/ Biologie
Membran & Transport
Osmose und Tonizität, passive Diffusion (Fick, Stokes-Einstein, Permeabilität) sowie Elektrophysiologie mit Nernst-, Goldman-Gleichung und Aktionspotenzial-Schwelle.
9 Rechner in dieser Kategorie, jeweils mit automatischer Variablen-Umstellung.
B01
Osmotischer Druck (van't Hoff)
Osmotischer Druck einer verdünnten Lösung nach van't Hoff: π = i · c · R · T. Berücksichtigt die Dissoziation gelöster Teilchen über den van't-Hoff-Faktor i. B02
Osmolarität
Konzentration osmotisch aktiver Teilchen: Osm = i · c. Maß für die effektive Teilchenzahl pro Liter Lösung — unabhängig von der Teilchensorte. B03
Tonizität
Vergleich der effektiven Osmolarität zweier Kompartimente: Ton = Osm_ext / Osm_int. Werte > 1 hyperton, = 1 isoton, < 1 hypoton. B04
Ficksches Diffusionsgesetz
Stationärer Diffusionsstrom nach dem 1. Fickschen Gesetz: J = D · A · Δc / Δx. Beschreibt passiven Stofftransport entlang eines Konzentrationsgradienten. B05
Diffusionskoeffizient (Stokes-Einstein)
Diffusionskoeffizient eines kugelförmigen Teilchens: D = kB · T / (6 · π · η · r). Verknüpft Temperatur, Viskosität und hydrodynamischen Radius. B06
Permeabilität
Membranpermeabilität aus Diffusionskoeffizient, Verteilungskoeffizient und Membrandicke: P = D · Kp / dx. Quantifiziert die Geschwindigkeit passiver Stoffdurchtritte. B07
Nernst-Gleichung
Gleichgewichtspotenzial eines Ions an einer selektiv permeablen Membran: E = (R · T / (z · F)) · ln(cout / cin). Ladungszahl z bestimmt Vorzeichen und Steilheit. B08
Goldman-Gleichung
Membranruhepotenzial unter Berücksichtigung mehrerer Ionen (K⁺, Na⁺, Cl⁻) gewichtet mit ihren relativen Permeabilitäten. Anionen-Konzentrationen erscheinen umgekehrt. B09
Aktionspotenzial-Schwellenwert
Nötige Depolarisation zum Auslösen eines Aktionspotenzials: Vdep = Vth − Vrest. Differenz zwischen Schwellenpotenzial (≈ −55 mV) und Ruhepotenzial (≈ −70 mV).