Osmose

Als Osmose bezeichnet man die Diffusion von Stoffen durch eine semipermeable Membran, also durch eine Membran, die nur für bestimmte Teilchen durchlässig ist, für andere dagegen nicht. Ein schönes Beispiel für Osmose ist der Ionenfallenversuch, der auf einer eigenen Seite ausführlich beschrieben wird.

Bei dem Ionenfallenversuch diffundieren Neutralrot-Moleküle in Richtung des Konzentrationsgradienten in die Zelle hinein, werden dort aber sofort in Neutralrot-Ionen umgewandelt, welche die Membran nicht mehr passieren können, weil sie elektrisch geladen sind. Im Zellinnern herrscht also ständig eine niedrige Neutralrot-Konzentration (NR-Moleküle), so dass der Konzentrationsgradient bestehen bleibt. Immer mehr Neutralrot-Moleküle dringen in die Zelle ein.

Ein anderes Beispiel für einen osmotischen Vorgang ist die Plasmolyse von Tierzellen, zum Beispiel Mundschleimhautzellen. Legt man solche Zellen in destilliertes Wasser, strömt immer mehr Wasser in die Zelle hinein, weil dort ein höherer osmotischer Wert herrscht als außerhalb der Zelle bzw. weil die Wasser-Konzentration im Innern der Zelle kleiner ist als außerhalb. Die im Protoplasten gelösten Ionen können dagegen nicht aus der Zelle heraus, die Lipid-Doppelschicht lässt sie nicht durch, weil sie elektrisch geladen sind. In der Folge nimmt die Zelle immer mehr Wasser auf und wird immer größer - bis sie schließlich platzt.

Jede Zelle, die in einer wässrigen Umgebung lebt, nimmt ständig Wasser auf, wegen des hohen osmotischen Wertes innerhalb der Zelle. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, sich gegen das Platzen zu schützen, das die Folge dieser osmotischen Wasseraufnahme ist.

• Pflanzenzellen haben eine kräftige Zellwand, die das Platzen verhindert. Der mit Wasser prall gefüllte Protoplast drückt dann von innen gegen die Zellwand. Dadurch wird letzten Endes die ganze Pflanze stabilisiert und kann hoch wachsen, gegen die Schwerkraft. Lässt der als Turgor bezeichnete Druck der Protoplasten nach, welkt die Pflanze und lässt die Blätter hängen.
• Tierzellen vermindern den osmotischen Wert des Zellplasmas, indem sie ständig Ionen nach außen abgeben, teils sogar aktiv unter Verbrauch von ATP. So wird eine übermäßige Wasseraufnahme verhindert.
• Viele einzellige Eukaroyten haben sogenannte kontraktile (oder pulsierende) Vakuolen. Diese sammeln eingedrungenes Wasser und entleeren sich dann regelmäßig auf der Zelloberfläche.