Membranes

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Tous les documents  nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier membranes).


Objectif. Comprendre comment les mêmes concepts physico-chimiques permettent d’interpréter les structures de la mayonnaise, des bulles de savon, des liposomes… et des membranes cellulaires.


Consigne 1 groupes de trois (30 minutes)

Comparaison de la vinaigrette et de la mayonnaise.

Pour la vinaigrette fouettez vigoureusement le mélange d’huile et de vinaigre.

Pour la mayonnaise : mélangez une petite part de jaune d’œuf et un peu de vinaigre. Fouetter vigoureusement  en versant peu à peu l’huile.

Observations de la mayonnaise au microscope.

lame
Faire des préparations microscopiques (lame et lamelle) avec la mayonnaise obtenue à différents stades d’élaboration. Préparer également une lame avec la mayonnaise du commerce. Observer, dessiner et annoter vos observations.


Consigne 2 individuel puis groupes de trois (45 minutes)

Construire une interprétation des observations précédentes : instabilité de la vinaigrette (émulsion instable) et stabilité de la mayonnaise (émulsion stable). Réaliser une affiche avec schémas et explications nécessaires. 

Mots clés : micelles ; solubilité ; interactions ; hydrophobe, lipophobe, hydrophile, lipophile, amphiphile. Documents d’aide : [micelles.pdf] ; [interactions.pdf] ; [amphiphile.pdf].

micelle-mayonnaise

Présentation d’affiches ; animation tableau pour la mise au point et les apports magistraux.


Consigne 3 individuel (30 minutes)

 Réinvestissements sur plusieurs exemples : les bulles de savon, le lavage, les liposomes.

 1.  Les bulles de savon.

recette

Détergent anionique : SDS (dodécylsulfate de sodium) :

Na+, CH3 (CH2)11 SO4

anionique

Détergent cationique : CTAB (bromure d’hexadécyltriméthylammonium) :

(CH3)3 N+(CH2)15 CH3, Br

cationique

 Ci-dessus deux exemples de molécules contenues dans les détergents ; repérer les parties hydrophiles et hydrophobes de chacune de ces molécules. Interpréter la formation des bulles de savon. Document d’aide : [bulle.pdf].

 2.  Le lavage.


lavage

Les détergents sont utilisés comme agents nettoyants : expliquer au niveau moléculaire comment
s’effectue le lavage. Document d’aide :
[amphiphile 2.pdf].

3.  Les liposomes.

liposome

Par SuperManu — Travail personnel, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2918818

Interpréter comme précédemment la formation et la stabilité des liposomes à partir des propriétés des phospholipidesDocument d’aide : [liposomes.pdf].

Prolongement : les membranes cellulaires.

 microscopeVue au microscope électronique. 

simulSimulation moléculaire simplifiée. 

membranePar derivative work: Dosto (talk)Cell_membrane_detailed_diagram_4.svg : https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5442398      https://fr.wikipedia.org/wiki/Membrane_plasmique

bicouche2

Questions préalables. Les liposomes peuvent-ils être des organismes vivants ? Pourquoi ? Quelles sont les fonctions principales des membranes cellulaires qui rendent la vie possible ? 

Projection du diaporama [membranes.pptx] ; discussion.
Autre diaporama :  [savon mayo membranes.pptx]. 
Formulation des nouvelles questions.

Complément : un pas de plus vers la complexité (selon le niveau des participants).

Un exemple : la pompe sodium – potassium

1. Le potentiel de membrane 

concentrations

Exemple : la différence de concentration des ions sodium Na+ crée une tension électrique entre l’extérieur et l’intérieur de la cellule ; c’est l’équivalent d’une pile de concentration.

nernst
Calculer la tension U dans les conditions indiquée à 37°C. Quelle est la polarité de cette pile ? Quelle est la polarité de la pile correspondant au potassium? Que devrait-il se passer spontanément ? 

2. La pompe sodium/potassium : Na+/K+-ATP-ase.

Pour maintenir la stabilité électrique globale la membrane cellulaire dispose de diverses pompes ioniques. La pompe sodium/potassium ou Na+/K+-ATP-ase est une enzyme trans-membranaire (protéine) qui assure le transport des ions potassium et sodium. Document d’aide : [transports.pdf].
S’agit-il d’une transformation spontanée ou forcée ? Pourquoi faut-il un apport d’énergie ? Quelle est la source d’énergie ? Quel objet électrique correspond  la pompe sodium / potassium ? Schématiser par des flèches de couleurs différentes les mouvements ioniques spontanés et forcés.


echanges

Animation : [SodiumPotassiumPump.swf].


Documents disponibles.  

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docs1docs2docs3-copiedocs4


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