'eau à travers la membrane cellulaire est déterminé par le processus d'osmose.

Au cours du laboratoire 3, trois longueurs de tube de dialyse ont été remplies d'une solution de saccharose 2,0 M. Un nœud a ensuite été noué à l'autre extrémité afin d'exclure autant d'air que possible. Les tubes sont ensuite rincés à l'eau distillée. Les tubes ont été pesés et un tube chacun a été placé dans les solutions suivantes.

À 15 minutes d'intervalle, les sacs ont été retirés pesés

  • isosmotique (isotonique) à la solution dans le tube de dialyse ?
  • hypoosmotique (hypotonique) à la solution dans le tube de dialyse ?
  • hyperosmotique (hypertonique) à la solution dans le tube de dialyse ?
  • Comment le tube de dialyse simule-t-il une membrane cellulaire ?
  • À quels problèmes osmotiques une cellule algale, bactérienne ou protozoaire est-elle confrontée dans un environnement d'eau douce ?
    • Dans un environnement d'eau de mer ?
    • en eau douce
    • puis dans l'océan,
    • et puis de nouveau en tant qu'adulte retournant à l'eau douce ?

    Plante Cellules et osmose

    Rappelez-vous la diapositive que vous avez faite de l'oignon pendant le laboratoire 1 (clique pour voir). Notez la position et la forme de la paroi cellulaire, du cytoplasme et de la vacuole. Affichez maintenant une section d'oignons qui a eu un 10% NaCl solution ajoutée (clique pour voir).

    - Quelle est la relation positionnelle de la paroi cellulaire au protoplaste ?

    • Qu'arrive-t-il à l'eau qui était à l'intérieur de la cellule ?
    • Quelles sont les deux caractéristiques de la membrane cellulaire nécessaires pour que l'osmose se produise ?
    • Pourquoi la cellule n'éclaterait-elle pas si elle était placée dans de l'eau distillée, comme le ferait une cellule animale ?
    • Quelle est l'importance de la pression osmotique dans la structure normale d'une plante ?

    Perméabilité cellulaire

    Il s'agit de la capacité des substances à entrer ou à sortir de la cellule en traversant la membrane plasmique. Certaines substances traversent la membrane très facilement et la membrane est dite très perméable à ces substances, d'autres traversent difficilement, tandis que d'autres sont totalement exclues. Dans ce dernier cas, la membrane cellulaire est imperméable à ces substances.

    • Qu'arrive-t-il à la membrane lorsque la cellule est tuée par ébullition ?
    • Est-ce que ça fuit ?
    • Pour quels types de substances le chloroforme est-il un solvant ?
    • Comment le chloroforme affecte-t-il les membranes cellulaires?

    Une caractéristique que vous avez remarquée dans les cellules végétales qui est absente des cellules animales est une paroi cellulaire. Cette paroi protège le protoplaste et la membrane - plasmalemme.

    Publié pour la première fois en septembre 95 : modifié en juin 2020
    Copyright et copie Michael Shaw 2019 (Images et texte)


    La membrane plasmique est-elle perméable au saccharose - Biologie

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    Campbell Biology 10e édition Chapitre 7

    1) Pour qu'une protéine soit une protéine membranaire intégrale, il faudrait qu'elle soit _____.

    C) amphipathique, avec au moins une région hydrophobe

    D) exposé sur une seule surface de la membrane

    C) amphipathique, avec au moins une région hydrophobe

    Vous avez une bicouche plane avec des quantités égales de phospholipides saturés et insaturés. Après avoir testé la perméabilité de cette membrane au glucose, vous augmentez la proportion de phospholipides insaturés dans la bicouche. Qu'adviendra-t-il de la perméabilité de la membrane au glucose ?

    A) La perméabilité au glucose augmentera.

    B) La perméabilité au glucose diminuera.

    C) La perméabilité au glucose restera la même.

    D) Vous ne pouvez pas prédire le résultat. Vous n'avez qu'à faire la mesure.

    A) La perméabilité au glucose augmentera.

    Selon le modèle de mosaïque fluide des membranes cellulaires, les phospholipides _____.

    A) peut se déplacer latéralement le long du plan de la membrane

    B) bascule fréquemment d'un côté de la membrane à l'autre

    C) se produisent dans une bicouche ininterrompue, avec des protéines membranaires limitées à la surface de la membrane

    D) ont des queues hydrophiles à l'intérieur de la membrane

    A) peut se déplacer latéralement le long du plan de la membrane

    Les membranes du blé d'hiver sont capables de rester fluides lorsqu'il fait extrêmement froid par _____.

    A) augmenter le pourcentage de phospholipides insaturés dans la membrane

    B) augmenter le pourcentage de molécules de cholestérol dans la membrane

    C) diminuer le nombre de protéines hydrophobes dans la membrane

    D) cotransport de glucose et d'hydrogène

    A) augmenter le pourcentage de phospholipides insaturés dans la membrane

    Certaines régions de la membrane plasmique, appelées radeaux lipidiques, ont une concentration plus élevée de molécules de cholestérol. À des températures plus élevées, ces régions _____.

    A) sont plus fluides que la membrane environnante

    B) sont moins fluides que la membrane environnante

    C) se détacher de la membrane plasmique et boucher les artères

    D) ont des taux plus élevés de diffusion latérale des lipides et des protéines dans et hors de ces régions

    B) sont moins fluides que la membrane environnante

    Le modèle de mosaïque fluide de Singer et Nicolson de la membrane a proposé que les membranes_____.

    A) sont une bicouche phospholipidique entre deux couches de protéines hydrophiles

    B) sont une seule couche de phospholipides et de protéines

    C) se composent de molécules de protéines intégrées dans une bicouche fluide de phospholipides

    D) sont constitués d'une mosaïque de polysaccharides et de protéines

    C) se composent de molécules de protéines intégrées dans une bicouche fluide de phospholipides

    Une cellule animale dépourvue d'oligosaccharides sur la surface externe de sa membrane plasmique serait probablement altérée dans quelle fonction ?

    A) transporter des ions contre un gradient électrochimique

    C) attacher la membrane plasmique au cytosquelette

    D) établir une barrière de diffusion aux molécules chargées

    Lesquels de ceux-ci ne sont PAS du tout incrustés dans la partie hydrophobe de la bicouche lipidique ?

    D) Tous ces éléments sont intégrés dans la partie hydrophobe de la bicouche lipidique.

    Pourquoi les lipides et les protéines sont-ils libres de se déplacer latéralement dans les membranes ?

    A) L'intérieur de la membrane est rempli d'eau liquide.

    B) Les lipides et les protéines se repoussent dans la membrane.

    C) Les portions hydrophiles des lipides se trouvent à l'intérieur de la membrane.

    D) Il n'y a que de faibles interactions hydrophobes à l'intérieur de la membrane.

    D) Il n'y a que de faibles interactions hydrophobes à l'intérieur de la membrane.

    Les membranes cellulaires sont asymétriques. Laquelle des affirmations suivantes est l'explication la plus probable de la nature asymétrique de la membrane ?

    A) Étant donné que la membrane cellulaire forme une frontière entre une cellule et une autre dans les tissus serrés tels que l'épithélium, la membrane doit être asymétrique

    B) Puisque les membranes cellulaires communiquent des signaux d'un organisme à un autre, les membranes cellulaires doivent être asymétriques.

    C) Les deux côtés d'une membrane cellulaire font face à des environnements différents et remplissent des fonctions différentes.

    D) Les protéines ne fonctionnent que du côté cytoplasmique de la membrane cellulaire, ce qui entraîne la nature asymétrique de la membrane.

    C) Les deux côtés d'une membrane cellulaire font face à des environnements différents et remplissent des fonctions différentes.

    En quoi les membranes d'une cellule eucaryote varient-elles ?

    A) Les phospholipides ne se trouvent que dans certaines membranes.

    B) Certaines protéines sont propres à chaque membrane.

    C) Seules certaines membranes de la cellule sont sélectivement perméables.

    D) Certaines membranes ont des surfaces hydrophobes exposées au cytoplasme, tandis que d'autres ont des surfaces hydrophiles tournées vers le cytoplasme.

    B) Certaines protéines sont propres à chaque membrane.

    Lequel des énoncés suivants est une explication raisonnable pour laquelle les acides gras insaturés aident à garder une membrane plus fluide à des températures plus basses ?

    A) Les doubles liaisons forment des nœuds dans les queues d'acides gras, empêchant les lipides adjacents de se tasser étroitement.

    B) Les acides gras insaturés ont une teneur en cholestérol plus élevée et, par conséquent, plus de cholestérol dans les membranes.

    C) Les acides gras insaturés sont plus polaires que les acides gras saturés.

    D) Les doubles liaisons bloquent l'interaction entre les groupes de tête hydrophiles des lipides.

    A) Les doubles liaisons forment des plis dans les queues d'acides gras, empêchant les lipides adjacents de se tasser étroitement.

    Quels types de molécules traversent la membrane cellulaire le plus facilement ?

    Lequel des énoncés suivants décrit le plus précisément la perméabilité sélective ?

    A) Un apport d'énergie est nécessaire pour le transport.

    B) Les molécules liposolubles traversent une membrane.

    C) Il doit y avoir un gradient de concentration pour que les molécules passent à travers une membrane.

    D) Seules certaines molécules peuvent traverser une membrane cellulaire.

    D) Seules certaines molécules peuvent traverser une membrane cellulaire.

    Lequel des éléments suivants est une caractéristique d'une protéine porteuse dans une membrane plasmique ?

    A) Il présente une spécificité pour un type particulier de molécule.

    B) Il nécessite la dépense d'énergie cellulaire pour fonctionner.

    C) Il agit contre la diffusion.

    D) Il n'a pas de régions hydrophobes.

    A) Il présente une spécificité pour un type particulier de molécule.

    Lequel des éléments suivants se déplacerait probablement le plus rapidement à travers la bicouche lipidique d'une membrane plasmique ?

    Lequel des éléments suivants permet à l'eau de se déplacer beaucoup plus rapidement à travers les membranes cellulaires ?

    A) la pompe sodium-potassium

    Vous travaillez dans une équipe qui conçoit un nouveau médicament. Pour que ce médicament fonctionne, il doit pénétrer dans le cytoplasme de cellules cibles spécifiques. Lequel des éléments suivants serait un facteur déterminant si la molécule pénètre sélectivement dans les cellules cibles ?

