Verbreitung in der Zelle: 11 einfache Fakten (Was, Wie, Wann, Wo, Auswirkung)

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Diffusion in der Zelle ist der passive Transport von gelösten Stoffen entlang ihres Konzentrationsgradienten. In der Biologie besteht der Konzentrationsgradient über einer halbdurchlässigen Plasmamembran, so dass die Konzentration von gelösten Stoffen auf einer Seite der Membran höher ist als auf der anderen Seite.

Die treibende Kraft für die Bewegung von gelösten Stoffen während der Diffusion ist der Konzentrationsunterschied über eine Membran, die einen Konzentrationsgradienten bilden. Es lenkt die Bewegung des gelösten Stoffes den Gradienten hinunter, bis der Nettofluss von gelösten Stoffen durch die Membran gleich wird.

Was ist die Diffusion in einer Zelle?

Diffusion in der Zelle ist der Prozess, bei dem sich gelöste Stoffe aus einem Bereich mit hoher Konzentration in den Bereich mit niedriger Konzentration bewegen, bis ein Gleichgewicht erreicht ist, ohne Energie oder ATPs dafür aufzuwenden. Die gelösten Stoffe bewegen sich durch die Plasmamembran entweder durch einfache Diffusion oder durch erleichterte Diffusion entlang des Konzentrationsgradienten.

Was macht die Diffusion mit der Zelle?

Die Diffusion ermöglicht es verschiedenen Arten von Molekülen, durch ihre Plasmamembran in die Zellen einzudringen und dort zu existieren, je nach den Bedürfnissen der Zellen oder den metabolischen und regulatorischen Reaktionen, die innerhalb der Zellmatrix stattfinden.

  • Gase: Gase wie Sauerstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid können die Plasmamembran durch einfache Diffusion passieren.
  • Polare und geladene Moleküle: Polare und geladene Moleküle wie Ionen, Kohlenhydrate, Aminosäuren, Nukleoside können die Plasmamembran nur durch die in der Plasmamembran vorhandenen unterstützenden Proteine ​​passieren.
  • Unpolare und ungeladene Moleküle: Kleine, unpolare und ungeladene Moleküle zusammen mit einigen hydrophoben organischen Molekülen können die Plasmamembran durch einfache Diffusion passieren.

Beeinflusst die Diffusion die Zellen?

Diffusion beeinflusst eine Zelle auf unterschiedliche Weise. Es kann die Konzentration von gelösten Stoffen in der Zellmatrix beeinflussen, Zellvolumen und -größe ändern, wenn es Osmose unterliegt, und Konformationsänderungen in den Membranproteinen der Zelle hervorrufen.

Wie wirkt sich Diffusion auf Zellen aus?

Diffusion kann die Zellgröße beeinflussen, wenn die Zelle einer speziellen Art von Diffusion unterzogen wird, die als Osmose bezeichnet wird. Bei der Osmose durchquert anstelle der im Wasser gelösten gelösten Stoffe Wasser, das ein polares Lösungsmittel ist, die Plasmamembran. Als Ergebnis, Die Absorption und Freisetzung dieser Wassermoleküle als Reaktion auf die unterschiedliche Konzentration gelöster Stoffe über die Membran führt zu einer Zunahme bzw. Abnahme des Zellvolumens bzw. der Zellgröße.

Wie beeinflusst die Diffusion die Zellgröße?

Osmose, eine spezielle Art der Diffusion in Zellen, beeinflusst das Volumen einer Zelle in Abhängigkeit von der Art der Lösung, in die eine Zelle eingebracht oder von der sie umgeben ist, aufgrund des Austauschs von gelösten Stoffen und Lösungsmitteln, der stattfindet, bis das Gleichgewicht erreicht ist. Andererseits ist die Wirkung in tierischen und pflanzlichen Zellen etwas anders. Diese Effekte sind von Natur aus reversibel und die Zellen können innerhalb weniger Minuten zu ihren ursprünglichen Abmessungen zurückkehren, indem ein Gleichgewicht zwischen der Konzentration gelöster Stoffe sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle hergestellt wird.

