Frage von Jessiszka, 39

Diffusion und Osmose? Was ist das genau und wo wird es im Körper angewendet?

Habe schon mehrere Definition gelesen , doch es ist mir immer noch unklar..

Antwort vom Arzt online erhalten
Anzeige

Schneller und günstiger Rat zu Ihrer Gesundheitsfrage. Kompetent, von geprüften Ärzten.

Experten fragen

Antwort
von DedeM, 29

Moin,

liebe Jessizka, bitte gib nicht viel auf die Beiträge von Helpm3 bzw. linksgewinde, weil darin nur Halbwahrheiten oder manchmal sogar totaler Blödsinn drin stehen...

Unter Diffusion versteht man die gleichmäßige Ausbreitung von Gasen oder Flüssigkeiten in anderen Gasen oder Flüssigkeiten (also im Raum), die durch die zufällige Eigenbewegung der Teilchen zustande kommt.

Teilchen einer Substanz bewegen sich. In der Gasphase bewegen sich die Teilchen schneller, in einer Flüssigkeit langsamer. Wenn du nun zum Beispiel ein Gas in einem Gasraum hast - und dann nehmen wir doch gleich einmal das "coole" Beispiel von linksgewinde - wenn du also die Geruchsmoleküle in deinem Zimmer hast, die von dem Kothaufen ausgehen, dann bewegen sich diese Geruchsmoleküle und verteilen sich dabei zufällig im ganzen Raum. Am Anfang hattest du ganz viele Geruchsmoleküle rund um den Kothaufen. Am Ende riecht es überall im Raum. Das kommt durch die Diffusion (sofern sich im Raum nichts und niemand bewegt und auch keine Heizung an ist, weil du sonst noch Luftverwirbelungen und Wärmekonvektionsströme berücksichtigen müsstest). Soweit stimmt linksgewindes Beitrag. Flechten wir hier gleich eine weitere deiner Fragen ein:
So lange von dem Kothaufen immer weiter Geruchsmoleküle ausgehen, wird es in seiner Nähe auch immer am stärksten nach Kot riechen, weil direkt in seiner Nähe am meisten von diesen Geruchsmolekülen zu finden sind. Das heißt, dass die Konzentration der Geruchsmoleküle direkt beim Kothaufen größer ist, als im Rest des Raumes. Das bezeichnet man als Konzentrationsgefälle. Wenn irgendwann keine Geruchsmoleküle aus dem Kothaufen mehr austreten, werden sich mit der Zeit aufgrund der Diffusion alle Geruchsmoleküle so im Raum verteilen, dass die Konzentration überall gleich groß ist. Das ist ein dynamischer Prozess. Das heißt, dass die Teilchen aufgrund ihrer Eigenbewegung stets ihre Plätze im Raum verändern, aber irgendwann wechselt ein Teilchen auf einen Platz neben seinem ursprünglichen Platz, wobei ein Teilchen, das vorher dort war, ebenfalls woanders hingewandert ist und ein drittes Teilchen auf den Platz wechselte, wo unser zuerst erwähntes Teilchen ursprünglich war. Dazu sagen wir, dass sich die Teilchen aufgrund ihrer Eigenbeweung gleichmäßig im Raum verteilen. Von außen betrachtet könnte man auch sagen, dass das System "Zimmer" danach strebt, dass sich alle Gasteilchen gleichmäßig im verfügbaren Raum verteilen. Das ist natürlich eine etwas unpräzise Sichtweise, weil der Gasraum im Zimmer gar nichts anstrebt. Auch die Formulierung "Das System strebt einen Konzentrationsausgleich an." oder "...möchte sich das Gleichgewicht wieder einstellen." geht in die gleiche unpräzise Richtung. In Wahrheit bewegen sich die Teilchen einfach und irgendwann sind sie bei ihrer statistisch zufälligen Wanderung so verteilt, dass unter dem Strich kein Positionswechsel mehr festgestellt werden kann (weil immer dann, wenn sich ein Teilchen wegbewegt, es durch ein anderes derselben Art ersetzt wird). So viel zur Diffusion.

Kommen wir nun zum Begriff Osmose:

Von Osmose spricht man, wenn eine Diffusion durch eine semipermeable Membran erfolgt.

Eine semipermeable Membran kannst du dir als "Wand" vorstellen, in der es kleine Löcher gibt, durch die bestimmte Teilchen durchkönnen, andere nicht. Semipermeabel heißt nämlich so viel wie "halbdurchlässig".