    A) hydrophobie de la molécule de médicament

    B) absence de charge sur la molécule médicamenteuse

    C) similitude de la molécule médicamenteuse avec d'autres molécules transportées par les cellules cibles

    D) composition lipidique de la membrane plasmique des cellules cibles

    C) similitude de la molécule médicamenteuse avec d'autres molécules transportées par les cellules cibles

    A) est très rapide sur de longues distances

    B) nécessite une dépense d'énergie par la cellule

    C) est un processus passif dans lequel les molécules se déplacent d'une région de concentration plus élevée à une région de concentration plus faible

    D) nécessite des protéines intégrales dans la membrane cellulaire

    C) est un processus passif dans lequel les molécules se déplacent d'une région de concentration plus élevée à une région de concentration plus faible

    Lequel des processus suivants inclut tous les autres ?

    D) transport d'un ion le long de son gradient électrochimique

    Lorsqu'une cellule est en équilibre avec son environnement, lequel des événements suivants se produit pour les substances qui peuvent diffuser à travers la cellule ?

    A) Il y a un mouvement aléatoire de substances dans et hors de la cellule.

    B) Il y a un mouvement dirigé de substances dans et hors de la cellule.

    C) Il n'y a aucun mouvement de substances dans et hors de la cellule.

    D) Tout mouvement des molécules est dirigé par le transport actif.

    A) Il y a un mouvement aléatoire de substances dans et hors de la cellule.

    Lequel des énoncés suivants est vrai pour l'osmose ?

    A) L'osmose n'a lieu que dans les globules rouges.

    B) L'osmose est un processus énergivore ou "actif".

    C) Dans l'osmose, l'eau se déplace à travers une membrane des zones de faible concentration de soluté vers les zones de concentration plus élevée de soluté.

    D) Dans l'osmose, les solutés se déplacent à travers une membrane des zones à faible concentration en eau vers les zones à plus forte concentration en eau.

    C) Dans l'osmose, l'eau se déplace à travers une membrane des zones de faible concentration de soluté vers les zones de concentration plus élevée de soluté.

    Quel composant est une protéine périphérique ?

    Quel composant est le cholestérol ?

    Quel composant est une fibre protéique de la matrice extracellulaire ?

    Quel composant est un microfilament (filament d'actine) du cytosquelette ?

    Quel composant est un glycolipide ?

    Les solutions dans les deux bras de ce tube en U sont séparées par une membrane perméable à l'eau et au glucose mais pas au saccharose. La face A est à moitié remplie d'une solution de 2 M saccharose et 1 M glucose. La face B est à moitié remplie de 1 M saccharose et 2 M glucose. Initialement, les niveaux de liquide des deux côtés sont égaux.

    Question : Reportez-vous à la figure. Initialement, en termes de tonicité, la solution du côté A par rapport à la solution du côté B est _____.

    Les solutions dans les deux bras de ce tube en U sont séparées par une membrane perméable à l'eau et au glucose mais pas au saccharose. La face A est à moitié remplie d'une solution de 2 M de saccharose et 1 M de glucose. La face B est à moitié remplie de saccharose 1 M et de glucose 2 M. Initialement, les niveaux de liquide des deux côtés sont égaux.

    Question : Reportez-vous à la figure. Une fois que le système atteint l'équilibre, quels changements sont observés ?

    A) La molarité du saccharose est supérieure à celle du glucose du côté A.

    B) Le niveau d'eau est plus élevé du côté A que du côté B.

    C) Le niveau d'eau est inchangé.

    D) Le niveau d'eau est plus élevé du côté B que du côté A.

    B) Le niveau d'eau est plus élevé du côté A que du côté B.

    Un patient a été impliqué dans un grave accident et a perdu une grande quantité de sang. Pour tenter de reconstituer les fluides corporels, de l'eau distillée, égale au volume de sang perdu, est ajoutée au sang directement via l'une de ses veines. Quel sera le résultat le plus probable de cette transfusion ?

    A) Les globules rouges du patient se ratatinent parce que le sang est devenu hypotonique par rapport aux cellules.

    B) Les globules rouges du patient vont gonfler et éventuellement éclater car le sang est devenu hypotonique par rapport aux cellules.

    C) Les globules rouges du patient se ratatinent car le sang est devenu hypertonique par rapport aux cellules.

    D) Les globules rouges du patient vont éclater car le sang est devenu hypertonique par rapport aux cellules.

    B) Les globules rouges du patient vont gonfler et éventuellement éclater car le sang est devenu hypotonique par rapport aux cellules.

    Les solutions dans les bras d'un tube en U sont séparées au fond du tube par une membrane sélectivement perméable. La membrane est perméable au chlorure de sodium mais pas au glucose. La face A est remplie d'une solution de 0,4 M glucose et 0,5 M chlorure de sodium (NaCl), et le côté B est rempli d'une solution contenant 0,8 M glucose et 0,4 M chlorure de sodium. Initialement, le volume dans les deux bras est le même.

    Question : Reportez-vous à la figure. Au début de l'expérience,

    A) le côté A est hypertonique au côté B.

    B) le côté A est hypotonique par rapport au côté B.

    C) le côté A est hypertonique par rapport au côté B par rapport au glucose.

    D) le côté A est hypotonique par rapport au côté B par rapport au NaCl.

    B) le côté A est hypotonique par rapport au côté B.

    Les solutions dans les bras d'un tube en U sont séparées au fond du tube par une membrane sélectivement perméable. La membrane est perméable au chlorure de sodium mais pas au glucose. La face A est remplie d'une solution de 0,4 M glucose et 0,5 M chlorure de sodium (NaCl), et le côté B est rempli d'une solution contenant 0,8 M glucose et 0,4 M chlorure de sodium. Initialement, le volume dans les deux bras est le même.

    Question : Reportez-vous à la figure. Si vous examinez la face A après trois jours, vous devriez trouver _____.

    A) une diminution de la concentration de NaCl et de glucose et une augmentation du niveau d'eau

    B) une diminution de la concentration de NaCl, une augmentation du niveau d'eau et aucun changement de la concentration de glucose

    C) une diminution de la concentration de NaCl et une diminution du niveau d'eau

    D) aucun changement dans la concentration de NaCl et de glucose et une augmentation du niveau d'eau

    C) une diminution de la concentration de NaCl et une diminution du niveau d'eau

    Cinq poches de dialyse constituées d'une membrane perméable à l'eau et imperméable au saccharose ont été remplies de diverses concentrations de saccharose puis placées dans des béchers séparés contenant une concentration initiale de 0,6 M solution de saccharose. À des intervalles de 10 minutes, les sacs ont été massés (pesés) et le pourcentage de changement de masse de chaque sac a été représenté graphiquement.

    Question : Quelle ligne du graphique représente le sac qui contenait une solution isotonique au 0,6 ? M solution au début de l'expérience?

    Cinq poches de dialyse constituées d'une membrane perméable à l'eau et imperméable au saccharose ont été remplies de diverses concentrations de saccharose puis placées dans des béchers séparés contenant une concentration initiale de solution de saccharose 0,6 M. À des intervalles de 10 minutes, les sacs ont été massés (pesés) et le pourcentage de changement de masse de chaque sac a été représenté graphiquement.

    Question : Quelle ligne du graphique représente le sac avec la concentration initiale de saccharose la plus élevée ?

    Cinq poches de dialyse constituées d'une membrane perméable à l'eau et imperméable au saccharose ont été remplies de diverses concentrations de saccharose puis placées dans des béchers séparés contenant une concentration initiale de solution de saccharose 0,6 M. À des intervalles de 10 minutes, les sacs ont été massés (pesés) et le pourcentage de changement de masse de chaque sac a été représenté graphiquement.

    Question : Quelle(s) ligne(s) du graphique représente(nt) les sacs contenant une solution hypertonique à 50 minutes ?

    Les tiges de céleri qui sont immergées dans l'eau douce pendant plusieurs heures deviennent raides. Des tiges similaires laissées dans un 0,15 M la solution saline devient molle. On peut en déduire que l'eau douce_____.

    A) et la solution saline sont toutes deux hypertoniques pour les cellules des branches de céleri

    B) est hypotonique et la solution saline est hypertonique aux cellules des branches de céleri

    C) est hypertonique et la solution saline est hypotonique pour les cellules des branches de céleri

    D) est isotonique et la solution saline est hypertonique aux cellules des branches de céleri

    B) est hypotonique et la solution saline est hypertonique aux cellules des branches de céleri

    Qu'arrivera-t-il à un globule rouge (RBC), qui a une concentration interne en ions d'environ 0,9 pour cent, s'il est placé dans un bécher d'eau pure ?

    A) La cellule rétrécirait parce que l'eau dans le bécher est hypotonique par rapport au cytoplasme des globules rouges.

    B) La cellule rétrécirait parce que l'eau dans le bécher est hypertonique par rapport au cytoplasme des globules rouges.

    C) La cellule gonflerait parce que l'eau dans le bécher est hypotonique par rapport au cytoplasme des globules rouges.

    D) La cellule restera de la même taille car la solution à l'extérieur de la cellule est isotonique.

    C) La cellule gonflerait parce que l'eau dans le bécher est hypotonique par rapport au cytoplasme des globules rouges.

    Lequel des énoncés suivants décrit correctement les conditions normales de tonicité des cellules végétales et animales typiques ? La cellule animale est dans _____.

    A) une solution hypotonique, et la cellule végétale est dans une solution isotonique

    B) une solution isotonique, et la cellule végétale est dans une solution hypertonique

    C) une solution hypertonique, et la cellule végétale est dans une solution isotonique

    D) une solution isotonique, et la cellule végétale est dans une solution hypotonique

    D) une solution isotonique, et la cellule végétale est dans une solution hypotonique

    Dans lequel des éléments suivants y aurait-il le plus grand besoin d'osmorégulation ?

    A) une cellule de tissu conjonctif animal baignée dans un liquide corporel isotonique

    B) un saumon passant d'une rivière à un océan

    C) un globule rouge entouré de plasma

    D) une plante cultivée en hydroponie dans un mélange aqueux de nutriments désignés

    B) un saumon passant d'une rivière à un océan

    Lorsqu'une cellule végétale, comme celle d'une tige de rose, est immergée dans une solution très hypotonique, qu'est-ce qui risque de se produire ?

    B) La plasmolyse rétrécira l'intérieur.

    C) La cellule deviendra flasque.

    D) La cellule deviendra turgescente.

    D) La cellule deviendra turgescente.

    Une pompe sodium-potassium _____.

    A) déplace trois ions potassium hors d'une cellule et deux ions sodium dans une cellule tout en produisant un ATP pour chaque cycle

    B) déplacer trois ions sodium hors d'une cellule et deux ions potassium dans une cellule tout en consommant un ATP pour chaque cycle

    C) déplace trois ions potassium hors d'une cellule et deux ions sodium dans une cellule tout en consommant 2 ATP dans chaque cycle

    D) déplacer trois ions sodium d'une cellule et deux ions potassium dans une cellule et générer un ATP à chaque cycle

    B) déplacer trois ions sodium hors d'une cellule et deux ions potassium dans une cellule tout en consommant un ATP pour chaque cycle

    La pompe sodium-potassium est appelée pompe électrogène car elle _____.

