1.3 Uitwisseling van stoffen tussen cel en milieu
Blok 1: Passief transport – diffusie
Definitie
Diffusie is het proces waarbij opgeloste deeltjes zich verplaatsen van een gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lage concentratie, in overeenstemming met de concentratiegradiënt van die deeltjes. Deze verplaatsing vindt plaats totdat een evenwicht is bereikt waarbij de concentratie in beide gebieden gelijk is. Diffusie vereist geen energie-input van de cel.
Belangrijke concepten
De snelheid en efficiëntie van diffusie worden beïnvloed door diverse fysicochemische factoren:
Temperatuur: Hogere temperaturen verhogen de kinetische energie van deeltjes, wat leidt tot snellere diffusie.
Grootte van de deeltjes: Kleinere deeltjes diffunderen sneller omdat zij gemakkelijker door het medium bewegen.
Viscositeit van het medium: In een viskeuzer medium is de bewegingsvrijheid van deeltjes beperkt, waardoor diffusie trager verloopt.
Verschil in concentratie (concentratiegradiënt): Hoe groter het verschil in concentratie tussen twee gebieden, hoe sneller de netto verplaatsing van deeltjes.
Ladingsverdeling: Gedeeltelijke lading en ionische interacties kunnen de diffusiesnelheid verhogen wanneer er sterke ladingsverschillen aanwezig zijn.
Diffusieoppervlak: Een groter oppervlak waar diffusie kan optreden zorgt voor een groter aantal deeltjes die per tijdseenheid verplaatst worden.
Het celmembraan is semipermeabel en laat sommige deeltjes passief diffunderen:
Rechtstreeks door het membraan: Kleine, apolaire moleculen zoals zuurstof en koolstofdioxide kunnen direct door de fosfolipidendubbellaag diffunderen.
Via kanaaleiwitten (gefaciliteerde diffusie): Hydrofiele of geladen deeltjes (zoals ionen, kleine polaire moleculen) bewegen via gespecialiseerde membraaneiwitten die dienen als kanaal of poort; dit verloopt gradiëntafhankelijk maar vereist geen energie.
Formules en berekeningen
De diffusiesnelheid (flux, ) kan gekwantificeerd worden via de Wet van Fick:
waarbij: