Samenvatting Celbiologie | Membraantransport | KU Leuven | 2025/26

Samenvatting celbiologie hoofdstuk 2: Membraantransport
Membraantransport

− Gassen, ureum, ethanol, zwakke zuren en basen, steroïden, vetzuren en water kunnen
door de fosfolipidenlaag diffunderen. Dit is passieve diffusie.
− Veel stoffen (ionen, suikers, AZ en andere polaire moleculen) kunnen niet door het
membraan diffunderen, maar kunnen met membraanproteïnen wel door het membraan
transporteren. Dit is actief transport.




Random beweging van partikels in vloeistof: Robert Brown en Jan Ingenhousz

Brownse beweging

− Hoe groter het deeltje, hoe kleiner de impact van de beweging en hoe kleiner de beweging.
Voorbeeld: Vrachtwagen zal minder bewegen bij een botsing dan een auto
− Hoe meer watermoleculen bewegen (hoe warmer hoe meer beweging) in de vloeistof, hoe
sneller de diffusie
− Door de botsing gaat er een ander molecule ook beginnen te bewegen ( hangt af van de
grootte dus van de snelheid)
− Bewegingen: zijn veel random bewegingen (geen vaste richting)

Om een bepaalde tijd (delta t) ondergaat het deeltje een botsing en zal hierdoor een kleine
afstand bewegen (links of rechts) (kleine letter delta), eindigt niet terug in de beginpositie

Toepassing

− In het rood: zie je de verdeling na 30 stappen
− In het zwart: zie je de verdeling na 10 stappen

De verdeling van 30 stappen is meer afgeplat door dat er
meer stappen zijn gezet en het nauwkeuriger is.

,Random diffusie van 2000 partikels in 1D

− De piek wordt lager en breder naargelang je meer stappen zet
− Distributie wordt steeds breder
− Deeltjes blijven gecentreerd rond x is nul
− Gemiddelde verplaatsing blijft steeds nul




Simulatie gemiddelde verplaatsing

− Gemiddelde is ongeveer nul (zie rode lijn). Dan is er niets bewegen
− Men wil bereken hoe lang het duurt om een deeltje te laten diffunderen door een
membraan


28t


24t


20t


16t
Tijd




12t


8t


4t


0t

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6
Positie




Simulatie: Kwadratische verplaatsing

− Bij deze grafiek kijkt men naar de absolute positieve
verplaatsing
− Men neemt het kwadraat van de verplaatsing en deze is
altijd positief
− Het kwadratische gemiddelde (rode lijn): neemt toe in
functie van de tijd
− Het gemiddelde blijft ongeveer hetzelfde in functie van
de tijd. Het gemiddelde blijft rond de nul.
− Het kwadratische gemiddelde stijgt in functie van de tijd.
− Het begint bij 0 keer de afstand. Als men op 28 keer het tijdsinterval zit, is de positie al 4
keer de afstand.

,Gemiddelde kwadratische verplaatsing (Root-Mean-Squared Displacement)

(Zie berekeningen in schrift)

Eigenschap van een bepaalde deeltje in een oplossing

− Hoe hoger de diffusie-coëfficiënt, hoe sneller dat het deeltjes gaat diffunderen
− Hoe beweeglijker dat de deeltjes zijn in een oplossing, hoe groter de diffusie-coëfficiënt is
− Grote deeltjes: hebben een kleine delta (bewegen weinig)
− Kleine deeltjes: hebben een grote delta, want ze bewegen veel

Gemiddelde kwadratische verplaatsing (in 2D en 3D)

(zie schrift)

Wat speelt een rol in de diffusie-constanten voor opgeloste moleculen in water?

− Eigenschappen van een deeltjes: een klein deeltje zal een grotere diffusiecoëfficiënt
hebben
− Medium
− Temperatuur: bij hogere temperatuur zal de diffusiecoëfficiënt hoger zijn

Bij oefeningen: alles omzetten naar dezelfde eenheid

Diffusieconstante staat in cm²/ s

Diffusie-constanten zijn temperatuurafhankelijk

Bij hogere temperaturen: deeltjes bewegen sneller, want de kinetische energie is hoger.

Sneller bewegen: zorgt voor harder botsten en hogere diffusie

− De deeltjes zullen zich sneller verdelen over een vloeistof
− Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de diffusie constante

De diffusie duurt veel langer over een langere afstand

Rekenvoorbeeld: snelheid en diffusie (in schrift)

Diffusie van gassen: CO2 en O2

− De hersenen gebruiken veel energie en zuurstof
− In de hersenen: is er een netwerk van dunne bloedvaten (capillairen)

, − Als je cellen hebt die te ver liggen van het bloedvat in de hersenen, zullen ze minder O2
krijgen want de diffusie duur langer, doordat de diffusie afstand langer is

Passieve diffusie - Macroscopisch

Eerste Wet van Fick:



Het berekent de flux (mol m-2 s-1)

− D: diffusiecoeffiecient (m² s-1)
− C: concentratie (mol/m³)
− X: lengte (m)

Flux J: geeft weer hoeveel deeltjes er bewegen per tijdseenheid in een bepaald oppervlak

− De flux hangt af van de diffusie-coefficient, de concentratie en de lengte
− In welke richting ggaan de deeltjes zich bewegen? Van hoge concentratie naar lage
concentratie
− Waar waar komt het min teken in de formule? Het komt ervan doordat de deeltjes
bewegen van een hoge concentratie naar lage concentratie. Het gaat tegen de x-as in.

Passieve diffusie doorheen membraan

− Het wordt mee bepaald door de hydrofobiciteit (hoe oplosbaar een stof is in olie) van het
molecule
− Partitiecoëfficiënt: De concentratie van olie moet veel groter zijn dan de concentratie van
water

Hoe hoger de K, hoe beter oplosbaar in het membraan

− Met andere woorden: De concentratie van olie moet veel groter zijn dan de concentratie
van water

Hoeveel zuurstof, geneesmiddel,... diffundeert er uit een cel en hoe snel?

Experiment: Kolf met water, olie en de stof in een bepaalde hoeveelheid. Men schudt de kolf en
de stof lost er in op darna meten hoeveel van de stof is opgelost in water en hoeveel in olie.

− In de stof is de concentratie van water het grootst: K is
klein
− In de stof is de concentratie van olie het grootst: K is
groter

Hoe groter de K, hoe beter oplosbaar in olie en in het
plasmamembraan