QCM : Diffusion et loi de Fick (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Concernant la diffusion et le mouvement brownien :

Les particules en suspension subissent des mouvements aléatoires dus aux collisions avec le fluide.
La diffusion correspond à un transport actif alimenté par une dépense métabolique.
La diffusion est un transport passif qui ne requiert pas d’énergie métabolique.
La diffusion tend spontanément à homogénéiser les concentrations entre des milieux en contact.
Le mouvement brownien correspond à des déplacements orientés des particules vers les zones moins concentrées.

Les particules en suspension subissent des mouvements aléatoires dus aux collisions avec le fluide. · La diffusion est un transport passif qui ne requiert pas d’énergie métabolique. · La diffusion tend spontanément à homogénéiser les concentrations entre des milieux en contact.

Explication

La diffusion homogénéise spontanément les concentrations et constitue un transport passif sans dépense métabolique. Le mouvement brownien est aléatoire et résulte des collisions avec les molécules du fluide, non d’un déplacement orienté.

2. Deux compartiments contiennent la même substance à des concentrations différentes. Parmi les propositions suivantes concernant le gradient et le déplacement diffusif, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Un gradient de concentration existe lorsque les deux compartiments ont des concentrations égales.
Le sens de migration diffusif dépend de la comparaison des concentrations des compartiments.
La diffusion nécessite une dépense d’énergie métabolique pour transporter la matière.
La différence entre les concentrations suffit à établir l’existence d’un gradient.
Les molécules migrent spontanément du compartiment le plus concentré vers le moins concentré.

Le sens de migration diffusif dépend de la comparaison des concentrations des compartiments. · La différence entre les concentrations suffit à établir l’existence d’un gradient. · Les molécules migrent spontanément du compartiment le plus concentré vers le moins concentré.

Explication

Des concentrations différentes d’une même substance définissent un gradient, et le sens de migration diffusif dépend de la comparaison des concentrations, les molécules allant spontanément du milieu le plus concentré vers le moins concentré. La diffusion est passive et ne nécessite pas de dépense d’énergie métabolique, tandis que des concentrations égales ne définissent pas un gradient.

3. Dans une expérience, le glucose est plus concentré dans le compartiment II que dans le compartiment I. Concernant son déplacement et les paramètres du transfert, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Le glucose diffuse du compartiment I vers le compartiment II lorsque sa concentration y est supérieure.
La quantité transférée est caractérisée par le coefficient de diffusion D, en remplacement de Δm.
La quantité transférée dépend de la surface d’échange et de la durée d’observation.
Le glucose diffuse du compartiment II vers le compartiment I dans cette situation.
La quantité transférée dépend de la viscosité et de la température, plutôt que du gradient.

La quantité transférée dépend de la surface d’échange et de la durée d’observation. · Le glucose diffuse du compartiment II vers le compartiment I dans cette situation.

Explication

Le glucose diffuse de II vers I puisque sa concentration est supérieure dans II; la direction inverse serait valable si sa concentration était supérieure dans I. La quantité transférée dépend notamment de la surface d’échange et de la durée, ainsi que de la concentration, du gradient et de Δm; la viscosité, la température et D ne remplacent pas ces paramètres dans la liste donnée.

4. Que représente le flux de diffusion dans la première loi de Fick ?

La quantité de matière transférée par unité de temps sous l’effet du gradient de concentration
La quantité de soluté présente dans un compartiment à l’équilibre
La différence de concentration entre deux compartiments divisée par l’épaisseur de la membrane
La surface membranaire nécessaire pour annuler l’agitation thermique

La quantité de matière transférée par unité de temps sous l’effet du gradient de concentration

Explication

Le flux de diffusion correspond au transfert de matière par unité de temps et dépend du gradient de concentration ainsi que de la surface d’échange. La différence de concentration rapportée à l’épaisseur intervient dans l’expression du flux à travers une membrane, mais ne définit pas à elle seule le flux.

5. À 25 °C, quel ordre de grandeur du coefficient de diffusion est indiqué pour les protéines dans l’eau ?