    A) pompe des quantités égales de Na+ et K+ à travers la membrane

    B) contribue au potentiel membranaire

    C) ionise les atomes de sodium et de potassium

    D) est utilisé pour conduire le transport d'autres molécules contre un gradient de concentration

    B) contribue au potentiel membranaire

    Laquelle des activités membranaires suivantes nécessite de l'énergie de l'ATP ?

    A) diffusion facilitée des ions chlorure à travers la membrane à travers un canal chlorure

    B) mouvement des ions Na+ d'une concentration plus faible dans une cellule de mammifère à une concentration plus élevée dans le liquide extracellulaire

    C) mouvement de molécules de glucose dans une cellule bactérienne à partir d'un milieu contenant une concentration de glucose plus élevée qu'à l'intérieur de la cellule

    D) mouvement du dioxyde de carbone hors d'une paramécie

    B) mouvement des ions Na+ d'une concentration plus faible dans une cellule de mammifère à une concentration plus élevée dans le liquide extracellulaire

    La tension aux bornes d'une membrane est appelée _____.

    D) gradient électrochimique

    Les ions diffusent à travers les membranes à travers des canaux ioniques spécifiques vers le bas _____.

    A) leurs gradients chimiques

    B) leurs gradients de concentration

    C) les gradients électriques

    D) leurs gradients électrochimiques

    D) leurs gradients électrochimiques

    Lequel des éléments suivants augmenterait le gradient électrochimique à travers une membrane ?

    A) un cotransporteur saccharose-proton

    D) à la fois une pompe à protons et un canal potassique

    Le système de transport du phosphate dans les bactéries importe du phosphate dans la cellule même lorsque la concentration de phosphate à l'extérieur de la cellule est bien inférieure à la concentration de phosphate cytoplasmique. L'importation de phosphate dépend d'un gradient de pH à travers la membrane, plus acide à l'extérieur de la cellule qu'à l'intérieur de la cellule. Le transport des phosphates est un exemple de _____.

    Dans certaines cellules, il existe de nombreux gradients électrochimiques ioniques à travers la membrane plasmique, même s'il n'y a généralement qu'une ou deux pompes à protons présentes dans la membrane. Les gradients des autres ions sont probablement expliqués par _____.

    C) pores de la membrane plasmique

    D) diffusion passive à travers la membrane plasmique

    Lequel des énoncés suivants est probablement vrai pour une protéine qui co-transporte les ions glucose et sodium dans les cellules intestinales d'un animal ?

    A) Le sodium et le glucose sont en compétition pour le même site de liaison dans le cotransporteur.

    B) Le glucose entrant dans la cellule par son gradient de concentration fournit de l'énergie pour l'absorption des ions sodium contre le gradient électrochimique.

    C) Les ions sodium peuvent descendre leur gradient électrochimique à travers le cotransporteur, que du glucose soit ou non présent à l'extérieur de la cellule.

    D) Une substance qui empêche les ions sodium de se lier à la protéine de cotransport bloquera également le transport du glucose.

    D) Une substance qui empêche les ions sodium de se lier à la protéine de cotransport bloquera également le transport du glucose.

    Les pompes à protons sont utilisées de diverses manières par les membres de tous les domaines d'organismes : les bactéries, les archées et les eukaryas. Qu'est-ce que cela signifie le plus probablement?

    A) Les gradients de protons à travers une membrane ont été utilisés par des cellules qui étaient l'ancêtre commun des trois domaines de la vie.

    B) La forte concentration de protons dans l'atmosphère ancienne a dû nécessiter un mécanisme de pompe.

    C) Les cellules de chaque domaine ont développé des pompes à protons indépendamment lorsque les océans sont devenus plus acides.

    D) Les pompes à protons sont nécessaires à toutes les membranes cellulaires.

    A) Les gradients de protons à travers une membrane ont été utilisés par des cellules qui étaient l'ancêtre commun des trois domaines de la vie.

    Plusieurs maladies microbiennes épidémiques des siècles précédents ont entraîné des taux de mortalité élevés parce qu'elles ont entraîné une déshydratation grave due aux vomissements et à la diarrhée. Aujourd'hui, ils ne sont généralement pas fatals, car nous avons développé lequel des éléments suivants ?

    A) des médicaments antiviraux qui sont efficaces et fonctionnent bien avec la plupart des virus

    B) techniques d'alimentation intraveineuse

    C) des médicaments pour ralentir la perte de sang

    D) boissons hydratantes avec des concentrations élevées de sels et de glucose

    D) boissons hydratantes avec des concentrations élevées de sels et de glucose

    La force motrice de la diffusion simple est _____, tandis que la source d'énergie pour le transport actif est _____.

    A) le gradient de concentration ADP

    B) le gradient de concentration ATP

    C) pompes transmembranaires transport d'électrons

    D) transporteurs de protéines phosphorylées ATP

    B) le gradient de concentration ATP

    Un organisme avec une paroi cellulaire serait très probablement incapable d'absorber des matériaux par _____.

    Les globules blancs engloutissent les bactéries en utilisant _____.

    D) exocytose médiée par les récepteurs

    L'hypercholestérolémie familiale est caractérisée par _____.

    A) récepteurs LDL défectueux sur les membranes cellulaires

    B) mauvaise fixation du cholestérol à la matrice extracellulaire des cellules

    C) une bicouche lipidique mal formée qui ne peut pas incorporer le cholestérol dans les membranes cellulaires

    D) inhibition du système de transport actif du cholestérol dans les globules rouges

    A) récepteurs LDL défectueux sur les membranes cellulaires

    La différence entre la pinocytose et l'endocytose médiée par les récepteurs est que _____.

    A) la pinocytose n'apporte que des molécules d'eau dans la cellule, mais l'endocytose médiée par les récepteurs amène également d'autres molécules.

    B) la pinocytose augmente la surface de la membrane plasmique, tandis que l'endocytose médiée par les récepteurs diminue la surface de la membrane plasmique.

    C) la pinocytose est non sélective dans les molécules qu'elle apporte dans la cellule, alors que l'endocytose médiée par les récepteurs offre plus de sélectivité.

    D) la pinocytose peut concentrer les substances du liquide extracellulaire, mais pas l'endocytose médiée par les récepteurs.

    C) la pinocytose est non sélective dans les molécules qu'elle apporte dans la cellule, alors que l'endocytose médiée par les récepteurs offre plus de sélectivité.

    Dans l'endocytose médiée par les récepteurs, les molécules réceptrices se projettent initialement vers l'extérieur de la cellule. Où finissent-ils après l'endocytose ?

    A) à l'extérieur des vésicules

    B) sur la surface intérieure de la membrane cellulaire

    C) sur la surface intérieure de la vésicule

    D) sur la surface externe du noyau

    C) sur la surface intérieure de la vésicule

    Une bactérie engloutie par un globule blanc par phagocytose sera digérée par les enzymes contenues dans _____.

    Utilisez le paragraphe et la figure qui l'accompagne pour répondre aux questions suivantes.

    Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) infecte les cellules qui possèdent à la fois des molécules de surface cellulaire CD4 et CCR5. Les molécules d'acide nucléique viral sont enfermées dans une capside protéique, et la capside protéique est elle-même contenue à l'intérieur d'une enveloppe constituée d'une membrane bicouche lipidique et de glycoprotéines virales. Une hypothèse pour l'entrée virale dans les cellules est que la liaison des glycoprotéines membranaires du VIH à CD4 et CCR5 initie la fusion de la membrane du VIH avec la membrane plasmique, libérant la capside virale dans le cytoplasme. Une autre hypothèse est que le VIH pénètre dans la cellule via l'endocytose médiée par les récepteurs et que la fusion membranaire se produit dans la vésicule endocytotique. Pour tester ces hypothèses alternatives pour l'entrée du VIH, les chercheurs ont étiqueté les lipides sur la membrane du VIH avec un colorant fluorescent rouge.

    Question : Dans une cellule infectée par le VIH produisant des particules de virus VIH, la glycoprotéine virale est exprimée sur la membrane plasmique. Comment les glycoprotéines virales parviennent-elles à la membrane plasmique ? Ils sont synthétisés _____.

    A) sur les ribosomes de la membrane plasmique

    B) par les ribosomes dans le RE rugueux et arrivent à la membrane plasmique dans la membrane des vésicules de sécrétion

    C) sur des ribosomes cytoplasmiques libres puis insérés dans la membrane plasmique

    D) par les ribosomes du RE rugueux, sécrétés par la cellule et insérés dans la membrane plasmique de l'extérieur

    B) par les ribosomes dans le RE rugueux et arrivent à la membrane plasmique dans la membrane des vésicules de sécrétion

    Utilisez le paragraphe et la figure qui l'accompagne pour répondre aux questions suivantes.

    Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) infecte les cellules qui possèdent à la fois des molécules de surface cellulaire CD4 et CCR5. Les molécules d'acide nucléique viral sont enfermées dans une capside protéique, et la capside protéique est elle-même contenue à l'intérieur d'une enveloppe constituée d'une membrane bicouche lipidique et de glycoprotéines virales. Une hypothèse pour l'entrée virale dans les cellules est que la liaison des glycoprotéines membranaires du VIH à CD4 et CCR5 initie la fusion de la membrane du VIH avec la membrane plasmique, libérant la capside virale dans le cytoplasme. Une autre hypothèse est que le VIH pénètre dans la cellule via l'endocytose médiée par les récepteurs et que la fusion membranaire se produit dans la vésicule endocytotique. Pour tester ces hypothèses alternatives pour l'entrée du VIH, les chercheurs ont étiqueté les lipides sur la membrane du VIH avec un colorant fluorescent rouge.

    Question : Qu'est-ce qui serait observé par microscopie à fluorescence de cellules vivantes immédiatement après l'entrée du VIH si le VIH était d'abord endocytosé, puis fusionnait ensuite avec la membrane de la vésicule endocytotique ?

    A) Une tache de fluorescence rouge sera visible sur la membrane plasmique de la cellule infectée, marquant le site de fusion membranaire et d'entrée du VIH.

    B) Les lipides marqués par un colorant fluorescent rouge apparaîtront à l'intérieur de la cellule infectée.

    C) Une tache de fluorescence rouge va diffuser dans le cytoplasme de la cellule infectée.

