Osmose (Biologie) – Definition und Bedeutung einfach erklärt

Als biologische Definition der Osmose kann man sich den folgenden Merksatz behalten: Osmose ist die einseitig gerichtete Diffusion durch eine semipermeable (halb durchlässige) Membran hin zur höheren (Teilchen-)Konzentration.
Die Osmose ist dabei ein passiver Transportvorgang, bei dem keine zelluläre Energiezufuhr benötigt wird. Festes Kernelement der Osmose ist die semipermeable Membran, die kleinere Teilchen, wie Wasser, passieren lässt, aber größere gelöste Moleküle und Proteine zurückhält.

In der folgenden Abbildung kann man als weitere Erklärung der Osmose schematisch den Ablauf zwischen Ausgangszustand und Ziel des Vorgangs sehen. Es hat ein einseitiger passiver Stofftransport durch eine halb durchlässige Membran im Zuge eines Konzentrationsgefälles stattgefunden. Deshalb sind im zweiten Bild als Ausgleich blaue Teilchen (symbolisch für Wasser) zu den großen gelben Molekülen, die die Membran nicht passieren konnten, diffundiert. Die Abbildung könnte beispielsweise eine Kochsalzlösung gegenüber einem Behälter mit Leitungswasser darstellen.

Osmotischer Druck ist einfach erklärt die osmotische Kraft, die durch die in einer Flüssigkeit befindlichen Teilchen, auf der Seite, auf der die höhere Konzentration vorliegt, entsteht. Dadurch wird der Fluss von Wasser durch die Membran angeregt, um die Konzentration auf der anderen Seite der halb durchlässigen Membran auszugleichen. Je höher der Konzentrationsgradient, desto höher der osmotische Druck.

Die osmotische Zustandsgleichung beschreibt die Saugkraft bzw. das osmotische Potenzial einer Pflanzenzelle für den Wassertransport in den Zellinnenraum. Die Saugkraft ist dabei das Ergebnis des osmotischen Drucks des Zellsaftes abzüglich des Zellwanddrucks der Pflanzenzelle, der den zunehmenden Einstrom von Wasser irgendwann verhindert.
Als osmotische Zustandsgleichung bezeichnet man also die Gleichung, die man über das osmotische Potenzial der Pflanze und das Gegenwirken der Zellwand aufstellen kann. Die Saugkraft der Zelle liegt demnach bei null, wenn eine Pflanzenzelle so lange Wasser aufgenommen hat, bis der Innendruck des Cytoplasmas und der Wanddruck ausgeglichen sind.

Durch eine plötzliche Änderung der Teilchenkonzentration in der Umgebung einer Zelle kann osmotischer Stress bzw. ein sogenannter osmotischer Schock für die Zelle entstehen. Folglich ändert sich die Wasserbewegung durch die Zellmembran in größerem Tempo, um den Konzentrationsgradienten schnell auszugleichen. Dies kann man beispielsweise bei Fischen im Aquarium beachten, wenn man sie aus einem gewohnten Becken in ein anderes, in dem das Wasser beispielsweise härter ist, umsetzt. Man gewöhnt die Tiere dann bewusst langsam um, indem man sie erst einmal in einem Wassergemisch aus beiden Becken schwimmen lässt.

Einfach erklärt unterscheiden sich Diffusion und Osmose wie folgt: Osmose ist eine spezialisierte Form der Diffusion, bei der zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Teilchenkonzentration (Konzentrationsgefälle) durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt sind. Osmose und Diffusion sind beides passive Transportvorgänge, die keine zelluläre Energiefreisetzung benötigen. Außerdem liegt beiden Vorgängen die brownsche Molekularbewegung zugrunde. Das bedeutet, dass eine konstante langsame Ausbreitung der Teilchen durch deren Eigenbewegung stattfindet.

Osmotische Vorgänge kann man an vielen tierischen und pflanzlichen Zellen beobachten. Osmose ist für Pflanzen und Tiere überlebenswichtig zur Regulation des Flüssigkeitshaushalts. Hast du schon einmal ein knackiges Salatblatt in Dressing gelegt und beobachten können, dass es nach einigen Minuten schlapp wird? Durch den entstehenden osmotischen Druck verlässt Wasser die Pflanzenzellen und das Blatt verliert seine Stabilität. Oder hast du schon einmal gesehen, dass durch Osmose reife Kirschen im Sommer nach einem Regenguss aufgeplatzt sind?
Osmose ist zudem der Grund dafür, dass deine Haut eine Feuchtigkeitslotion aufnehmen kann oder nach dem Baden schrumpelig wird.
Merke dir einfach: Osmose findet immer dann statt, wenn zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Teilchenkonzentration durch eine semipermeable Membran getrennt sind.