Wenn zwei Lösungen mit unterschiedlicher Konzentration gelöster Stoffe durch eine semipermeable Membran getrennt werden, die Wassermoleküle in der hypertonischen oder hyperosmotischen Lösung bewegen sich durch die semipermeable Membran in Richtung der hypotonischen oder hypoosmotischen Lösung. Hypertonisch Lösungen haben eine vergleichsweise höhere Konzentration an gelöstem Stoff im Vergleich zu der der Zelle, während die hypotonisch Lösungen haben eine vergleichsweise niedrigere Konzentration an gelösten Stoffen als die der Zelle. Isotonisch oder isoosmotische Lösungen haben andererseits die gleiche Konzentration an gelösten Stoffen wie die der Zelle.

OSC Microbio 03 03 Tonizität
Bildquelle: Wikimedia Commons. Tonizität in einer tierischen Zelle.

Wenn sie in eine Lösung gegeben wird, die im Vergleich zu der intrazellulären Konzentration gelöster Stoffe hypotonisch ist, neigt eine Zelle dazu, Wasser durch Endosmose zu gewinnen. Tierische Zellen können Wasser aufnehmen und an Volumen zunehmen, bis es platzt wohingegen, In der Pflanzenzelle hilft die Zellwand, ein konstantes Volumen aufrechtzuerhalten. Zellen kehren normalerweise in einen Gleichgewichtszustand zurück, indem sie ihren Innendruck verringern, was durch den Verlust der gelösten Stoffe erreicht wird. Eine plasmolysierte Zelle kann auch wieder in ihr ursprüngliches Volumen gebracht werden, indem sie in eine hypotonische Lösung gegeben wird.

OSC Microbio 03 03 Plasmolyse
Bildquelle: Wikimedia Commons. Tonizität in einer Pflanzenzelle.

Wenn es in eine hypertonische Lösung gegeben wird, eine Zelle neigt dazu, das gesamte Wasser an die umgebende Lösung abzugeben durch den Prozess von Exosmose da die intrazelluläre Konzentration gelöster Stoffe im Vergleich hypotonisch ist. Tierische Zellen schrumpfen aufgrund von Wasserverlust und Zellvolumenverringerungs während, Die Pflanzenzellen bleiben aufgrund der Anwesenheit von Zellwänden intakt aber seine Zellmembran löst sich von der Zellwand und die Matrix nimmt an Volumen ab. Eine Pflanzenzelle, in der die Zellmatrix wird stark reduziert, Wird als plasmolysierte Zelle.

Wo findet Diffusion in der Zelle statt?

Die Diffusion in der Zelle erfolgt an der Plasmamembran einer Zelle, wo die gelösten Stoffe oder das Lösungsmittel (wie im Fall der Osmose) über verschiedene Methoden in die Zelle hinein und aus ihr heraus diffundieren können. Gelöste Stoffe können einer einfachen Diffusion oder einer erleichterten Diffusion unterzogen werden. Bei einfacher Diffusion können kleine ungeladene Moleküle, Wasser und Gase die Lipiddoppelschicht ohne die Hilfe von Trägerproteinen durchqueren. Eine einfache Diffusion kann also fast überall in der Plasmamembran der Zellen auftreten.

Die erleichterte Diffusion erfolgt mit Hilfe von Trägerproteinen oder Proteinkanälen, die spezialisierte integrale Membranproteine ​​sind. Diese Membranproteine ​​sind hochselektiv und reagieren nur auf ausgewählte Moleküle die sie passieren dürfen, während sie auf andere nicht reagieren und ihnen nicht erlauben, hindurchzugehen. Daher, erleichterte Diffusion eines gegebenen gelösten Stoffes kann nur an bestimmten Stellen auf der Plasmamembran der Zelle stattfinden, wo die integralen Membranproteine ​​vorhanden sind, die für den gegebenen gelösten Stoff spezifisch sind.

Wann findet Diffusion in der Zelle statt?

Die Diffusion in der Zelle erfolgt über die Plasmamembran, um entweder die gelösten Stoffe aufzunehmen, die außerhalb vorhanden sind und für verschiedene Funktionen innerhalb der Zelle benötigt werden, oder um die überschüssigen gelösten Stoffe aus der Zelle freizusetzen, da sie innerhalb der Zelle nicht mehr benötigt werden oder außerhalb benötigt werden Zelle.