    D) Une tache de fluorescence rouge restera à l'extérieur de la cellule après la livraison de la capside virale.

    B) Les lipides marqués par un colorant fluorescent rouge apparaîtront à l'intérieur de la cellule infectée.


    5. Conclusion

    Cette évaluation du mouvement de l'eau et des cryoprotecteurs dans les ovocytes et les embryons montre que le schéma du mouvement est plus spécifique au stade que spécifique à l'espèce, bien qu'une spécificité d'espèce existe dans certains cas. Par conséquent, les protocoles qui ont été développés pour la cryoconservation des ovocytes et des embryons dans une espèce seraient généralement applicables à d'autres espèces à un stade similaire, en termes de perméabilité.

    Afin de concevoir des protocoles pour la vitrification des ovocytes et des embryons de mammifères, il serait important de considérer la voie du mouvement de l'eau et des cryoprotecteurs pour chaque étape. Dans la vitrification, le temps d'exposition et la température de la solution de vitrification sont importants car la solution de vitrification contient une concentration élevée de cryoprotecteur et est donc hautement toxique pour les ovocytes et les embryons. Lorsque l'eau et les cryoprotecteurs se déplacent à travers les ovocytes et les embryons principalement par simple diffusion, la température et le temps d'exposition à la solution de vitrification sont importants car la température affecte la perméabilité à l'eau et aux cryoprotecteurs. Lorsque l'eau et les cryoprotecteurs traversent les embryons principalement par diffusion facilitée via des canaux, la durée d'exposition à la solution de vitrification est plus importante car la perméabilité est moins affectée par la température. Cependant, l'exposition des ovocytes et des embryons à la solution de vitrification à haute température doit être évitée car les cryoprotecteurs sont plus toxiques à des températures plus élevées.


    La fixation du carbone est catalysée par la ribulose bisphosphate carboxylase

    Nous avons vu plus haut dans ce chapitre comment les cellules produisent de l'ATP en utilisant la grande quantité d'énergie libre libérée lorsque les glucides sont oxydés en CO.2 et H2O. Il est donc clair que la réaction inverse, dans laquelle le CO2 et H2O se combiner pour fabriquer des glucides, doit être très défavorable qui ne peut se produire que s'il est couplé à d'autres réactions très favorables qui l'animent.

    La réaction centrale de fixation du carbone, dans laquelle un atome de carbone inorganique est converti en carbone organique, est illustrée à la Figure 14-38 : CO2 de l'atmosphère se combine avec le composé à cinq carbones ribulose 1,5-bisphosphate plus de l'eau pour donner deux molécules du composé à trois carbones 3-phosphoglycérate. Cette réaction de fixation du carbone &# x0201c&# x0201d, découverte en 1948, est catalysée dans le stroma chloroplastique par une grande enzyme appelée ribulose bisphosphate carboxylase. Étant donné que chaque molécule du complexe fonctionne lentement (ne traitant qu'environ 3 molécules de substrat par seconde contre 1000 molécules par seconde pour une enzyme typique), de nombreuses molécules d'enzyme sont nécessaires. La ribulose bisphosphate carboxylase constitue souvent plus de 50 % de la protéine chloroplastique totale, et on pense qu'elle est la protéine la plus abondante sur Terre.

    14-38

    La réaction initiale dans la fixation du carbone. Cette réaction, dans laquelle le dioxyde de carbone est converti en carbone organique, est catalysée dans le stroma chloroplastique par l'abondante enzyme ribulose bisphosphate carboxylase. Le produit est du 3-phosphoglycérate, qui (plus. )


    Laboratoire 1 Osmose

    Les cellules ont de l'énergie cinétique. Cela amène les molécules de la cellule à se déplacer et à se heurter les unes aux autres. La diffusion est l'un des résultats de ce mouvement moléculaire. La diffusion est le mouvement aléatoire de molécules d'une zone de concentration plus élevée vers des zones de concentration plus faible. L'osmose est un type particulier de diffusion où l'eau se déplace à travers une membrane sélectivement perméable (une membrane qui ne permet cependant que certaines molécules de diffuser). La diffusion ou l'osmose se produit jusqu'à ce que l'équilibre dynamique soit atteint. C'est le point où les concentrations dans les deux zones sont égales et aucun mouvement net ne se produira d'une zone à l'autre.
    Si deux solutions ont la même concentration en soluté, les solutions sont dites isotoniques. Si les solutions diffèrent en concentration, la zone avec la concentration de soluté la plus élevée est hypertonique et la zone avec la concentration de soluté la plus faible est hypotonique. Étant donné qu'une solution hypotonique contient un niveau plus élevé de soluté, elle a un potentiel de soluté élevé et un potentiel d'eau faible. C'est parce que le potentiel de l'eau et le potentiel de soluté sont inversement proportionnels. Une solution hypotonique aurait un potentiel hydrique élevé et un potentiel soluté faible. Une solution isotonique aurait des potentiels de soluté et d'eau égaux. Le potentiel de l'eau (y) est composé de deux éléments principaux, une composante de pression physique, le potentiel de pression (yp), et les effets des solutés, le potentiel de soluté (ys). Une formule pour montrer cette relation est y = yp + ys. L'eau se déplacera toujours des zones à haut potentiel hydrique vers les zones à faible potentiel hydrique.
    La force de l'eau dans une cellule contre sa membrane plasmique provoque une pression de turgescence dans la cellule, ce qui aide à maintenir la forme de la cellule. Lorsque l'eau sort d'une cellule, la cellule perd la pression de turgescence ainsi que le potentiel hydrique. La pression de turgescence d'une cellule végétale est généralement atteinte dans une solution hypotonique. La perte d'eau et de pression de turgescence pendant qu'une cellule est dans une solution hypertonique est appelée plasmolyse.
    Hypothèse:
    Au cours de ces expériences, il sera prouvé que la diffusion et l'osmose se produisent entre des solutions de différentes concentrations jusqu'à ce que l'équilibre dynamique soit atteint, affectant la cellule en provoquant une plasmolyse ou une augmentation de la pression de turgescence au cours du processus.
    Matériaux:
    Lab 1A – Pour commencer le Lab 1A, récupérez d'abord l'équipement souhaité. Le matériel nécessaire est un tube de dialyse, une solution d'iodure de potassium et d'iode (IKI), une solution de glucose à 15 %/une solution d'amidon à 1 %, du glucose Testape ou une solution de Lugol, de l'eau distillée et un bécher de 250 ml.
    Lab 1B – Pour Lab 1B, vous aurez besoin de récupérer six barrettes de tubes de dialyse prétrempées, de l'eau distillée 0,2 M, 0,4 M, 0,6 M, 0,8 M et une solution de saccharose 1,0 M, six béchers ou tasses de 250 ml et une balance .
    Lab 1C – Lab 1C ces éléments sont nécessaires : une pomme de terre, un couteau, des carottiers, six solutions différentes et une balance.
    Lab 1D – Pendant Lab 1D, seuls du papier, un crayon et une calculatrice seront nécessaires pour effectuer les calculs.
    Lab 1E – n Lab 1E, ces éléments sont nécessaires : une lame de microscope, une lamelle, des cellules d'oignon, un microscope optique et une solution de NaCl à 15 %.
    Procédures:
    Lab 1A – Après avoir rassemblé les matériaux, versez la solution de glucose/amidon dans le tube de dialyse et fermez le sac. Testez la solution pour la présence de glucose. Testez le bécher d'eau distillée et IKI pour la présence de glucose. Mettre la poche de dialyse dans le bécher et laisser reposer 30 minutes. Lorsque le temps est écoulé, testez à la fois le sac et le bécher pour détecter la présence de glucose. Enregistrez toutes les données dans le tableau.
    Lab 1B – Obtenez les six bandes de tubulure de dialyse et remplissez chacune avec une solution de molarité différente. Massez chaque sac. Mettez chaque sac dans un bécher d'eau distillée et laissez reposer pendant une demi-heure. Après 30 minutes, retirez chaque sac et déterminez sa masse. Enregistrez toutes les données dans le tableau approprié.
    Lab 1C – chanter le carottier de la pomme de terre, obtenir 24 tranches cylindriques de pomme de terre, quatre pour chaque tasse. Déterminer la masse des quatre cylindres. Immerger quatre cylindres dans chacun des six béchers ou tasses. Laisser reposer toute la nuit. Une fois le temps écoulé, retirez les noyaux des solutions de saccharose et massez-les. Enregistrez toutes les données dans le tableau approprié.
    Lab 1D – À l'aide du papier, du crayon et de la calculatrice collectés, déterminez les potentiels de soluté des solutions et répondez aux questions posées pour mieux comprendre cette partie particulière du laboratoire.
    Lab 1E – À l'aide des matériaux rassemblés, préparez une lame de montage humide de l'épiderme d'un oignon. Dessinez ce que vous voyez de la cellule d'oignon au microscope. Ajouter plusieurs gouttes de la solution de NaCl à la lame. Dessinez maintenant l'apparence de la cellule.
    Données:
    Laboratoire 1A – Tableau 1.1

    Contenu Couleur initiale Couleur finale Présence initiale de glucose Présence finale de glucose
    Sac Solution à 15 % de glucose/ 1 % d'amidon dégager Bleu foncé + +
    Gobelet H2O+IKI Orange à brun Orange à brun _ +

    Questions du laboratoire 1A
    1) Le glucose sort du sac et l'iode-potassium-iodure entre dans le sac. Le changement de couleur du contenu de la poche et la présence de glucose dans la poche le prouvent.
    2) Dans les résultats, l'IKI s'est déplacé du bécher vers le sac, cela a provoqué le changement de couleur du sac. L'IKI s'est déplacé dans le sac pour que les concentrations à l'extérieur du sac soient égales à celles à l'intérieur du sac. La solution de glucose s'est déplacée hors du sac rendant le glucose présent dans le bécher. Le glucose s'est déplacé pour que la concentration de soluté à l'intérieur et à l'extérieur du sac soit égale.
    3) Si la concentration initiale et finale en pourcentage de glucose et d'IKI dans le sac et le bécher étaient données, elles montreraient les différences et prouveraient le mouvement de ces substances pour atteindre l'équilibre dynamique.
    4) D'après mes observations, la plus petite substance était la molécule IKI, puis les molécules de glucose, les molécules d'eau, les pores de la membrane, puis les molécules d'amidon étant les plus grosses.
    5) Si l'expérience commençait avec du glucose et de l'IKI à l'intérieur du sac et de l'amidon dans le bécher, le glucose et l'IKI sortiraient du sac pour rendre les concentrations égales, mais l'amidon ne pourrait pas entrer dans le sac car ses molécules sont trop grosses traverser la membrane semi-perméable.

