QCM : Biophysique des membranes et diffusions (44 questions)

Explication

La sommation temporelle résulte de potentiels d’action présynaptiques suffisamment rapprochés pour que plusieurs potentiels postsynaptiques d’une même synapse se chevauchent. La combinaison de signaux provenant de synapses distinctes correspond à la sommation spatiale.

Explication

La propagation saltatoire combine une propagation électrique continue entre les nœuds et une régénération du potentiel d’action à chaque nœud de Ranvier. La gaine de myéline recouvre les segments inter-nodaux plutôt que les zones nodales.

Explication

Les répulsions inégales entre les doublets électroniques déforment la géométrie tétraédrique et produisent un angle de 104°30′. Un tétraèdre parfait présenterait plutôt un angle de 109°28′.

Explication

La sommation spatiale correspond à la combinaison de potentiels postsynaptiques issus d’au moins deux synapses distinctes situées le long des dendrites. Le chevauchement de signaux issus d’une même synapse définit plutôt la sommation temporelle.

Explication

La pompe Na⁺/K⁺ utilise l’énergie de l’ATP pour expulser trois ions Na⁺ et importer deux ions K⁺. L’échange inverse des flux ou un rapport équivalent entre les deux ions ne correspond pas à son fonctionnement.

Explication

La première loi de Fick relie le flux diffusif au gradient de concentration et décrit un déplacement vers les régions moins concentrées. Un déplacement vers une concentration plus élevée ne correspond pas à une diffusion passive spontanée.

Explication

La molarité est le nombre de moles de soluté divisé par le volume de solution : $M=\frac{0,5}{2}=0,25\ \text{mol·L}^{-1}$. Multiplier les deux données ou inverser leur rapport ne donne pas une molarité correcte.

Explication

La myéline forme une couche lipidique épaisse, mais discontinue, autour de l’axone. Elle est produite par les cellules de Schwann dans les nerfs périphériques et par certaines cellules gliales du système nerveux central.

Explication

La perméabilité suit l’ordre $P_{Cl}\gg P_K\gg P_{Na}$ : le chlore est le plus perméant et le sodium le moins perméant parmi ces trois ions. L’ordre qui place le potassium en tête ou le sodium au-dessus du potassium contredit cette hiérarchie.

Explication

Le calcul donne $\mu=\frac{240}{3}=80\ \text{J·mol}^{-1}$. La valeur de $\Delta G$ correspond à l’énergie totale considérée, tandis que le potentiel chimique la rapporte au nombre de moles.

Explication

La myéline augmente fortement la vitesse de conduction, avec un facteur compris entre 15 et 100 par rapport aux fibres amyéliniques. Elle ne ralentit donc pas la propagation et ne la laisse pas comparable à celle des fibres non myélinisées.

Explication

La constante de temps vérifie $\tau_m=R_mC_m$, donc $4\times10^6\ \Omega\times5\times10^{-9}\ \text{F}=20\times10^{-3}\ \text{s}=20\ \text{ms}$. Une division de la résistance par la capacité ne correspond pas à cette relation.

Explication

La concentration pondérale se calcule en divisant la masse de soluté par le volume de solution : $C_{pondérale}=\frac{12\ \text{g}}{3\ \text{L}}=4\ \text{g·L}^{-1}$. Les autres valeurs correspondent à des opérations incorrectes sur la masse et le volume.

Explication

Les systèmes tendent spontanément vers un état d’entropie maximale, associé à une dispersion accrue de l’énergie et à une augmentation du désordre. Un état plus ordonné et énergétiquement concentré correspond plutôt à une entropie plus faible.

Explication

La constante spatiale $\lambda$ caractérise l’atténuation d’une variation du potentiel lorsqu’elle se propage dans l’espace. Elle ne mesure ni une durée temporelle, ni une vitesse de potentiel d’action, ni une dépense énergétique.

Explication

L’eau représente environ 60 à 70 % du poids de l’organisme. Les autres proportions proposées s’écartent de cette estimation globale, même si certains compartiments contiennent des fractions d’eau différentes.

Explication

Le dipôle de l’eau résulte d’une asymétrie de charge et favorise ses interactions avec les molécules polaires ainsi que la formation de liaisons hydrogène. Une liaison hydrogène décrit une interaction entre atomes, tandis que le dipôle décrit une répartition asymétrique des charges.

Explication

Le potentiel d’action est une dépolarisation ample, régénérative et accompagnée d’une inversion transitoire du potentiel de membrane. La réponse électrotonique, au contraire, est décrémentielle et diminue avec la distance.

Explication

L’enthalpie combine l’énergie interne et le terme pression-volume : $H=U+PV$, ce qui la rend adaptée à l’analyse des variations énergétiques à pression constante. Elle ne mesure pas directement l’entropie et ne dépend pas uniquement du volume initial.

Explication

La chaleur massique élevée de l’eau, égale à 4,18 J·K⁻¹·g⁻¹, lui permet d’absorber beaucoup d’énergie avec une variation thermique modérée. La valeur de 2245 J·g⁻¹ concerne sa chaleur de vaporisation et non sa chaleur massique.

Explication

Une solution iso-osmotique possède la même concentration de solutés dissous qu’une autre solution, alors qu’une solution isotonique se définit par l’absence de flux net d’eau à travers une membrane. Ces propriétés peuvent différer lorsque la perméabilité membranaire aux solutés varie.

