"Osmose "

Um die Osmose richtig verstehen zu können müssen wir uns zunächst einen gewissen

Hintergrund schaffen. Wir müssen wissen, dass es im Körper bestimmte voneinander

getrennte Wasserräume gibt. Die Vorstellung, die wir haben können ist, dass der Körper wie

ein Gefäß gefüllt mit Flüssigkeit ist – mit Wasser im Wesentlichen im menschlichen Körper

– und das jede Zelle und jedes Organ von dieser Flüssigkeit, von dem Wasser umspült ist.

Selbst wenn wir mehrere Zellen nah beieinander haben ist zwischen Ihnen immer noch ein

Hauch dünne Schicht von Wasser. In dieses Wasser hinein kommen also jetzt die Organe,

die einzelnen Zellen und die Blutgefäße. Man unterscheidet jetzt den Intrazellularraum, den

Raum innerhalb der einzelnen Zellen, vom Extrazellularraum, dem gesamte Raum

außerhalb der Zellen.

Dieser Extrazellularraum wird jetzt noch einmal unterteilt in das so genannte Interstitium,

also der Raum die Zellen herum und in den Intravasalraum, den Raum in den Blutgefäßen.

Es gibt noch ein paar andere, kleinere Räume, z.B. den Raum für die Liquorflüssigkeit oder

für die Gelenkflüssigkeit. Die werden aber an dieser Stelle nicht weiter beachtet.

Der Hintergrund dieser Wasserräume ist jetzt, dass es zu einem Austausch von Stoffen

zwischen diesen Räumen kommen muss im Körper. Denn wie wir wissen, wenn der

Sauerstoff z.B. im Blut ist, muss er von der Blutbahn in die Zelle gelangen. Oder er muss

überhaupt erst einmal von der Lunge ins Blut gelangen. Genau müssen die Nährstoffe, die

wir mit der Nahrung aufnehmen vom Darm ins Blut gelangen und vom Blut schließlich

wieder in die einzelnen Zellen. Die Abfallstoffe müssen wieder zurück und müssen dann z.B.

an der Niere ausgeschieden werden. Also findet ständig ein Stoffaustausch zwischen den

einzelnen Wasserräumen im Körper statt.

Die Bedingung dafür, dass dieser Stoffaustausch stattfinden kann ist, dass die Trennwand

zwischen den einzelnen Räumen durchlässig ist. Man nennt das eine permeable Membran.

Die meisten Membranen sind jetzt aber nicht für alle Stoffe durchlässig, sondern nur für

ganz bestimmte Stoffe.

Heilpraktikerausbildung24 - Stefan Barres

Dann spricht man von einer so genannten semipermeablen Membran, also einer

halbdurchlässigen Membran.

Welche Stoffe durch eine Membran hindurch können oder nicht ist von verschiedenen

Dingen abhängig, z.B. von der Größe und der elektrischen Ladung eines Stoffes. Damit jetzt

ein Stoff von einer Seite auf die andere Seite einer Membran gelangen kann, als von einem

Raum in einen anderen Raum unterscheidet man grundsätzlich zwei Wege:

Zum einen gibt es den aktiven Stoffaustausch. Da wird ein Stoff unter Energieeinsatz von

der einen Seite der Membran auf die andere Seite gepumpt. Und man unterscheidet den

passiven Stoffaustausch, wo ein Stoff ohne Energieeinsatz von der einen Seite auf die

andere Seite gelangt. Die Diffusion und die Osmose gehören zum passiven Stoffaustausch.

Schauen wir uns zunächst den aktiven Stoffaustausch an. Dabei werden die Stoffe durch

bestimmte Durchlässe in den Membranwänden, gerade bei den Zellen spricht man z.B. von

den so genannten Tunnelproteinen, unter Energieeinsatz von einer Seite zur anderen

gepumpt. Das bekannteste Beispiel für einen solchen Kanal ist die Natrium-Kalium-Pumpe.