Wie, Die Diffusion in der Zelle erfolgt entlang des Konzentrationsgradientenkönnen die gelösten Stoffe die Lipiddoppelschicht nur passieren, wenn ihre Konzentration auf einer Seite der Membran höher ist als auf der anderen Seite. Wenn solche Unterschiede im Konzentrationsgradienten gebildet werden oder vorhanden sind, durchqueren die gelösten Stoffe die Plasmamembran von der Seite mit der höheren Konzentration an gelösten Stoffen zu der Seite mit der niedrigeren Konzentration an gelösten Stoffen. Der Austausch des gelösten Stoffes findet statt, bis die Konzentration auf beiden Seiten gleich wird.

Wie erfolgt die Diffusion in der Zelle?

Die Diffusion der verschiedenen gelösten Stoffe in der Zelle hängt von ihrer Größe, Ladung, Polarität, Permeabilität, Hydrophobie und Hydrophilie ab. Daher folgt jede Art von gelöstem Stoff einem anderen Verfahren und wird im Falle eines erleichterten Transports mit Hilfe verschiedener unterstützender Transporter transportiert. Details der Diffusion in der Zelle von einigen der gelösten Stoffe wie Wasser, Lipide, Ionen und geladene Moleküle werden hier erwähnt.

Wasser

  • Statistische Poren: Wasser, das eine relativ kleinere Größe hat, kann die Lipiddoppelschicht leicht passieren durch statistische Poren, die sind nicht statische Strukturen. Diese Poren mit a Durchmesser von etwa 4.2 Å werden gebildet, wenn sich benachbarte Phospholipidmoleküle in der Zellmembran seitlich, aber in entgegengesetzte Richtungen bewegen.
  • Knicke: Knicke sind bewegliche Strukturdefekte in den Acylketten der Phospholipide, die durch Acylkettenschmelzen verursacht werden. Diese Knicke können Wasser passieren lassen.
  • Aquaporine: Aquaporine sind a Mitglied der großen intrinsischen Proteinfamilie die eine erleichterte Diffusion von Wasser in und aus der Zelle ermöglichen. In Pflanzen sind Aquaporine sowohl in der Zellmembran als auch in der Membran der Vakuole vorhanden, die als intrinsisches Protein der Plasmamembran bzw. intrinsisches Protein der Tonoplasten bezeichnet werden. Diese treten häufiger in Zellen auf, die stark in den Wassertransport investiert sind, wie z. B. die Zellen der Nierentubuli in Tieren und der Zelle von Wurzeln in Pflanzen.
Diffusion in der Zelle
Bildquelle: Wikimedia Commons. Aquaporine.

Lipide

Lipidmoleküle können leicht werdenSie diffundieren aufgrund ihrer hydrophoben Natur in die und aus der Zelle. Die Permeabilität der Lipide ist direkt proportional zu ihrer Löslichkeit. Eine schnellere Penetration bedeutet, dass der gelöste Stoff eine höhere Lipidlöslichkeit hat.

  • Lipide nehmen ein vergleichsweise längere Zeit zur Diffusion durch die Lipiddoppelschicht hinaus denn das auf Aktin basierende Zytoskelett, das auf der zytoplasmatischen Oberfläche der Zellmembran vorhanden ist, bewirkt, dass es Kompartimente bildet.
  • Sterische Hinderung und hohe Umfangsverlangsamung um die Transmembranproteine die mit dem Aktin-Zytoskelett-Netzwerk verankert sind, führt zu vorübergehende Einschließung der Phospholipide in der Zellmembran vorhanden.
  • Die Umfangsverlangsamung wird durch die hohe hydrodynamische Reibung verursacht Dies geschieht, wenn eine große Menge Phospholipide in der Nähe der Transmembranproteine ​​​​gepackt wird.
  • Diese Kompartimente vermitteln die Lokalisierung der intrazellulären Antwort in den Regionen, in denen der Empfang eines extrazellulären Signals stattgefunden hat.

