QCM : Transports passifs en biophysique — 24 questions

Explication

Un transport passif est entraîné par un gradient et ne nécessite pas de dépense énergétique. Le transport actif, contrairement à lui, peut utiliser l’ATP pour déplacer des molécules contre leur gradient.

Explication

Un gradient correspond à la variation d’une grandeur dans l’espace, par exemple une concentration qui change entre deux régions. Une quantité totale ou une vitesse ne décrit pas en elle-même cette variation spatiale.

Explication

La diffusion est entraînée par une différence de concentration, alors que la filtration résulte d’une différence de pression. L’osmose concerne le déplacement d’un solvant sous l’effet d’un gradient de concentration du soluté.

Explication

Le mouvement brownien provient de l’agitation thermique et est aléatoire, ce qui favorise progressivement l’homogénéisation de la distribution. Le flux net de diffusion possède toutefois une direction globale liée au gradient de concentration, contrairement au mouvement individuel.

Explication

La diffusion en phase liquide est un transport de masse dépendant d’une différence de concentration. Une différence de pression caractérise plutôt la filtration, tandis que la viscosité influence la diffusion sans en constituer le moteur principal.

Explication

La première loi de Fick relie le débit massique au coefficient de diffusion, à la surface d’échange et au gradient de concentration selon $\dot{m}=-D S\frac{dC}{dx}$. Le signe négatif indique que le transfert s’effectue vers les concentrations décroissantes, et non que le gradient doit être divisé par la surface.

Explication

Le flux mesure le débit de matière par unité de surface et peut être massique ou molaire. Le débit, lui, correspond à une quantité de matière transférée par unité de temps, sans division supplémentaire par une surface.

Explication

La deuxième loi de Fick relie la variation temporelle de la concentration à sa dérivée spatiale seconde. L’expression $J=-D\frac{\partial C}{\partial x}$ décrit plutôt le flux selon la première loi de Fick.

Explication

La diffusion transfère progressivement la matière de la région gauche plus concentrée vers la région droite, jusqu’à l’égalisation des concentrations au temps infini. Une divergence croissante des concentrations serait contraire au sens du transfert diffusif.

Explication

Le coefficient $D$ mesure l’aptitude d’une particule à se déplacer dans un solvant donné avec un soluté donné, et son unité SI est le $\mathrm{m^2\,s^{-1}}$. La concentration décrit une quantité de matière par volume, et non la mobilité diffus ive.

Explication

En une dimension, la relation est $L^2=2D\Delta t$, donc $L^2=2\times2\times3=12\,\mathrm{m^2}$. Le facteur utilisé en trois dimensions serait $6D\Delta t$, ce qui ne correspond pas à cette situation.

Explication

Pour une diffusion tridimensionnelle, la relation est $r^2=6D\Delta t$, d’où $\Delta t=\frac{r^2}{6D}$. Le dénominateur $4D$ correspond au modèle bidimensionnel, qui décrit une diffusion circulaire.

Explication

La filtration est entraînée par une différence de pression et le transfert s’effectue des hautes pressions vers les basses pressions. Un gradient de concentration du soluté caractérise plutôt l’osmose dans la distinction présentée.

Explication

Le coefficient $T$ mesure la capacité du soluté à traverser la membrane : il vaut $1$ pour une membrane perméable, $0$ pour une membrane hémiperméable et prend une valeur intermédiaire pour une membrane sélective. La valeur nulle correspond donc à l’absence de passage du soluté, et non à une membrane perméable.

Explication

L’osmose entraîne le solvant vers le compartiment où la concentration en soluté est la plus élevée, afin de le diluer. Le déplacement inverse ne correspond pas au mécanisme osmotique décrit.

Explication

L’eau pure est moins concentrée en solutés que l’intérieur de l’hématie, ce qui favorise l’entrée d’eau et peut provoquer son éclatement. La rétraction correspond plutôt à l’exposition à un milieu très concentré.

Explication

Une membrane hémiperméable retient les solutés et laisse passer le solvant, alors qu’une membrane physiologique sélective peut aussi laisser traverser certains petits solutés. La différence repose notamment sur la taille des pores et la liposolubilité.

Explication

Le flux net est la somme algébrique du flux de diffusion et du flux de filtration, soit $J_{net}=J_D+J_F$. Une soustraction ne serait pertinente que si l’un des flux était déjà introduit avec son signe opposé.

Explication

L’équilibre des volumes survient lorsque les deux contributions se compensent, de sorte que $J_{net}=0$ et que $J_D=-J_F$. Des flux tous deux positifs renforceraient au contraire le déplacement net du solvant.

Explication

La pression osmotique est la pression qui s’oppose au transfert d’eau provoqué par un gradient de solutés non diffusibles. Une différence de pression mécanique correspond plutôt à la pression hydrostatique.

Explication

La loi de Van’t Hoff relie directement la pression osmotique à la concentration osmolaire selon $\pi=RT C_{osm}$. Le flux de filtration dépend plutôt d’un gradient de pression hydrostatique.

Explication

La concentration osmolaire compte toutes les particules osmotiquement actives rapportées au volume de solution. La prise en compte des seules particules non diffusibles correspond plutôt à la tonicité.

Explication

Le plasma possède une concentration osmolaire totale d’environ 305 mOsm.L⁻¹ et une concentration osmolaire efficace, ou tonicité, proche de 300 mOsm.L⁻¹. La tonicité est légèrement inférieure car elle exclut les particules capables de traverser la membrane.

Explication

Une solution est hypertonique lorsque sa tonicité est supérieure à 300 mOsm.L⁻¹, valeur de référence du plasma. Une solution isotonique se situe à 300 mOsm.L⁻¹, tandis qu’une solution hypotonique est en dessous.