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Pourquoi une solution d'urée est-elle hypotonique par rapport aux GR ?

Pourquoi une solution d'urée est-elle hypotonique par rapport aux GR ?


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Si je place un RBC dans de l'urée 0,5 M, nous voyons une hémolyse.

Mon manuel dit que "la solution est hypotonique. L'urée pénètre dans les globules rouges par son gradient de concentration. L'eau suit le mouvement de l'urée par osmose. Cet afflux d'eau provoque la lyse".

Je suis très confus par cela, pour un certain nombre de raisons.

  1. Je pensais que la tonicité ne s'appliquait qu'aux solutés non pénétrants (c'est-à-dire qu'une solution est hypertonique par rapport à une cellule si la solution a une plus grande concentration de solutés non pénétrants que le liquide intracellulaire). Si l'urée peut pénétrer la membrane, alors pourquoi la solution est-elle hypotonique ? En tant que soluté pénétrant, n'est-il pas pris en compte dans la tonicité.
  2. Si l'urée est un soluté pénétrant, alors ne parviendra-t-elle pas simplement à un équilibre à travers la membrane cellulaire, et donc il n'y aura pas d'osmose nette puisque la concentration à l'intérieur de la cellule sera la même qu'à l'extérieur de la cellule.

J'ai l'impression d'avoir un échec conceptuel ici, mais plus je google, plus je suis confus.


Je pense que vous avez la compréhension conceptuelle, mais je suppose que le manuel ne représente pas assez correctement la situation. Sur la base de la formulation de la déclaration, je peux imaginer qu'ils décrivent l'une des deux situations suivantes :

  1. Imaginez que vous déposez une cellule dans une solution d'urée 0,5 M sans aucun autre soluté. L'urée diffusera à travers les membranes des globules rouges en raison de la diffusion facilitée. Cela ne sera pas vraiment pris en compte dans cette situation. Ainsi, les globules rouges contiennent des protéines et d'autres solutés qui provoquent l'écoulement de l'eau dans la cellule et la lyse cellulaire. Je ne pense pas que ce soit le sens du manuel.

  2. Maintenant, imaginez une situation dans laquelle vous avez calculé avec précision le potentiel hydrique d'un RBC. Vous avez mélangé une solution isotonique d'urée et des solutés non pénétrants. Cette solution est parfaitement isotonique au début, mais au fur et à mesure que l'urée se diffuse dans la cellule, elle modifie le potentiel hydrique de la cellule et de la solution externe conduisant à l'osmose. Je pense que c'est la situation que le manuel essaie de décrire.

Imaginez maintenant une troisième situation dans laquelle un RBC est en équilibre avec une solution. Si vous venez d'ajouter de l'urée à la solution, cela n'affecterait pas l'osmolarité à long terme pour la raison que vous décrivez.


2.3 Osmolalité et tonicité

Certaines définitions sont d'abord nécessaires pour nous aider dans notre discussion sur les conditions des fluides et des électrolytes.

  • Taupe - Une mole est la quantité d'une substance qui contient le nombre de molécules égal au nombre d'Avogadro. La masse en grammes d'une mole d'une substance est la même que le nombre d'unités de masse atomique dans une molécule de cette substance (c'est-à-dire le poids moléculaire de la substance exprimé en grammes). La mole (symbole : mol) est l'unité de base dans le système SI pour la quantité d'une substance
  • Le numéro d'Avogadro - c'est le nombre de molécules dans une mole d'une substance (c'est-à-dire 6,022 x 10 23 )
  • Molalité d'une solution est le nombre de moles d'un soluté par kilogramme de solvant
  • Molarité d'une solution est le nombre de moles de soluté par litre de solution
  • Osmole - C'est la quantité d'une substance qui produit, dans une solution idéale, ce nombre de particules (le nombre d'Avogadro) qui abaisseraient le point de congélation du solvant de 1,86 K
  • Osmolalité d'une solution est le nombre d'osmoles de soluté par kilogramme de solvant
  • Osmolarité d'une solution est le nombre d'osmoles de soluté par litre de solution

L'osmolalité est une mesure du nombre de particules présentes dans la solution et est indépendante de la taille ou du poids des particules. Elle ne peut être mesurée qu'en utilisant une propriété de la solution qui dépend uniquement de la concentration en particules. Ces propriétés sont collectivement appelées les propriétés colligatives.

