Polycopié Biophysique Cours,Exercices et Travaux Pratiques

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR
ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE MOHAMED KHIDER – BISKRA-
FACULTE DES SCIENCES EXACTES ET DES SCIENCES DE LA
NATURE ET DE LA VIE
DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA MATIERE
Polycopié
Biophysique
Cours,Exercices et Travaux Pratiques
2ième année Licence Biologie
Dr. FALEK Mokhtar MC.B
En collaboration avec :
Dr. MOUMNI Mustapha MC.A
Dr. BELGHAR Noureddine MC.A
Janvier 2016

BioPhysique Cours, Exercices et Travaux Pratiques
Préface
La biophysique est devenue une science primordiale dans notre temps moderne, où on la
trouve dans divers domaines biologiques et médicaux. Ces applications se manifestent par le
biais de plusieurs phénomènes physiques très importants qui nécessitent une connaissance
préalable du domaine. Ce présent polycopié de cours que je présente, dans le cadre de mon
habilitation (HDR) est destiné essentiellement aux étudiants des tronc-communs sciences
naturelles et biomédicales pour bien comprendre les phénomènes de la biophysique. Le but de
ce cours est d’offrir un large exposé des phénomènes physiques en biologie afin de
comprendre tout les mécanismes utiles à cette matière. Les différents modes d’application de
cette science y sont exposés, à savoir les propriétés et les caractéristiques quantitatives des
solutions électrolytiques, le phénomène de diffusion à travers les membranes biologiques,
l’étude des interfaces liquide-gaz (phénomène de surfaces), l’étude de la viscosité avec un
rappel intéressant de quelques notions fondamentales de la mécanique des fluides.
Ce polycopié est le cours de biophysique tel qu'il est enseigné aux étudiants de tronc-commun
des sciences de la nature et de la vie et des sciences biomédicales. Il fournit à la fois une
description des phénomènes et des mécanismes en jeu, ainsi que des méthodes de base
permettant de les quantifier, en s'appuyant sur les approches analytiques et expérimentales.
A cet égard, on note aussi que la plupart des chapitres sont appuyés par des exercices et des
exemples concrets dans le domaine.
Ce polycopié de cours représente également une synthèse des cours que nous avons assuré
entre 2003 et 2014 au sein de département des sciences de la nature et de la vie (biologie) à
l’université de Biskra.

BioPhysique Cours, Exercices et Travaux Pratiques
Tables des Matières

BioPhysique Cours, Exercices et Travaux Pratiques
I
Table des Matières :
Chapitre I : Généralité sur les solutions électrolytiques
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I-1 Définition et propriétés des solutions électrolytiques
A. Classification des solutions
B. Caractéristiques quantitatives des solutions
1. Fraction molaire
2. Fraction massique
3. Concentration molaire (Molarité)
4. Concentration molale (molalité)
5. Concentration massique (Pondérale)
6. Concentration molaire particulaire (Osmolarité)
7. Concentration Equivalente
C. Loi de dilution d’Ostwald
I-2 Conductivité électrolytique
1- Degré de dissociation
2- Coefficient d’ionisation
3- Constante d’Oswald (constante d’équilibre)
TD I Propriétés des solutions électrolytiques
Page 11
Réponses aux exercices du TD I
Page 13
TP I La Conductivité des solutions aqueuses
Page 14
Chapitre II : Phénomènes de diffusion
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II-1 Introduction
II-2 Diffusion du soluté à travers les membranes
A- Première loi de Fick
B- Deuxième loi de Fick
II-3 Diffusion du solvant à travers les membranes: phénomène d’osmose
TD II Diffusion et Osmose
Page 23
Réponses aux exercices du TD II
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BioPhysique Cours, Exercices et Travaux Pratiques
II
Chapitre III: Etude des interfaces liquide-gaz (Phénomènes de surfaces)
Page 25
III-1 Introduction
III-2 Interface liquide-gaz:
A- Tension superficielle
1. Force de tension superficielle
2. Energie de cohésion
B- Pression de Laplace et ses applications
1. Les bulles d’air dans un liquide
2. Les bulles de savon dans l’air
3. Loi de Jurin
III-3 Mesure et applications biologiques (l’appareil respiratoire)
TD III Interfaces liquide-gaz
Page 34
Réponses aux exercices du TD III
Page 35
TP II Mesure du coefficient de tension superficielle des solutions
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Chapitre IV: Hémodynamique
Page 38
IV-1 Introduction
IV-2 Etude de la viscosité
1- Définition
2- Mesure de la viscosité
IV-3 MECANIQUE DES FLUIDES
1- Les Propriétés des Fluides
a- La densité
b- Densité relative
c- Pression des fluides
d- Théorème de Pascal
e- Théorème D’Archimède
2- Statique des fluides
3- Dynamique des fluides incompressibles
a- Définition
b- Equation Générale d’Ecoulement ou Equation de Bernoulli
1- Cas des Fluides Parfaits (non visqueux)