concentratie, diffusie, osmose en actief transport  (theorie - theorie)| bovenbouw h v |

concentratie

In het online-woordenboek van van Dale staat diffusie als volgt omschreven:

concentratie

De concentratie of sterkte van een oplossing geeft aan hoeveel stof is opgelost per hoeveelheid oplossing (of oplosmiddel).

volumeprocent alcohol in bier

Het volumeprocent alcohol in pils is doorgaans 5%. Dit wil zeggen dat van de 100ml bier 5ml alcohol is. Als een persoon bijvoorbeeld 25 gram 4% zoutoplossing moet maken heeft deze persoon 1 gram zout nodig (voor 100ml 4% zoutoplossing zou deze persoon 4 gram zout nodig hebben wat 4% van 100 is 4; voor 25ml 4% zoutoplossing heeft deze persoon dus 1 gram zoutoplossing nodig).

diffusie

In het online-woordenboek van van Dale staat diffusie als volgt omschreven:

diffusie

link: online woordenboek by: vandale

In de biologie wordt diffusie omschreven als een verplaatsing van stoffen vanaf een plaats met een hoge concentratie naar plaatsen met een lage concentratie van die stof. Diffusie vindt plaats in vloeistoffen en gassen.

diffusie en celfysiologie

Celmembranen zijn opgebouwd uit twee lagen fosfolipiden. Zuurstof en koolstofdioxide kunnen tussen de dubbele laag fosfolipen de cel in diffunderen. Fosfolipiden zijn vetachtige stoffen. Deze stoffen zijn opgebouwd uit een fosfaathoudend deel met twee vetzuren.

celmembraan

De kant van de fosfolipide met het fosfaathoudende deel trekt water aan en het deel met de twee vetzuren stoot water af.

afstoten en aantrekken van watermoleculen

Water diffundeert door het celmembraan door speciale waterporiën (aquaporines). Deze waterporiën bestaan uit speciale eiwitten. In de onderstaande animatie is de wateropname door het celmembraan schematisch afgebeeld.

waterdiffusie door een celmembraan

NB: Het celmembraan is volledig permeabel voor gassen. Dit wil zeggen dat gassen vrij tussen de fosfolipiden kunnen diffunderen.

diffusiesnelheid

De diffusiesnelheid is de nettoverplaatsing van een stof per tijdseenheid per oppervlakte-eenheid in de richting van de afnemende concentratie.

De diffusiesnelheid hangt af van:
• oppervlak waardoorheen diffusie plaatsvindt
• afstand waarover diffusie plaatsvindt
• concentratieverschil
• temperatuur
• de aard van diffunderende stof
• medium waarin diffusie plaatsvindt
• aggregatietoestand van zowel de diffunderende stof als het medium

de wet van Fick

De wet van Fick beschrijft de diffusie in gassen en vloeistoffen. Deze beschrijft de situatie voor een evenwichtssituatie waarbij de totale concentratie van de betreffende stof niet verandert (Jin=Juit).

de wet van Fick

J = Massaflux [mol/m2.s1]
D = Diffusiviteit [m2/s1] Δ
C = Concentratieverschil [mol/m3] Δ
x = Afstand [m]

Uit de wet van Fick is af te leiden dat het concentratieverschil (ΔC) en de diffusieafstand (Δx) in belangrijke mate de diffusiesnelheid (J) bepalen.

osmose

In het online-woordenboek van van Dale staat osmose als volgt omschreven:

osmose

link: online woordenboek by: vandale

In de biologie wordt osmose beschreven als diffusie van water door een semipermeabel (of selectiefpermeabel) membraan.

selectief- (of semi-)permeabel membraan

Als in een cel of organel de concentratie aan opgeloste stoffen hoger is dan in naburige cellen of organellen, vindt diffusie van stoffen plaats. Als deze stoffen echter niet door de tussenliggende membranen kunnen, ontstaat osmose. Osmose is de diffusie van water door een selectief-permeabel membraan.

osmose


Bij osmose vindt waterverplaatsing plaats van een plek met een lagere concentratie aan opgeloste stoffen naar een plek met een hogere concentratie. Osmose vindt alleen plaats bij een selectief- (of semi-) permeabel membraan. Osmose is een waterverplaatsing door een semi-permeabel membraan tegen het concentratieverval in.

