- 1 - Département de Biologie du Cégep de Jonquière ORGANISATION DU VIVANT Laboratoire 05 Osmose et propriétés de membranes Esteban Gonzalez Département de biologie Bureau 261.2 esteban.gonzalez@cjonquiere.qc.ca 101-JAA-JQ 3-2-3 Pour les étudiant(e)s du programme collégial de Sciences, lettres et arts (700.A0) Hiver 2012 LAB 05_ JAA - Osmose et prop des membranes.doc
- 2 - DIRECTIVES 1. Cette activité d'apprentissage sera réalisée entièrement au laboratoire. 2. Avant de commencer les manipulations, vous devez lire très attentivement la partie théorique et la partie pratique de cette activité. 3. L'expérimentation se fera en équipe de deux étudiant(e)s. 4. Un rapport court de l'expérimentation devra être présenté par équipe, une semaine après la réalisation de l'expérience. Vous trouverez le formulaire pour le rapport à la fin de cette unité OBJECTIFS GÉNÉRAUX À la fin de cette activité d'apprentissage, l étudiant(e) devra: 1. Être sensibilisé(e) aux nombreuses propriétés physicochimiques de la cellule. 2. Connaître les méthodes expérimentales permettant de mettre en valeur ces propriétés. 3. Savoir reconnaître les différentes propriétés physicochimiques de la cellule. 4. Savoir interpréter les résultats. OBJECTIFS SPÉCIFIQUES À la fin de cette expérimentation, l'étudiant(e) devra être capable de: 1. Énoncer certaines propriétés physicochimiques de la cellule. 2. Installer une membrane semi-perméable sur un osmomètre. 3. Comprendre le phénomène de diffusion 4. Définir les termes turgescence et plasmolyse et reconnaître cet état chez des cellules vivantes 5. Comprendre le fonctionnement et effectuer les lectures sur un osmomètre. LAB 05_ JAA - Osmose et prop des membranes.doc
- 3 - INTRODUCTION Les cellules vivantes, unités fonctionnelles et structurales qui composent nos tissus et nos organes, doivent accomplir des fonctions complexes et diversifiées pour assurer l équilibre de l organisme entier. C est dû à la structure même de la membrane cellulaire, à la composition du cytosol et aux nombreuses propriétés de la cellule que celle-ci peut accomplir ses tâches de façon adéquate. EXPÉRIMENTATION TITRE : LES PROPRIÉTÉS PHYSICO-CHIMIQUES DE LA CELLULE BUT : Observer in vitro ou in vivo les principales propriétés de la cellule. THÉORIE : Les principales propriétés que nous allons considérer dans cette expérimentation sont la diffusion, l osmose, la turgescence, la plasmolyse, la tension superficielle, la cohésion et l adhérence. Voici donc une définition brève de chacun de ces phénomènes. a) Osmose : C est le passage de l eau à travers une membrane semi-perméable d une solution hypotonique (moins concentrée) vers une solution hypertonique (plus concentrée). L osmose inversée est un phénomène artificiel inverse de l osmose. Au cours de l osmose inversée, on applique une pression sur la solution hypertonique plus grande que la pression osmotique. On force ainsi le passage de l eau à travers la membrane osmotique de la solution hypertonique vers la solution hypotonique. Ce processus est très utilisé aujourd hui pour débarrasser une solution de solutés indésirables ou encore pour concentrer un soluté dans une solution. LAB 05_ JAA - Osmose et prop des membranes.doc
- 4 - b) Turgescence : C est un état cellulaire au cours duquel l eau pénètre dans la cellule car le cytoplasme est hypertonique par rapport au liquide extracellulaire. La membrane de la cellule devient bombée et peut parfois éclater. c) Plasmolyse : C est un état cellulaire au cours duquel l eau sort de la cellule car le cytoplasme est hypotonique par rapport au liquide extracellulaire. La membrane de la cellule devient ratatinée. d) Tension superficielle : C est une force de cohésion moléculaire qui existe à la surface de l eau. Cette propriété est due à la polarité de la molécule d eau. e) Cohésion : Propriété de l eau due aux forces chimiques qui unissent toutes ses molécules, lui conférant ainsi une «solidité». f) Adhérence : Propriété de l eau lui permettant de «coller» sur une surface grâce à sa polarité. Elle permet la capillarité de l eau LAB 05_ JAA - Osmose et prop des membranes.doc
- 5 - MATÉRIEL (Équipe de 2 élèves) Bécher gradué de 250 ml. 1 Tube à osmose 1 Règle graduée en mm 1 Crayon gras Membrane semi-perméable Feuilles d Élodée Solution de sucrose 50% colorée avec quelques gouttes de rouge de Congo. Microscope Lames et lamelles 2 Vases de Pétri Eau distillée Solution NaCl 10% Couteau Concombre frais Tubes capillaires Eau distillée colorée au bleu de méthylène Bécher gradué de 100 ml LAB 05_ JAA - Osmose et prop des membranes.doc
MEDIAGRAPHIE (Habituellement à la fin mais pour économiser du papier, nous l avons mise ici ) ARMS, Karen et Pamela CAMP (1993). Biologie générale, traduit par Jules Fontaine et Lucie Morin, Laval, Éditions Études vivantes, 1014 p. ATKINS, P. (1992). Chimie générale, traduit de l américain par Pierre Archirel et al., Ville Mont Royal, Décarie Éditeur, 928 p. CAMPBELL, Neil A. et Jane B. REECE (2007). Biologie, 3e édition, Adaptation française : René Lachaîne et Michel Bosset, Saint- Laurent, ERPI, 1334 p. MARIEB, Élaine N. (2000). Biologie humaine, Saint-Laurent, ERPI, 542 p.
