Dosage du fer par colorimétrie, microscope, Analyse de biologie médicale 2018. En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts. . . ...... ..... Le fer dans le plasma. On réalise à 20°C, une solution aqueuse tamponnée à pH = 7 de concentration en soluté apporté en ion fer (III) égale à 2,0.10-5 mol.L-1. On observe la formation d’un précipité d’hydroxyde de fer (III). Q1. Écrire la réaction de précipitation de l’hydroxyde de fer (III). Fe3+ aq + 3HO- aq = Fe(OH)3 (s). Q2. Donner l’expression du produit de solubilité de l’hydroxyde de fer (III) en fonction des concentrations mises en jeu. Ks = [Fe3+ ] [HO- ]3 = 4,0 10-38 à 20°C. Q3. Montrer quantitativement qu’il était possible de prévoir la formation de l’hydroxyde de fer(III). [Fe3+ ] [HO- ]3 =2,0 10-5 x( 10-7)3 = 2,0 10-26, valeur supérieur à Ks, l'hydroxyde précipite. La concentration en ion fer (III) dans le plasma est d’environ 2,0.10-5 mol.L-1. Le plasma sanguin contient aussi une protéine appelée transferrine, notée Tr. Cette protéine est capable de complexer les ions ferriques selon la réaction: Tr + Fe3+ --> [FeTr]3+. La constante de formation du complexe à 20°C [FeTr]3+ vaut Kf = 1024. Q4. La transferrine, si elle est en quantité suffisante, permet d’éviter la formation d’hydroxyde de fer (III). Justifier cette affirmation. Aucun calcul n’est demandé. On négligera l’influence éventuelle de la température.. Kf est très grande, la réaction de complexation du fer(III) est totale. La concentraion en ion fer (III) résiduel est très faible et Ks ne peut plus être atteint. L'hydroxyde ne précipite pas. Dosage du fer sérique par colorimétrie. Le fer sérique correspond à l’élément fer en circulation libre dans le plasma sanguin et non fixé à l'hémoglobine des globules rouges. Sa concentration normale est comprise entre 10 µmol.L-1 et 30 µmol.L-1. À l’état normal, le fer sérique est, pour sa quasi-totalité, sous forme d’ions ferriques Fe3+ liés à la transferrine, protéine capable de complexer les ions Fe3+ selon la réaction : Tr + Fe3+ ---> [FeTr]3+. À pH = 5 et en présence de guanidine les ions Fe3+ sont libérés de la transferrine. Sous l’action de l’hydroxylamine, ils sont réduits en fer (II) qui forme alors un complexe coloré avec la ferrozine. [FeTr ]3+ ---> Fe3+ (1). Fe3+ ---> Fe2+ (2). Fe2+ ---> complexe coloré (3). On considèrera que la totalité des ions Fe3+ présents dans le plasma contribue à la formation du complexe coloré à l’issue de la réaction 3 (les trois réactions sont considérées comme totales). Première partie : choix de la solution tampon. Ce kit nécessite de travailler en milieu tampon pH = 5 Q5. Donner les propriétés d’une solution tampon. Une solution tampon modère les variations de pH suite à l'ajout modéré d'un acide fort ou d'une base forte, ainsi que lors d'une dilution modérée. On dispose au laboratoire d’une solution d’ammoniaque (NH3) à 0,10 mol.L-1, d’une solution d’acide éthanoïque (CH3COOH) à 0,10 mol.L-1, d’une solution d’acide chlorhydrique (H3O+,Cl-) à 0,20 mol.L-1 et d’une solution d’hydroxyde de sodium (Na+,HO-) à 0,20 mol.L-1 ainsi que d’un pH mètre. Q6. Parmi les quatre solutions aqueuses dont on dispose, citer, en justifiant, les deux qui sont nécessaires à la réalisation d’une solution tampon de pH = 5 et proposer sans aucun calcul un protocole expérimental pour la réalisation de ce tampon. Titrage de la solution d'acide éthanoïque ( prise de 20,0 mL située dans le becher )  par la solution d'hydroxyde de sodium ( solution dans la burette)  avec arrêt lorsque le pH est égal à 5. Deuxième partie : détermination de la concentration en fer sérique d’un patient. La ferrozine est un ligand noté L2- à pH = 5. Il faut trois ligands ferrozine pour complexer un ion Fe2+. Q7. Écrire l’équation de formation du complexe fer-ferrozine. Fe2+ + 3L2- ---> Fe(L)34-. Dans la notice du « ferrimat kit », la longueur d’onde utilisée pour le dosage est fixée à 562 nm, longueur d’onde pour laquelle l’absorbance du complexe est maximale. Q8. Énoncer une raison qui justifie de choisir comme longueur d’onde de travail, celle pour laquelle l’absorbance est maximale. Pour une meilleure précision, on choisit la longueur d'onde correspondant au maximum d'absorption. On réalise le dosage sérique d’un patient selon le mode opératoire manuel. Dans la rubrique performance de la méthode, il est indiqué « La méthode analytique est linéaire pour des concentrations en fer comprises dans l’intervalle 4 µmol.L-1- 180 µmol.L-1 ». Dans ces conditions, le kit précise que la relation qui permet d’accéder à la concentration en fer sérique du patient Cpatient est donnée par : Cpatient = (Aéch -Ablanc éch) / Aétal x Cétal. On rappelle que C étal = 2,00 mg / L est la concentration en fer dans l’étalon. Les résultats obtenus sont les suivants : Absorbance de la solution « blanc échantillon »: Ablanc éch = 0,008 Absorbance de la solution « échantillon » : Aéch = 0,115 Absorbance de la solution « étalon » : Aétal = 0,164 Q9. En utilisant la loi de Beer-Lambert, établir la relation ci-dessus. L'absorbance A  est proportionnelle à la concentration C.. Aéch-Ablanc éch = k Céchantillon  (1) avec k une constante. Aétal = k Cétal.