    Laboratoire 1B Tableau 1.2 Résultats du sac de dialyse


    Tetrahymena Thermophila

    Alejandro D. Nusblat , . Aaron P. Turkewitz , dans Methods in Cell Biology , 2012

    Métabolisme des stérols B

    Les stérols affectent la fluidité et la perméabilité des membranes ( Ohvo-Rekila et al., 2002 ). De plus, ce sont des composants essentiels des « radeaux lipidiques » qui ont été caractérisés principalement dans les cellules animales, que l'on entend actuellement comme des microdomaines membranaires dont la formation dépend de l'affinité des stérols pour les sphingolipides. La partition des protéines dans les radeaux lipidiques peut être importante pour la régulation des voies de transduction du signal (Simons et Toomre, 2000). Les stérols servent également de précurseurs de sels biliaires et d'hormones stéroïdes chez les mammifères, de brassinostéroïdes chez les plantes et de champignons et d'ecdystéroïdes chez les arthropodes.

    Les organismes eucaryotes peuvent satisfaire leurs besoins en stérols en de novo synthèse chez les vertébrés (cholestérol), les plantes (stigmastérol, sitostérol et campestérol) et les champignons (ergostérol), ou en les obtenant à partir de la nourriture. Les stérols auxotrophes comprennent les invertébrés (nématodes et arthropodes), certains ciliés (Paramécie tétraurélie), apicomplexes (Plasmodium falciparum), et certains parasites flagellés (Giardia intestinalis et Trichomonas vaginalis). T. thermophila est inhabituel à cet égard, n'ayant aucun stérol détectable dans ses membranes et, par conséquent, aucun besoin en stérol. Au lieu de cela, il synthétise du tétrahymanol, un composé similaire aux hopanoïdes trouvés dans les bactéries, qui agit comme un stérol de substitution. Cependant, lorsque des stérols sont ajoutés au milieu de croissance, la synthèse de tétrahymanol est supprimée et T. thermophila incorpore le stérol exogène, avec ou sans modifications( Conner et al., 1968 ). En particulier, le cilié désature les stérols aux positions C5(6), C7(8) et C22(23) et élimine le groupe éthyle C24 dans les stérols C29 (phytostérols) (Mallory et Conner, 1971). Par l'activité de ces trois stérols désaturases (C-5, C-7 et C-22 stérol désaturases) et la déséthylation des stérols C-24, le cilié modifie les stérols exogènes et accumule les produits tri-insaturés dans sa membrane.

    Les stérols désaturases C-22 ont été caractérisées chez d'autres eucaryotes. Dans T. thermophila, les activités de désaturation des stérols C-7 et C-22, trouvées principalement dans une fraction microsomale, nécessitent le cytochrome b5 comme le montre leur inhibition par l'azoture et le cyanure ( Nusblat et al., 2005 Valcarcé et al., 2000 ). Ce cytochrome b5 la dépendance n'est pas caractéristique des désaturases C22 des plantes et des champignons, qui nécessitent le cytochrome P450. La différence est soulignée par l'insensibilité de la désaturase ciliée C22 à l'azole, un composé qui inhibe fortement les activités végétales et fongiques correspondantes. De plus, aucun orthologue clair ne peut être trouvé dans le T. thermophila génome pour les désaturases de stérol C-22 connues ( Morikawa et al., 2006 ). Ces observations suggèrent que la T. thermophila représente une nouvelle classe de stérol désaturases C-22.

    La stérol désaturase C-5 présente dans la plupart des cellules eucaryotes appartient à la superfamille des acides gras hydroxylases (FAH) des protéines membranaires intégrales qui se lient à un cofacteur du fer via un motif 3-histidine. La stérol désaturase C-5 dans T. thermophila, DES5A, a été identifié en caractérisant le phénotype résultant de la délétion d'un gène FAH putatif ( Nusblat et al., 2009 ). Le mutant de délétion, qui était entièrement viable, a montré une activité de désaturase de stérol C-5 fortement diminuée, tandis que les activités de désaturase de C-7(8) et C-22(23) n'ont pas été affectées.

    Le gène impliqué dans la déséthylation du stérol C-24, DES24, a été confirmé de la même manière par la perturbation des gènes présumés de la FAH (Tomazic et al., 2011 ), résultant en une souche incapable d'éliminer le groupe éthyle C-24 de différents phytostérols, et probablement défectueuse lors de la première étape de désalkylation. Fait intéressant, la souche mutante était très sensible aux phytostérols dans les milieux de culture, montrant des défauts de croissance et de morphologie et une biosynthèse du tétrahymanol altérée. Cette observation suggère que les stérols C29 peuvent nuire à la croissance normale de Tétrahymène. Alors que l'activité de déséthylation des stérols C-24 a été caractérisée chez d'autres organismes, notamment les nématodes, les arthropodes et les algues vertes, la Tétrahymène enzyme représente la première caractérisation moléculaire. Cependant, DES24 se regroupe phylogénétiquement avec des séquences bactériennes de FAH de fonction inconnue, sans orthologue évident chez d'autres eucaryotes, et peut donc avoir été acquise par transfert latéral. Diverses autres observations, y compris des études de spécificité de substrat et d'inhibiteurs, sont également cohérentes avec l'hypothèse selon laquelle le mécanisme de T. thermophila La déséthylation du C-24 diffère de celle des autres eucaryotes.

    T. thermophila, qui est exposé dans son environnement au phytoplancton, aux plantes supérieures et aux algues, peut avoir développé la capacité de métaboliser des phytostérols autrement nocifs lors de l'acquisition de DES24 à partir de bactéries. Fait intéressant, cependant, Paramécie tétraurélie n'a pas d'activité de désalkylation en C-24 ( Conner et al., 1971 ) et nécessite des phytostérols ( Whitaker et Nelson, 1987 ). Dans l'ensemble, le métabolisme des stérols T. thermophila semble être le produit évolutif d'une combinaison fascinante de pertes de gènes (p. Cette histoire évolutive peut être éclairée en interrogeant les génomes d'autres espèces de Tetrahymena au fur et à mesure de leur séquençage. De plus, d'autres études sur les voies des stérols dans T. thermophila peut fournir plus d'informations sur la diversité et la fonction des lipides.


    Processus de diffusion dans la cellule végétale (avec diagrammes)

    Le mouvement de diverses substances dans une plante, généralement à partir du sol, à partir duquel la plante verte synthétise les nombreux composés organiques complexes, s'accomplit principalement par l'intermédiaire du processus généralement connu sous le nom de diffusion.

    Dans certains cas, cependant, le fonctionnement des phénomènes de diffusion est compliqué par d'autres facteurs.

    Nous savons que dans les plantes vertes supérieures, certaines substances pénètrent dans les cellules vivantes par les organes aériens - la diffusion du CO2 et ô2 de l'atmosphère aux plantes se fait principalement par les stomates.Du sol, l'eau et les ions de sels inorganiques simples passent dans les plantes à travers les cellules racinaires par un processus qui est essentiellement la diffusion, bien que fortement modifié par d'autres facteurs.

    De même, la perte de grandes quantités d'eau sous forme de vapeur des feuilles et d'autres organes aériens dans l'atmosphère est également accomplie par diffusion. O2 évolué dans la photosynthèse et le CO respiratoire2 diffusent également hors de la plante dans l'atmosphère. Le CO expiré2 dans la respiration des cellules racinaires se diffuse dans le sol.

    Le mouvement de la substance à l'intérieur d'une plante, c'est-à-dire d'une partie d'une plante à une autre, se fait principalement par diffusion. Les gaz se déplacent à travers les espaces intercellulaires et l'eau et les solutés à travers les vaisseaux morts et vivants et également de cellule en cellule par diffusion, chacun suivant sa propre pression de diffusion indépendante ou son gradient de concentration.

    Il existe très peu de processus physiologiques, voire aucun, se produisant dans les plantes qui n'impliquent pas directement ou indirectement les phénomènes de diffusion. Qu'est-ce que la diffusion alors ? Selon la théorie cinétique, les molécules ou les ions de toutes les substances (gaz, liquides, solutés ou solides) sont en mouvement constant dans toutes les directions, ce qui est dû à leur activité cinétique individuelle.

    C'est ce qu'on appelle la diffusion. Dans un mélange de plusieurs substances séparées par une membrane, les molécules ou les ions de chaque substance diffuseront dans cette direction qui va d'une région de sa propre concentration ou pression plus élevée à sa propre concentration ou pression plus faible ou en d'autres termes d'une région de sa propre activité supérieure à l'une de ses propres activités inférieures de la substance particulière concernée.

    Et la direction de cette diffusion est indépendante de la direction des diffusions d'ions ou de molécules d'autres substances présentes. À partir des plantes, les molécules de vapeur d'eau diffusant vers l'extérieur en transpiration ou l'oxygène développé lors de la photosynthèse ne transportent pas de CO respiratoire.2 avec eux, mais chaque gaz diffuse indépendamment l'un de l'autre, en fonction uniquement de la différence de sa propre concentration ou pression, à l'intérieur et à l'extérieur de la plante.

    Il est bien connu que lorsqu'un gaz est autorisé à pénétrer dans une pièce, les molécules du gaz, en raison de leur énergie cinétique, se répartissent uniformément dans toute la pièce. Si une bouteille de chloroforme ou d'éther est ouverte à l'intérieur, l'odeur distinctive peut être perçue dans toutes les parties de la pièce en peu de temps.

    C'est la diffusion des gaz et le taux de diffusion dépend de la concentration du gaz particulier, de la température, de la densité et aussi dans une certaine mesure de la présence d'autres gaz.

    Diffusion de substances dissoutes (solutés) :

    Si un cristal bleu de CuSO4 est déposé dans un bécher contenant de l'eau, la diffusion des ions dissociés de Cu++ et SO4 = ou molécules entières de CuSO4 peut être observé par le changement lent de la couleur de l'eau.

    Cette vitesse de diffusion des molécules de soluté ou des ions à travers le solvant est extrêmement lente et peut être principalement due au fait que les particules d'eau (solvant) densément tassées entravent considérablement la diffusion des particules du soluté CuSO4.

    La direction de diffusion d'un ion soluté particulier d'une molécule suit le même schéma général, c'est-à-dire d'une concentration ou pression plus élevée à sa concentration ou pression plus faible, quelle que soit la diffusion, d'autres particules de soluté, le cas échéant, dans le même système. Les vitesses de diffusion sont également généralement contrôlées par des principes qui sont essentiellement similaires à ceux qui régissent la diffusion des gaz.

