Osmose Biologie

Osmose ist wesentlich für den Stoffwechsel der Einzeller und Körperzellen mit den umgebenden Flüssigkeiten wie Blut, Lymphe oder Wasser.

Wesentlich ist hierbei, dass jede Zelle von einer nur teilweise durchlässigen Zellmembran umgeben ist. Sie lässt das Lösungsmittel Wasser hindurch, die darin gelösten Stoffe jedoch nur nach Bedarf. Die Durchlässigkeit der Membran wird durch biochemische Mechanismen reguliert.

Allgemein tritt Osmose bei Lösungen unterschiedlicher Konzentrationen auf, wenn sie durch eine Membran getrennt sind, die nur das Lösungsmittel durchlässt. Beispielsweise kann ein Salz im Lösungsmittel Wasser gelöst sein, einmal in hoher Konzentration und einmal in niedriger. Dann strömt Wasser von der schwach konzentrierten Lösung in die hoch konzentrierte Lösung, sodass die Konzentrationen einander angeglichen werden. Da sich hierdurch auf der einen Seite der Membran eine größere Flüssigkeitsmenge ansammelt, steigt der Druck auf dieser Seite bis er das weitere Eindringen des Wassers verhindert. Dies ist der so genannte osmotische Druck.

Das Eindringen von Wasser lässt sich bei reifen Kirschen beobachten, wenn sie von Regenwasser benetzt sind. Im Regenwasser sind nur wenige Stoffe gelöst. Es dringt daher in die Zellen der Kirschen ein, in denen Zucker und andere Stoffe gelöst sind. Der dadurch erhöhte Innendruck lässt die Kirschen platzen.

Je nach Konzentration der gelösten Stoffe hat der Zellsaft gegenüber der umgebenden Flüssigkeit einen geringeren, gleichen oder höheren osmotischen Druck, er ist hypo-, iso- oder hypertonisch. Die meisten im Wasser lebenden wirbellosen Tiere sind in diesem Sinne isotonisch. Dagegen müssen viele Meeresfische wegen des umgebenden Salzwassers den ständigen Wasserverlust ihrer Zellen durch Trinken ausgleichen. Andererseits müssen Süßwasserfische dem in ihre Zellen eindringenden Wasser entgegenwirken. Ähnliches gilt für Pflanzen. Ihnen hilft die Osmose zudem, Wasser aus den Wurzeln in die Blätter zu fördern. Ganz allgemein ist es entscheidend für die Lebewesen, bestimmte Konzentrationen gelöster Stoffe in den Körperzellen aufrechtzuerhalten.

Die keimfreie Dialyselösung enthält bei der Blutreinigung eine an den Patienten angepasste Elektrolyt-Konzentration. Die Filtermembran zwischen Blut und Dialyselösung lässt kleine Wasser-, Elektrolyt- und Harnstoff-Moleküle passieren, hält aber die großen Eiweiße und Blutzellen zurück. Dadurch können Substanzen gezielt aus dem Blut entfernt oder ihre Konzentrationen an die Werte der Dialyselösung angeglichen werden.

Beim Pökeln oder Einzuckern ist die Salz- oder Zuckerkonzentration außen am Lebensmittel viel höher als innen. So wird dem Lebensmittel durch Osmose Wasser entzogen, damit sich schädliche Mikroorganismen nicht mehr vermehren können. Zumindest etwas Salz wird beim Kochen von Gemüse zugegeben, um sein Aroma zu bewahren. Denn es verhindert, dass das Kochwasser vom Gemüse aufgenommen wird.