Arbeitsblatt: Diffusion und Osmose

Diffusion und Osmose Diffusion und Osmose sind grundlegende physikalisch-chemische Prozesse, die den Stofftransport in biologischen Systemen bestimmen. Sie spielen eine entscheidende Rolle beim Austausch von Substanzen in Zellen und Geweben. Definitionen • Diffusion bezeichnet die Bewegung von gelösten Teilchen innerhalb einer Lösung oder eines Mediums. Sie findet in allen Aggregatzuständen (fest, flüssig, gasförmig) statt und benötigt keine Membran. • Osmose ist die Bewegung von Lösungsmittelmolekülen (meist Wasser) entlang eines Konzentrationsgradienten durch eine semipermeable Membran, um ein Gleichgewicht (GGW) herzustellen. Zelluläre Effekte der Osmose Die Osmose kann verschiedene Auswirkungen auf Zellen haben: Hypertonisch: Die Umgebung enthält mehr gelöste Teilchen als die Zelle Wasser wird entzogen, die Zelle schrumpft. Hypotonisch: Die Umgebung enthält weniger gelöste Teilchen Wasser tritt in die Zelle ein, sie kann platzen. Isotonisch: Gleichgewicht der Konzentrationen kein Netto-Wasserfluss. Beispiel: Man kann tatsächlich sterben, wenn man zu viel Wasser trinkt, da die Zellen übermäßig Wasser aufnehmen. Physiologische Beispiele und Gradienten Ein Beispiel ist der Druckabfall in der Niere: Die Vas afferens (zuführende Arterie) kann ihren Durchmesser variieren, wodurch der Widerstand und damit der Blutdruck im Glomerulum konstant gehalten werden. Fun Fact: Der effizienteste Weg, den Blutfluss zu erhöhen, ist die Erweiterung der Gefäße. Beim kapillären Stoffaustausch wirken mehrere Druckgradienten: Hydrostatischer Druck (Blutdruck): drückt Flüssigkeit aus den Kapillaren ins Gewebe. Kolloidosmotischer Druck: wird durch Plasmaproteine erzeugt und zieht Wasser zurück in die Kapillaren. Wenn dieser Druck sinkt, sammelt sich Flüssigkeit im Gewebe Ödem. Zusätzlich wirken bei Transporten durch Zellmembranen Konzentrations- und elektrische Gradienten zusammen.