Osmose (/ɒzˈmoʊ.sɪs/) ist die spontane Nettobewegung von Lösungsmittelmolekülen durch eine selektiv durchlässige Membran in einen Bereich mit höherer Konzentration des gelösten Stoffes, und zwar in der Richtung, die dazu führt, dass sich die Konzentrationen des gelösten Stoffes auf beiden Seiten angleichen. Der Begriff kann auch verwendet werden, um einen physikalischen Prozess zu beschreiben, bei dem sich ein beliebiges Lösungsmittel durch eine selektiv durchlässige Membran (durchlässig für das Lösungsmittel, aber nicht für den gelösten Stoff) bewegt, die zwei Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen voneinander trennt. Bei der Osmose kann Arbeit verrichtet werden. Der osmotische Druck ist definiert als der äußere Druck, der ausgeübt werden muss, damit keine Nettobewegung des Lösungsmittels durch die Membran stattfindet. Der osmotische Druck ist eine kolligative Eigenschaft, was bedeutet, dass der osmotische Druck von der molaren Konzentration des gelösten Stoffes abhängt, nicht aber von dessen Identität.
Osmose ist ein lebenswichtiger Prozess in biologischen Systemen, da biologische Membranen semipermeabel sind. Im Allgemeinen sind diese Membranen für große und polare Moleküle wie Ionen, Proteine und Polysaccharide undurchlässig, während sie für unpolare oder hydrophobe Moleküle wie Lipide sowie für kleine Moleküle wie Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff und Stickstoffoxid durchlässig sind. Die Permeabilität hängt von der Löslichkeit, der Ladung oder der Chemie sowie der Größe der gelösten Stoffe ab. Wassermoleküle wandern durch die Plasmamembran, die Tonoplastenmembran (Vakuole) oder den Protoplasten, indem sie über Aquaporine (kleine Transmembranproteine, ähnlich denen, die für die erleichterte Diffusion und Ionenkanäle verantwortlich sind) durch die Phospholipiddoppelschicht diffundieren. Die Osmose ist das wichtigste Mittel, mit dem Wasser in die Zellen hinein und aus ihnen heraus transportiert wird. Der Turgordruck einer Zelle wird weitgehend durch Osmose über die Zellmembran zwischen dem Zellinneren und der relativ hypotonen Umgebung aufrechterhalten.
Der Prozess der Osmose über eine semipermeable Membran. Die blauen Punkte stellen Partikel dar, die den osmotischen Gradienten antreiben
Dies ist eine Aufnahme aus einer dreidimensionalen Computersimulation des Osmoseprozesses. Das blaue Netz ist für die größeren Kugeln undurchlässig, aber die kleineren Kugeln können durchkommen. Alle Kugeln hüpfen herum
Hypotonisch, isotonisch, und hypertonisch
Wirkung verschiedener Lösungen auf Blutzellen
Pflanzenzellen in verschiedenen Umgebungen
Lösungen können mehr oder weniger gelöste Stoffe pro Einheit Lösungsmittel enthalten. Diejenige mit weniger wird als hypoton bezeichnet. Wenn die beiden Lösungen die gleiche Konzentration haben, sind sie isotonisch. Diejenige mit mehr ist hypertonisch. Wenn sich die hypotonische Lösung außerhalb der Zelle befindet und die hypertonische Lösung innerhalb, schwillt die Zelle an und verzerrt sich.
Zellmembranen
Die Plasmamembran einer Zelle ist semipermeabel, d.h. sie lässt bestimmte Moleküle ein- oder austreten, lässt kleine Moleküle durch, blockiert aber größere Moleküle. Die Membran hat auch Pforten oder Tore, die bestimmte Makromoleküle durchlassen. Dies ist der aktive Transport, der Energie verbraucht und selektiv ist. Sie ist die äußerste Hülle der tierischen Zelle. Sie setzt sich aus Proteinen und Lipiden zusammen. Beispiel:- Austausch von Gasen wie Sauerstoff und Kohlendioxid.
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