Membrandiffusion

Beispiel wählen oder Anfangszahlen und Austauschrate eingeben, dann Starten. Pause hält den Zustand; Schritt setzt die Modellzeit um 0,1 Sekunden fort. Leeren leert das Experiment und behält die Eingaben. Dauer, Zufallsstartwert und eine optionale drehbare 3D-Ansicht stehen unter Weitere Optionen. Strg/Befehl + Mausrad zoomt die 3D-Ansicht.

Idealisiertes Modell eines Stoffes in zwei gleich großen, gut durchmischten, geschlossenen Räumen. Jedes Teilchen wechselt unabhängig mit Rate k in s⁻¹ die Seite. Die genaue Wahrscheinlichkeit für eine andere Seite nach Δt ist (1 − exp(−2kΔt))/2. Sie wird auf einem festen Raster von 0,01 s abgetastet. Die Gesamtzahl bleibt erhalten; Netto links→rechts ist Anfangszahl links minus aktuelle Zahl links. Positiv bedeutet Nettobewegung nach rechts, negativ nach links. Die Teilchenfarben kennzeichnen den ursprünglichen Raum, auch nach einem Austausch.

Die gestrichelte Kurve ist die erwartete linke Anzahl: Ngesamt/2 + (Nlinks,0 − Nrechts,0)exp(−2kt)/2. Ein einzelner Zufallslauf schwankt darum. Bei gleicher Anzahl geht der Austausch in beide Richtungen weiter, ohne systematische Nettobewegung. k=0 sperrt den Austausch. Derselbe Zufallsstartwert wiederholt den abgetasteten Verlauf; ändern Sie ihn für eine andere Stichprobe. Verdeckte Tools und Pausen halten die Modellzeit an.

Darstellung und Kanalwege sind schematisch, keine physikalischen Molekülbahnen. k ist eine Lehrkonstante, keine gemessene Membranpermeabilität. Membranspannung, Ladung, aktiver Transport, Osmose, Bindung und Temperatureinfluss sind nicht modelliert. OpenStax: passiver Transport.