    Diffusion à travers une membranene :

    La diffusion se fait également à travers les membranes. Trois types de membranes sont possibles, perméables, imperméables et semi-perméables. Les membranes perméables sont celles qui permettent la diffusion à la fois des molécules de solvant et de soluté ou des ions à travers elles. Les parois cellulaires ordinaires en cellulose de jeunes cellules non vacuolées sont des exemples de membranes complètement perméables.

    Les parois cellulaires lignifiées sont également assez librement perméables à l'eau et, lorsqu'elles sont humides, aux ions et molécules de soluté. Les membranes imperméables sont celles qui interdisent l'entrée des particules de solvant et de soluté.

    Les parois cellulaires subérisées ou fortement cutinisées des plantes sont pratiquement imperméables au passage de l'eau et des substances dissoutes. Les membranes semi-perméables ou différentiellement perméables sont celles qui permettent la diffusion uniquement des particules de solvant à travers elles tout en restreignant l'entrée des particules de soluté, c'est-à-dire que la membrane est perméable à une substance mais imperméable à l'autre.

    À cet égard, le seul solvant que nous devons considérer est l'eau, car l'eau est le seul liquide important dans les organismes vivants qui se déplace de cellule en cellule et donc toutes nos discussions ultérieures sur ce phénomène seront naturellement en termes d'eau et de solutions aqueuses.

    Si un tube en U (Fig. 663A) est divisé par une membrane perméable, rempli sur un bras d'eau pure et l'autre d'une solution de saccharose, les molécules de saccharose diffuseront à travers la membrane perméable vers l'eau car la pression de diffusion et la concentration des molécules de saccharose sont plus élevées à droite qu'à gauche et les molécules d'eau se déplaceront dans la direction opposée car sa pression de diffusion ou sa concentration est plus élevée dans la partie gauche que dans la partie droite.

    Ainsi, il y aura un mélange complet des molécules de saccharose et d'eau dans les deux bras du tube. Un équilibre est finalement établi entre les deux bras du tube lorsque des quantités égales de molécules de saccharose et d'eau sont présentes des deux côtés de la cloison.

    Si la membrane est pénétrée plus rapidement par l'une des deux substances, cette substance passera d'abord plus rapidement que l'autre, mais finalement il doit en résulter une égalisation de la concentration et de la pression des solutions dans les deux bras.

    Le cas sera cependant très différent lorsque la cloison séparant les deux liquides est semi-perméable, c'est-à-dire perméable uniquement aux molécules d'eau alors que les molécules de saccharose sont tout à fait incapables de la traverser (Fig. 663C).

    Le résultat sera qu'en raison d'une plus grande pression de diffusion (ou concentration) d'eau dans le bras gauche du tube en U, les molécules d'eau traverseront la membrane vers le bras droit. Volume pour volume, le nombre de molécules d'eau est certainement plus élevé dans le bras gauche que dans le bras droit puisque dans la solution de saccharose, une grande partie des molécules d'eau sont remplacées par des molécules de saccharose.

    Ainsi, il y aura une plus grande accumulation de molécules d'eau du côté de la membrane contenant la solution de saccharose et le niveau de solution dans le bras droit augmentera par conséquent considérablement.

    Cette diffusion de molécules d'eau à travers une membrane semi-perméable ou différentiellement perméable de la région de concentration plus élevée et de pression de diffusion plus élevée de l'eau vers une région où elle est moindre est connue sous le nom d'osmose et la pression développée en conséquence est connue sous le nom de pression osmotique.

    Il faut souligner ici, cependant, que les membranes semi-perméables qui restreignent complètement le mouvement des particules de soluté ou restreindront complètement le mouvement des molécules d'eau du bras droit au bras gauche du tube en U, ne sont que théoriquement possibles.

    En pratique, cependant, la plupart des membranes semi-perméables ne sont vraiment que différentiellement perméables et permettent le passage à certaines molécules de saccharose ou même à certaines molécules de solvant (eau) de la droite vers la gauche du tube. Dans le tube U B, où la membrane est imperméable, il n'y a théoriquement aucune diffusion nette ni du solvant ni des molécules de soluté.

    Des obscurités ont parfois résulté de l'application du terme d'osmose au mouvement des solutés à travers les membranes. L'utilisation du terme dans ce sens a non seulement conduit à beaucoup de malentendus, mais les concepts de nombreux étudiants sont restés vagues en ce qui concerne le processus d'absorption d'eau et d'absorption de solutés que deux termes, ils sont susceptibles de considérer comme synonymes.

    Le mouvement des solutés à travers une membrane, bien que certainement principalement un processus de diffusion, peut même être une simple diffusion, mais énormément compliqué par un certain nombre de facteurs physico-chimiques qui ne jouent aucun rôle dans le processus de diffusion que nous connaissons.

    Selon les principes de diffusion, les molécules ou les ions de toutes les substances en solution, des gaz ou même des particules dispersées dans un système colloïdal, tendent à atteindre une répartition égale en termes de concentration à travers toutes les parties d'un système. Le mouvement osmotique de l'eau répond aux mêmes principes généraux, mais une distribution égale est rarement atteinte dans les organismes vivants.

    Les membranes semi-perméables et le processus d'osmose jouent le rôle principal dans l'absorption d'eau par les cellules végétales. Dans l'étude des phénomènes et des lois qui les régissent, la considération des cellules végétales naturelles peut être différée un moment, et l'étude du fonctionnement des phénomènes osmotiques et des effets produits dans une cellule artificielle avec une membrane synthétique préparée artificiellement contenant un agent osmotiquement actif. substance, pourrait nous donner une meilleure compréhension du processus qui se déroule réellement dans une cellule vivante.

    Une chambre osmotique artificielle avec une véritable membrane semi-perméable peut être préparée facilement en prenant une cellule d'argile d'éléments galvaniques revêtue à l'intérieur de ferrocyanure de cuivre. Le ferrocyanure de cuivre est préparé en mélangeant CuSO4 avec du ferrocyanure de potassium.

    Un autre type de membrane semi-perméable artificielle peut être obtenu en mélangeant une solution de gélatine avec de l'acide tannique.

    Les membranes semi-perméables d'origine naturelle comprennent les vessies de poissons et d'animaux, la fine membrane blanche des œufs lorsque les revêtements externes durs de calcium sont éliminés par dissolution dans des acides et le plus important de tous, les membranes plasmiques des cellules matures vacuolées vivantes du tissu végétal. La membrane plasmique est la membrane semi-perméable des cellules végétales.

    C'est la présence de cette membrane à perméabilité différentielle qui donne à l'osmose son aspect distinctif par rapport aux autres processus de diffusion.

    Comment distinguer une cellule vivante d'une cellule non vivante ? Parfois, les mouvements ruisselants du protoplasme nous montrent qu'une cellule est vivante. Une autre méthode consiste à colorer une cellule avec un colorant tel que le rouge neutre ou le bleu de méthylène.

    Ces colorants ne colorent que le contenu des cellules dans la vacuole et peuvent s'y accumuler. Les cellules non vivantes ou les cellules vivantes tuées ne présentent jamais ce type de coloration. Une troisième caractéristique des cellules vivantes est que leur contenu cellulaire peut être rétréci ou plasmolysé loin de la paroi cellulaire lorsqu'il est placé dans une solution dont la concentration est supérieure à celle du contenu cellulaire.

    Le contenu cellulaire peut ainsi être séparé de sa paroi cellulaire environnante. De toute évidence, même la cellule végétale vivante se compose d'une partie non vivante (paroi cellulaire) et d'une partie vivante (protoplasme). La paroi cellulaire non vivante, cependant, a une signification physiologique prononcée car elle affecte de manière marquée le protoplasme, en particulier sa teneur en eau et sa croissance.

    La partie la plus importante d'une cellule est ce protoplasme vivant car ici sont synthétisées et décomposées toutes les substances chimiques organiques à partir desquelles la vie elle-même est régénérée. L'énergie est absorbée lors de la synthèse et libérée lors de la décomposition.

    Nous nous intéressons ici aux activités des cellules vivantes qui dépendent certainement des propriétés du protoplasme vivant. La nature du protoplasme ne peut cependant être bien comprise que si la chimie et la physique du protoplasme nous sont connues.

    Une analyse chimique du protoplasme obtenu à partir de certaines plantes inférieures telles que les moisissures visqueuses, montre qu'en pourcentage du poids frais, la teneur en eau varie de 80 à 90 %, les protéines de 7 à 10 %, les substances lipidiques de 1 à 2 %, d'autres substances organiques et inorganiques. matériaux, un peu plus de 1%.

    L'analyse est grossière, et cela ne signifie certainement pas qu'un nouveau protoplasme pourrait être formé simplement en mélangeant les substances ci-dessus dans la proportion indiquée ci-dessus. Cela nous donne seulement un aperçu des propriétés physiques et chimiques essentielles du protoplasme.

    Parmi les nombreux types de protéines dans le protoplasme se trouvent les nucléoprotéines. Les nucléoprotéines sont peut-être la substance la plus fondamentale de la vie, comme l'indique le fait que la plus petite entité vivante (?) virus consiste presque entièrement en nucléoprotéines qui sont porteuses de l'hérédité dans tous les organismes, végétaux ou animaux.

    Les phospholipides (par exemple, la lécithine) sont les principaux corps gras du protoplasme étant principalement confinés aux composants structurels du protoplasme, par exemple, les plastes, les mitochondries, etc. Ils sont également associés à la membrane cellulaire.

    Tous ces composants structuraux sont suspendus dans la substance fondamentale du protoplasme qui est constitué principalement de sol ou de gel protéique. La substance fondamentale est généralement considérablement visqueuse que la sève cellulaire des vacuoles et puisque la viscosité et les formations de gel, comme nous le savons, sont caractéristiques d'un système colloïdal, le protoplasme est évidemment un colloïde.

    La partie non vivante de la paroi cellulaire présente également des propriétés colloïdales. La sève des cellules vacuolaires possède également suffisamment de matières colloïdales, par exemple des tanins qui contiennent des colorants tels que le bleu de méthylène. Optiquement, la sève cellulaire apparaît cependant comme homogène. Les parois cellulaires sont constituées de gels colloïdaux de cellulose et d'autres substances organiques, par exemple la pectine.

    Tous les composants d'une cellule vivante, la paroi cellulaire, la vacuole (tous deux non vivants) et le protoplasme contiennent de grandes quantités d'eau qui passent facilement des parties vivantes aux parties non vivantes et vice versa.

    Les plans séparant les trois composants d'une cellule vivante - le protoplasme, la paroi cellulaire et la vacuole sont appelés interfaces. A chaque interface, des forces physiques spéciales telles que la tension superficielle, opèrent librement. Les substances proches des interfaces ont tendance à se concentrer produisant parfois le phénomène d'adsorption.

