Hello,
quelqu'un peut me dire si ceci est juste:
la bicouche lipidique en entière (avec ses têtes polaires même si elles sont partiellement chargées ?) est considérée comme un diélectrique; les solutions de part et d'autre de la membrane = conducteurs --> la membrane n'est pas un condensateur mais un diélectrique qui compose le condensateur qu'est l'ensemble des 2 solutions + la membrane.
remerciements d'avance!
Hello Bonbon25;
Oui effectivement certaines têtes polaires sont partiellement chargées, mail il existe qu’un seul phospholipide qui est chargé négativement qui est la phosphatidylsérine et qui est situé essentiellement du coté cytoplasmique, pour ce qui est de ta phrase je trouve qu’elle est correcte, d’autant que j’ai trouvé une bonne définition qui correspond a ce qui est la relation entre un diélectrique et un condensateur:
http://www.futura-sciences.com/fr/de...lectrique_347/
Cordialement,
Katie.
Ce condensateur ne marche pas car il viole trop de lois de la physique.Envoyé par Bonbon25
L'électroneutralité.
L'électricité.
Les liaisons chimiques.
La thermodynamique.
La loi de Coulomb.
...
Pourriez vous être plus clair car empiriquement, la membrane se comporte réellement comme un condensateur suivant les lois que j'ai à peu près appris au Lycée et en Prépa ...Ce condensateur ne marche pas car il viole trop de lois de la physique.
L'électroneutralité.
L'électricité.
Les liaisons chimiques.
La thermodynamique.
La loi de Coulomb.
...
Je ne suis pas un spécialiste des condensateurs donc il y a peut être des propriétés qui sont violés mais je ne vois pas lesquels.
Vous ne pouvez le prouver.
1/ Il y a le problème de l'électroneutralité qui impose qu'un soluté reste neutre. Cette loi est violée à l'approche de la membrane.
Cette violation entraine un autre problème car pour maintenir la charge au niveau de la membrane, il faut que le modèle trouve une solution à une petite distance de la membrane. C'est un problème de limite.
Il est possible de considérer que la membrane viole le principe d'électroneutralité mais alors il doit être possible de dire comment on la maintient à petite distance.
2/ La membrane est perçée par des poses/canaux => il sont tellement nombreux qu'il n'existe pas assez d'energie pour maintenir le potentiel et la chaleur dégaée serait largement supérieure à celle observée.
3/ Violation de Coulomb. C'est une fonction qui varie en inverse du carré dela distance => les ions n'ont pas la même force en fonction de la distance => le champ est plus faible que celui, calculé...
4/ Les liasion ave les molecules d'eau sont plus fortes que les liaisons qui pourraient exister de l'autre coté de la membrane => impossible de créer la charge.
etc....
Prenons un exemple visuel :
les cellules humaines ont un potentiel de membrane négatif. Cela veut dire qu'il y plus de charges positives à l'exterieur.
La seule conclusion possible est =>
Il y a plus de Na+ à l'exterieur qu'à l'intérieur.
L'équation de Goldman Hodgkin et Katz nous permet alors de réprésenter le shéma ci-dessous :
Où sont les charges négatives ?
Bien sur je n'ai pas représenté les molecules d'eau.
J'ai dit "empiriquement" et j'espère que vous pouvez me dire comment on le prouve avec un condensateur classique d'un circuit imprimé.Vous ne pouvez le prouver
oui il existe des canaux et des pores mais ils sont loin d'être ouvert en permanence.2/ La membrane est perçée par des poses/canaux => il sont tellement nombreux qu'il n'existe pas assez d'energie pour maintenir le potentiel et la chaleur dégaée serait largement supérieure à celle observée.
Je pense que cela est du à la loi de poisson qui dit que tous les différences de potentiels viennent de petites déviations de l'électroneutralité dans un petit volume. d'où les lois de Nernst sont considérés avec la loi de poisson. C'est par la violation de ce principe que la membrane se comporte comme un condensateur (accumulation de charges d'un coté pendant un court instant analogie au cycle charge / décharge d'un condensateur)Il est possible de considérer que la membrane viole le principe d'électroneutralité mais alors il doit être possible de dire comment on la maintient à petite distance.
