6.4 Osmotische Bedingungen
Biologisch relevante osmotische Bedingungen werden i. A. durch folgende physikochemische Faktoren beeinflußt und hervorgerufen:
- Konzentrationsgefälle zwischen Zellinnerem und –äußerem
- Bestreben eines Konzentrationsausgleichs durch Diffusion
- Vorhandensein einer semipermeablen (halbdurchlässigen) Membran (Cytoplasmamembran)
Der sog. osmotische Wert gibt die Konzentration an gelösten Stoffen (z. B. Zucker, Salze, etc.) innerhalb einer Zelle an. Er entspricht in lebenden Zellen i. d. R. einer 10 – 20 %igen Saccharoselösung. Individuelle Unterschiede und Unterschiede zwischen Arten kommen durch osmotische Bedingungen fördernde oder ihnen entgegenwirkende aktive Zellleistungen (z. B. Ausschleusen höherkonzentrierter Stoffansammlungen, Regulation der Wasseraufnahme, etc.) zustande. In Bezug auf das Umgebungsmilieu von Zellen spricht man von
- hypertonischem Medium,
- Der osmotische Wert ist größer als der innerhalb der Zelle. Dadurch diffundiert Wasser aus der Zelle, wodurch der Protoplast schrumpft und sich letztendlich von der Zellwand löst (Plasmolyse). Dieser Zustand ist bis zu einem gewissen Grad reversibel (durch Überführen der Zellen in ein ursprünglich isotonisches Medium kommt es zur Deplasmolyse).
- isotonischem Medium oder
- Im Isotonischen ist der osmotische Wert des Umgebungsmediums gleich dem eines Zellinneren. Dadurch besteht kein Zwang eines Wasserflusses in die Zelle hinein oder aus der Zelle heraus.
- hypotonischem Medium.
- In hypotonischen Medien ist der osmotische Wert in der Zelle höher als der des Mediums. Dies hat zur Folge, daß Wasser durch die semipermeable Membran in die Zelle diffundiert, sich der Protoplast aufbläht und – sofern das Konzentrationsgefälle von der Zelle nicht ausgeglichen werden kann – diese platzt (lysiert).
Die meisten Mikroorganismen sind osmotolerant, d. h. sie können sich relativ gut dem osmotischen Druck einer Nährlösung in einem relativ weiten Bereich (0,1 – 10 % Salzgehalt) anpassen. Einige marine Bakterien sind beispielsweise halophil (z. B. Halobacterium[1]), d. h. sie sind zum Überleben sogar auf einen hohen NaCl-Gehalt (bis 20 %) angewiesen.
[1]: ein Archaebakterium