  • dépression de la pression de vapeur
  • Abaissement du point de congélation
  • élévation du point d'ébullition
  • pression osmotique

La pression osmotique est la pression hydrostatique (ou hydraulique) requise pour s'opposer au mouvement de l'eau à travers une membrane semi-perméable en réponse à un « gradient osmotique » (c'est-à-dire des concentrations de particules différentes des deux côtés de la membrane).

L'osmolalité sérique peut être mesurée à l'aide d'un osmomètre ou calculée comme la somme des concentrations des solutés présents dans la solution. La valeur mesurée en laboratoire est généralement appelée la osmolalité. La valeur calculée à partir des concentrations de soluté est rapportée par le laboratoire comme la osmolarité. L'écart osmolaire est la différence entre ces deux valeurs. Les deux valeurs ne correspondent généralement pas exactement pour divers: il existe un certain nombre de formules qui peuvent être utilisées et elles donnent toutes des résultats légèrement différents les formules utilisent généralement les concentrations de seulement 3 solutés (Na, glucose, urée) dans le calcul donc les contributions de substances non chargées de faible poids moléculaire anormales seront manquées, de sorte que la valeur calculée sera une faible utilisation des osmomètres qui utilisent la méthode de la pression de vapeur ne sont pas fiables en présence de produits chimiques volatils.

La tonicité est un terme fréquemment utilisé dans un contexte médical. C'est aussi un terme qui est souvent mal compris car il est défini d'au moins trois manières différentes. La définition la plus rigoureuse et la plus utile est :

La tonicité est la osmolalité efficace et est égal à la somme des concentrations des solutés qui ont la capacité d'exercer une force osmotique à travers la membrane.

Les pièces clés sont efficace et capacité d'exercer. L'implication est que la tonicité est inférieure à l'osmolalité. Combien de moins ? Sa valeur est inférieure à l'osmolalité par la concentration totale des solutés « inefficaces » qu'elle contient. Pourquoi certains solutés sont « efficaces » et d'autres « inefficaces » ?

Considérez cette expérience : Imaginez un tube en U en verre qui contient deux solutions de chlorure de sodium séparées l'une de l'autre par une membrane semi-perméable dans la partie médiane la plus basse du tube en U (voir figure ci-dessous). La membrane n'est perméable qu'à l'eau et non aux solutés (Na + et Cl - ) présents. Si la concentration totale de particules (osmolalité) de Na + et Cl - d'un côté de la membrane était plus élevée que de l'autre côté, l'eau traverserait la membrane du côté de la concentration de soluté la plus faible (ou alternativement : la concentration de H2O plus élevée) vers le côté de la concentration plus élevée de soluté. L'eau (le solvant) descend son gradient de concentration.

Si les niveaux d'eau étaient différents dans les deux branches du tube en U au début de l'expérience, alors :

  • Quelle serait la situation d'équilibre en ce qui concerne la concentration de particules (c'est-à-dire de soluté) des deux côtés de la membrane ?
  • Quelle serait la différence (le cas échéant) dans les hauteurs des niveaux d'eau des deux côtés de la membrane ?
  • La condition d'équilibre est-elle atteinte lorsque la concentration en particules (c'est-à-dire l'osmolalité) est égale des deux côtés de la membrane ?

La réponse à la dernière question est non car cela néglige la probable différence de hauteur des colonnes d'eau dans les deux branches. Cette différence de hauteur est une différence de pression hydrostatique (ou hydraulique) et cela fournit une force supplémentaire qui doit être prise en compte dans l'équilibrage des forces nécessaires pour atteindre un équilibre. (Un équilibre est présent lorsqu'il n'y a pas de mouvement net d'eau à travers la membrane.)

L'équilibre se produirait lorsque cette pression hydrostatique nette est équilibrée par la différence d'osmolalité restante entre les deux solutions. Cette différence d'osmolalité se traduit par une force osmotique qui tend à déplacer l'eau dans la direction opposée au gradient de pression hydrostatique. L'équilibre est lorsque ces forces opposées sont égales.

Considérez maintenant ce qui se passerait dans la situation ci-dessus si la membrane était remplacée par une membrane librement perméable à la fois à l'eau et aux ions (sodium et chlorure) présents. Or aucune des particules présentes n'a la capacité d'exercer une force osmotique à travers la membrane. À l'équilibre, il n'y a pas de différence dans les niveaux de fluide dans les deux branches du tube en U car les particules présentes se déplaceront à travers la membrane jusqu'à ce que les gradients de concentration pour Na + ou Cl - soient éliminés. L'osmolalité est maintenant la même des deux côtés de la membrane. A l'équilibre, il n'y aura pas non plus de gradient hydrostatique.