Microscopiquement, ca reste un problème mais les charges des pores et des canaux aident grandement.3/ Violation de Coulomb. C'est une fonction qui varie en inverse du carré dela distance => les ions n'ont pas la même force en fonction de la distance => le champ est plus faible que celui, calculé...
La théorie du fonctionnement du pore indique que la particule se déshydrate avant de se mouvoir de l'autre côté.4/ Les liasion ave les molecules d'eau sont plus fortes que les liaisons qui pourraient exister de l'autre coté de la membrane => impossible de créer la charge.
Tous vient de cette référence : Ion channels of Excitable Membranes , Bertil Hille
Le problème doit être un rapport d'échelle, comme avec la physique quantique et la physique classique,
Je comprends vos idées mais macroscopiquement, la membrane suit la loi d'ohm, se charge lorsque j'envoie un courant et décharge ensuite, la capacitance est mesurable, les lois classiques (i=dq/dt et cie) sont utilisables. Toutes modèles actuels utilisent le fait que la membrane se comporte comme un condensateur. Je ne vois pas pourquoi dans la définition d'un condensateur, il faut que les propriétés que vous venez d'énoncer doit être respecté. Le principe d'électroneutralité n'est qu'une simplification venant de Nernst et Planck de la diffusion des particules pas une réalité à tout instant. Et c'est sa violation qui fait qu'on considère la membrane comme ayant une capacité Réf : Physiologie du Neurone édition doin.
Je comprends qu'on puisse dire que ce n'est pas condensateur mais qu'il se comporte comme tel mais pas que ça ne marche pas comme un condensateur même si nanoscopiquement, c'est loin d'être le cas. ( A moins que j'ai loupé quelque chose )
lLa conclusion est fausse même si c'est vrai. On peut dire qu'il y a moins chlorure à l'extérieur aussi...es cellules humaines ont un potentiel de membrane négatif. Cela veut dire qu'il y plus de charges positives à l'exterieur.
La seule conclusion possible est =>
Il y a plus de Na+ à l'exterieur qu'à l'intérieur.
Le potentiel membranaire ne vient pas d'une différence de ce charges (Principe d'electroneutralité) mais vient de de la diffusion des espèces ioniques, del'équation de Nernst. Soit c'était un piège soit vous n'avez pas fait attention ...
Bien cordialement,
Alphreta
1/ La définition même d'un condensateur exige qu'il y ait autant de charges d'un coté que de l'autre.
Vous ne pouvez pas avoir de condensateur.
un court instant ? le potentiel reste stable des heures même après avoir empêché toute réaction ATP.accumulation de charges d'un coté pendant un court instant analogie au cycle charge / décharge d'un condensateur)
2/ Un condensateur a d'habitude des surfaces conductrices planes ou les charges sont concentrées. Quand une surface a une grande épaisseur il y non symétrie des charges.
3/ vous éludez le problème crucial des liaisons avec les molécules d'eau. Les ions sont hydratés.
4/ Répondez à mon énigme visuelle ou proposez moi un contre exemple ?
L'équation de Nernst comprend des concentrations qui sont elles-mêmes le reflet du nombre de charges contenues dans un volume.Le potentiel membranaire ne vient pas d'une différence de ce charges (Principe d'electroneutralité) mais vient de de la diffusion des espèces ioniques, del'équation de Nernst. Soit c'était un piège soit vous n'avez pas fait attention ...
J'ai fait attention mais vous ne comprenez pas le pouvoir silencieux des molécules d'eau (qui ne sont pas neutres)
En quoi ?Microscopiquement, ca reste un problème mais les charges des pores et des canaux aident grandement.
Il y a autant de charges, d'un côté et de l'autre, je suis d'accord. Mais vous n'avez pas cité électroneutralité et toutes les autres lois.1/ La définition même d'un condensateur exige qu'il y ait autant de charges d'un coté que de l'autre.
Vous ne pouvez pas avoir de condensateur.
Citation:
accumulation de charges d'un coté pendant un court instant analogie au cycle charge / décharge d'un condensateur)
un court instant ? le potentiel reste stable des heures même après avoir empêché toute réaction ATP.