Ionen und geladene Moleküle

Die Lipiddoppelschicht ist sehr undurchlässig für geladene Teilchen oder sogar kleine Ionen wie H+, HCO3-, Na+, K+, Ca2+ und Cl-. Da diese Ionen entscheidend für zelluläre Aktivitäten mehrerer Vielzahl sind, einschließlich Empfang und Weiterleitung von Nervenimpulsen bei Tieren, Öffnen der Poren von Stomata bei Pflanzen, Muskelkontraktion bei Tieren, regulieren den Transport anderer großer Proteine ein und aus Zellmembran beider Pflanzen und Tiere.

Die Diffusion von Ionen in und aus den Zellen wird durch einige integrale Membranproteinkanäle erleichtert, die selektiv sind und nur bestimmte Arten von Ionen passieren lassen. Ionenkanäle können den Zufluss oder Abfluss von Ionen in Millionen von Sekunden pro Sekunde ermöglichen, ohne Energieaufwand.

  • Spannungsgesteuerte Ionenkanäle: Membrankanal Proteine, die unter dem Einfluss von Ladung arbeiten Unterschied über die Lipiddoppelschicht, werden als spannungsgesteuerte Ionenkanäle bezeichnet. Ladungsunterschiede zwischen der intrazellulären und der extrazellulären Matrix vermitteln das Öffnen und Schließen dieser Ionenkanäle. Neuron und Muskelzellen haben solche Ionenkanäle, die bei der Impulsleitung bzw. Muskelbewegung helfen.
  • Ligandengesteuerte Ionenkanäle: Diese Ionenkanäle unterliegen Konformationsänderungen, wenn die Liganden binden an sie auf der äußeren oder der inneren/ zytosolischen Oberfläche der Plasmamembran, somit wird in diesem Fall der Durchgang von gelösten Stoffen oder Ionen durch die Membran ermöglicht. Zu beachten ist hier, dass a Ligand ist weder der gelöste Stoff, noch wird er durch die Membran transportiert, stattdessen ist es ein Teil des Signalisierungssystems. Wenn Acetylcholin, ein Neurotransmitter, an die äußere Oberfläche der Kanäle bindet, um die Nervenimpulsleitung an Synapsen zu erleichtern. Dagegen bindet cAMP an die innere Oberfläche einiger Calciumionenkanäle.
  • Mechanisch gesteuerte Ionenkanäle: Solche Kanäle ändern ihre Konformation als Reaktion auf mechanische Kräfte. Haarzellen im Innenohr öffnen Ionenkanäle, indem sie sich als Reaktion auf Schallwellen biegen. Die transportierten Ionen sind dann an der Bildung des Nervenimpulses beteiligt.
Spannungsgesteuerte Kanäle
Bildquelle: Wikimedia Commons. Spannungsgesteuerte Kanäle.
1216 Ligandengesteuerte Kanäle
Bildquelle: Wikimedia Commons. Ligandengesteuerte Kanäle.
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Bildquelle: Wikimedia Commons. Mechanische Gate-Kanäle.

Art der Diffusion in der Zelle

Diffusion oder passive Diffusion von gelösten Stoffen durch eine semipermeable Membran kann grob in zwei Typen eingeteilt werden, abhängig von der Notwendigkeit der Proteinkanäle für den Transport.

Einfache passive Diffusion

Der gelöste Stoff diffundiert durch die Lipiddoppelschicht, indem er einfach in die Zelle hinein und aus ihr heraus diffundiert. Moleküle, die die Zellmembran durch einfache passive Diffusion passieren können, sind Gase, Wasser und kleine ungeladene gelöste Stoffe. Der Prozess der einfachen passiven Diffusion erfordert zwar Energie, um eine Doppelschichtmembran zu durchqueren, jedoch nicht in Form von ATP. Die Energie zum Durchqueren der Membran stammt aus dem Hydratationswasser, dh der Anzahl der Hydroxylgruppen (-OH), die an ein gelöstes Molekül gebunden sind. Der Prozess erfolgt in drei Schritten-

  1. Der gelöste Stoff verliert das Hydratationswasser.
  2. Der dehydrierte gelöste Stoff durchquert die Phospholipid-Doppelschicht.
  3. Es gewinnt das Hydratationswasser auf der anderen Seite der Zellmembran zurück.
0305 Einfache Diffusion durch die Plasmamembran
Bildquelle: Wikimedia Commons. Einfache Diffusion durch die Plasmamembran.