La conclusion est que si la membrane permet à certains solutés de la traverser librement, alors ces solutés sont totalement « inefficaces » pour exercer une force osmotique à travers cette membrane et cela doit être « corrigé » lorsque l'on considère les concentrations de particules à travers la membrane. La tonicité est égale à l'osmolalité moins la concentration de ces solutés inefficaces et fournit la valeur correcte à utiliser.

L'osmolalité est une propriété d'une solution particulière et est indépendante de toute membrane.

La tonicité est une propriété d'une solution en référence à une membrane particulière.

Il est strictement faux de dire que tel ou tel fluide est isotonique avec le plasma - ce qu'il faut dire, c'est que le fluide particulier est isotonique avec le plasma en référence à la membrane cellulaire (c'est-à-dire que la membrane doit être spécifiée.) Par convention, cette spécification n'est pas nécessaire en pratique car il est entendu que la membrane cellulaire est la membrane de référence impliquée.

Du point de vue d'une cellule, c'est le gradient osmolaire net à travers la membrane cellulaire à tout moment qui est important. La tonicité (et non l'osmolalité) est importante pour prédire le résultat final global (l'état d'équilibre) d'un changement d'osmolalité car elle permet aux solutés qui traverseront la membrane. Toutes les cellules du corps (à quelques exceptions près, par exemple les cellules de la moelle hypertonique du rein) sont en équilibre osmotique les unes avec les autres. Le mouvement de l'eau à travers les membranes cellulaires se produit facilement et rapidement et se poursuit jusqu'à ce que les tonicités intracellulaire et extracellulaire soient identiques. Si l'eau peut traverser la membrane plus rapidement que le soluté inefficace ne peut traverser, alors l'effet d'un changement brusque de l'osmolalité extracellulaire peut être initialement et temporairement différent de celui prédit à partir du seul changement de tonicité aiguë.

Si une solution hyperosmolaire était administrée à un patient, cela aurait tendance à faire sortir l'eau de la cellule. Cependant, si le soluté responsable de l'hyperosmolalité était également capable de traverser les membranes cellulaires, il entrerait dans la cellule, augmenterait l'osmolalité intracellulaire et empêcherait cette perte de liquide intracellulaire. C'est le cas de l'hyperosmolalité due à des concentrations élevées d'urée, car l'urée traverse relativement facilement les membranes cellulaires.

L'hyperglycémie chez les diabétiques non traités entraîne une ECF qui est à la fois hyperosmolaire et hypertonique (par rapport à la situation normale) car le glucose ne peut pas facilement pénétrer dans les cellules dans ces circonstances. L'eau sort des cellules jusqu'à ce que le gradient osmolaire soit aboli.

Dans certaines situations, une définition plus opérationnelle de la tonicité est utilisée pour expliquer le terme : bien qu'elle ne soit pas incorrecte, cette explication est moins polyvalente et rigoureuse que celle discutée ci-dessus. Ceci est basé sur l'expérience d'immersion de globules rouges dans diverses solutions de test et d'observation du résultat. Si les globules rouges gonflent et se rompent, la solution à tester est dite hypotonique par rapport au plasma normal. Si les globules rouges rétrécissent et deviennent crénelés, la solution est dite hypertonique.

Si les globules rouges restent de la même taille, la solution à tester est dite isotonique avec le plasma. La membrane des globules rouges est la membrane de référence. Les globules rouges placés dans une solution saline normale (c'est-à-dire une solution saline à 0,9 %) ne gonfleront pas, de sorte que la solution saline normale est dite isotonique. L'hémolyse ne se produit que lorsque la solution saline est inférieure à 0,5 %. L'intérêt de cette définition de la tonicité est qu'elle est qualitative et non quantitative. Cela implique que les solutés perméants seront inefficaces car il s'agit essentiellement d'un test contre une vraie membrane.