C'est la même chose qui se passe avec une membrane : il y a une accumulation de charges positifs d'un côté et négative de l'autre côté (charge) la quantité est la même, la polarité n'est pas la même -> c'est exactement la même chose qu'un condensateur : charge +q d'un côté et -q de l'autre.
Faux !!!le potentiel reste stable des heures même après avoir empêché toute réaction ATP.
Le flux de sodium diminue de 10% en 2h.
Référence
Active transport of cations in giant axons from Sepia and Loligo.
HODGKIN AL, KEYNES RD.
J Physiol. 1955 Apr 28;128(1):28-60. No abstract available.
vous oubliez le potentiel de Donnan (Réf : http://en.wikipedia.org/wiki/Gibbs-Donnan_effect) et la pompe ATPase NA/K responsable de 10% du potentiel membranaire !! Référence : http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_pump
Non c'est la propriété des canaux et des pores. Ils déshydratent partiellement les ions.3/ vous éludez le problème crucial des liaisons avec les molécules d'eau. Les ions sont hydratés.
Ion movement through gramicidin A channels. On the importance of the aqueous diffusion resistance and ion-water interactions.
Andersen OS, Procopio J.
Acta Physiol Scand Suppl. 1980;481:27-35
Les résidus des acides aminés des canaux sont électriquement chargés.Citation:
Microscopiquement, ca reste un problème mais les charges des pores et des canaux aident grandement.
En quoi ?
Réf : On en parle pas vraiment mais on y explique les fonctions de certains résidus : The gramicidin ion channel: a model membrane protein.
Kelkar DA, Chattopadhyay A.
Votre énigme est fausse, le potentiel membranaire n'est pas du à un excès de charges positifs à l'extérieur. Il y a électroneutralité à l'extérieur et à l'intérieur. C'est limite du sophisme votre question ! Les charges négatives sont aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur. Je ne tomberai pas dans le piège.4/ Répondez à mon énigme visuelle ou proposez moi un contre exemple ?
A lire : http://en.wikipedia.org/wiki/Voltage_clamp
On y parle de la capacitance de la cellule qui est un problème lors d'études électrophysiologiques.
La capacité d'une membrane est d'environ1.01.3F/cm2 , Hodgkin et Huxley ont largement étudié cette capacitance pour l'étude du potentiel d'action (prix nobel)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/en...tcmdl=Abstract.[ta]%20AND%20117[vol]%20AND%20500[page]&doptcmdl=Abstract
s'il n'y a qu'un article à lire : c'est celui-là. Il fait partie des 5 articles majeures sorties en 1952 qui leurs a permis d'obtenir le prix nobel en 1963.
Voici ce qu'il dise à la première page de l'article
The results described in the preceding papers suggest that the electrical
behaviour of the membrane may be represented by the network shown in
Fig. 1. Current can be carried through the membrane either by charging the
membrane capacity or by movement of ion-s through the resistances in parallel
with the capacity.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Alan_Lloyd_Hodgkin
http://fr.wikipedia.org/wiki/Andrew_Huxley
Si vous voulez continuer la discussion, mettez des références. Je peux vous dire que Dieu existe, sans référence tout est vrai et rien n'est faux.
bien cordialement
Alphreta
oulala, le débat!
j'aurais aimé y participer mais la physique est bien loin creusée dans mon cerveau je préfère ne rien dire
merci à vous tous en tous cas
J'en ait même oublié ta question.
La membrane peut-être considéré comme un diélectrique avec une certaine permissivité qui peut varier. Et tu as raison de dire que le condensateur peut-être considéré comme les deux solutions et le diélectrique. Mais je ne considérerais pas tout le volume intracellulaire ou extra mais une partie seulement proche de la membrane, mais bon ca ne change pas grand chose.
On considère que la constante diélectrique de la membrane est proche de 2.
Sinon j'ai posté une image d'un article, et j'ai oublié de vérifier s'il est libre ou pas. Je sais que l'article est totalement gratuit...
Vous vous lancez vous même un piége avec cet exemple !
C'est certainement le plus mauvais exemple à prendre dans la mesure où il n'y a aucun fait qui puisse prouver sa non -existence.
