Direct measurement of dynamical membrane permeabilities, under maintained non-equilibrium conditions

Laboratoire de Thermodynamique des Milieux Ioniques et Biologiques Tour 33-43 2 ème Étage, Université Paris VII, 2 place Jussieu, 75221 Paris Cedex 05. Équipe de Recherche Associée au C.N.R.S. ERA n° 370.

Abstract

The study of membrane phenomena by means of the Thermodynamics of Irreversible Processes led us to define the dynamical membrane permeability. The latter results from diffusion phenomena and intramembrane chemical reactions.

The experimental device presented here was elaborated in order to bring a membrane system into an ionic gradient maintained constant. This gradient is obtained by independent control of the concentrations of both its bounds. The actual transmembrane flux and the dynamical permeability are deduced from the direct measurement of artificial exchanges between the system and the environment.

Some representative results are gathered at the end of the paper; they relate to cellulose membranes bearing ATPase and to membranes made of albumin reticulated with the visual pigment rhodopsin.

Résumé

L'étude des phénomènes membranaires dans le contexte de la Thermodynamique des Phénomènes Irréversibles nous a conduits à définir la notion de perméabilité membranaire dynamique. C'est la perméabilité résultant des phénomènes de diffusion et des réactions chimiques intra membranaires.

Le montage expérimental décrit ici permet de soumettre un système membranaire à un gradient ionique maintenu consrant par asservissement indépendant des deux concentrations définissant le gradient. De la mesure directe des échanges artificiels du système avec l'extérieur, on déduit le flux réel transmembranaire et la perméabilité dynamique du système.

Les résultats présentés à titre d'exemple concernent des membranes de cellulose porteuses d'ATPase et d'albumine réticulée porteuses du pigment visuel rhodopsine.