Die Aktivierungsenergie für die Diffusion durch die Lipiddoppelschicht ist direkt proportional zu dem auf dem gelösten Stoff vorhandenen Hydratationswasser. Die einzige Ausnahme von dieser Beziehung ist Wasser, da es eine extrem hohe Durchlässigkeit hat.

Erleichterte passive Diffusion

Gelöste Stoffe diffundieren an bestimmten Stellen mit Hilfe von für gelöste Stoffe spezifischen integralen Membranproteinen, die auch als unterstützende Transporter bezeichnet werden, in und aus den Lipiddoppelschichten. Es gibt zwei Arten von Proteinen, die an der erleichterten Diffusion beteiligt sind, Trägerproteine und Kanalproteine.

Wenn der gelöste Stoff auf einer Seite an die Trägerproteine ​​bindet, führt dies zu einer Konformationsänderung in diesen. Diese veränderte Konformation des Proteins erleichtert die Bewegung der gelösten Partikel durch das Protein und über die Lipiddoppelschicht in beide Richtungen, von einem Bereich mit hoher Konzentration an gelöstem Stoff in den Bereich mit niedrigerer Konzentration an gelöstem Stoff, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Andererseits, Kanalproteins ermöglichen die freie Diffusion jedes Moleküls, das eine geeignete Größe hat und in die Pore passt, die durch die Pore verläuft Kanalprotein.

0306 Trägerprotein mit erleichterter Diffusion
Bildquelle: Wikimedia Commons. Erleichterte passive Diffusion.

Diffusion im Zellstoffwechsel

Die Diffusion in der Zelle spielt eine wichtige Rolle im Zellstoffwechsel, da sie die Fähigkeit hat, die in einer Zelle ablaufenden Stoffwechselreaktionen zu regulieren, aber die Diffusion kann auch durch mehrere Faktoren beeinflusst werden.

  • Konzentrationsgradient: Das Ausmaß des Transports des gelösten Stoffes hängt von der Differenz zwischen der Konzentration des gelösten Stoffes auf beiden Seiten der Membran ab. Je größer der Unterschied, desto höher und schneller ist die Diffusionsgeschwindigkeit der gelösten Stoffe durch die Membran.
  • Größe und Masse des gelösten Stoffes: Diffusionsgeschwindigkeit ist indirekt proportional zur Größe der Moleküle. Gelöste Stoffe mit größerer Größe oder höherer Masse brauchen länger, um durch die Lipiddoppelschicht zu diffundieren.
  • Zellengröße: Die Größe der Zelle oder der Durchmesser der Zelle ist auch umgekehrt proportional zur Diffusionsgeschwindigkeit. Eine kleinere Zelle hat eine schnellere Diffusionsrate, da die zu durchquerende Entfernung geringer ist, während in einer Zelle mit größerem Durchmesser die vom gelösten Stoff zurückgelegte Entfernung größer ist und die Diffusionsrate daher langsamer wird.
  • Wechselwirkung mit anderen Molekülen: Wenn die gelösten Stoffe kleinerer Größe mit größeren Proteinen interagieren, wird ihre Diffusionsrate im Vergleich zu einer Zeit, in der sie nicht an einer solchen Wechselwirkung beteiligt waren, stark reduziert. Dies geschieht, weil die kleineren gelösten Stoffe jetzt nicht so frei diffundieren können, weil ihre Wechselwirkung mit den größeren Molekülen ihre freie Bewegung behindert.
  • Temperatur: Die Temperatur ist direkt proportional zur Bewegung des gelösten Stoffes in einer Lösung und somit auch direkt proportional zur Diffusionsgeschwindigkeit. Wenn eine Lösung eine hohe Temperatur hat, gewinnen ihre gelösten Stoffe viel Energie und ihre zufällige Bewegung wird sehr schnell. Dadurch diffundieren auch solche Moleküle schneller.