Un important texte de physiologie (Ganong 16e éd., 1993) définit la tonicité comme un terme utilisé pour décrire l'osmolalité d'une solution par rapport au plasma (comme dans hypotonique, isotonique ou hypertonique). Cette définition moins rigoureuse est erronée car elle ne couvre pas tout le sens dans lequel le terme « tonicité » est utilisé. Ganong soutient qu'une infusion de dextrose à 5 % est initialement isotonique, mais que lorsque le glucose est absorbé et métabolisé par les cellules, l'effet global est d'infuser une solution hypotonique. C'est vraiment un problème avec sa définition. Plus correctement, on dirait que le dextrose à 5 % est initialement isosmolaire au plasma (et cela évite l'hémolyse). Le glucose est un soluté perméable chez les non diabétiques et peut facilement pénétrer dans les cellules. Lorsqu'il est perfusé, le dextrose à 5 % est très hypotonique (par rapport à la membrane cellulaire) bien qu'il soit isosmolaire. L'eau ne quitte pas les cellules initialement (et l'hémolyse ne se produit pas) car il n'y a pas de gradient osmolaire à travers la membrane cellulaire. La solution est cependant hypotonique et lorsque le glucose pénètre dans les cellules, l'eau le fait également. Si l'insuline n'est pas présente, ce mouvement de glucose ne se produit pas. Dans ce dernier cas, la solution est isosmolaire avant la perfusion et peut également être considérée comme isotonique après la perfusion.

Le problème particulier de cette définition est qu'elle ne distingue pas tonicité de osmolalité car il ne reconnaît pas si les solutés disponibles sont perméants (et donc « inefficaces ») ou non (et donc « efficaces ») par rapport à une membrane particulière comme dans l'exemple du glucose à 5% qui est isosmolaire mais hypotonique . La définition n'ajoute pas grand-chose à ce qui pourrait être obtenu par les termes hypo- et hyper-osmolalité. Bien sûr, la référence à l'osmolalité plasmatique réelle signifie que cette définition est effectivement la même que la définition du « test des globules rouges », tout en masquant le fait que la tonicité est référencée à la membrane cellulaire.

Notez que la tonicité est définie de plusieurs manières qui n'ont pas toutes exactement la même signification. Ceci est déroutant. La définition basée sur la tonicité comme « osmolalité effective » est la meilleure.

  • Osmolalité efficace - La meilleure définition car elle tient compte des solutés perméants et est quantitative.
  • Le test des globules rouges - Une définition qualitative pratique qui met l'accent sur l'exigence que la tonicité soit définie en référence à une membrane.
  • Comparaison avec l'osmolalité du plasma - Ne prend pas en compte les solutés perméants, et n'est pas quantitatif.

Un dernier point ici concernant la signification du terme « pression osmotique ».

Considérons à nouveau l'expérience du tube en U mais de l'eau pure d'un côté et une solution d'essai d'osmolalité inconnue de l'autre côté d'une membrane semi-perméable qui n'est perméable qu'à l'eau. L'eau se déplacera dans la solution d'essai. Que se passerait-il si d'autres quantités de la solution d'essai étaient ajoutées avant qu'un mouvement d'eau ne se produise ? Une situation d'équilibre serait atteinte à laquelle la pression hydrostatique (c. Solution.

A ce point d'équilibre, la pression hydrostatique est une mesure de la tendance osmotique dans la solution d'essai : en effet, la pression hydrostatique opposée nécessaire pour équilibrer les forces osmotiques est généralement appelée pression osmotique.

Il y aurait des difficultés pratiques à réaliser cette expérience avec des fluides corporels comme solution d'essai car la pression osmotique à mesurer est supérieure à 7 atmosphères et un tube en U à membres extrêmement longs serait nécessaire ! En variante, la pression pourrait être fournie à partir d'un piston ou d'une source de gaz comprimé plutôt que d'une colonne de fluide.