Revenons à cette discussion et vous remercie de la réponse postée ici
http://forums.futura-sciences.com/bi...-de-repos.html
Pour la clarté de la discussion, essayons de ne discuter que d'une seule idée par post.
Dans un condensateur électrique:
- Il n'y pas de mouvement d'atomes.
- Il n'y a qu'une migration d'électrons.
- Ces électrons sont amenés ou enlevés en quantité égale par le circuit electrique.
- Il n'y a pas de passage par le dialectrique (sauf courant de fuite)
Dans un condensateur membranaire:
- Il y a mouvement d'atomes.
- Il n'y a pas de migration des seuls électrons .
- Ces atomes sont amenés ou enlevés en quantité égale à travers la membrane.
- Il y a passage par le dialectrique
- Il peut y avoir des charges négatives et positives de chaque coté
- Il n'y pas systématiquement égalité des charges négatives et positives.
Cet exemple contredit votre première citation avec une égalité de charges q+ et q-.
En effet, au départ, si nous avons une solution de KCl d'un coté, une membrane semi-perméable au K+ et de l'eau de l'autre coté.
En fin de diffusion, vous avez bien deux solutions électroneutres de chaque coté mais que de l'eau et des charges positives (K+) de l'autre coté :
je suis toujours intéressé de savoir comment se réalise la capaticté de la membrane dans ce cas ?
Un petit dessin, une référence ?
Dernière modification par somasimple ; 28/02/2009 à 07h14.
Je vais mettre des blaises spoiler pour éviter que ça soit trop "pavé".
Euh franchement, je trouve que c'est illisible quand c'est plusieurs posts. Car j'en loupe très souvent un ou deux. Si vous vous voulez, je fais des petits 1) et des petits 2).Pour la clarté de la discussion, essayons de ne discuter que d'une seule idée par post.
I Je crois que j'ai compris le problème entre vous et moi.
Vous utilisez vous même le mot condensateur membranaire, qui a été étudié par Hodgkin Huxley Cole et cie. C'est sûr que ça ne ressemble pas à condensateur électrique ... Si vous ne considérez pas que la solution intracellulaire puisse être considéré comme une résistance, car ça ne ressemble pas à une vrai résistance, vous ne voyez pas que la cellule puisse être considéré comme un circuit RC dont où la résolution mathématique et empirique est la même.Dans un condensateur membranaire:
Alors, on séparerait la physique, la chimie et la biologie, et je pense
que ça serait triste. On ne comprendrait pas les débits d'air à travers la trachée qui suit une loi 1/r4, de même pour le sang. On ne pourrait pas étudier les connexions des réseaux nerveux puisque les axones ne sont pas des fils électriques.
Donc à partir d'un moment lorsqu'on se rencontre que l'expérience décrit une loi physique, il faut faire des approximations, et ce n'est pas grave si ce n'est pas comme dans un formule mathémathique : pur et sans surprise. Pour moi un condensateur, c'est une membrane diélectrique et deux parties conductrices. Pour vous, c'est sûrement autre chose de plus précis. On a tous les deux raisons. Je suis d'accord avec vous pour vos définitions de capacité électrique et membranaire mise à part quelques points que je cite ci dessous..
II Condensateur électrique
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Un truc qui n'a rien à voir avec la biologie, je crois que le condensateur n'est pas si isolant que cela. De l'autre côté, la charge est -q équivalent à la charge +q dans l'autre bonne : le courant est passé (je ne sais pas si on peut dire qu'il a changé de signe).
Cf http://fr.wikipedia.org/wiki/Condens...ectricit%C3%A9)
Les indices 1 et 2 repérant chacune des bornes. Qk étant la charge de la borne k et Vk son potentiel électrique (k = 1 ou 2). La borne au potentiel le plus élevé (borne positive) est donc chargée positivement. La charge "totale" d'un condensateur Qt = Q1 + Q2 est donc NULLE. Procédant par influence électrostatique, le courant "pénétrant" par une borne ressort à l'identique par l'autre borne alors que les armatures sont séparées par un isolant !
III
Alors si vous partez du principe que la membrane ne laisse passer que du potassium.Cet exemple contredit votre première citation avec une égalité de charges q+ et q-.
