Diffusion & Osmose – Definition, Vergleich, Unterschiede

Dieser Artikel handelt von der Durchdringung von Membranen durch bestimmte Stoffe. Diese Vorgänge lassen sich grob in aktive Transportvorgänge und passive Transportvorgänge einteilen. Der Transport gegen ein Konzentrationsgefälle kann allerdings nicht durch passiven Transport erreicht werden, da hier Energie benötigt wird um die Membran zu durchdringen. Aus diesem Grund spricht man von aktivem Transport wenn Energie benötigt wird. Hier wird außerdem zwischen dem primär aktiven Transport und den sekundär aktiven Transport unterschieden. Wir widmen uns an dieser Stelle allerdings den passiven Transportvorgängen Diffusion und Osmose.

Passive Transportvorgänge

Diffusion und Osmose sind passive Prozesse, da die Zelle keine Energie aufwenden muss um den Transport der Stoffe zu gewährleisten. Hier werden nun Diffusion und Osmose vorgestellt und die Unterschiede in den Prozessen herausgestellt.

Diffusion

Der Transport von Molekülen durch die Zellmembran hindurch wird auch als Diffusion bezeichnet. Die Diffusion findet solange statt, bis ein vorhandenes Konzentrationsgefälle ausgewogen wurde. Solange dieses Gefälle noch vorhanden ist, bewegen sich die Teilchen eher in Richtung der geringeren Konzentration als umgekehrt. Eine Zelle muss für die Diffusion keine Energie aufwenden, weshalb sie ein passiver Transportvorgang ist. Der schottische Botaniker Thomas Graham entdeckte Wärmebewegung von Teilchen in Flüssigkeiten neu. Deshalb wird die im Jahr 1827 wiederentdeckte Wärmebewegung von Teilchen in Flüssigkeiten und Gasen als brownsche Bewegung bezeichnet. Dabei beschreibt jedes Atom oder Molekül eine Bewegung, deren Intensität temperaturabhängig ist. Im Zusammenhang mit der Diffusion in Lösungen konnte Thomas Graham damit zeigen, dass die Diffusionsrate proportional zu Konzentrationsdifferenz und von der Temperatur abhängt. Zusätzlich zeigte er damit die Möglichkeit auf, Mischungen von Lösungen oder Gasen durch Diffusion zu trennen. Eine Erhöhung der Temperatur beschleunigt die Diffusion, eine Abkühlung bewirkt das Gegenteil.

Osmose

Unter der Osmose versteht man einen Diffusionsvorgang, der durch eine semipermeable (selektiv durchlässige) Membran eine bestimme Richtung gerichtet ist. Folgender Versuchsaufbau verdeutlicht das: Eine gesättigte Zuckerlösung wird durch eine Membran von Wasser getrennt. Das Wasser kann diese Membran relativ einfach durchdringen, für die Zuckermoleküle ist diese Membran jedoch nicht zu durchdringen. Damit ist Wasser in der Lage, die Membran in alle Richtungen zu durchdringen. Aufgrund der höheren Konzentration an Wassermolekülen in reinem Wasser als in der Zuckerlösung, diffundieren auch mehr Wassermoleküle in die Lösung herein als von der Lösung nach außen. Die Zuckermoleküle hingegen können dem Bestreben den Konzentrationsunterschied auszugleichen hingegen nicht nachkommen.

Die beiden passiven Transportvorgänge Diffusion und Osmose finden komplett ohne Energiezufuhr statt und treten eigenständig in Bewegung. Das geschieht, weil ein Konzentrationsgefälle entsteht, durch welches die Teilchen ausgewechselt werden.

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