INTRODUCTION

Les études sur le transport membranaire des globules rouges (RBC) ont considérablement contribué à différentes hypothèses sur la façon dont l'eau et les petits solutés traversent la membrane biologique. Sidel et Solomon (Sidel et Solomon, 1957) ont rapporté que la perméabilité osmotique à l'eau, PF, dans les globules rouges humains était plus grande que la perméabilité à l'eau diffusionnelle, P (Paganelli et Salomon, 1957). UNE PF plus grand que P indique que la membrane contient des pores, et le rapport PF:P a été interprétée comme une mesure de la largeur des pores dans la soi-disant « théorie des pores équivalents » (Solomon, 1968). Les pores étaient supposés accueillir le transport de l'eau, de petits non électrolytes tels que l'urée, et même des anions (Brown et al., 1975 Poznansky et al., 1976 Solomon et al., 1983). Nous avons remis en question le concept dans une étude sur les globules rouges de poussin et une étude qualitative préliminaire sur les globules rouges de différentes espèces (Brahm et Wieth, 1977 Wieth et Brahm, 1977). Galey et Brahm (Galey et Brahm, 1985) ont montré qu'après une correction appropriée pour les deux PF et P lié à la phase lipidique de la membrane des globules rouges, le pore selon la théorie des pores équivalents devrait accueillir même l'inuline, qui ne peut pas pénétrer la membrane. Finkelstein (Finkelstein, 1987) a suggéré que le rapport PF:P détermine la longueur des pores logeant les molécules d'eau à l'appui de la déclaration de Macey et Farmer (Macey et Farmer, 1970), « Il semblerait que les canaux d'eau transportent de l'eau et très peu d'autre » dans les globules rouges humains. Il est généralement admis que le canal de transport d'eau dans la membrane des globules rouges (aquaporine 1, AQP1) est un transporteur d'eau spécifique ou orthodoxe. Dans d'autres cellules et systèmes cellulaires, d'autres PAQ semblent créer des voies communes vers l'eau et plusieurs autres solutés (voir Borgnia et al., 1999 Verkman et Mitra, 2000 Wu et Beitz, 2007 Litman et al., 2009 Oliva et al., 2010 Zeuthen , 2010).

Yang et Verkman (Yang et Verkman, 1998) ont réavancé l'idée que l'eau et l'urée partagent une voie commune dans les globules rouges et que la voie est le transporteur d'urée abondant UT-B (synonymes : UT3, UT11). Ils ont en outre conclu que l'UT-B était aussi efficace que l'AQP1 pour transporter l'eau dans les globules rouges. Sidoux-Walter et al. (Sidoux-Walter et al., 1999) ont remis en cause la conclusion des études d'expression dans les ovocytes par Yang et Verkman (Yang et Verkman, 1998) car ils n'ont trouvé aucune augmentation de la perméabilité à l'eau lorsque UT-B était exprimé à des niveaux physiologiques. La critique a été opposée dans une étude de RBC de souris à double knock-out (Yang et Verkman, 2002) et une étude d'inhibition par Levin et al. (Levin et al., 2007).

La présente étude a deux objectifs : elle étend la caractérisation générale du transport du chlorure, de l'urée et de l'eau dans les globules rouges de différentes espèces, et elle utilise une approche comparative pour élucider si l'UT-B dans les globules rouges crée une voie commune vers l'urée et l'eau. Inspirée de travaux antérieurs (Jacobs, 1931 Jacobs et al., 1950), la présente étude, en combinaison avec des études antérieures (Brahm et Wieth, 1977 Brahm, 1977 Brahm, 1982 Brahm, 1983b), compare la perméabilité au chlorure, à l'urée et à l'eau de GR de poussins, canards, salamandres (Amphiuma signifie), les chiens et les humains. Les résultats précédents et actuels ont été obtenus avec les mêmes techniques et sont donc directement comparables. La conclusion de la présente étude est que l'UT-B dans les globules rouges intacts ne fonctionne pas comme une voie commune qui couple le transport de l'urée et de l'eau.


Science frite du sud

L'un des défis inhérents à un mode de vie marin est de maintenir un équilibre interne contre les pressions osmotiques externes. Les membranes cellulaires sont perméables à l'eau et l'eau a tendance à s'écouler des zones à faible concentration en ions vers les zones à forte concentration en ions (ce qu'on appelle « osmose »). Bien que la cellule soit incroyablement complexe, du point de vue osmotique, il s'agit essentiellement d'un petit sac d'eau contenant des ions. Si les cellules ne sont pas isosmotiques (c. Selon la concentration ionique relative de la cellule dans l'environnement, l'eau peut entrer ou sortir d'une cellule. Dans tous les cas, ce débit d'eau est mauvais pour l'organisme et peut entraîner le ratatinement ou l'éclatement des cellules.

Différents organismes résolvent ce problème de différentes manières.

Les myxines et de nombreux invertébrés marins sont des osmoconformateurs et des conformères ioniques. Ils maintiennent simplement leurs fluides corporels isosmotiques avec l'eau de mer en utilisant les mêmes ions trouvés dans l'eau de mer. S'il n'y a pas de différence osmotique entre l'eau de mer et leurs fluides corporels, alors l'eau ne s'écoulera pas dans un sens ou dans l'autre.