Rolle der Diffusion im Zellstoffwechsel

  • Glukose unterliegt einer erleichterten Diffusion, wenn seine Konzentration im Blut mit Hilfe von GLUT-Proteintransportern höher ist als die der Zellen der Skelettmuskulatur und des Fettgewebes. Von den vielen Proteinen in der GLUT-Familie wird GLUT4 durch Insulin aktiviert. Wenn Insulin an das GLUT4-Transporterprotein bindet, ermöglicht es eine erleichterte Diffusion mit einer sehr hohen Rate in insulinempfindlichen Geweben. Somit hält Insulin den Blutzuckerspiegel auf einem normalen Wert.
  • Da Glukose eine wichtige Rolle im Zellstoffwechsel spielt, wird sie in großen Mengen in der Zellmatrix benötigt, aber der Konzentrationsgradient kann den Zustrom von Glukose in die Zelle verhindern, wenn das Gleichgewicht erreicht ist. Um zu verhindern, dass der Konzentrationsgradient das Gleichgewicht erreicht, werden die Glukosemoleküle beim Eintritt durch die Zellmembran phosphoryliert. Die Phosphorylierung senkt die intrazelluläre Glukosekonzentration und ermöglicht einen stetigen Einstrom von Glukose in die Zelle.
  • Neuronen halten einen Polarisationszustand oder ein Ruhemembranpotential aufrecht, indem sie außerhalb der Zellmembran einen Überschuss an Natriumionen und im Inneren einen Überschuss an Kaliumionen haben. Wenn der Nerv einen Reiz erhält, öffnen sich die durch Natrium-Kalium-Ionen gesteuerten Kanäle, damit ein Natriumion in die Zelle eintreten und zwei Kaliumionen die Zelle verlassen können. Dies führt zu einer Depolarisation der Membran und das Aktionspotential wird entlang der Membran verschoben, was zur Übertragung von Nervenimpulsen führt.
  • Das Hämoglobin Das im Blut vorhandene Sauerstoff bindet normalerweise an einigen bestimmten Stellen an Sauerstoff und erfährt eine erleichterte Diffusion. Außerdem wird Sauerstoff auch durch einfache Diffusion ausgetauscht. Kohlendioxid und Kohlenmonoxid werden auf ähnliche Weise auch zwischen Alveolen und Blutkapillaren durch Diffusion ausgetauscht.
Na-Glu-Transport
Bildquelle: Wikimedia Commons.

Rolle der Diffusion in der Zelle

  • GLUT4-Proteine: Die Bindung des Insulinhormons an die GLUT4-Transporterproteine ​​führt durch erleichterte Diffusion zum Einströmen überschüssiger Glukosemoleküle in die Zellen.
  • Secondary Messenger Signaling: Secondary Messenger sind normalerweise kleine Moleküle oder Ionen, die daran beteiligt sind, die Signale von den auf der Plasmamembran vorhandenen Rezeptoren an mehrere andere intrazelluläre Proteine ​​weiterzuleiten und eine Signalkaskade zu starten. Der Einstrom der sekundären Botenstoffe in die Zellmatrix erfolgt über erleichterte Diffusion.
  • Osmose als besondere Art der Diffusion: Osmose ist in den Zellen von Tieren und Pflanzen wichtig. Diese Zellen sind an der Wasserabsorption beteiligt, wie z. B. der Wasserabsorption aus dem Boden durch die Wurzelhaare, der Reabsorption von Wasser durch die proximalen und distalen gewundenen Tubuli, die in den Nieren von Tieren vorhanden sind, der Reabsorption von Gewebeflüssigkeit in die Blutkapillaren und der Wasserabsorption in den Verdauungstrakt der Tiere.
  • Blutfiltration: Nieren bei Tieren sind an der Entfernung von Abfallprodukten durch den Prozess der einfachen und erleichterten Diffusion beteiligt.
  • Atmung: Die Diffusion in der Zelle ermöglicht auch den Austausch von Gasen zwischen den Alveolen der Lunge und den Kapillaren des Blutes, um die Atmung zu ermöglichen. Auch der Gasaustausch bei Wassertieren folgt einem ähnlichen Mechanismus. Da die ausgetauschten Gase ungeladen sind, unterliegen sie einer einfachen Diffusion.
  • Nahrungsaufnahme: Die Nahrung, die im Verdauungstrakt verdaut wird, enthält eine gewisse Menge an fettlöslichen Nährstoffen wie Vitamin A, D, R und K, die durch den Prozess leicht durch die in den Zotten vorhandenen Zellen in die Blutgefäße gelangen können der einfachen Diffusion.