Der Einsatz von Mutters Tannenduftspray aus linksgewindes Beispiel hat also nichts mit Osmose zu tun, sondern ist einfach eine weitere Form der Diffusion (plus Luftströmung durch Mutters Bewegungen und die Betätigung der Spraydüse...).

Auch in den vielen Beispielen von Helpm3 strotzt es nur so von Halbwahrheiten. Dazu musst du wissen, dass Zellen von einer Membran umgeben sind. Diese Membran ist semipermeabel (halbdurchlässig). So können beispielsweise Wassermoleküle problemlos von außen ins Zellinnere gelangen (und umgekehrt), während Ionen das in der Regel nicht tun können.

Wenn du nun also eine Zelle und ihr Außenmilieu betrachtest, kannst du oft feststellen, dass innen und außen nicht gleich viele Teilchen vorhanden sind. Außen könnten zum Beispiel sehr viele Natriumionen sein, innen wenige. Da die Natriumteilchen nicht durch die Membran können, kann sich das Konzentrationsgefälle auch nicht verändern ("ausgleichen"). Was sich jedoch verändern kann, ist die Konzentration des Wassers. Dazu musst du wissen, dass in wässrigen Systemen Ionen von einer Wasserhülle umgeben sind. Das bedeutet, dass Wassermoleküle Ionen umlagern. Diese Wassermoleküle stehen also einer zufälligen Wanderbewegung nicht mehr zur Verfügung, denn sie sind als Hydrathülle locker an das Ion gebunden. Das wiederum führt dazu, dass statistisch mehr Wassermoleküle aus der Zelle nach draußen wandern als umgekehrt Wassermoleküle von draußen in die Zelle kommen. Darum stellen wir fest, dass Wasser aus der Zelle ausströmt. Ungenau sagen wir dann etwas wie: "Weil die Ionen nicht in die Zelle kommen können, weil sie von der Membran daran gehindert werden, versucht das System, das Konzentrationsgefälle dadurch auszugleichen, dass es Wasser aus der Zelle nach draußen schickt, um die Ionenkonzentration zu verdünnen und somit quasi künstlich für einen Konzentrationsausgleich zu sorgen.".
Du weißt mittlerweile, dass das System nichts ausgleichen will, sondern dass einfach mehr frei bewegliche Wassermoleküle aus der Zelle wandern, als zurück in die Zelle fließen. Dies geschieht so lange, bis zwischen der Ein- und Auswanderbewegung wieder ein Gleichgewicht herrscht. Dabei ist dann allerdings unter dem Strich viel mehr Wasser nach draußen gewandert als vorher vorhanden war, so dass der Eindruck, Wasser sei aus der Zelle geflossen richtig ist.

Bei diesen Wanderbewegungen spielt übrigens die Teilchenart im Grunde keine, bzw. nur eine sehr untergeordnete Rolle. Es kommt nur darauf an, auf welcher Seite der Membran es mehr Teilchen gibt, die nicht durch die Membran kommen können.

Wenn es außen mehr Teilchen gibt, dann strömt Wasser aus der Zelle. Da die Zellen Wasser aber für ihre Stoffwechselreaktionen brauchen, signalisieren sie den Wassermangel dem Gehirn, das daraufhin die Warnung "Durst" signalisiert. Dann trinken wir, damit das Außenmilieu der Zellen mit Wasser angereichert wird, die Verdünnung der Teilchen außen schneller erreicht wird, die massenhaft vorhanden Ionen weggespült werden und die dann im Zellinneren immer noch vorhandenen Teilchen dafür sorgen, dass Wasser wieder in die Zellen strömen kann.

Jetzt wirst du leicht verstehen können, warum es ungesund ist, nur destilliertes Wasser zu trinken (dann gibt's außen kaum Teilchen; die Osmose sorgt dafür, dass Wasser in die Zellen eindringt bis sie platzen). Und genauso leicht ist nun zu verstehen, warum man verdurstet, wenn man nur Meerwasser trinkt (Salzwasser erhöht die Teilchenanzahl im Außenmilieu, so dass Wasser aus den Zellen fließt, so dass die Zellen einschrumpeln, obwohl auch Wasser getrunken wurde).