Explication

Le potentiel de Donnan se calcule avec la loi de Nernst à partir des concentrations des ions diffusibles situés de part et d’autre des compartiments ainsi que de leur valence. L’ion non diffusible est indispensable à la formation de la différence de potentiel, mais il n’est pas la donnée directement utilisée dans cette formule.

Explication

Le phénomène du tout ou rien signifie que l’amplitude et la durée du potentiel d’action ne dépendent pas de l’intensité du courant déclenchant. Une intensité plus forte peut toutefois réduire le délai d’apparition, ce qui ne modifie pas l’amplitude.

Explication

La relation $E_m=V_{int}-V_{ext}$ donne ici $-70-0=-70\ \text{mV}$. Une valeur de repos désigne cette différence dans des conditions basales stables, tandis que la formule définit directement le calcul du potentiel de membrane.

Explication

Le PPSE est un potentiel postsynaptique excitateur associé à une dépolarisation, tandis que le PPSI est inhibiteur et associé à une hyperpolarisation. Inverser ces effets revient à confondre les deux types de signaux.

Explication

L’osmose correspond au déplacement de l’eau à travers une membrane qui laisse passer l’eau mais retient les solutés. La diffusion simple concerne directement le déplacement d’un soluté selon son gradient.

Explication

L’énergie interne est une variable d’état, et l’observable thermodynamique est sa variation entre un état initial et un état final. La chaleur et le travail décrivent des échanges, et ne constituent pas l’énergie interne elle-même.

Explication

Cette forme de l’expression de l’énergie libre suppose que la pression et la température restent constantes. L’expression générale de l’énergie libre ne repose pas sur cette même restriction simultanée.

Explication

Le potentiel chimique est l’énergie libre molaire partielle : il mesure la contribution d’une mole de soluté à l’énergie libre de la solution. L’énergie libre totale concerne l’ensemble du système et ne se confond donc pas avec cette contribution molaire.

Explication

Pendant la période réfractaire relative, un nouveau potentiel d’action reste possible, mais il faut appliquer un courant plus intense. La période réfractaire absolue interdit, elle, tout nouveau potentiel d’action.

Explication

La cryoscopie relie l’osmolalité à une variation de température de congélation, tandis que l’ébulliométrie l’associe à une variation de température d’ébullition. Les deux méthodes utilisent les relations $\Delta\theta'=K'm$ et $\Delta\theta=Km$, mais pour des changements thermiques différents.

Explication

En appliquant la convention donnée, $\Delta U=80-30=50\ \text{J}$ : la chaleur reçue augmente l’énergie interne, tandis que le travail effectué par le système la diminue. Additionner les deux échanges conduirait à une convention différente.

Explication

Une molécule non dissociable produit une seule particule de soluté par mole, donc $Osm=M$. La dissociation modifierait le nombre de particules et pourrait rendre l’osmolarité supérieure à la molarité.

Explication

À l’équilibre électrochimique, le flux dû au gradient de concentration compense le flux dû au gradient de potentiel, de sorte que le flux net est nul. Un gradient de concentration peut donc subsister malgré l’absence de déplacement net.

Explication

Toutes les cellules possèdent des propriétés électriques électrotoniques, tandis que les cellules excitables disposent en plus de propriétés régénératives. Les propriétés régénératives ne sont donc pas générales, et l’électrotonie n’est pas définie par la production d’un potentiel d’action.

Explication

Les interruptions de la myéline sont les nœuds de Ranvier, généralement séparés par des intervalles de 1 à 3 mm selon le type de fibre. Les segments inter-nodaux correspondent au contraire aux portions recouvertes de myéline.

Explication

Le potentiel de membrane correspond à la différence de potentiel entre les compartiments intérieur et extérieur, l’intérieur étant généralement négatif. Les variations amples et brèves concernent surtout les cellules excitables et ne définissent pas le potentiel de membrane de toutes les cellules.

Explication

Le potentiel d’action commence par une augmentation brève de la conductance sodique, suivie d’une augmentation tardive de la conductance potassique. Cette dernière contribue notamment à l’hyperpolarisation transitoire.

Explication

Le solvant est généralement liquide et présent en plus grande quantité ; il dissout le soluté, qui peut être solide, liquide ou gazeux. L’abondance ne caractérise donc pas le soluté, mais le solvant.

Explication

Dans une solution hypotonique, l’eau tend à entrer dans le globule rouge, ce qui augmente son volume. La stabilité de la taille correspond à une solution isotonique, tandis que la sortie d’eau caractérise une solution hypertonique.

Explication

La bicouche lipidique hydrophobe joue un rôle d’isolant et de condensateur, alors que les protéines membranaires permettent le passage ionique et présentent une résistance. Les autres propositions inversent ou suppriment ces rôles complémentaires.

Explication

L’équilibre de Donnan implique des ions diffusibles ainsi qu’au moins un ion non diffusible, ce qui contribue à créer une différence de potentiel entre les compartiments. Une simple diffusion ionique ne requiert pas cette présence d’un ion non diffusible.

Explication

La propagation électrotonique suit la relation $V=V_0\exp(-X/\lambda)$, ce qui traduit une diminution de l’amplitude avec la distance. Une exponentielle croissante ou une décroissance linéaire ne décrit pas cette atténuation électrotonique.

Explication

Le potentiel de repos est négatif et peut varier d’environ −10 mV à −100 mV, avec une moyenne proche de −60 mV pour les cellules excitables. Il n’est donc ni positif ni identique dans toutes les cellules.