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Arten der Diffusion

Selbstdiffusion

Man sollte es nicht glauben, aber auch das ziellose "Umherdriften" von Teilchen innerhalb einer homogenen Lösung wird als Diffusion bezeichnet. Wenn wir beispielsweise einen Löffel Zucker in einem Glas Wasser gelöst haben und im ganzen Glas die gleiche Zuckerkonzentration herrscht, bewegen sich die einzelnen Zuckerteilchen in dem Lösungsmittel hin- und her, nach dem Zufallsprinzip. Diese Art von Diffusion ist wahrscheinlich so selbstverständlich, dass sie in den meisten Biologie-Büchern gar nicht erwähnt wird. Eine Beobachtung dieser Selbstdiffusion ist mit Schulmitteln auch gar nicht möglich, dazu müsste man schon radioaktiv markierte Teilchen einsetzen, also eine sogenannte Tracermethode verwenden. Damit wären wir auch schon bei der zweiten Diffusionsart.

Tracerdiffusion

Fügt man einer Natriumchlorid-Lösung radioaktiv markierte Natrium- oder Chlorid-Ionen hinzu, so kann man mit bestimmten Methoden die Bewegung dieser markierten Teilchen beobachten. Man spricht hier aber noch nicht von einer Tracerdiffusion, denn auch die markierten Natrium-Ionen sind immer noch Natrium-Ionen. Eine Tracerdiffusion liegt dann vor, wenn man dem Natriumchlorid zum Beispiel radioaktiv markierte Kalium-Ionen zusetzt.

Klassische Diffusion

Jetzt sind wir endlich bei der Diffusion, die für das Verständnis von Transportvorgängen in der Zelle eine wichtige Rolle spielt. Diese klassische Diffusion wurde auf den beiden vorhergehenden Seiten ausführlich besprochen.

Gegendiffusion

Auch diese Art der Diffusion ist wichtig für biologische Vorgänge. Ein gutes Beispiel sind Nervenzellen. Im Innern der Zelle befinden sich viele Kalium-Ionen, außerhalb nur sehr wenige. Es besteht also ein großer Kalium-Gradient, der von innen nach außen gerichtet ist und zu einer Kalium-Diffusion von innen nach außen führt.

Außerhalb der Zelle befinden sich viele Natrium-Ionen, während deren Konzentration im Zellinnern recht gering ist. Dies führt zu einer Natrium-Diffusion von außen nach innen. Hier haben wir also einen typischen Fall einer Gegendiffusion vorliegen.

Erleichterte Diffusion durch eine Membran

Hier kommen wir zu einer Diffusions-Variante, die beim zellulären Transport eine besonders wichtige Rolle spielt. Bestimmte Proteine in der Membran von Zellen sorgen dafür, dass der Transport bestimmter Moleküle schneller erfolgt, als durch reine Diffusion durch die Membran möglich wäre. Vor allem Porenproteine und Carrierproteine sind hier zu nennen. Diese Art der Diffusion wird auf einer eigenen Seite näher behandelt.

Bergaufdiffusion

Lebende Zellen schaffen das scheinbar Unmögliche: Sie können Stoffe sogar entgegen eines vorhandenen Konzentrationsgradienten transportieren. Das ist für die Zelle lebenswichtig. Glucose beispielsweise kommt im Außenmedium in nicht allzu hoher Konzentration vor, in der Zelle ist vielleicht schon mehr Glucose angereichert. Dennoch benötigt die Zelle weitere Glucose, denn Glucose ist der essentielle Nährstoff aller Zellen. Also schafft die Zelle es, Glucose gegen das Konzentrationsgefälle in die Zelle zu transportieren. Allerdings muss die Zelle dafür Energie aufwenden. Vergleichen kann man diesen Vorgang mit dem Hochpumpen von Wasser, auch hier muss die Pumpe durch Energie angetrieben werden. Dieser Transport ist so wichtig, dass alle weiteren Einzelheiten auf eine eigene Seite ausgelagert wurden.

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