Zum letzten Aspekt und der Frage, wo Diffusion und Osmose im menschlichen Körper eine Rolle spielen, sei einerseits auf die Arbeitsweise von Nervenzellen hingewiesen: Hier öffnen sich bei einer Reizung spannungsabhängige Natriumkanäle in der Membran, was dazu führt, dass massenhaft Natriumionen in die Zelle einströmen, da außen unglaublich viel mehr Natriumionen sind (Konzentrationsgefälle von außen nach innen). Kurz danach öffnen sich spannungsabhängige Kaliumkanäle, wodurch es zum Massenausstrom von Kaliumionen kommt, weil davon in der Zelle viel mehr vorhanden sind als außerhalb. Die Vorgänge sind komplexer, aber für deine Belange reicht das an dieser Stelle.
Weiterhin finden osmotische Vorgänge in Bezug auf die Wasserversorgung statt, was oben bereits beschrieben wurde.
Zum Schluss dieser Mammutantwort sei auch noch das von dir selbst gebrachte Beispiel der Atmung bestätigt. Auch hier kommt es zu osmotischen Diffusionsvorgängen: In den Lungenbläschen ist nach dem Einatmen viel Sauerstoff und wenig Kohlenstoffdioxid. Im Blut befindet sich dagegen in den Lungenarterien wenig Sauerstoff und viel Kohlenstoffdioxid an den roten Blitkörperchen. Darum wandert der Sauerstoff aus den Bläschen durch deren dünne Membran ins Blut und wird vom Hämoglobin aufgenommen, während das höher konzentrierte Kohlenstoffdioxid viel öfter aus dem Blut durch die Membran in die Lungenbläschen kommt. Die Ausatemluft enthält dadurch weniger Sauerstoff und mehr Kohlenstoffdioxid als die Einatemluft zuvor.

Ich hoffe, die Zusammenhänge sind jetzt klarer. Und bitte verzeih den superlangen Text, aber der Unsinn und die Halbwahrheiten, die hier verbreitet wurden, wollte ich so nicht stehen lassen...

LG von der Waterkant.

Kommentar von Jessiszka ,

Dankeschön , das hat mir gerade echt gut geholfen. Ich muss sagen , dass ich jetzt endlich auch mal was verstehe.. weil auch direkt meine fragen geklärt wurden

Kommentar von Helpm3 ,

Ich würde es nicht als Halbwissen, sondern als einfacher gehalten bezeichnen -.-. Ich wollte eine einfache Antwort geben und nicht ein ganzes Buch schreiben. Natürlich ist deine Antwort besser und ausführlicher als meine aber bezeichne mich bitte nicht indirekt als halbwissend, denn alles was ich geschrieben habe stimmt ja auch. Aber wenn wir schon beim Thema sind: Du kennst dich ja sicherlich mit Chemie gut aus oder? Hab da ein Problem, könntest du auf mein Profil gehen und die Frage mit der HPLC beantworten? 

Danke im Voraus :)

Antwort
von DorktorNoth, 8

DedeM s Antwort ist sicher mehr als aussagekräftig und chemisch in beeindruckendem Maße korrekt, so weit ich es verstehe. Ich erlaube mir trotzdem eine weitere Antwort, um es mit dem Wissen eines Nicht-Chemikers nochmal etwas kürzer zu fassen, in der Hoffnung, dass ich nichts falsch mache:

Grundsituation: Teilchen in einem System sind bestrebt, sich möglichst gleichmäßig zu verteilen und eine gleichmäßige Konzentration überall herzustellen.

Diffusion: Teilchen bewegen sich innerhalb des Systems von einem Ort hoher Konzentration zu einem Ort niedriger Konzentration, damit überall die gleiche Konzentration herrscht (Das Beispiel mit dem Stinkehaufen in der Ecke ist toll)

Osmose: in einem System mit einer Trennung durch eine semipermeable Membran verhindert diese, dass die Teilchen sich bewegen, um einen Konzentrationsausgleich zu schaffen. Daher bewegt sich das Medium des Systems durch die Membran, wodurch die Seite mit der hohen Konzentration verdünnt, die andere konzentriert wird, bis zum Konzentrationsausgleich.  (Beispiel: ein Wasserbecken ist durch eine solche Membran getrennt. Auf die eine Seite wird sehr viel Salz geschüttet. Dort, wo das Salz ist, ist eine erhöhte Konzentration, die Salz-Ionen wollen sich gleichmäßig verteilen, können dies wegen der Membran aber nicht. Statt dessen bewegt sich das Trägermedium, also das Wasser, zum Ort der höheren Konzentration. In den beiden Kammern ist also dann eine unterschiedliche Menge Flüssigkeit mit der gleichen Konzentration an Salz)

Ganz einfach formuliert: Bei Diffusion bewegen sich die Teilchen, bei Osmose das Trägermedium, um einen Konzentrationsausgleich herzustellen.