(2) (1) / (2) donne : (Aéch -Ablanc éch) / Aétal = Céchantillon / Cétal. Par suite : Cpatient = (Aéch -Ablanc éch) / Aétal x Cétal. Q10. La concentration en fer sérique du patient est-elle située dans la gamme des concentrations normales ? Justifier. Cpatient = (0,115 -0,008) / 0,164 x2,00 =1,30 mg / L. 1,30 10-3 / M(Fe) = 1,30 10-3 / 55,8 = 2,3 10-5 mol/ L = 23 µmol / L, valeur comprise entre 10 et 30 µmol/ L. La concentration est normale. ... .... Détection de la drépanocytose La drépanocytose est une maladie génétique caractérisée par une anomalie de l’hémoglobine contenue dans les globules rouges. La maladie peut être à l’origine d’une anémie parfois importante, nécessitant des transfusions sanguines. Ces transfusions, si elles sont nombreuses, sont elles-mêmes responsables à long terme d’une accumulation de fer dans le foie et la rate. Chez les personnes atteintes de drépanocytose, l'hémoglobine est anormale. Quand la concentration en dioxygène du sang diminue, elle déforme les globules rouges (ou hématie) qui prennent alors la forme de faucilles, au lieu d'être biconcaves. La taille d’une hématie « biconcave est d’environ 8 µm, celle d’une « faucille » est d’environ 12 µm. La détection de cette maladie peut se faire par observation de cellules sanguines au microscope. Première partie : microscopie électronique. Le principe général de fonctionnement d’un microscope électronique est le même que celui d’un microscope optique : l’objet à analyser est éclairé et des lentilles permettent de grossir son image. Mais au lieu d’éclairer avec de la lumière, le microscope électronique utilise un faisceau d’électrons produit par un canon à électrons. Au lieu de grossir l’image à l’aide de lentilles en verre, il emploie des lentilles électromagnétiques. La relation entre la longueur d'onde λ d'une particule de masse m, se déplaçant avec une vitesse, v, est donnée par l'équation de de Broglie : l = h / (m v). Q11. Calculer la longueur d’onde des électrons, en nm, si leur vitesse est de 1,90.108 m.s-1. l = 6,63 10-34 /(9,109 10-31 x1,90 108) =3,83 10-12 m = 3,83 10-3 nm. Q12. L’ouverture numérique ON d’un microscope électronique est égale à 0,010. Justifier que la limite de résolution de l’instrument permet de voir les hématies et de détecter la drépanocytose. ABmini = 1,22 l /(2 ON) =1,22 x3,83 10-12 /0,020 =2,3 10-10 m. La taille d'une hématie est de l'ordre de 10 µm, valeur bien supérieure à ABmin. Le microscope électronique permet leur observation. Seconde partie : microscope optique. On souhaite déterminer si la détection de la drépanocytose est possible avec un microscope optique. Q13. Le schéma suivant  indique le principe du microscope dans le cas de l’observation à l’infini (sans accommodation) d’un objet plan AB perpendiculaire à l’axe optique, A1B1 étant l’image intermédiaire de l’objet AB donné par l’objectif L1. Compléter ce schéma en indiquant les positions des centres optiques O1 et O2 des deux lentilles L1 et L2 et les positions de leurs foyers objets et images F1, F1’, F2 et F2’ respectifs. On précise que ce schéma n’est pas à l’échelle. L’oculaire utilisé noté L2 a une distance focale f’2 = 2,50 cm. L’objectif utilisé a une distance focale f’1 = 4,00 mm. L’intervalle optique est de 16,0 cm. Q14. Montrer que pour une observation à l’infini l’objet AB doit être placé à 0,410 cm devant l’objectif. Q15. Calculer le grossissement commercial Gc de ce microscope. Le grossissement commercial, Gc, du microscope est défini par : Gc = q' / q = 0,25 D / (f '1 f' 2). avec q le diamètre apparent de l’objet observé à l’oeil nu, à la distance 25 cm de cet objet et q' le diamètre apparent de l’image définitive formée à l’infini. Gc = 0,25 x 0,160 /( 4,00 10-3 x2,50 10-2) = 400. Q16. Pourrait-on se contenter d’un microscope optique pour détecter la drépanocytose ? Pour répondre à cette question, on tiendra compte du pouvoir séparateur angulaire de l’oeil et du phénomène de diffraction. On supposera un microscope éclairé en lumière visible (400 - 800 nm) et dont l’ouverture numérique ON vaut 0,65. Tout raisonnement cohérent sera pris en compte. ABmini = 1,22 l /(2 ON) =1,22 x 600 10-9 /1,3 =5,63 10-7 m~0,56 µm, valeur supérieure à,la taille d'une hématie. q = AB / 0,25 =10 10-6 / 0,25 = 4 10-5 rad. q' = Gc q = 400 x 4 10-5  =1,6 10-2 rad, valeur supérieure au pouvoir séparateur de l'oeil 3 10-4 rad. L'hématie est observable.   .

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