Energieeinsatz bedeutet, dass die Zelle ATP-Moleküle, also Adenosintriphosphat-Moleküle

zu ADP (Adenosindiphosphat)-Moleküle abbaut. Was es mit ATP und ADP auf sich hat, soll

aber Thema eines anderen Videos sein.

Kommen wir nun zu den passiven Stoffaustauschwegen. Zunächst einmal sei wiederholt:

Bei passivem Stoffaustausch wandern die Stoffe ohne Energieeinsatz von einer Seite der

Membran zur anderen. lipophile, also fettlösliche Stoffe, wandern dabei oft direkt durch eine

Membran, hydrophile Stoffe, also wasserlösliche Stoffe, wandern oft durch spezielle Kanäle,

oder verwenden so genannte Carriermoleküle zur Hilfestellung.

Das Ziel beim passiven Stoffaustausch ist es jetzt, einen Konzentrationsausgleich eines

bestimmten Stoffes auf beiden Seiten der Membran zu erreichen. Der erste und

grundlegende Fall des passiven Stoffaustausches ist die Diffusion. Die Grundbedingung für

die Diffusion ist, dass die Membran für einen bestimmten Stoff durchlässig ist. Wenn die

Membran durchlässig ist, dann breitet sich der Stoff der Konzentrationsgradienten folgend

vom Raum höherer Konzentration zu Raum niedriger Konzentration aus.

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Das bedeutet, dass von dort, wo mehr Teilchen sind, sich die Teilchen nach dort

hinbewegen, wo weniger Teilchen sind.

Auf diesem Bild sehen wir z.B. das rechts sehr viele rote Teilchen sind und links sehr viele

weiße Teilchen. Der Konzentrationsgradient der roten Teilchen geht also von rechts nach

links bergab und der der weißen Teilchen von links nach recht. Wenn die Membran in der

Mitte für rote und weiße Teilchen durchlässig ist, dann haben wir nach einer Weile eine

gleichmäßige Verteilung von roten und weißen Teilchen.

Auf diesem Bild sehen wir zunächst, dass die roten Teilchen ganz auf der linken Seite

eingesperrt sind. Nimmt man die trennende Membran weg oder tut eine Membran zwischen

die beiden Räume, die durchlässig ist für rote Teilchen, dann verteilen sich die Teilchen

nach einer Weile gleichmäßig im Raum. Das ist also das Prinzip der Diffusion.

Kommen wir nun zum zweiten Fall, der Osmose. Die Osmose kommt dann zum Tragen,

wenn eine Membran für einen bestimmten Stoff nicht durchlässig ist, aber für das

Lösungsmittel dieses Stoffes. Im Körper ist das normalerweise Wasser. Wenn die Membran

also nichtdurchlässig für den Stoff, aber durchlässig für das Lösungsmittel ist, dann zieht der

Raum mit der höheren Stoffkonzentration das Wasser des anderen Raumes an, um seine

eigene Stoffkonzentration dem anderen anzupassen. Jetzt erfolgt die Wanderung des

Lösungsmittels also in Richtung der Konzentration oder Ladungssteigung.

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Auf diesem Bild sehen wir, dass wir zunächst zwei Räume gefüllt mit Wasser haben. Nun

füllen wir in den einen Raum Salz hinein und die Membran in der Mitte soll durchlässig für

Wasser sein, aber nicht durchlässig für Salz. Unter diesen Bedingungen entfaltet das Salz

eine osmotische Kraft und zieht das Wasser aus dem linken Raum in den rechten Raum

hinein, um dort die Salzkonzentration zu verringern. Dies ist das Prinzip der Osmose.

Stellen wir diese beiden grundlegenden Prinzipien des Stoffaustauschs noch einmal

nebeneinander. Das Ziel ist es, dass in beiden Räumen auf beiden Seiten der Membran ein

Ausgleich der Stoffkonzentration stattfindet. Im ersten Fall ist die Membran durchlässig für

einen Stoff, dann findet Diffusion statt. Nun geht der Stoffaustausch in Richtung des

Konzentrationsgefälles, also die Teilchen gehen von dort, wo viele sind nach dort, wo wenig

sind.