osmotische waarde

Als de osmotische waarde in een plantencel hoger is dan daarbuiten, bevinden zich in de cel meer opgeloste stoffen dan buiten de cel. Door osmose zal deze cel water aantrekken. Hierdoor ontstaat turgor. Indien de osmotische waarde in een cel hoger is dan de osmotische waarde van naburig weefsel (of het water in de celwand bij een plantencel), vindt door osmose een waterverplaatsing plaats naar de cel toe.

osmose en celfysiologie

osmose door een celmembraan

Celmembranen zijn selectief-permeabel. De bovenstaande animatie bevinden zich meer Cl- (Chloorionen) en Na (Natriumionen) dan aan de ander zijde van het celmembraan. Door de concentratie aan opgeloste stoffen heeft een oplossing een bepaalde neiging water aan te zuigen door een semipermeabel membraan en kan deze oplossing een osmotische druk uit gaan oefenen op dat membraan. Door osmotische druk ontstaat een waterstroom tegen het concentratieverval in. Dit wil zeggen dat water stroomt van de plek met de laagste concentratie naar de plek met de hoogste concentratie. Door deze waterstroom wordt het concentratieverschil enigszins opgeheven.

actief en passief transport

In de online-biologische begrippen databank van het biologielokaal van de digitale school staat actief transport als volgt omschreven:

actief transport

link: actieftransport by: biologielokaal

Binnen de fysiologie wordt actief en passief transport onderscheiden. Bij passief transport wordt geen energie verbruikt. Voorbeelden van passief transport zijn: transport door zwaartekracht, diffusie en osmose. Binnen de celfysiologie kunnen bijvoorbeeld gassen vrij door het celmembraan diffunderen. Het celmembraan is volledig permeabel voor gassen.

passief transport

passief glucosetransport door een celmembraan

Naast de waterporiën (aquaporines) bevinden zich tussen de fosfolipiden in het celmembraan nog enkele andere transporteiwitten (glycoproteïnen) die, net als de waterporiën, transport via diffusie mogelijk maken. In tegenstelling tot de waterporiën kunnen door deze transporteiwitten grotere moleculen diffunderen.

actief transport

Naast diffusie kunnen stoffen ook door selectieve opname door het celmembraan in de cel worden opgenomen. Voor deze selectieve opname is echter energie nodig. Deze energie wordt naar het celmembraan gebracht in de vorm van ATP (adenosinetrifosfaat). Bij de omzetting van ATP (adenosinetrifosfaat) in ADP (adenosinedifosfaat) komt energie vrij.

ATP (adenosinetrifosfaat) en ADP (adenosinedifosfaat)

In een energierijke omgeving neemt ADP een fosforgroep (P) op. Deze fosforgroep wordt met een energierijke binding aan ADP gekoppeld. ADP (adenosinedifosfaat) wordt dan ATP (adenosinetrifosfaat). In een energiearme omgeving geeft ATP een fosforgroep (P) af. De energierijke binding waarmee de fosfaatgroep aan ATP is gekoppeld wordt verbroken. Hierdoor komt energie vrij. Als de fosfaatgroep wordt losgekoppeld van ATP (adenosinetrifosfaat) ontstaat ADP (adenosinedifosfaat). ATP/ADP spelen in ons lichaam de rol van energiecarriers. ATP/ADP kunnen met behulp van loskoppelen of opnemen van een fosfaatgroep energie van de ene plek in ons lichaam vervoeren naar een andere plek in ons lichaam. De omvorming van ADP in ATP vindt doorgaans plaats in mitochondriën. Mitochondriën zijn celorganellen die verantwoordelijk zijn voor de levering van energie voor celprocessen.

omzetting van ADP in ATP in mitochondriën

In het onderstaande voorbeeld is de concentratie van glucose aan de ene kant van het celmembraan hoger dan aan de andere kant van celmembraan. Via transporteiwitten worden glucosemoleculen nu tegen het concentratieverval in door het celmembraan vervoerd.

actief transport via transporteiwitten in celmembranen


Bij het transport van stoffen tegen het concentratieverval in wordt ATP verbruikt en omgezet in ADP. De ADP moleculen die hierdoor ontstaan worden teruggevoerd naar de mitochondriën waar deze weer worden teruggevormd naar ATP.

werking transporteiwit


Als een groot molecuul (bijvoorbeeld glucose) zich hecht aan een transporteiwit kan door de energie en de fosfaatgroep die vrijkomen bij de omzetting van ATP in ADP de vorm van het transporteiwit veranderen, waardoor het groot molecuul door het celmembraan getransporteerd wordt.


persoonlijke score

history

advertentie

advertentie

© 2019 Leon Dahmen biodoen Den Haag