{"id":1639,"date":"2021-08-07T19:13:38","date_gmt":"2021-08-07T19:13:38","guid":{"rendered":"https:\/\/nurlernen.de\/biologie\/?page_id=1639"},"modified":"2025-12-16T09:59:06","modified_gmt":"2025-12-16T08:59:06","slug":"was-ist-diffusion-verstaendliche-erklaerung-mit-beispielen","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/nurlernen.de\/biologie\/was-ist-diffusion-verstaendliche-erklaerung-mit-beispielen\/","title":{"rendered":"Was ist Diffusion?"},"content":{"rendered":"\n

\n\n \"Zum<\/a>\n\n \"Zum<\/a>\n\n \"\u00dcber<\/a>\n\n \"Biologie<\/a>\n\n \"Zum<\/a>\n<\/p>\n\n\n

Wie entsteht die selektive Permeabilit\u00e4t?<\/h4>\n

Aufgrund ihres Aufbaus sind Biomembranen selektiv permeabel, d. h. sie lassen nur bestimmte Teilchen passieren. Diese Eigenschaft ist f\u00fcr die Existenz einer Zelle essentiell (lebensnotwendig). Die Phospholipide, die die Membran bilden, erzeugen aufgrund ihrer Anordnung innerhalb der Doppelschicht eine wasserabweisende (hydrophobe) Region. Diese Region verhindert das Passieren von nicht hydrophoben Teilchen, also nicht polaren (apolaren) Teilchen. Somit leistet allein dieser simple Aufbau einen gro\u00dfen Beitrag zur Selektivit\u00e4t einer Biomembran. Konkret bedeutet dies, dass fettl\u00f6sliche und nicht polare Substanzen die Membran leichter passieren k\u00f6nnen als wasserl\u00f6sliche (polare) Substanzen.<\/p>\n

\"Membran-Polarit\u00e4t\"
Die Polarit\u00e4t von Biomembranen<\/figcaption><\/figure>\n

Ein Beispiel:<\/p>\n

Das Sauerstoffmolek\u00fcl ist ein absolut symmetrisches Molek\u00fcl und daher nicht polar (apolar). Es kann somit sehr gut Biomembranen passieren. Anders sieht es z. B. mit Wassermolek\u00fclen aus. Sie sind polar und k\u00f6nnen daher die Biomembranen eher schlecht passieren. D. h. aber nicht, dass KEINE Wassermolek\u00fcle die Membran passieren, sondern, dass nur eine geringe Anzahl von Wassermolek\u00fclen (pro Zeiteinheit) eine Membran passieren kann.<\/p>\n

Wir reden von vielen Teilchen, die sich statistisch (d. h. zuf\u00e4llig) in alle m\u00f6glichen Richtungen bewegen. Sowohl Wassermolek\u00fcle als auch Lipidmolek\u00fcle der Membran sind in st\u00e4ndiger Bewegung. Statistisch werden also allein aufgrund dieser Bewegung einige Wassermolek\u00fcle die Membran passieren k\u00f6nnen. Zudem ist zu beachten, dass je kleiner die Teilchen sind, desto h\u00f6her ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie die Membran passieren.<\/p>\n

Wasser oder andere polare Teilchen k\u00f6nnen in begrenztem Ma\u00dfe die Membran in beide Richtungen passieren. Durch Kan\u00e4le, die den Durchlass des Wassers durch die Membran erleichtern, k\u00f6nnen pro Sekunde mehrere Milliarden Wassermolek\u00fcle transportieren. Ohne diese Kan\u00e4le (Aquaporine) w\u00fcrden zwar Wassermolek\u00fcle die Membran passieren k\u00f6nnen, dies w\u00fcrde aber sehr lange dauern. Die selektive Permeabilit\u00e4t der Membran entsteht also durch den Aufbau der Lipiddoppelschicht in Zusammenspiel mit vorhandenen Membranproteinen.<\/p>\n

Brownsche Molekularbewegung<\/h3>\n

Die Grundlage der Diffusion ist die st\u00e4ndige zuf\u00e4llige Bewegung von Teilchen, die sogenannte Brownsche Molekularbewegung. Der schottische Botaniker Robert Brown entdeckte im Jahr 1827, dass mikroskopische Teilchen sich st\u00e4ndig und zuf\u00e4llig in verschieden Richtungen bewegen. Dabei wechseln sie ihre Richtung ruckartig.<\/p>\n

