Expérience : l'osmose. Mieux comprendre la circulation d'eau entre les cellules.

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Pour comprendre comment circule l'eau entre les cellules nous avons réalisé une expérience sur l'osmose. Mais nous avons aussi découvert des protéines très spéciales qui permettent, elles aussi, la circulation de l'eau.

 

L'osmose est un phénomène d'échange d'eau à travers une membrane semi-perméable. Cette membrane sépare deux liquides de concentrations différentes. Cette différence entraîne une différence de pression osmotique, les molécules d'eau vont donc traverser la membrane et passer du côté le plus concentré vers le côté le moins concentré pour rétablir l'équilibre de concentration.

osmose.jpgExemple d'osmose

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Au cours de notre TPE, nous avons réalisé une expérience qui permet de démontrer cette osmose au niveau des cellules.

Matériel :

-des ciseaux fins

-2 lames

-des lamelles

-un oignon rouge

-un microscope

-un scalpel

-une pipette

-une pince

-une solution glucosée hypotonique (20%)

-une solution glucosée hypertonique (45%)

-une caméra adaptable au microscope

Protocole expérimental :

1.Prendre un oignon rouge et, à l'aide de la pince et du scalpel, prélever un lambeau d'une écaille externe.

osmose2.jpg

 

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2. Placer le lambeau d'oignon rouge sur une lame et déposer une goutte d'eau dessus.

Recouvrir d'une lamelle.

3. Allumer le microscope, placer la lame et la caméra puis faire les réglages nécessaires.

4. Grâce à la pipette, déposer une goutte de solution hypotonique en dessous de la lamelle.

5. Observer sur l'ordinateur grâce à la caméra.

6. Refaire les étapes précédentes avec une solution hypertonique.

 

Observations et analyse :

On observe aucune réaction ou changement avec la solution hypotonique car elle n'est pas assez concentrée et donc pas assez différente de la concentration des cellules d'oignon rouge.

 

A l'inverse, la solution hypertonique était assez concentrée et nous a permis de voir des réactions intérèssantes.

Sur cette vidéo que nous avons enregistré, on peut voir clairement le phénomène de plasmolyse. C'est à dire que l'eau présente dans les cellules d'oignons en sort pour compenser la trop forte concentration qui se trouve à l'extérieur.

Cette plasmolyse correspond en quelque sorte à une déshydratation de la cellule.

osmose3.jpgSchéma de la plasmolyse

 

 

 

 

 

 

C'est exactement la même chose chez une cellule de peau humaine.

 

Le phénomène inverse à cette plasmolyse est la turgescence.

C'est le phénomène qui se produit à l'intérieur des cellules lorque la peau est hydratée: il y a  une importante quantitée d'eau dans la vacuole et une pression est exercée, de l'intérieur de la cellule vers le milieu extérieur, sur la paroi de la cellule.

L'eau rentre dans la cellule grâce au phénomène de l'osmose : comme le milieu est moins concentré que le liquide contenu dans l'intérieur de la cellule il va y avoir un échange. L'eau du milieu va rentrer dans la cellule en traversant la membrane semi-perméable qu'est la membrane cytoplasmique et va ainsi rétablir l'équilibre des concentrations.

osmose4.jpg

Schéma de la turgescence

 

 

 

 

 

 

 On peut donc dire que lorsque les cellules de la peau sont déshydratées, elles sont en plasmolyse et que dans leur état normal, elles sont en turgescence. 

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Cette osmose permet donc des échanges d'eau entre les cellules mais ils sont assez minimes. Or l'eau circule beaucoup. Les scientifiques ce sont longtemps demandé comment cela était possible, mais en 1988, Peter Agre et son équipe de scientifiques ont découvert des protéines très spéciales :les aquaporines.


Il existe 200 sortes d'aquaporines. Elles sont présentent dans toutes sortes de tissus vivants. Ces protéines forment des sortes de canaux hydriques dans la membrane cytoplasmique des cellules et permettent donc des échanges beaucoup plus important d'eau que par l'osmose.

consexp-bv-hydratation02.jpg

 bioch.jpgSchémas du passage de l'eau (H20) à travers la membrane cytoplasmique ( constituée d'une bicouche de lipides ) grâce aux aquaporines.

 

Dans notre corps, et plus particulièrement dans notre peau, les échanges et la circulation d'eau sont donc très importants. Le mouvement et le renouvellement constant de l'eau permettent une hydratation constante lorsque la peau est dans des conditions "normales".

 

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