La plupart des poissons téléostéens sont des osmorégulateurs et des régulateurs d'ions. Ils gardent leurs fluides corporels osmotiquement distincts de l'eau de mer et travaillent activement pour contrer les effets de l'osmose. Comme il y a moins d'ions dans les fluides corporels des poissons que dans l'eau de mer, les poissons perdent constamment de l'eau. Pour y faire face, les poissons marins «boivent» de l'eau de mer presque constamment. Comme ils ne veulent que l'eau et non le sel associé, ils ont des cellules spéciales appelées pompes à chlorure qui éliminent le sel supplémentaire.

En revanche, les requins (avec les amphibiens et les coélocanthes) sont des osmoconformateurs et des régulateurs d'ions. Leurs fluides corporels ont presque la même concentration d'ions que l'eau de mer, mais ils utilisent des ions différents. Les requins doivent faire face à un léger afflux de sel, qui est excrété par une glande rectale.

L'urée est l'un des ions utilisés par les requins. L'urée est relativement facile à produire (la plupart des organismes la fabriquent déjà sous une forme ou une autre, ils l'excrétent simplement) et fonctionne très bien en tant qu'ion d'un point de vue osmotique. Le principal inconvénient est que l'urée a un effet déstabilisant sur de nombreuses enzymes, qui est contré par l'utilisation d'un autre ion : l'oxyde de triméthylamine (TMAO). Après la mort d'un requin, l'urée contenue dans ses fluides corporels se transforme en ammoniac nauséabond et toxique.

Les requins sont souvent considérés comme des organismes « primitifs », mais ils ont une méthode complexe et efficace pour vivre dans l'eau salée. L'utilisation par les requins d'un déchet pour maintenir l'équilibre osmotique est encore une autre chose étonnante à propos de ces animaux.

Burger, J., & Hess, W. (1960). Fonction de la glande rectale dans la science de l'aiguillat commun, 131 (3401), 670-671 DOI : 10.1126/science.131.3401.670

Foskett JK, & Scheffey C (1982). La cellule chlorure : identification définitive comme cellule sécrétrice de sel chez les téléostéens. Science (New York, N.Y.), 215 (4529), 164-6 PMID : 7053566

SMITH., H. (1936). LA RÉTENTION ET LE RLE PHYSIOLOGIQUE DE L'URÉE DANS LES ELASMOBRANCHII Biological Reviews, 11 (1), 49-82 DOI: 10.1111/j.1469-185X.1936.tb00497.x


Solutions hypertoniques

Les solutions hypertoniques ont un plus haut concentration d'électrolytes que le plasma. Lorsqu'une solution hypertonique est administrée par voie intraveineuse, le liquide se déplace des espaces interstitiels et intracellulaires dans la circulation sanguine pour diluer les électrolytes. Des exemples courants de solutions hypertoniques sont D5 dans une solution saline normale à 0,9 % et D5 dans les bagues lactées. L'administration de solutions hypertoniques doit être surveillée de très près, car elles peuvent rapidement entraîner une surcharge liquidienne.


Pourquoi une solution d'urée est-elle hypotonique par rapport aux GR ? - La biologie

Chapitre 4 : Transport osmolalité et tonicité

1. En supposant une dissociation complète, laquelle des solutions suivantes aura la plus grande osmolalité ?

2. En supposant une dissociation complète, l'osmolalité d'une solution contenant 100 mM de NaCl, 100 mM de glucose et 20 mM de CaCl2 est:

3. Le transport de l'eau à travers la membrane cellulaire se fait par :

une. diffusion à travers la partie phospholipidique de la membrane cellulaire

b. diffusion à travers des canaux sélectifs d'ions

c. diffusion à travers les pores de l'aquaporine

4. Si la membrane cellulaire du globule rouge est perméable au glycérol et que l'osmolalité du contenu des globules rouges est de 286 milliosmoles/kg d'eau, qu'arriverait-il aux globules rouges s'ils étaient placés dans une solution de 286 mM glycérol? Les cellules seraient :

une. rétrécir et stabiliser à un volume réduit (créné)

b. rétrécir pendant un moment puis revenir à leur volume d'origine

c. ni rétrécir ni gonfler

ré. gonfler et finir par éclater (hémolyser)