- 7 - MANIPULATIONS a) Osmose : 1. Réalisez le montage de l osmomètre tel que représenté à la figure ci-dessous. 2. Remplissez le bécher de 600 ml avec 500 ml d eau distillée. 3. Fixez la membrane semi-perméable au moyen d un élastique en faisant plusieurs tours. Celle-ci doit être entièrement et bien étirée de sorte qu il n y ait aucune fuite possible de soluté. 4. Versez à l intérieur de l osmomètre suffisamment de solution hypertonique pour remplir complètement la chambre osmotique inférieure. Utilisez une seringue de 50 ml munie d un tube à cathéter. Insèrez le tube jusqu à l intérieur de la chambre et pressez fermement le piston de la seringue. 5. Plongez l osmomètre ainsi préparé dans le bécher d eau de façon à ce que la solution de sucrose dépasse quelque peu le niveau de l eau. 6. Au temps zéro, notez le niveau de l eau et celui de la solution hypertonique dans le tube de verre. Faites une marque de référence (temps 0) à l aide d un crayon gras sur le tube. 7. Pendant 75 minutes, mesurez la hauteur du liquide dans le tube de verre à toutes les quinze minutes en mesurant avec la règle à partir de la ligne du temps zéro. 8. Inscrivez ces valeurs dans l espace réservé à la section «Rapport de laboratoire». LAB 05_ JAA - Osmose et prop des membranes.doc Département de biologie, 2012
- 8 - b) Turgescence et plasmolyse chez le concombre : 1. Sur un concombre frais, coupez deux tranches d environ 5 mm. d épaisseur. 2. Déposez une tranche dans un vase de Pétri rempli d une solution saline 10%. 3. Déposez l autre tranche dans un vase de Pétri rempli d eau distillée. 4. Laissez reposer le montage jusqu à la fin du cours et notez les résultats avant de partir à la section «rapport de laboratoire». c) Turgescence et plasmolyse chez la cellule végétale : 1. Prélevez une feuille d élodée et faites ensuite un montage sur une lame microscopique sans la colorer. 2. Observez cette feuille à 4x, 10x et 40x. 3. Choisissez une cellule représentative de l ensemble. Fais en une représentation à la section «Rapport de laboratoire». 4. Prenez deux autres feuilles et faites-en tremper une dans un vase de Pétri contenant une solution saline à 10% et l autre dans un vase Pétri contenant de l eau distillée pendant 30 minutes. 5. Ensuite, montez les feuilles sur une lame et observez celles-ci à 40x. 6. Faites les dessins d une ou deux cellules représentatives à la section «Rapport de laboratoire» d) Cohésion et adhérence : 1. Prenez un tube capillaire ainsi que l eau colorée et trempez l extrémité du tube capillaire dans l eau en tenant celui-ci à la verticale. 2. Décrivez les résultats observés à la section «Rapport de laboratoire» e) Tension superficielle : 1. Sur une lame microscopique, place une goutte d eau distillée à l extrémité de la lame. Place une goutte d alcool à l autre extrémité de la lame. 2. Observez attentivement les deux liquides. Notez les observations dans votre rapport. LAB 05_ JAA - Osmose et prop des membranes.doc Département de biologie, 2012
- 9 - Laboratoire- NOMS : DÉPARTEMENT DE BIOLOGIE LAB 05_ JAA - Osmose et prop des membranes.doc Département de biologie, 2012
- 10 - a) Osmose : Temps écoulé (minutes) Niveau de la solution dans le tube de verre (mm) 0 0 15 30 45 60 75 Discutez des résultats obtenus en expliquant ce qui s est passé : Comment pourrait-on accélérer la vitesse de montée de l eau sucrée dans l osmomètre? 10
- 11 - b) Turgescence et plasmolyse chez le concombre Que remarquez-vous chez le concombre ayant trempé : 1. dans l eau saline? De quel phénomène s agit-il? 2. dans l eau distillée? De quel phénomène s agit-il? c) Turgescence et plasmolyse chez la cellule végétale Titre : Identifier : Chloroplaste Membrane plasmique Cytoplasme Paroi cellulosique Oculaire : Objectif : Tube binoculaire : Grossissement total : 11
- 12 - Titre : Identifier : Chloroplaste Membrane plasmique Cytoplasme Paroi cellulosique Oculaire : Objectif : Tube binoculaire : Grossissement total : Titre : Identifier : Chloroplaste Membrane plasmique Cytoplasme Paroi cellulosique Oculaire : Objectif : Tube binoculaire : Grossissement total : 12
- 13 - Expliquez les résultats obtenus pour les feuilles d Élodée. d) Capillarité : Que s est-il passé lorsque vous avez trempé l extrémité du capillaire dans l eau? Comment expliquez-vous ce phénomène et à quelle propriété de l eau est-il dû? e) Tension superficielle : Observations : QUESTION 1) En milieu hospitalier, on injecte souvent des solutions salines (0,9%) par soluté à des patients. Pourquoi n utilise-t-on pas tout simplement de l eau distillée? Indice : Globules Nommez le ou les phénomènes impliqués. 13