Stefan Barres erklärt die Hintergründe der Osmose und Diffusion und erklärt umfassend die Zusammenhänge des Stoffaustauschs im Körper. Er stellt diese beiden grundlegenden Prinzipien Osmose und Diffusion des Stoffaustauschs noch einmal nebeneinander dar und gibt Ihnen wichtige Verständnishinweise und zeigt deutliche Veranschaulichungen.

1. "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.
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2. 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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3. 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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4. 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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5. 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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6. 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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7. 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.
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8. 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
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9. Über HeilpraktikerAusbildung24
Um sich der Herausforderung der Heilpraktikerprüfung mit Aussicht auf Erfolg stellen zu können,
genügt es nicht, eine Heilpraktikerausbildung zu absolvieren, auch wenn die besuchte
Heilpraktikerschule einen guten Unterricht anbietet.
Die eigentliche Herausforderung beginnt, wenn Du aus der Schule nach Hause kommst. Waren die
Zusammenhänge eben in der Schule noch ganz klar, kommt Dir inzwischen das meiste wieder wirr und
unverständlich vor.
Wieso ist das Hormon jetzt erhöht? Oder war es doch erniedrigt? Und warum geht der Blutdruck dann
nach oben anstatt nach unten? Fragen über Fragen...
Und nun kommt der entscheidende Moment. Bist Du bereit, Dich durch Deine Fragen hindurch zu
arbeiten? Bist Du bereit in Deinem Leben Platz zum Studieren zu schaffen?
Da sind bei den meisten der Beruf, die Familie, Hobbies und tausend Dinge, die wichtiger sind als das
Lehrbuch für die Heilpraktikerausbildung. Und schaffst Du es dann doch, Dir einmal Zeit zu nehmen,
dann bist Du müde und unkonzentriert. Sicher kennst Du diese Dynamik.
Aber wahrscheinlich kennst Du es genauso, dass wenn Du diese Hürden überwunden hast, wenn Du
Dich einfach hinsetzt und anfängst, dann kommt plötzlich Freude am Lernen auf. Es ist interessant,
den Fragen hinterher zu forschen und immer wieder ein neues Geheimnis des Wunders Mensch zu
ergründen.
Aber wie oft kommst Du so zum Lernen? Und wie lange dauert es manchmal, eine Frage zu lösen?
Wie gerne würdest Du Dir dies oder jenes Buch kaufen, um darin endlich den Schlüssel zum
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10. Verständnis zu finden - aber wie oft kannst Du Dir das leisten?
Diesen Problemen will die Website Heilpraktikerausbildung24.de abhilfe schaffen. Dort findest Du
zahlreiche KOSTENLOSE Lehrvideos zu vielen Themen aus Anatomie, Physiologie und Pathologie,
die Du Dir zu jeder Zeit ansehen kannst. Das macht es leichter, sich zu überwinden sich hin zu setzen
und mit dem Lernen anzufangen.
Natürlich vermitteln die Videos auch die Inhalte der Heilpraktikerausbildung sehr gründlich und dazu
noch leicht verständlich. Auch die Verbindung von Bild und Ton schafft eine intensive Lernatmosphäre,
so dass die fachlichen Inhalte sich oft besser einprägen.
Natürlich können nicht alle Fragen in einem Video beantwortet werden. Deshalb findest Du auf der
Webseite auch die Möglichkeit, an kostenlosen Online-Workshops teilzunehmen, in denen die
Basisthemen für die Heilpraktikerprüfung gründlich bearbeitet werden und in denen Du auch die
Gelegenheit hast, Fragen zu stellen.
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Stefan Barres, Heilpraktiker
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