Diffusion
- Eine lineare Darstellung ist möglich, aber etwas schwierig, da die Skaleneinheiten ungleich über die Zeit-Achse verteilt sind. In logarithmischer Darstellung ist die Kurve eine Gerade mit der Steigung von etwa ½.
- Diffusion ist ein wichtiger Vorgang und erfolgt sehr schnell, wenn wir Molekülbewegungen innerhalb von Zellen oder zwischen benachbarten Zellen – also über Entfernungen im Nanometer-Bereich – betrachten. Sie verliert jedoch an Bedeutung, wenn wir ganze Gewebe untersuchen, und ist bedeutungslos beim Transport durch den ganzen Körper einer Pflanze oder eines Tieres. Die Diffusion erfolgt über kurze Entfernungen sehr schnell, ist aber für große Entfernungen extrem langsam. Die Entfernung geht im Quadrat in die Gleichung ein – für den doppelten Diffusionsweg brauchen die Partikel also die vierfache Zeit.
- Die Diffusionsgeschwindigkeit nimmt etwa um den Faktor 2 zu, weil durch die schnellere Teilchenbewegung der Diffusionsweg pro Zeiteinheit deutlich größer ist.
- Der synaptische Spalt ist sehr klein/ist ca. 20 nm (Nanometer) breit.
Wissensteil:
Einige Definitionen:
Diffusion ist die Vermischung von miteinander in Berührung stehenden Stoffen (Gasen, Flüssigkeiten oder Lösungen) verschiedener Konzentration infolge der Wärmebewegung der Teilchen.
Diffusion nennt man die allmähliche Durchmischung verschiedener Gase, Flüssigkeiten und Lösungen ohne äußere Einwirkung, allein durch Molekularbewegung, bis die Verteilung der verschiedenen Moleküle überall gleich ist.
In Gasen und Flüssigkeiten sind die Moleküle bzw. Ionen in ständiger, statistisch ungerichteter Wärmebewegung. Besteht in einem Gasgemisch oder in einer Lösung für eine Substanz ein Konzentrationsgefälle, so wird es durch diese Bewegung ausgeglichen, die dabei zu einer statistisch gerichteten Bewegung, zur Diffusion wird. Ein gelöster Stoff diffundiert entlang seinem eigenen Gefälle.
Atome, Ionen und Moleküle sind in ständiger Bewegung. Immer wieder stoßen sie untereinander zusammen und werden dadurch aus ihrer Bahn geworfen. In einem idealen Gas führen die einzelnen Partikel ungehinderte, d.h. voneinander unabhängige Bewegungen aus. Die Verteilung der Teilchen ist keinerlei Einfluss unterworfen, es gibt daher keine vorherrschende oder bevorzugte Bewegungsrichtung. Die Geschwindigkeit ist temperaturabhängig, sie nimmt mit steigender Temperatur zu. Man spricht daher von thermischer Bewegung (T) oder auch von Brown’scher Molekularbewegung. In Flüssigkeiten sind die Bewegungen eingeschränkt, doch unterliegt die Bewegung in einer echten Lösung prinzipiell den gleichen Kriterien wie in einem idealen Gas. Für viele Zwecke kann das Plasma einer Zelle wie eine solche Lösung beschrieben werden.
Wird die konzentrierte Lösung einer beliebigen Substanz (z.B. eines Zuckers) mit Wasser überschichtet, so bildet sich zunächst eine scharfe Trennfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten aus. Wenn wir davon ausgehen, dass gelöste Partikel (hier Zuckermoleküle) sich rein statistisch bewegen, werden zunächst einzelne, dann ständig mehr Teilchen die Trennfläche durchdringen. Einige von ihnen, doch nicht alle, werden wieder zurückkehren, so dass eine Nettobewegung (ein Nettofluss) von Teilchen in Richtung von Regionen, die ursprünglich frei von ihnen waren, entsteht. Eine Bewegung von hoher zu niedriger Konzentration bezeichnet man als Diffusion. Erst wenn alle Teilchen in einem System gleichmäßig verteilt sind, ist keine Nettobewegung mehr nachweisbar– obwohl sich jedes einzelne Teilchen nach wie vor bewegt. Der Konzentrationsausgleich ist erreicht, das System hat ein Gleichgewicht erreicht.