5. Etant donné que la membrane cellulaire est librement perméable au glycérol, et que l'osmolarité du contenu des globules rouges est de 300 mOsmoles/L, une solution de 300 mM de glycérol est :

une. isotonique et isosmotique aux globules rouges

b. isotonique mais non isosmotique aux globules rouges

c. isosmotique mais non isotonique aux globules rouges

ré. ni isotonique ni isosmotique aux globules rouges

6. Étant donné que la membrane cellulaire est effectivement imperméable au NaCl mais librement perméable à l'urée, et que l'osmolalité du contenu des globules rouges est de 300 mOsmoles/kg d'eau, une solution contenant 100 mM de NaCl et 100 mM d'urée est :

une. hypotonique et isosmotique aux globules rouges

b. isotonique et isosmotique aux globules rouges

c. isosmotique et hypertonique aux globules rouges

ré. ni isotonique ni isosmotique aux globules rouges

7. Laquelle des propositions suivantes est la définition la plus précise d'une solution isotonique aux globules rouges ?

une. une solution qui a une molarité égale à la molarité du contenu cellulaire

b. une solution qui a une osmolalité égale à l'osmolalité du contenu cellulaire

c. une solution dans laquelle les globules rouges ne gonflent ni ne rétrécissent

ré. aucune des descriptions ci-dessus n'est exacte

8. Transport de l'eau à travers la membrane cellulaire :

b. se produit parfois par diffusion facilitée

c. se produit généralement d'un compartiment ayant une concentration élevée en soluté à un compartiment ayant une faible concentration en soluté

ré. maintient l'osmolarité intracellulaire environ deux fois celle du liquide extracellulaire


Que font les globules rouges dans une solution hypertonique ?

Lorsqu'un globule rouge est placé dans une solution hypertonique, il rétrécit à mesure que l'eau est aspirée hors de la cellule et dans la solution environnante. Si la même cellule sanguine est placée dans une solution hypotonique, la taille de la cellule sanguine augmente. Les cellules sanguines dans les solutions isotoniques ne rétrécissent pas et ne gonflent pas.

La raison pour laquelle les cellules sanguines changent de taille lorsqu'elles sont placées dans une solution avec une concentration en sel différente est due au processus d'osmose. L'osmose amène les solutions à forte concentration en sel à extraire l'eau des zones à faible concentration en sel.

Il existe quelques exceptions à ce phénomène. Les cellules sanguines peuvent puiser de l'eau et éclater lorsqu'elles sont placées dans une solution hypertonique lors de quelques occasions spéciales. Certaines maladies affectent l'intégrité structurelle des cellules sanguines. De plus, lorsque les cellules sanguines humaines sont exposées à des températures proches du point de congélation, elles peuvent aspirer de l'eau et éclater.

L'osmose est un phénomène important pour les systèmes vivants. La quantité de sel dans une solution donnée a tendance à se diffuser dans l'environnement, aboutissant finalement à un équilibre. En plus des cellules sanguines, les reins fonctionnent en utilisant des principes osmotiques. Les reins filtrent le sang d'un animal pour éliminer l'excès de sel et équilibrer la quantité d'eau dans l'animal.


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Solutions isotoniques, hypertoniques et hypotoniques

Dans cet article, nous allons passer en revue trois types de solutions : les solutions isotoniques, hypertoniques et hypotoniques.

Avant d'entrer dans les types spécifiques, nous allons d'abord passer en revue le scénario dans lequel la solution existe. Par exemple, lorsque nous parlons des solutions ci-dessus, ce sont des solutions en dehors d'une substance. Par exemple, disons si nous plaçons une cellule dans une solution, c'est l'exemple que nous utiliserons pour toutes les différentes solutions. La solution à l'extérieur de la cellule est ce à quoi nous faisons référence lorsque nous parlons d'isotonique, d'hypertonique ou d'hypotonique. La solution peut être de l'eau pure ou la solution peut être de l'eau avec un soluté dissous dedans, ou toute autre solution de ce type.

Pour les exemples ci-dessous, nous utiliserons une cellule qui a une concentration en NaCL de 0,9%. La concentration d'eau à l'intérieur est donc de 99,1 %.

Solution isotonique

Une solution isotonique est une solution dans laquelle la même quantité de soluté et de solution est disponible à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. La solution et le pourcentage de soluté sont les mêmes à l'intérieur de la cellule que dans la solution à l'extérieur de la cellule. Par conséquent, en utilisant les chiffres ci-dessus, une cellule placée dans une solution d'eau avec 0,9% de NaCL est en équilibre. Ainsi, la cellule reste de la même taille. La solution est isotonique par rapport à la cellule.

