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Diffusion und Osmose (Passiver Stofftransport)

Zellen sind in der Lage, Wasser aufzunehmen oder auch abzugeben.
Welche Gesetzmäßigkeiten liegen diesen Vorgängen zugrunde?

1. Alle Moleküle eines Gases oder einer Lösung sind permanent in Bewegung. Diese Eigenbewegung ist ungerichtet und nimmt mit steigender Temperatur zu. Man bezeichnet dieses Phänomen als BROWNsche Molekularbewegung.

2. Besteht zwischen mischbaren Stoffen (Bsp. Kaliumpermanganat in Wasser) ein Konzentrationsunterschied (= Konzentrationsgefälle), tritt aufgrund der Eigenbewegung der Moleküle eine Durchmischung ein; diesen Vorgang nennt man Diffusion. Es kommt schließlich zum Konzentrationsausgleich.
(Beispiel aus der Küche: Würfelzucker im Tee; Zucker verteilt sich im Tee, auch ohne Rühren, dauert nur länger, Tee ist dann kalt...).

3. Die Zellmembran stellt eine natürliche Barriere zwischen Zellen dar; sie ist nicht für alle Stoffe gleich durchlässig. Während z. B. Wassermoleküle sie leicht passieren können, werden Moleküle wie z. B. Glucose und andere im Wasser gelöste Teilchen nicht einfach so hindurchgelassen. Die Zellmembran ist also semipermeabel ("halbdurch­lässig").

4. Diffusion durch eine semipermeable Membran nennt man Osmose. Die Wassermoleküle bewegen sich dabei immer in Richtung der höheren Konzentration, denn sie streben einen Konzentrationsausgleich an.

5. In Pflanzen ist die Teilchen-Konzentration in der Zelle fast immer höher als in der Umgebung, so dass Wasser in die Zelle einströmt. Dadurch entsteht ein Zellinnendruck (= Turgordruck) auf die Zellwand. Dadurch erhalten Pflanzenzellen Stabilität. Die Zellwand verhindert eine unbegrenzte Wasseraufnahme durch Gegendruck (Wanddruck).

6. Gelangen Pflanzenzellen jedoch in ein höher konzentriertes Medium (Salatsoße, Kochsalz), strömt Wasser aus den Zellen aus. Die Zellen werden schlaff (Salat), das ausgeströmte Wasser wird sichtbar (Tröpfchen auf den Gemüsescheiben).

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