De 10−310^{-3} à 10−4 cm2 s−110^{-4}\,\text{cm}^2\,\text{s}^{-1}
De 10−610^{-6} à 10−7 cm2 s−110^{-7}\,\text{cm}^2\,\text{s}^{-1}
Environ 10−7 m2 s−110^{-7}\,\text{m}^2\,\text{s}^{-1}
Environ 10−5 cm2 s−110^{-5}\,\text{cm}^2\,\text{s}^{-1}

De $$10^{-6}$$ à $$10^{-7}\,\text{cm}^2\,\text{s}^{-1}$$

Explication

Dans l’eau à 25 °C, les protéines ont un coefficient de diffusion de l’ordre de 10−610^{-6} à 10−7 cm2 s−110^{-7}\,\text{cm}^2\,\text{s}^{-1}. La valeur proche de 10−5 cm2 s−110^{-5}\,\text{cm}^2\,\text{s}^{-1} correspond plutôt aux petites molécules et aux petits ions.

6. Quel est le rôle d’une membrane dialysante dans le passage des substances entre deux compartiments ?

Laisser traverser les macromolécules tout en retenant le solvant
Laisser traverser le solvant sans laisser passer les solutés
Laisser traverser le solvant et certaines molécules choisies
Laisser traverser le solvant et les micromolécules

Laisser traverser le solvant et les micromolécules

Explication

Une membrane dialysante permet le passage du solvant ainsi que des micromolécules. Une membrane sélective laisse passer le solvant et certaines molécules, mais cette caractéristique ne définit pas la membrane dialysante.

7. Lors d’une diffusion membranaire, quelle évolution décrit la concentration dans le compartiment de départ au cours du temps ?

Elle diminue linéairement, puis augmente après l’équilibre.
Elle diminue de façon exponentielle à mesure que le soluté diffuse.
Elle reste constante jusqu’à ce que l’équilibre soit atteint.
Elle augmente de façon exponentielle à mesure que le soluté diffuse.

Elle diminue de façon exponentielle à mesure que le soluté diffuse.

Explication

Le soluté quitte le compartiment de départ et sa concentration y diminue exponentiellement au cours de la diffusion. Une diminution linéaire est une interprétation plausible, mais elle ne correspond pas à la cinétique décrite.

8. En quoi le mouvement brownien diffère-t-il de la diffusion à l’échelle macroscopique ?

Le mouvement brownien nécessite une dépense d’énergie métabolique, tandis que la diffusion est un transport passif.
Le mouvement brownien suit un gradient de concentration, tandis que la diffusion macroscopique est aléatoire et non orientée.
Le mouvement brownien est aléatoire à l’échelle microscopique, tandis que la diffusion nette suit un gradient de concentration.
Le mouvement brownien concerne les molécules dissoutes, tandis que la diffusion désigne les collisions avec les molécules du fluide.

Le mouvement brownien est aléatoire à l’échelle microscopique, tandis que la diffusion nette suit un gradient de concentration.

Explication

Les collisions avec les molécules du fluide produisent des mouvements aléatoires à l’échelle microscopique, alors qu’un gradient oriente le déplacement net vers les concentrations décroissantes. L’idée que le mouvement brownien suit lui-même le gradient confond les fluctuations microscopiques avec le résultat macroscopique de la diffusion.

9. Si l’on augmente la durée d’observation d’un système présentant un gradient de concentration, quel effet peut-on attendre sur la quantité de matière transférée par diffusion ?

Elle diminue, car les molécules parcourent une distance plus courte au cours du temps.
Elle reste inchangée, car le transfert dépend uniquement de la surface d’échange.
Elle s’annule, car la durée ne modifie pas le gradient de concentration.
Elle augmente, car une durée plus longue permet davantage de transfert de matière.

Elle augmente, car une durée plus longue permet davantage de transfert de matière.

Explication

La quantité transférée dépend notamment de la durée d’observation, et une période plus longue permet au transfert diffusif de se poursuivre davantage. La surface d’échange est aussi un paramètre pertinent, mais elle n’est pas le seul facteur dont dépend la quantité transférée.

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Quel transport passif homogénéise spontanément les concentrations sans énergie métabolique ?

La diffusion.

Quand existe-t-il un gradient de concentration entre deux compartiments ?

Lorsque les concentrations d’une même substance y sont différentes.

Dans quel sens les molécules migrent-elles spontanément par diffusion ?

Du compartiment le plus concentré vers le moins concentré.

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