Diffusion im zellulären Transport

Die Diffusion in der Zelle ist hauptsächlich für den zellulären Transport von verantwortlich Sauerstoff, Kohlendioxid, Glukose, Aminosäuren und Fette.

  • Blutfiltration: In Tieren, Die Nierenzellen sind für die Entfernung von Abfallprodukten verantwortlich wie Harnstoff, Kreatinin und extra Flüssigkeit aus dem Blut durch Diffusion. Das gleiche Prinzip der Diffusion wird während der angewendet Blutdialyse von Patienten mit Nierenfunktionsstörungen.
  • Atmung: Das im Blut vorhandene Hämoglobin verbindet sich normalerweise an einigen bestimmten Stellen mit Sauerstoff und wird diesem ausgesetzt erleichterte Diffusion. Abgesehen davon, Sauerstoff wird auch durch einfache Diffusion ausgetauscht. Kohlendioxid und Kohlenmonoxid werden auf ähnliche Weise auch zwischen Alveolen und Blutkapillaren durch Diffusion ausgetauscht.
  • Verbreitung in Pflanzen: Die Diffusion ist für das Überleben der Pflanzen verantwortlich, da sie dies ermöglichen Zellen der Wurzeln, um Wasser aus dem umgebenden Boden aufzunehmen. Pflanzen benötigen eine große Menge Wasser, um ihre Gesundheit zu erhalten Prallheit sowohl auf Zell- als auch auf Organebene. Bei Verlust von überschüssigem Wasser, der wiederum auch durch Diffusion auftritt, welken Pflanzen und können vertrocknen, wenn der Wasserverlust nicht ausgeglichen wird.

Diffusion in der Zellmembran

Die Diffusion in einer Zelle erfolgt an der Zelloberflächengrenzfläche, die sowohl mit der extrazellulären Matrix als auch mit der zellulären Matrix interagiert. Unter der Richtung des Konzentrationsgradienten bewegen sich gelöste Stoffe aus einem Bereich hoher Konzentration in den Bereich niedriger Konzentration. Gelöste Stoffe können die Plasmamembran entweder durch einfache Diffusion oder durch erleichterte Diffusion passieren, an der Trägerproteine ​​und Proteinkanäle beteiligt sind. Die Art der Diffusion, der ein gelöster Stoff unterliegt, hängt von seiner Größe, Masse, Ladung, Polarität, Hydrophilie oder Hydrophobie und der Temperatur ab.

Erleichterte Diffusion in der Zelle

Erleichterte Diffusion ist a Art der passiven Diffusion, bei der die Bewegung von gelösten Stoffen, speziell den polaren gelösten Stoffen, erfolgt mit Hilfe hochspezifischer Membranproteine, die auch als facilitative Transporter bezeichnet werden. Die Bindung von gelösten Stoffen an die Oberfläche dieser integralen Proteinkanäle führt zu einer Änderung ihrer Konformation, wodurch der gelöste Stoff durch sie und über die Lipiddoppelschicht den Konzentrationsgradienten hinab passieren kann. Der Konzentrationsunterschied der gelösten Stoffe auf den beiden Seiten der Plasmamembran entscheidet über die Richtung des Nettoflusses.

Erleichterte Transporter können gesättigt werden, wenn der Zu- oder Abfluss von gelösten Stoffen die maximale Kapazität übersteigt. Sie können jede Sekunde einige Hundert bis Tausende von gelösten Stoffen passieren lassen.

Zusammenfassung

Diffusion spielt eine entscheidende Rolle im Zellstoffwechsel und bei der Zellsignalisierung entweder durch einfache oder erleichterte Diffusion oder durch Osmose. Das Verständnis des Diffusionsmechanismus an jeder Grenzfläche kann uns einen großartigen Einblick geben, wie eine Zelle ihre Aktivitäten abschließt.

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