Ich hoffe, das ist sachlich auch richtig, wenn auch vielleicht etwas einfacher

Antwort
von Helpm3, 39

Bei menschlichen Zellen kommt dies vor: Wenn wir viel Kalium zu uns genommen haben verspüren wir Durst. Dies ist deshalb so, da Kalium in der Zelle liegt und Natrium außerhalb der Zellen. Durch den Unterschied (mehr Kalium, wenig Natrium) möchte sich das Gleichgewicht wieder einstellen. Den Durst den du dabei verspürst ist nichts anderes als der osmotische Druck deiner Körperzellen. Wenn wir dagegen zuviel trinken spülen wir auch zuviel Natrium raus. Dadurch entsteht der umgekehrte Effekt -> der Körper fühlt sich schlapp, kaum noch Energie -> Deshalb trinken Sportler meistens isotonische Getränke (mineralstoffhaltiges Getränk)

Kommentar von Jessiszka ,

und wenn ich gefragt werde was Diffusion und osmose ist ,kann ich dies zu osmose hinzugefügen?

Kommentar von Helpm3 ,

Ja dies ist Osmose

Kommentar von Helpm3 ,

Jetzt ist mir noch ein Beispiel für Diffusion eingefallen: Teflon. Du kennst doch sicherlich die Schuhe aus Goretex. Goretex ist nichts anderes als Teflon (so wie in einer Pfanne). Hast du dich schonmal gefragt warum man mit diesen keine feuchten Füße bekommt? Ganz einfach. Wenn wir im Schuh schwitzen ist der Schweiß dampfförmig (geschlossener Raum -> viel Wärme + Wasser -> Dampf). Der Dampf kann durch das Teflon einfach hindurchdiffundieren, da die Wassermoleküle sich im Dampf mehr bewegen, können sie besser durch kleine Löcher (Löcher passt hier nicht so ganz, aber ich hoffe du weißt was ich meine) hindurch. Wenn es jetzt regnet und du in eine Pfütze steigst, dann wirst du nicht nass weil das Wasser flüssig und nicht gasförmig ist. (Die Teilchen sind ja jetzt träger, somit passen sie nicht durch das Teflon)

Hoffe du verstehst es einigermaßen :) Bin jetzt nicht so der Held was Erklärungen betrifft :D

Kommentar von Jessiszka ,

also kann man es so sagen , dass bei der Diffusion sich Teilchen bewegen und bei der osmose Flüssigkeiten ? oder wäre das falsch definiert. weißt du zufällig was ein Konzentrationsgefälle ist ? mir wurde auch mal gesagt , dass atmen was mit Diffusion zu tun hat aber wie ist mir auch unklar

Kommentar von Helpm3 ,

Konzentrationsgefälle: Zum Beispiel du hast eine 20%ige Lösung in einem Behälter der links steht und eine 0%ige Lösung (zB.: Wasser) in einem Behälter der rechts steht. Beide Behälter sind durch eine Wand getrennt die Diffusion erlaubt. Die Konzentration wird sich nun versuchen sich auszugleichen. Das heißt die Konzentration im rechten Behälter nimmt zu, die im linken nimmt ab, somit ist bei dem linken Behälter ein Konzentrationsgefälle aufgetreten.

Das mit der Atmung und Diffusion: In der Lunge diffundiert der Luftsauerstoff (O2) durch die Lungenfläche, damit gelangt der Sauerstoff ins Blut und wird zu den benötigten Stellen transportiert. (Ich weiß nicht wie du dich in der Biologie auskennst, deshalb habe ich das sehr stark vereinfacht, wenn du nähere Informationen benötigst, bitte einfach anschreiben)

Das mit der Erklärung von Osmose und Diffusion: Würde ich nicht so bezeichnen. Flüssigkeiten bestehen ja auch aus Teilchen, also gehen ja auch bei der Osmose Teilchen durch. Drücke es so aus: Bei der Osmose geht das Laufmittel, aber nicht der in diesem Laufmittel enthaltene Stoff hindurch (wie es zb.: bei einer selektiven Membran der Fall ist)

Antwort
von linksgewinde, 30

Stell dir vor jemand kackt in dein Zimmer, bald darauf riechst du es, das ist Diffusion. Weil es so stinkt kommt deine Mutter mit Tannenduftspray. Irgendwann riecht dein Zimmer, als hätte jemand in den Wald gekackt. Das ist dann Osmose.

Kommentar von Jessiszka ,

cooles Beispiel hahah , hast du noch eins was man auch in einer Arbeit schreiben könnte

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community