Une membrane
Une membrane est une structure mince et plate qui sépare deux espaces. Les membranes contrôlent sélectivement le transport de masse entre les environnements. Elle est une fine feuille de matériau pliable formant une barrière ou une doublure.
La membrane d'une cellule :
Une membrane est une cloison mince, en forme de film, qui sépare deux fluides, agissant soit comme une barrière sélective, soit comme une structure de séparation. Elle en assure la protection.
Généralités
En fonction du domaine, plusieurs définitions d'une membrane existent :
- En cytologie, une membrane cellulaire est une lame mince formée de protéines et de phospholipides, jouant un rôle primordial dans la régulation des échanges.
- En biologie, une membrane est une couche de tissu, formant une cloison, qui entoure un organe ou qui tapisse une cavité, un conduit.
- En botanique, les membranes sont des tissus végétaux qui enveloppent et protègent certaines parties d'une plante.
- En physique, une membrane artificielle constitue un filtre perméable laissant passer certains fluides mais retenant du matériel organique ou inorganique, comme une membrane d'osmose inverse.
De nombreuses membranes, quelque soit le domaine d'application, sont identifiées par un nom précis (cytoplasmique, nictitante, fécondation, séreuse, tectrice...) pour définir leurs rôles : membrane cellulaire, membrane coquillière, membrane cytoplasmique, membrane de fécondation, membrane nictitante, membrane plasmique, membrane séreuse, membrane tectoriale, membrane tectrice, membrane vitelline... En anatomie, l'endocarde, une méninge..., sont des organes membraneux.
En botanique, dans un fruit, le péricarpe, l'endocarpe..., sont des membranes fonctionnelles.
La mesure dans laquelle ces membranes laissent passer une substance s'appelle la perméabilité. La nature des membranes changent selon leur perméabilité : perméable, hémiperméable, semi-perméable ou imperméable.
La première utilisation de membranes à grande échelle l'a été avec des technologies de microfiltration et d'ultrafiltration. Depuis les années 1980, ces procédés de séparation, ainsi que l'électrodialyse, sont employés dans les grandes usines.
L'affluent d'une membrane artificielle est appelée "flux d'alimentation", le liquide qui traverse la membrane est appelé le perméat, et le liquide contenant les constituants retenus est le rétentat ou le concentré.
Une membrane est caractérisée, physiquement, par la perméabilité membranaire (k), la force motrice opérationnelle par unité de surface de membrane (pression TMP), et l'encrassement et le nettoyage ultérieur de la surface de la membrane.
En biologie, voir la biomembrane (membrane biologique).
Sélectivité
Le degré de sélectivité d'une membrane dépend de la taille de pore de la membrane. Selon la taille des pores, ils peuvent être classés en tant que membranes de microfiltration, d'ultrafiltration, de nanofiltration et d'osmose inverse.
Les membranes peuvent également être de différentes épaisseurs, avec une structure homogène ou hétérogène. Les membranes peuvent être neutres ou chargées, et le transport des particules peuvent être actif ou passif. Ce dernier peut être facilité par la pression, la concentration, les gradients chimiques ou électriques du procédé à membrane.
Les membranes peuvent être généralement classées en membranes synthétiques (artificielles) et membranes biologiques (naturelles).
Encrassement
L'encrassement d'une membrane, ou fouling, peut être défini comme le dépôt potentiel et l'accumulation de constituants dans le courant d'alimentation sur la membrane.
L'encrassement peut avoir lieu à travers un certain nombre de mécanismes physico-chimiques et biologiques qui sont liés à l'augmentation du dépôt de matière solide, de la matière organique, sur la surface de la membrane. C'est le cas des boues sur une membrane d'osmoseur.
Membraneux et membrané
Est membraneux (ou membrané) ce qui ressemble à une mince pellicule ou à une membrane, mince, souple, pliable et translucide. Un tel organe ou partie d'organe peut accompagner la formation d'une membrane.
Tout corps recouvert d'une membrane est membraneux. Si la membrane est petite, elle est appelée membranule. Ce qui a les caractéristiques d'une membrane est membraniforme.
Membrane artificielle
Les membranes artificielles sont un élément important dans de nombreux systèmes en SVT. Par exemple, il existe des membranes qui sont utilisées :
- pour séparer les électrolytes dans une réaction électrochimique, comme dans une pile à combustible;
- dans un vase d'expansion pour séparer l'eau d'une bulle d'air à haute pression;
- dans la purification de liquides par osmose inverse, comme avec la dialyse rénale (ultrafiltration) ou dans la purification de l'eau (filtration membranaire);
- dans l'osmose à pression retardée où les molécules d'eau traversent une membrane semi-perméable, attirées par la salinité plus élevée dans l'un des compartiments sécrétés par la membrane;
- dans l'électrodialyse inverse, où à partir de l'eau salée, les ions sodium positifs et les ions chlorure négatifs peuvent passer à travers des membranes sélectives d'ions, provoquant des différences de tension.
Protection entre deux milieux
La membrane plasmique, ou membrane cellulaire, assure la protection d'une cellule. Elle fournit également un environnement fixe à l'intérieur de la cellule, et cette membrane remplit plusieurs fonctions. L'une d'elles consiste à transporter les nutriments à l'intérieur et les substances toxiques à l'extérieur. La membrane cellulaire, appelée membrane plasmique, est également recouverte de protéines qui interagissent avec d'autres cellules.
Ces protéines peuvent être des glycoprotéines, c'est-à-dire composées d'un sucre et d'une protéine, ou des protéines lipidiques, c'est-à-dire composées d'un lipide et d'une protéine. Ces protéines, qui se fixent à l'extérieur de la membrane plasmique, permettent aux cellules d'interagir avec d'autres cellules. La membrane cellulaire assure également un certain soutien structurel à la cellule. Il existe différents types de membranes plasmiques selon les types de cellules, et la membrane plasmique contient généralement beaucoup de cholestérol comme composant lipidique.
C'est différent de certaines autres membranes cellulaires. Différentes plantes et différents microbes, comme les bactéries et les algues, possèdent des mécanismes de protection différents. En fait, ils ont une paroi cellulaire à l'extérieur d'eux, et cette paroi cellulaire est beaucoup plus résistante et structurellement plus solide qu'une membrane plasmique.
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