Jede Bewegung ben\u00f6tigt Energie. Wenn sich die Teilchen in st\u00e4ndiger Bewegung befinden, m\u00fcssen sie in gewisser Weise Energie besitzen. Die W\u00e4rmeenergie ist der Grund f\u00fcr die st\u00e4ndige Teilchenbewegung.<\/p>\n

Je h\u00f6her die W\u00e4rmeenergie ist, desto schneller und chaotischer bewegen sich die Teilchen und desto h\u00f6her ist ihre Temperatur. Die Temperatur ist eigentlich nichts anders als die gemittelte Bewegungsenergie der Teilchen. Wenn die W\u00e4rmeenergie abnimmt, bewegen sich die Teilchen langsamer, ihre Temperatur nimmt ab (sie werden k\u00e4lter). Schlie\u00dflich, wenn die W\u00e4rmeenergie den Wert Null erreicht, h\u00f6rt die Brownsche Molekularbewegung komplett auf. Dies geschieht bei der niedrigsten Temperatur im Universum (ca. -273\u00b0C). Diese Temperatur wird auch der absolute Nullpunkt genannt.<\/p>\n

Was ist ein Konzentrationsgef\u00e4lle?<\/h3>\n
\"Start
Vor der Diffusion herrscht ein gro\u00dfes Konzentrationsgef\u00e4lle<\/figcaption><\/figure>\n

Die Abbildung zeigt einen Zuckerw\u00fcrfel (braun), der ins Wasser (blau) eingetaucht wurde. Die Anzahl der Zuckerteilchen (braune Kreise) ist auf der linken Seite gr\u00f6\u00dfer als auf der rechten Seite des Beh\u00e4lters. In diesem Fall sagt man auch, dass die Konzentration von Zucker auf der linken Seite h\u00f6her ist als auf der rechten Seite. Fachbegriff: Es herrscht ein Konzentrationsgef\u00e4lle zwischen den beiden Seiten der L\u00f6sung.<\/p>\n

Dabei befinden sich sowohl die Wassermolek\u00fcle als auch die Zuckerteilchen in st\u00e4ndiger Bewegung (Brownsche Molekularbewegung). Dies f\u00fchrt dazu, dass sich die Zuckerteilchen nach einiger Zeit \u00fcberall im Beh\u00e4lter verteilen. Sowohl die Bewegung von Wassermolek\u00fclen als auch die von Zuckerteilchen ist rein zuf\u00e4llig. Dennoch sieht es nach einiger Zeit so aus als ob sich die Zuckerteilchen entlang ihres Konzentrationsgef\u00e4lles von links nach rechts ausbreiten. Dieses Ph\u00e4nomen wird als Diffusion bezeichnet.<\/p>\n

\"Diffusion
Die Diffusion stoppt dann, wenn kein Konzentrationsgef\u00e4lle mehr herrscht<\/figcaption><\/figure>\n

Was hei\u00dft denn es sieht nur so aus?<\/p>\n

Es sieht nur so aus, als ob sich die Teilchen „bewusst“ entlang ihres Konzentrationsgef\u00e4lles bewegen, denn in Wirklichkeit bewegen sie sich immer noch zuf\u00e4llig in alle m\u00f6glichen Richtungen (Brownsche Molekularbewegung).<\/p>\n

Welche Bedeutung hat die Diffusion f\u00fcr die Zelle?<\/h3>\n

Durch die Diffusion gelingen viele Stoffe, die die Membran normalerweise nicht passieren k\u00f6nnen, ohne Energieverbrauch in die Zelle. Die Diffusion ben\u00f6tigt keine Energie, da im Konzentrationsgef\u00e4lle selbst die ben\u00f6tigte Energie gespeichert ist. Zum Beispiel ist aufgrund von Zellatmung die Konzentration von Sauerstoff in der Zelle immer niedriger als im Blut. Deswegen diffundiert Sauerstoff st\u00e4ndig aus dem Blut in die Zellen hinein. Umgekehrt verh\u00e4lt es sich mit Kohlendioxid (CO2).<\/p>\n\n\n