Im zweiten Fall ist die Membran nicht durchlässig für den Stoff, aber für das Lösungsmittel.

Nun kommt es zur Osmose. Der Stoffaustausch des Lösungsmittels geht jetzt in Richtung

der Konzentrationssteigung. Das Lösungsmittel, meistens Wasser, geht nun als von dem

Raum mit wenig Teilchen zu dem Raum mit vielen Teilchen.

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Teilchen, die also selbst nicht auf die andere Seite der Membran gelangen können und

stattdessen das Lösungsmittel anziehen entfalten eine osmotische Kraft und es entsteht so

in dem Raum, in dem diese Teilchen sind der so genannte osmotische Druck. Theoretisch

müsse das ganze Lösungsmittel in den Raum mit dem Stoff gehen, da dort ja immer eine

höhere Stoffkonzentration herrscht. Auf dem Bild können wir sehen, wenn wir das Salz auf

die eine Seite der Membran getan haben und das Wasser auf diese Seite gezogen wird,

herrscht dort trotzdem noch eine höhere Konzentration an Salz als auf der linken Seite.

Theoretisch müsste also das ganze Wasser auf die rechte Seite gezogen werden.

So ist es aber in der Praxis nicht. Da die Menge des Lösungsmittels nun in dem Raum mit

dem Stoff ansteigt, möchte es ja der Diffusion folgend vermehrt auch wieder in den anderen

Raum zurück.

Das heißt jetzt haben wir auf der rechten Seite eine erhöhte Wasserkonzentration als im

Vergleich zur linken Seite. Und das Wasser möchte sich nun auch wieder rechts und links

gleichmäßig verteilen.

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Der Stoff mit der osmotischen Kraft zieht das Wasser an, das Wasser möchte aber wegen

der Diffusion wieder zurück. Der osmotische Druck ist nun der Wasserdruck, der durch die

Mehrmenge an Wasser, die der Stoff auf seiner Seite festhalten kann, entsteht. Nach einer

Weile pegelt sich das System also so ein, dass wir auf der Seite mit dem Salz mehr Wasser

als auf der Seite ohne Salz. Der Druck mit dem diese vermehrte Wassermenge nun nach

der Diffusion eigentlich wieder in den linken zurück möchte, nennt man den osmotischen

Druck.

Der osmotische Druck ist also der Wasserüberstand, in diesem Fall auf der rechten Seite.

Im menschlichen Körper finden wir das z.B. im Verhältnis zwischen den Blutgefäßen und

dem umliegenden Interstitium. Der Wasserdruck in den Blutgefäßen ist viel größer als im

umliegenden Gewebe. Nach der Diffusion müsste also das Wasser aus den Blutgefäßen

austreten und ins Gewebe hinüber wechseln.

Durch bestimmte osmotisch-wirksame Teilchen, vor allen Dingen Algumin, aber auch

Natrium oder Glukose, wird jetzt aber Wasser in den Blutgefäßen gehalten. Und genau der

Druck an Wasser, der jetzt in den Blutgefäßen herrscht, nennt man den osmotischen Druck.

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Um die osmotische Kraft, die in einem bestimmten Raum herrscht, zu beschreiben, benutzt

man die Begriffe Osmolarität und Osmolalität. Die osmotische Kraft, die ein Raum

gegenüber einem anderen entfalten kann, hängt nur von der Anzahl der osmotisch-

wirksamen Teilchen ab, nicht von deren Eigenschaften wie Größe oder Masse. Das liegt

daran, dass Diffusion und Osmose keine chemischen Prozesse sind. Es kommt zu keinen

chemischen Reaktionen. Osmose und Diffusion sind rein entropische Prozesse, die einfach

darauf beruhen, dass sich jedes Atom jeden Ort, den es erreichen kann, auch ansehen

möchte. Das führt dazu, dass sich Konzentrationsunterschiede zwischen Räumen

ausgleichen wollen.