En effet, au départ, si nous avons une solution de KCl d'un coté, une membrane semi-perméable au K+ et de l'eau de l'autre coté.
En fin de diffusion, vous avez bien deux solutions électroneutres de chaque coté mais que de l'eau et des charges positives (K+) de l'autre coté
Alors dans l'hypothèse de votre conclusion (que des charges K+ et de l'eau d'un coté), les solutions ne sont pas électroneutres. L'électroneutralité n'est défini que pour un compartiment côté extérieur ou intérieur mais pas les deux à la fois (sauf si on veut faire des choses compliqués qui ne nous intéressent pas ici). A t=0, les solutions sont électroneutres.
Lorsqu'on calcule le potentiel d'inversion par l'équation de Nernst, il est infini .. oups. Mettons 1e-20 M de KCl dans l'eau, (l'eau n'est jamais pur) et 1 M KCl de l'autre côté. Le potentiel d'inversion est de 1162 mV à 293K.
Cela veut dire que le K+ passe d'un côté créant un champ électrique monstreux et repasse illico de l'autre côté (du côté plus concentré).
Donc pour moi, à t=+infini, rien n'a pratiquement changé. Le KCl reste de son côté pour ne pas violer l'électroneutralité. Il y a sûrement un léger courant capacitif du au passage du K+ d'un côté mais qui est résorbé pas le passage de l'autre côté. On devrait mesurer 1Volt avec un voltmètre. C'est difficile à croire mais pour une seule espèce ionique les concentrations ne s'égalisent pas. Il y a un peu plus de K+ du côté eau qu'à t=0 mais supranégligeable par rapport à 1M. Cette violation d'électroneutralité ne dépasse pas 10Å.
il faut faire attention en prenant les exemples de diffusion car ce n'est pas la réalité biologique. A une telle différence de concentration, l'osmolarité fait son job avant quoi que ce soit d'autre. Et la membrane biologique casse avec un champ électrique trop grand.
Lire la suite en bas.
III
Mais aucune membrane n'est assez sélectif pour ne laisser passer qu'un seul ion. Même le canal le plus sélectif laisse passer une panoplie d'ions généralement du même signe.
Donc pour plusieurs ions, le flux net (pour tous lse ions) est nul mais le flux net pour chacun de ces ions n'est pas nulle,
ce la veut dire : INa + IK + ICl + ICa = 0
mais INa, IK, ICl, ICa différent de 0.
donc les concentrations vont s'égaliser si plusieurs ioniques traversent d'où l'arrivée dans les cellules de pompes nécessitant de l'énergie qui permettent de garder constante les concentrations de part et d'autre de la membrane.
Iv
Lisez l'article d'Hogkin Huxley, c'est gratuit et c'est une référence en plus mais c'est long...Je suis toujours intéressé de savoir comment se réalise la capaticté de la membrane dans ce cas ?
Un petit dessin, une référence ?
Lorsqu'on place une électrode à l'intérieur de la cellule, et qu'on utilise la méthode Voltage Clamp : On impose le potentiel membranaire. Par exemple, on va dire le potentiel de repos d'une cellule quelconque : -60mV.
On veut dépolariser la cellule à -20 mV pour activer les canaux Na+ par exemple. On va changer le potentiel membranaire de la cellule en effectuant une dépolarisation. L'électrode est fait d'AgCl mix d'argent et de chlorure. En dépolarisant, on libére des ions chlorure qui eux vont faire changer le potentiel membranaire.
Ces ions doivent dépolariser la pipette de verre qui possède sa propre capacitance. Puis ces ions chlore doivent remplir la cellule et dépolariser toute la cellule. Donc avant que le potentiel passe de -60 à -20mV, il faut du temps, à cause d'une part de la résistance de la solution et de la capacité de la membrane qui isole la cellule.
Qu'est ce qu'on observe ?
Ceci et à chaque fois que je patch une cellule, dans le schéma emplacez 0 par -60mV et 1 par -20mV.
Circuit RC classique, je peux mesurer R, je peux mesurer Tau. Puisque Tau = RC, j'ai Cm très facilement.
Voici une utilisation classique de la Cm (voir wikipédia à patch-clamp)
Cliquez pour afficher
cordialement,
Alphreta
