Osmose

Die Zellmembran ist keine osmotische Barriere

 

Osmose findet durch eine semipermeable Membran (auch: selektiv permeable Membran) statt. Sie ist die gerichtete Diffusion eines Stoffes durch diese Membran, die nur Stoffe einer bestimmten Größe durchlässt.  

Der Stoff, der durch diese Membran hindurch kann, diffundiert immer von dem Ort, an dem er in höherer Konzentration vorhanden ist  zu dem Ort, an dem er eine geringere Konzentration aufweist.

Beispiel:

ein Gefäß mit zwei Zuckerlösungen unterschiedlicher Konzentration, getrennt durch eine semipermeable Membran:

Zuckerlösung besteht aus:  

• Wasser (kann durch Membran diffundieren)
• Zucker (Zuckermoleküle zu groß für Diffusion durch Membran)

Merke: 

Diffusion vom Ort höherer Konzentration zum Ort niedriger Konzentration.

Folglich: 

Wasser, da es durch die selektiv permeable Membran hindurch kann, diffundiert vom Ort höherer Konzentration (die Zuckerlösung mit mehr Wasser aber weniger Zuckermolekülen) zum Ort niedriger Konzentration (die Zuckerlösung mit weniger Wasser aber mehr Zuckermolekülen). 

Am Ende wird durch den gerichteten Wassertransport, die Osmose, ein Gleichgewicht auf beiden Seiten der Membran hergestellt.

Da die Membranen der Zellen genau so eine semipermeable Durchlässigkeit besitzen, können Zellen abhängig von ihrer Umgebung platzen oder schrumpfen.

Hierbei spielt die Tonizität, die Fähigkeit einer Lösung einer Zelle Wasser hinzuzufügen oder zu entziehen, eine Rolle. 

Auswirkungen des osmotischen Effekts auf lebende Zellen
a) erste Zeile: eine tierische Zelle (hier: ein rotes Blutkörperchen = Erythrozyt), welche von den verschiedenen Lösungen umgeben ist. Ihr geht es in einer isotonen Lösung am besten.
b) zweite Zeile: eine pflanzliche Zelle, die nicht nur eine Zellmembran sondern auch eine Zellwand (im dunkleren Braun dargestellt) besitzt. Für sie ist die hypotone Lösung am idealsten. 

tierische Zelle:

• Die Umgebung der Zelle besteht aus einer isotonen Lösung: 

Das Wasser der Zelle diffundiert mit gleicher Geschwindigkeit sowohl ein als auch aus. Die Zelle befindet sich im normalen Zustand und verliert weder Volumen noch legt sie an Volumen zu. 

Bsp.: Erythrozyten (Blutkörperchen) im Blutkreislauf.

• Die Umgebung der Zelle besteht aus einer hypertonen Lösung:

Das Wasser der Zelle diffundiert nach außen, da die Zelle eine höhere Konzentration an Wasser besitzt als ihre Umgebung. Die Zelle schrumpft, trocknet aus und stirbt. 

Bsp.: Die Zelle befindet sich in einem Gewässer mit zu hohem Salzgehalt.
 

• Die Umgebung der Zelle besteht aus einer hypotonen Lösung: 

Wasser diffundiert von außen in die Zelle ein, da die Umgebung eine höhere Wasserkonzentration besitzt als im Inneren der Zelle vorhanden ist. Die Zelle schwillt an und platzt (lysiert).

Bsp.: Die Zelle befindet sich in destilliertem Wasser.

KURZ: Abhängig von dem sie umgebenden Milieu können tierische Zellen neben ihrem normalen Zustand auch platzen oder schrumpfen.

Pflanzenzelle:

Pflanzliche Zellen besitzen starre Zellwände, die die Zelle daran hindert in einer hypotonen Lösung zu platzen. Somit ist die Situation, bei der Wasser von außen in die Zelle einfließt keine Gefahr, sondern ein willkommener Zustand. Die nun pralle Zelle ist maßgebend für die Stabilität der Pflanze. 

In einer hypertonen Umgebung hingegen, gibt es keinen Vorteil, den die Zellwand mit sich bringt. Verliert die pflanzliche Zelle Wasser, schrumpft der Zellkörper und die Plasmamembran löst sich von der Zellwand ab. Dieser Vorgang nennt sich Plasmolyse und ist ein Zeichen des fortgeschrittenen Welkens einer Pflanze.