    Le mouvement de l'eau à travers la membrane cellulaire a généralement été exprimé en termes de pressions de diffusion et de leurs différences et de pression osmotique des solutions. Cependant, il est plus raisonnable d'expliquer ce phénomène en termes thermodynamiques, car le mouvement n'a lieu que lorsque l'énergie est disponible sous une forme ou une autre.

    Toutes les molécules à n'importe quelle température au-dessus du zéro absolu ont une énergie libre avec laquelle elles ont tendance à se déplacer dans l'espace environnant. À mesure que le nombre de molécules par unité d'espace augmente, l'énergie libre totale augmente également l'énergie libre du nombre d'Avo-gadro (6,03 x 10 23 ) d'une espèce chimique présente dans 1 gramme de mole est appelé le potentiel chimique de cette espèces, que ce soit sous la forme moléculaire ou sous la forme ionique.

    Dans les solutions, les particules de soluté et de solvant ont des potentiels chimiques. Lorsque nous parlons de potentiel chimique de l'eau, nous l'appelons simplement potentiel hydrique, généralement désigné par la lettre grecque (psi).

    Lorsque deux solutions sont séparées par une membrane perméable, les molécules de soluté et de solvant diffusent à travers la membrane jusqu'à ce que les potentiels chimiques des deux sur les deux côtés de la membrane soient égaux. Le mouvement se fait toujours d'un potentiel supérieur à un potentiel inférieur.

    Il y a diffusion même après que l'équilibre soit atteint, mais le taux de diffusion dans les deux sens est égal. Lorsque la membrane est semi-perméable, le mouvement des seules particules de soluté ou de solvant est autorisé par la membrane. Dans le cas des membranes végétales, seules les molécules d'eau du solvant peuvent passer.

    Les molécules d'eau dans l'eau pure ont le potentiel chimique maximal. Cependant, lorsque des molécules de soluté y sont dissoutes, ce potentiel diminue, plus le nombre de ces molécules de soluté est élevé, plus la concentration est élevée, moins le potentiel de l'eau est élevé.

    Comme dans le cas de l'échelle Celsius (centigrade) de mesure de la température, où le point de congélation de l'eau est arbitrairement fixé à zéro, le potentiel hydrique de l'eau pure est arbitrairement considéré comme égal à zéro. Par conséquent, le potentiel hydrique de toute solution contenant des particules de soluté est négatif.

    Le potentiel hydrique d'un 0 . 1 solution M est supérieure à 0 . Solution 2 M, car elle est plus diluée et son potentiel hydrique est moins négatif. Le potentiel hydrique est généralement exprimé en termes de pression, c'est-à-dire en bars sur les atmosphères. L'augmentation de la température ou de la pression augmente le potentiel hydrique. Le potentiel hydrique est également affecté par les substances présentes dans l'environnement qui absorbent l'eau.

    Le mouvement de l'eau à travers des membranes pratiquement imperméables aux particules de soluté est appelé osmose. La pression osmotique d'une solution est fonction de sa concentration en soluté à une température particulière selon l'équation

    où est la pression osmotique, C la concentration molaire (puisque la pression est le résultat de l'activité totale du nombre de molécules), R est la constante de gaz (0 . 082 litre atmosphères/mole degré ou 0 . 0357 litres cal. par degré centigrade) et T est la température absolue. Elle est généralement exprimée en litre d'atmosphère.

    Bien que la pression osmotique soit une quantité positive, le potentiel osmotique est toujours négatif, car c'est la valeur par laquelle le potentiel de l'eau est abaissé lorsque le soluté est dissous dans de l'eau pure.

    Deux composants principaux du potentiel hydrique d'une solution sont le potentiel de pression et le potentiel osmotique. À une température particulière, le potentiel de l'eau est la somme du potentiel de pression (ψр) et du potentiel osmotique (ψπ) Le potentiel de pression est l'effet de la pression atmosphérique ou de toute autre pression appliquée.

    Ainsi, le potentiel de pression est la différence entre le potentiel hydrique et le potentiel osmotique. Il peut être positif ou négatif selon que la pression est appliquée ou que les cellules sont en état de tension. Les cellules végétales contiennent également de nombreuses surfaces hydrophiles, colloïdales et poreuses, telles que la paroi cellulaire, qui absorbent et retiennent l'eau avec une certaine ténacité. Le potentiel hydrique de cette matrice est appelé potentiel de matrice, ψm.

    Si la matrice colloïdale et la solution cellulaire sont deux phases distinctes en équilibre l'une avec l'autre, alors le potentiel osmotique de la solution cellulaire peut bien être égal et l'une ou l'autre valeur ajoutée au potentiel de pression devrait constituer le potentiel hydrique du système. Cependant, plusieurs travailleurs les considèrent comme des entités distinctes et l'effet total est considéré comme additif selon l'équation

    Le mouvement de l'eau dans les cellules végétales se fait le long d'un gradient de potentiel hydrique. Bien qu'il s'agisse principalement d'un processus de diffusion, les taux observés sont bien supérieurs à ce que peut fournir un processus de diffusion pur.

    Il existe des preuves qu'il y a un mouvement massif de l'eau. Vraisemblablement, le gradient dans la région de transit de la surface de la membrane est assez raide, de sorte que la vitesse est considérablement accélérée et les molécules d'eau sont attirées en masse, un peu comme dans le cas d'un siphon.

    Dans la plupart des manuels précédents, le potentiel hydrique était considéré comme la pression de diffusion de l'eau et la différence entre les potentiels hydriques de la solution externe et de la solution cellulaire comme le déficit de pression de diffusion ou la pression d'aspiration.

    Nous allons maintenant expliquer le processus d'osmose en particulier en faisant référence à un osmomètre en utilisant une partie de cette terminologie pour familiariser l'étudiant avec ces concepts.

    Si un osmomètre, comme la cellule artificielle mentionnée précédemment est appelée (ou simplement chambre osmotique), contenant une forte solution de saccharose est immergé dans un récipient contenant de l'eau pure et un manomètre à mercure y est attaché comme indiqué sur la Fig. 668 , la montée de colonne de mercure dans le tube du manomètre due à la diffusion vers l'intérieur de l'eau dénotera la mesure de la pression de la solution à l'intérieur de la cellule.La membrane artificielle est ici rigide et comme cette membrane n'est perméable qu'à l'eau, la diffusion dirigée vers l'intérieur de l'eau de l'extérieur dans la cellule provoquera le développement d'une pression à l'intérieur de la membrane. La pression maximale ainsi développée est quantitativement égale à la pression sur la solution pour éviter toute augmentation de son volume due à l'entrée d'eau.

    L'afflux d'eau de l'extérieur (endosmose) dû à un potentiel hydrique plus élevé là-bas, provoque le développement d'une pression hydrostatique à l'intérieur de la cellule. Cette pression hydrostatique est dirigée contre la paroi cellulaire et cette pression réelle développée dans la cellule à la suite de l'osmose, est connue sous le nom de pression de turgescence.

    La pression réelle ou la pression de turgescence développée pendant l'osmose est rarement égale à la pression osmotique. Si une solution, ayant une pression osmotique de 10 atm. être immergé dans une solution, ayant une pression osmotique de 6 atm., l'eau diffusera vers l'intérieur jusqu'à ce qu'à l'équilibre, c'est-à-dire que lorsque les potentiels d'eau des solutions externe et interne sont égaux, la pression réelle développée, peut à son maximum n'être que de 4 au m.

    Même si le liquide externe était de l'eau pure, la pression réelle ou la pression de turgescence développée dans la solution interne ne serait toujours pas tout à fait égale à sa pression osmotique d'origine à moins que la membrane ne soit complètement inélastique. Ainsi dans un osmomètre, la pression de turgescence maximale développée ne peut qu'égaler la pression osmotique mais ne peut jamais la dépasser.

    Lorsqu'une solution est confinée dans une membrane semi-perméable et que la membrane est immergée dans l'eau, le passage de l'eau à travers la membrane entraîne le développement d'une pression de turgescence du côté solution de la membrane.

    Mais la pression osmotique potentielle maximale qui peut se développer dans la solution doit être égale à l'excès de pression de diffusion du solvant pur sur la pression de diffusion de l'eau dans la solution, mais seulement lorsque la solution n'est sous aucune pression sauf, bien sûr, atmosphérique. pression.

    Dans les cellules végétales, d'autres pressions doivent être prises en compte pour déterminer la pression d'aspiration ou le déficit de pression de diffusion (DPD) de la sève cellulaire. La pression d'aspiration est la capacité d'absorption d'eau de la solution dans la membrane.

    Par exemple, si une solution a une pression osmotique de 10 atmosphères, cela signifie certainement que la pression de diffusion de l'eau dans la solution est inférieure à la pression de diffusion de l'eau pure de 10 atm. ou en d'autres termes, la pression d'aspiration d'une telle solution est de 10 atm.

    Par conséquent, si une cellule avec une solution de sève cellulaire de 10 atm. (pression d'aspiration également de 10 atm.) est immergé dans une solution de 4 atm. (pression d'aspiration également 4 atm.) et est séparée par une membrane perméable uniquement à l'eau, l'eau diffusera vers la région de sa plus faible pression de diffusion ou de son plus grand déficit de pression de diffusion (pression d'aspiration), c'est-à-dire vers la solution dont la pression osmotique et l'aspiration la pression est à la fois de 10 atm.

    Si nous ne tenons pas compte de la dilution pour le moment et que le volume change, la solution à l'intérieur de la membrane exercera une pression de turgescence de 6 atm. et ce sera la pression hydrostatique réelle développée dans la cellule.

    Comme chaque action a une réaction égale et opposée, l'imposition d'une pression sur la paroi de la membrane entraînera une pression de paroi dirigée vers l'extérieur de 6 atm. La pression de la paroi est évidemment toujours égale en grandeur à la pression de turgescence mais agit dans la direction opposée.

    La pression de paroi augmentera nécessairement la pression de diffusion de la solution enfermée de 10 atm. par 6 atm. Etant donné que le déficit de pression de diffusion initial de la solution enfermée était également de 10 atm., le développement d'une pression de paroi de 6 atm., augmente la pression de diffusion de l'eau dans la solution interne de 6 atm.

    Tout en réduisant le déficit de pression de diffusion de l'eau dans la solution interne à 4 atm. (10—6 = 4) qui est la pression d'aspiration ou le déficit de pression de diffusion dans la solution externe.

    La pression osmotique est proportionnelle au nombre de particules de solutés par volume d'eau donné dans des conditions normales de température et de pression atmosphérique et indépendamment de la nature, du poids ou de la taille des particules.