Die Anzahl der osmotischen Teilchen kann man nun pro-Literlösung oder pro Kilogramm

einer Lösung beschreiben. Pro-Literlösung nennt man es die Osmolarität, pro-

Kilogrammlösung ist es die Osmolalität.

Je höher Osmolarität oder Osmolalität sind, umso mehr osmotisch aktive Teilchen haben

wir in einem Raum und umso größer ist die osmotische Kraft, die sich entwickeln. Je größer

die osmotische Kraft ist, umso mehr Lösungsmittel kann im eigenen Raum gegen die Kraft

der Diffusion festgehalten werden.

Zum Abschluss noch einige kurze Beispiele, die den Körper betreffen:

Stoffe, die sich durch Diffusion von einem Raum zum anderen bewegen im Körper sind vor

allen Dingen Wasser oder auch Sauerstoff und Kohlendioxid. Der Sauerstoff gelangt allein

durch die Kraft der Diffusion von der Lunge ins Blut und vom Blut ins Interstitium und vom

Interstitium in die Zelle. Umgekehrt gelangt das Kohlendioxid allein durch die Kraft der

Diffusion aus der Zelle ins Interstitium und vom Interstitium ins Blut. Schließlich gelangt das

Kohlendioxid auch durch reine Diffusion vom Blut wieder in die Alveolen der Lunge.

Stoff, die einen osmotischen Druck erzeugen und zu einer Bewegung des Lösungsmittels

führen sind im Körper vor allen Dingen Albumin, Natrium oder Glukose.

Heilpraktikerausbildung24 - Stefan Barres

Jeder kennt es. Wenn man salzreich gegessen hat, gelangt das Salz mit der Nahrung ins

Blut und zieht nun Wasser aus dem umliegenden Gewebe ins Blut. Das hat zum einen,

wenn man chronisch betreibt, Auswirkungen auf den Blutdruck, da nun ja der Druck in den

Blutgefäßen ansteigt. Zum anderen führt es dazu, dass das Gewebe einen Wassermangel

hat und der Körper reagiert darauf mit der Entwicklung von Durst. Genauso verhält es sich

mit der Glukose. Essen wir zuckerreich, gelangt der Zucker ins Blut und zieht dann Wasser

aus dem umliegenden Gewerbe ins Blut. Auch hier bekommen wir wieder Durst.

Umgekehrt scheidet der Körper Natrium und Glukose über die Niere aus und beide nehmen

bei diesem Vorgang wieder Wasser mit. Gelangt mehr Natrium oder Glukose in den

Primärharn halten sie dort das Wasser fest. Die Folge ist, dass unsere Urinmenge ansteigt.

Und nun noch zwei pathologische Beispiele aus dem Körper.

Z.B. die Kugelzellelanämie. Bei der Kugelzellenanämie liegt ein Membranschaden am

Erythrozyt vor. Dadurch gelangt vermehrt Natrium in den Erythrozyt. Natrium zieht

osmotisch Wasser nach sich und der Erythrozyt lädt sich zur Kugelform auf, bis er

schließlich platzt.

Ein anderes Beispiel ist der Aszites, also die Bauchwassersucht. Durch einen Mangel an

Eiweiß oder durch einen Leberschaden kann der Körper nur noch vermindert Albumine

herstellen. Albumine sind unter anderem dazu da, um Wasser in den Blutgefäßen

festzuhalten. Wenn wir einen Mangel an Albuminen haben, tritt das Wasser aus dem

Intravasalraum ins Interstitium aus und es bilden sich Ödeme, z.B. der Aszites.

So, ich hoffe durch dieses Video ist dir das Prinzip des Stoffaustausches im Körper und vor

allen Dingen das der Diffusion und Osmose klarer geworden.

Vielen Dank für deine Aufmerksamkeit!

Stefan Barres

Heilpraktikerausbildung24 - Stefan Barres

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Stefan Barres, Heilpraktiker

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