Maintenir une concentration dans une solution

[pmassonnat]

Bonjour,

je souhaiterai discuté d'un problème courant en biologie l’homéostasie. MAIS, je veux le faire au travers du regard d'un chimiste car pour moi c'est un problème de chimie et je pense que de nouveau concepts et approches de ce problème pourraient émerger du point de vue d'une personne non spécialisé en biologie.

Plus simplement, je cherche des moyen de maintenir au mieux une concentration en ion ou en molécules plus complexes tel que des sucres (hydrocarbures oxygénés) ou des acides aminés (hydrocarbures du groupe carboxylique et amine). Dans un cadre où des réactions chaotiques ont lieu dans la solution.

On pose une condition qui n'est pas des moindres d'un point de vue cinétique. Il est possible d'augmenter le volume de la solution pour diminuer l'impacte de ces réactions chaotiques sur les concentration de la solution (en gros les réactions chaotiques ont une cinétique qui ne dépend pas des concentrations, les quantité de transformation reste fixe quelque soit le volume de la solution). Tout ce passe comme si un petit malin venait prélever des molécules au hazar dans le temps et qu'il fallait les remplacer le plus vite possible pour que la concentration ne varie pas trop.

Mon bute est de tendre vers un système qui possède la plus grande autonomie possible, dont le procédé de régulation doit être le plus automatisable possible et le plus fiable possible.

Des idées?
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[Kemiste]

Bonjour.

Il faudrait peut être plus de détails. Étudies-tu une réaction en particulier ? Quelles sont les concentrations en jeu ? Les volumes ? As-tu un mélange de sucres et d'acides aminés ? Peut-on choisir la concentration initiale ? As-tu une idée de la cinétique ?

SI je comprends ton problème, il faudrait trouver une solution pour ajouter des molécules précises à un système ou des molécules sont prélevées de façon aléatoire ? Ce n'est pas simple... As-tu un exemple précis ?

PS : on ne parle pas d'hydrocarbures oxygénés et du groupe carboxylique et amine pour parler des sucres et des acides aminés.

[pmassonnat]

Bonjour Kemiste,

merci de prendre le temps de t’intéresser à mon problème.

Il faudrait peut être plus de détails. Étudies-tu une réaction en particulier ?
Non, je cherche des approches génériques que je pourais utiliser et réutiliser a chaque fois que je découvrirais une nouvelle molécule dont je dois maintenir la concentration. Mais c'est peut être un peu idéaliste et candide de ma pare...

Quelles sont les concentrations en jeu ?
Pour le sucre par exemple on peut dire que c'est de l'ordre de 1g/L
mais pour des acides aminé ou des vitamine on peut aller sur un ordre de grandeur de l'ordre de la nmol/L
Pour les ions on est plutôt de 'ordre de 100 mmol/L
Pour être le plus claire possible, a terme l'idéale serai de maintenir cette solution (la meilleur pour la culture cellulaire ^^) :

https://upload.wikimedia.org/wikiped...y_molarity.png

Les volumes ?
Je pense qu'on peut parler d'un volume allant entre 1L et 200L pour rester raisonnable...

As-tu un mélange de sucres et d'acides aminés ? Peut-on choisir la concentration initiale ?
On peut effectivement réaliser un mélange initiale dont on connaîtra la concentration, mais on ne peut pas la choisir, elle est prédéterminé avec les échelles cité plus haut.

As-tu une idée de la cinétique ?
Il est possible d’estimer grossièrement la cinétique, mais comme je 'ai dit, elle est de toute façon chaotique, plus on s'éloigne du moment où l'estimation a été faite et plus cette estimation devient fausse, sans qui ne soit possible de résoudre ce problème (de toute façon même si possible, on serait mort de vieillesse avant d'y arriver...)

SI je comprends ton problème, il faudrait trouver une solution pour ajouter des molécules précises à un système ou des molécules sont prélevées de façon aléatoire ?
Oui

Ce n'est pas simple... As-tu un exemple précis ?
On peut déjà commencer avec un problème simple, la fermentation du Kéfir. Le kéfir est un mélange de bactérie et de champignon qui permet de réaliser une boisson gazeuse et faiblement alcoolisé. Pour que le Kéfir survive quand on essais de le conserver frais et actif, on doit le maintenir dans une eau sucrée avec quelques minéraux. En pratique, on remet un peut de sucre tout les 5 jour et on change l'eau quand elle commence a sentir l'acide, si on remarque que l'utilisation du kéfir est moins performante que d'habitude, on en déduit que son milieu de conservation n'est pas optimal ce qui peut nous pousser à mettre une tranche de citron dedans pour apporter des minéraux suplémentaire.

Plus compliqué, c'est la culture de cellules eucaryotes . La on maintient dans une enceinte fermé une température de 37°C et une atmosphère à 5% de CO2 pour garantir un certain ph.

PS : on ne parle pas d'hydrocarbures oxygénés et du groupe carboxylique et amine pour parler des sucres et des acides aminés.
Merci, je ne suis pas très bon en chimie ...