Osmotischer Druck – Biologie, Definition und Bedeutung

Osmotischer Druck entsteht zwischen zwei Flüssigkeiten, die durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt sind. Der Druck geht von der Seite aus, die eine höhere Teilchenkonzentration aufweist. Der Fluss von Wasser durch die Membran wird angeregt, um die hohe Konzentration auf der anderen Seite der halbdurchlässigen Membran auszugleichen. Je höher der Konzentrationsgradient, desto höher der osmotische Druck bzw. die osmotische Kraft. In tierischen und pflanzlichen Zellen ist der osmotische Druck umgekehrt erklärt, also das Maß dafür, wie viel Flüssigkeit bei einem bestimmten Konzentrationsgradienten aufgenommen wird, bis dieser ausgeglichen ist.
Der kolloidosmotische Druck, als Spezialfall, definiert sich über den Anteil des osmotischen Drucks, der über Kolloide (bestimmte Teilchen) in einer Lösung entsteht. Bei der Zusammensetzung des Bluts wären das beispielsweise Proteine.

Das Van-’t-Hoff-Gesetz beschreibt den mathematischen Zusammenhang zwischen der vorliegenden Teilchenkonzentration, der Temperatur und dem osmotischen Druck einer Lösung (Flüssigkeit). Die Einheit des berechneten osmotischen Drucks wird in Pascal oder Bar angegeben.

Der osmotische Druck lässt sich mit folgender Formel berechnen:

Ein einfaches Beispiel für Osmose und das Wirken des osmotischen Drucks im Körper sind die roten Blutkörperchen (Erythrozyten), die sich normalerweise in einer isotonischen Umgebung befinden. Das bedeutet, dass die Lösung (in diesem Fall das Blutplasma) die gleiche Teilchenkonzentration hat wie der Intrazellularraum. Bringt man die Erythrozyten in eine hypotonische Lösung, also eine geringer konzentrierte Umgebung, wie beispielsweise destilliertes Wasser, steigt der osmotische Druck in der Blutzelle und damit das Zellvolumen enorm an, dass sie sogar platzen kann.
Bei der medizinischen Dialyse, also der künstlichen Blutreinigung, wenn die Niere nicht mehr vollständig arbeitet, wird auch der Mechanismus des osmotischen Drucks verwendet. Indem das Blut unter anderem in Kontakt mit einer zuckerhaltigen Lösung gebracht wird, was den osmotischen Druck erhöht, wird ihm Wasser entzogen.
Ein weiteres Beispiel für die Bedeutung des osmotischen Drucks ist der Turgor (Zellinnendruck) der Pflanzenzelle zum Wassertransport. Der kontinuierliche osmotische Druck, der die Pflanzenzelle zur Wasseraufnahme anregt, trifft auf die stabile Zellwand und stabilisiert über die entstehende Gewebespannung so die ganze Zelle.