Diffusion & Osmose
Der Wassertransport in und aus Zellen erfolgt direkt durch die Zellmembran, mittels Osmose. Dies geschieht entlang eines Konzentrationsgefälles. Sollen größere Moleküle oder Ionen in die Zelle oder aus der Zelle raus transportiert werden, geschieht dies mittels sogenannter Transportproteine, die wie Schleusen funktionieren und an mehreren Stellen in die Zellmembran integriert sind.
Diffusion
Diffusion ist eine von selbst verlaufende Durchmischung von zwei oder mehreren verschiedenen Stoffen. Diese Durchmischung entsteht durch die Bewegungen der Teilchen (Brown’sche Molekularbewegung) und verläuft gleichmäßig in alle Richtungen.
Der lokale Konzentrationsunterschied der Teilchen ist dabei die treibende Kraft, der „Motor“ der Diffusion. Die Diffusion führt ohne Einwirkung von äußeren Kräften zu einer gleichmäßigen Verteilung der Teilchen. Die Diffusion findet in allen Aggregatzuständen statt. Äußere Einflüsse wie elektrisches Potenzial, Temperatur- oder Druckunterschiede können die Geschwindigkeit und Richtung der Diffusion beeinflussen.
Dank der Diffusion vermischen sich etwa Milch und Zucker gleichmäßig mit Kaffee, für alle, die zu faul zum Umrühren sind, wenn man den Kaffee nur lange genug stehen lässt. Allerdings geht es schneller, wenn Kaffe und Milch heiß sind.
Osmose
Osmose ist im Prinzip eine Diffusion durch eine halbdurchlässige
Plasmolyse-Zemen_Carina
(semipermeable) Membran. In der Natur sind das z.B. die Zellmembranen oder auch die Haut von Kirschen.
Auch bei der Osmose streben die Teilchen einen Konzentrationsausgleich zwischen Innen- und Außenraum der Membran an. Da durch die halbdurchlässige Membran zwar die kleinen Wassermoleküle diffundieren können, aber nicht die größeren Zuckermoleküle oder Salz-Ionen, fließt das Wasser immer vom Ort mit weniger gelösten Teilchen in Richtung des Ortes mit mehr gelösten Teilchen. Der sogenannte „osmotische Druck“ besteht solange, bis es zum Ausgleich der Konzentrationen auf beiden Membranseiten gekommen ist. Ab diesem Zeitpunkt fließt in beide Richtungen die gleiche Menge an Wasser (isotonischer Zustand).
Osmose lässt sich bei der Plasmolyse beobachten: beträufelt man Zwiebelhautzellen mit Kochsalzlösung, so entzieht das Kochsalz den Zellen osmotisch Wasser: Im Inneren der Zelle ist der Salzgehalt niedriger als außerhalb. Salz kann durch die Zellmembran nicht diffundieren, also folgt Wasser aus dem Zellplasma dem Konzentrationsgefälle nach außen, um die Salzkonzentrationen auszugleichen. Der Zellkörper schrumpft in der Folge und löst sich von der Zellwand.
Umgekehrt verhält es sich bei aufplatzenden Kirschen. Wenn Regen auf vollreife Kirschen fällt, so diffundieren Wassertropfen ins Innere der Kirsche, um die Konzentration an Zuckermolekülen auszugleichen, bis die Kirsche platzt.
Quellen:
http://www.biologie-schule.de/osmose.php
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- Diffusion
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- Diffusion-2
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- beginnende Plasmolyse-Hornek_Pascal
beginnende Plasmolyse-Hornek_Pascal
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- Plasmolyse-Zemen_Carina
Plasmolyse-Zemen_Carina
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- beginnende Plasmolyse-Kals-HLTW21
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- Plasmolyse-Kals-HLTW21-14
Silke Geroldinger, 2018; Bilder: Zemen Carina, 3HIA, 2015; Horner Pascal, 1FKA, 2017 und Virginia Kals, 2HKA, HLTW21, 2014
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