Solution hypertonique

Une solution hypertonique est une solution qui contient plus de soluté que la cellule qui y est placée. Si une cellule avec une concentration de NaCl de 0,9% est placée dans une solution d'eau avec une concentration de 10% de NaCl, la solution est dite hypertonique. Hyper signifie plus, ce qui signifie que la solution dans laquelle la cellule est placée contient plus de soluté que la solution à l'intérieur de la cellule. Lorsque la solution contient plus de soluté, cela signifie qu'elle contient moins d'eau. La solution à l'extérieur de la cellule est à 10 % de NaCl, ce qui signifie qu'elle est à 90 % d'eau. La solution à l'intérieur de la cellule est à 0,9 % de NaCl, ce qui signifie qu'elle est à 99,1 % d'eau. N'oubliez pas que la solution s'écoule d'une concentration d'eau plus élevée vers une concentration d'eau plus faible. Il s'agit de diluer les zones de concentrations de solutés plus élevées, afin que l'équilibre puisse être atteint. Étant donné que la solution extérieure est composée à 90% d'eau tandis que l'intérieur contient 99,1% d'eau, l'eau s'écoule de l'intérieur de la cellule vers la solution extérieure pour diluer les zones à forte concentration de soluté. Par conséquent, la cellule perd de l'eau et rétrécit.

Encore une fois, lorsque nous faisons référence à une solution pour dire qu'elle est hyper et hypo, nous faisons référence à la quantité de soluté présente dans la solution par rapport au soluté à l'intérieur de la cellule qui se trouve dans la solution. Si la solution à l'extérieur de la cellule a plus de soluté que la solution à l'intérieur de la cellule, la solution est hypertonique. Si la solution à l'intérieur de la cellule contient plus de soluté que la solution à l'extérieur de la cellule, la solution est hypotonique. Si la solution à l'extérieur de la cellule contient le même soluté que la solution à l'intérieur de la cellule, la solution est isotonique.

Solution hypotonique

Une solution hypotonique est une solution qui contient moins de soluté que la cellule qui y est placée. Si une cellule avec une concentration en NaCl est placée dans une solution d'eau distillée, qui est de l'eau pure sans substances dissoutes, la solution à l'extérieur de la cellule est à 100 % d'eau et à 0 % de NaCl. A l'intérieur de la cellule, la solution est à 99,1 % d'eau et à 0,9 % de NaCL. L'eau, encore une fois, passe d'une concentration plus élevée à une concentration plus faible. Ainsi, l'eau passe de la solution d'eau distillée à l'intérieur de la cellule. En conséquence, la cellule gonfle et peut-être éclate. Ainsi, mettre une cellule avec soluté dans une solution d'eau distillée provoquera un gonflement et un éventuel éclatement de la cellule.

La principale façon de se souvenir de tout cela est que lorsque nous parlons des différentes solutions, nous parlons de la solution extérieure, pas de la solution à l'intérieur de la cellule. Then, next, when we talk about isotonic, hypertonic and hypotonic solutions, we can use the prefixes and suffixes to determine which is which. The suffix -tonic is in relation to the amount of solute in the solution. Hyper means more, hypo means below. So a hypertonic solution is a solution which contains more solute than the solution inside of the cell. And a hypotonic solution is a solution which contains less solute than the solution inside of the cell. This is the best way to learn this.


Osmosis in eggplant and potato cells

Matériaux

  • Thin slice of eggplant
  • Two slices of potato pre-cut
  • NaCl (table salt)
  • 2 test tubes
  • 10% NaCl solution
  • 1 piece of weigh paper or plastic

Procédure

  1. Obtain a thin slice of eggplant. Sprinkle the eggplant with salt. Place on a piece of plastic or weigh paper. Incubate at room temperature for approximately 10 minutes.
  2. Obtain two pieces of peeled potato, approximately 2 cm X 0.25cm. Label two test tubes with a wax marker at the 5 cm point
    Tube 1: Add distilled water to the 5 cm mark
    Tube 2: Add 10% sodium chloride to the 5 cm mark

Add a potato piece to each tube and incubate at room temperature for

15 minutes Pour off the solution and feel each potato piece. Rinse test-tubes thoroughly with water to remove traces of salt and potato starch

Observations

Describe how the eggplant slice looks.

In terms of osmosis, why does it appear this way?

Were eggplant cells exposed to a hypertonic or a hypotonic environment (choose 1)

What is the experimental variable in the potato experiment?

Identify 2 controlled variables in the potato experiment

Which potato piece is stiff? Explain why with respect to osmosis.

What happens to human red blood cells when placed in saline, an isotonic solution?

A slug is a garden pest. Why, in terms of osmosis, do some people salt slugs?