    Si une membrane contient une solution avec deux fois plus de particules — molécules ou ions — que celle de la seconde, la première aura évidemment deux fois plus de pression osmotique que la seconde.

    Une solution, telle que celle trouvée à l'intérieur des vacuoles d'une cellule végétale mature contenant un mélange de plusieurs molécules de soluté (ou ions) aura la même pression osmotique qu'une solution avec un seul sel si le rapport du nombre total de molécules dissoutes et d'ions au nombre de molécules d'eau est le même dans chaque cas.

    Afin de déterminer ce nombre proportionnel de particules, il est nécessaire de connaître les poids proportionnels des particules. Puisque les poids moléculaires donnent les poids proportionnels des molécules, il est habituel d'utiliser des solutions moléculaires.

    Les solutions molaires sont des solutions dans lesquelles autant de grammes de solutés que son poids moléculaire sont ajoutés à de l'eau jusqu'à un volume final de 1 000 ml. Saccharose avec une formule empirique de C12H22O11 a un poids moléculaire de 342 g le poids moléculaire du glucose est de 180 g, etc.

    Ces quantités dissoutes dans 1000 ml d'eau donneront respectivement des solutions molaires (M) de saccharose et de glucose. Une solution 0,1 M de glucose développera la même pression osmotique que 0 . Solution 1 M de saccharose car ces deux solutions contiendront le même nombre de particules de molécules. Les solutions équimoléculaires de non-électrolytes sont donc iso-osmotiques ou isotoniques.

    Un système colloïdal doit également posséder une pression osmotique, car la pression osmotique est déterminée par la proportion des particules de soluté par rapport aux molécules de solvant et est indépendante du type et de la taille des particules.

    Les particules de la phase dispersée d'un système colloïdal auront alors théoriquement le même effet sur l'amplitude de la pression osmotique que des molécules ou des ions plus petits. Les grosses molécules ou les agrégats moléculaires ont théoriquement le même effet que les plus petites molécules ou ions. Ainsi la pression osmotique, dans un système colloïdal, dépendra de la concentration des particules de la phase dispersée.

    Comme les concentrations totales des particules de la phase dispersée sont relativement beaucoup plus petites par rapport aux particules dans une vraie solution, tous les systèmes colloïdaux ont des valeurs de pression osmotique très faibles, dépassant rarement une fraction d'atmosphère.

    Les sucres et les substances organiques complexes sont, comme nous le savons, des non-électrolytes alors que les sels inorganiques sont électriquement actifs, c'est-à-dire qu'un certain pourcentage de sels inorganiques est dissocié lorsque les sels sont en solution. Cela augmente le nombre de particules dans un volume d'eau particulier.

    A une concentration de 0,1 M NaCl, 80% des molécules de NaCl sont dissociées et donc pour 100 molécules de NaCl, 20 molécules resteront non dissociées alors que 80 molécules sont ionisées en un nombre égal d'ions Na+ et Cl.

    Il y aura donc 180 particules sous forme de molécules ou d'ions, au lieu de 100 particules et la pression osmotique serait 1,8 fois celle d'une substance de même concentration molaire avec uniquement des molécules non dissociées. Un 0 . Une solution 1 M de NaCl aura donc une pression osmotique approximativement équivalente à 0,1 X 1,8 ou 0,18 M de solution de sucre de canne ou de glucose ou de tout autre non électrolyte.

    Le nombre qui exprime de combien la concentration osmotique d'un électrolyte est supérieure à une solution équimoléculaire d'un non-électrolyte, est appelé coefficient isotonique pour cette concentration particulière pour 0,1 M de NaCl, comme nous l'avons vu, il est de 1,8.

    Les conditions affectant la pression osmotique sont très similaires à celles qui affectent la pression du gaz et dans certaines limites sont les mêmes. Les lois générales de la pression de vapeur sont également valables pour l'osmose.

    Selon l'hypothèse d'Avogadro :

    Des volumes égaux de tous les gaz dans des conditions identiques de température et de pression, contiennent le même nombre de molécules ou de particules. Un poids molaire de n'importe quel gaz dans des conditions standard (0°C et 1 atm.) occupe 22,4 litres. Si ce gaz est comprimé à un volume de 1 litre, il exercera certainement une pression de 22,4 atm. à 0°C. (D'après la loi de Boyle) La pression osmotique d'une solution varie directement avec la concentration de la solution et inversement avec le volume.

    Cette valeur théorique de 22,4 atm. diffère parfois légèrement de la pression réellement mesurée pour diverses raisons—24,83 atm. au lieu de 22,4. La valeur théorique 22𔈂 atm. peut être corrigé pour toute température et pression souhaitées. (A 25°C, la pression osmotique de la solution 1 M est d'environ 27 atm.)

    Nous considérerons à nouveau le cas d'une chambre osmotique rigide artificielle avec une membrane, perméable uniquement à l'eau (membrane semi-perméable) et un long tube de verre vertical de très petit diamètre fixé à l'extrémité ouverte comme sur la Fig. 664.

    Théoriquement, une telle membrane, qu'elle soit inorganique ou organique, ne devrait laisser passer que les molécules de solvant, mais en fait, toutes les membranes inorganiques artificielles - il en va de même pour l'organique - permettent à certaines molécules de soluté de les traverser lorsqu'elles sont certaines conditions sont remplies.

    La chambre osmotique contenant une solution 0,45 M de saccharose est immergée dans de l'eau pure comme sur la figure 664(A). Le mouvement net de l'eau vers l'intérieur se fera par osmose, ce qui augmentera la colonne d'eau dans le tube. A l'équilibre, la pression d'aspiration de l'eau dans la chambre sera nulle, en raison de l'imposition d'une pression hydrostatique (pression de turgescence) de 10 atm. sur la solution interne.

    Lorsque l'équilibre sera atteint entre la chambre osmotique et l'eau environnante, le niveau de solution dans le tube vertical restera stationnaire. Quelle sera la hauteur maximale de solution atteinte dans le tube vertical à cette condition ? A ce stade, la pression osmotique de la solution dans la chambre est égale à la pression réelle développée en raison de l'eau entrante, c'est-à-dire la turgescence, qui est également égale à 10 atm. à son maximum.

    1 la pression atmosphérique équivaut à 76 cm de mercure et la densité du mercure est de 13 . 6. Ainsi, la hauteur maximale atteinte par la solution dans le tube vertical fixé à la chambre osmotique sera de 76 x 10 x 13 . 6 cm soit environ 103 m. (Nous négligeons ici la dilution de la solution dans la chambre et les changements de volume.)

    Si la chambre osmotique est maintenant sortie de l'eau puis immergée dans une solution de 0 . Concentration de 25 M comme dans la Fig. 664(B), le niveau de la colonne d'eau dans le tube chutera certainement jusqu'à ce que la pression réelle développée sur la membrane et la paroi de la chambre soit déterminée par la différence de concentration des solutions à l'intérieur et à l'extérieur de la chambre, c'est-à-dire environ 4,48 atm. (22 . 4x0 . 2 =4 . 48 atmosphères).

    La pression réelle développée (turgescence) à l'intérieur de la chambre ne peut donc atteindre qu'une valeur de 4,48 atm. La pression d'aspiration de l'eau dans la solution à l'intérieur de la chambre (qui était nulle dans l'eau pure) va augmenter car elle sera désormais soumise à une pression de seulement 4,48 atm.

    Imposition d'une pression de turgescence de seulement 4-48 atm. maintenant rendra la pression d'aspiration égale à 10-4 . 48, c'est-à-dire 5 . 52 atm., équivalent à 0 . 25 M, qui est exactement la concentration de la solution externe. Ainsi, le niveau d'eau dans le tube sera stationnaire à une hauteur de 4 . 48x76x13 . 6 = 46 m (cette hauteur est due à la pression hydrostatique réelle ou à la turgescence développée dans la chambre, maintenant la colonne d'eau à cette hauteur).

    Si la chambre avec son tube attaché est à nouveau retirée et transférée dans une solution externe de 0 . concentration de 15 M, l'eau recommencera à entrer dans la chambre par endosmose et la pression de turgescence augmentera encore et à son maximum sera maintenant égale à 0 . 30 M (ou 6 . 72 atmosphères).

    Le niveau d'eau dans le tube augmentera encore jusqu'à atteindre 6,72 x 76 x 13,6 = 69 m. Imposition d'une pression de turgescence de 6 . 72 atm. La botanique du Collège réduira-t-elle la pression d'aspiration de la solution à l'intérieur à 3 . 28 atm. qui est exactement la pression d'aspiration de l'eau dans la solution externe (0 . 15 M=3 . 28 atmosphères).

    Si la chambre est maintenant finalement transférée dans une solution externe, ayant la même concentration que celle dans la chambre (0,45 M), l'eau sortira à nouveau par exosmose jusqu'à ce que les niveaux de colonne d'eau dans le tube et dans la solution externe soient exactement les même.

    La pression de turgescence sera progressivement réduite à zéro, et toute la pression hydrostatique développée sur les parois de la chambre est ainsi relâchée du fait de la sortie d'eau.

    Et comme la pression d'aspiration de l'eau dans la solution à l'intérieur de la chambre est progressivement libérée de la pression de turgescence imposée, la valeur de la pression d'aspiration augmente progressivement jusqu'à atteindre un maximum de 10 atm. (0,45 M) égale à la pression d'aspiration de la solution externe.

    Il n'y a pas de mouvement net d'eau dans la chambre lorsque la chambre est ainsi mise en équilibre avec une solution externe - il y a certainement un mouvement des molécules d'eau, mais les taux d'exosmose et d'endosmose sont égaux.

    Dialyse:

    La dialyse est essentiellement une sorte de filtration dans laquelle la taille des pores de la membrane permet la diffusion de particules plus petites de l'intérieur vers l'extérieur et vice versa, mais les molécules plus grosses sont retenues.

    Ainsi, les coenzymes peuvent être séparées des apoenzymes par dialyse. Si la solution enzymatique est prise à l'intérieur d'un sac de dialyse (collodion ou autres structures membranaires similaires) et le contenu équilibré avec une solution tampon ou de l'eau, les molécules de coenzyme et les ions métalliques qui sont petits, sortent du long mais les molécules de protéines plus grosses sont retenues dans le sac.

    Plusieurs changements de la solution extérieure sont nécessaires, de sorte que la diffusion des plus petites particules soit complète ou presque complète. Si la solution extérieure n'est pas modifiée, après un certain temps, l'équilibre est atteint et les petites particules sont présentes à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de la poche ou de la tubulure de dialyse. Le Rein De L'Homme Et Des Animaux Est Un Dialyseur Efficace.