Sie haben die Begriffe Hypotonisch, Hypertonisch oder Isotonisch gehört und möchten wissen, was das bedeutet? Dann ist der nachfolgende Ratgeber für Sie interessant. Im Biologieunterricht werden die Begriffe Hypotonisch, Hypertonisch und Isotonisch im Zusammen mit Zellen und osmotisch wirkenden Lösungen erklärt. Um ein besseres Verständnis für den Zusammenhang von osmotischen Drücken und Zellen zu erhalten, werden nachfolgend zunächst die Begriffe erläutert.
Inhaltsverzeichnis
Osmotischer Druck – was ist das?
Als osmotischer Druck wird ein Druckgefälle bezeichnet, das entsteht, wenn eine Lösung eine andere Anzahl an gelösten Molekülen aufweist, als eine Vergleichslösung. Lösung und Vergleichslösung sind durch eine für Wassermoleküle durchlässige Membran (semipermeabel) abgetrennt. Durch das entstehende Druckgefälle diffundieren Wassermoleküle vom Ort der niedrigeren Teilchenkonzentration zum Ort der höheren Teilchenkonzentration. Ziel ist, beispielsweise in biologischen Systemen, ein Ausgleich des osmotischen Druckes.
Hypotonisch – was bedeutet das?
Hypoton bzw. hypotonisch sind Begriffe, die im Zusammenhang mit osmotischen Druckverhältnissen zweier getrennter Flüssigkeiten oder biologischer Systeme genutzt werden. Hypo ist die griechische Bezeichnung für „unter“. „Tonos“ beschreibt „Spannung“ in der griechischen Sprache. Bezogen auf zwei Flüssigkeiten bedeutet die „Unterspannung“, dass eine Flüssigkeit einen niedrigeren osmotischen Druck besitzt als die andere, als Vergleichsmedium bezeichnete Flüssigkeit. Der osmotische Druck entsteht durch die unterschiedliche Anzahl an gelösten Teilchen in den zwei Medien.
Wird der Begriff hypotonisch im Zusammenhang mit dem Inneren einer Zelle und dem Außenmedium benutzt und ist die Zelle das Vergleichsmedium, dann bedeutet das, dass sich im Außenmedium eine geringere Anzahl an gelösten Teilchen befindet, als im Zellinneren. Die Lösung des Außenmediums ist eine hypotonische Lösung.
Hypotonische Lösung – was passiert mit der Zelle?
Ist eine biologische Zelle einer hypotonischen Lösung ausgesetzt, dann ist die Anzahl der gelösten Teilchen im Außenmedium niedriger als im Zellinneren. Zellen sind mit einer semipermeablen (teildurchlässigen) Membran ausgestattet. Die Membran ist für Wassermoleküle durchlässig und undurchlässig für größere Moleküle.
Der osmotische Druck, der durch die hypotone Lösung des Außenmediums entsteht, sorgt für Wassereinstrom in die Zelle. Es strömt so lange Wasser durch die semipermeable Membran in die Zelle, bis der osmotische Druck ausgeglichen ist. Die Zelle nimmt in der Folge an Volumen zu. Eine biologische Zelle ist nicht in der Lage endlos Wasser aufzunehmen. Die Zelle kann, wenn der osmotische Druck zu groß ist, platzen. Die Folge ist der Zelltod. Ein Beispiel für eine hypotonische Lösung ist destilliertes Wasser.
Hypertonisch – was bedeutet das?
Hyper ist das griechische Wort für „über“. Die „Überspannung“ beschreibt ebenfalls ein osmotisches Druckgefälle, das zwischen Lösung 1 und Lösung 2 herrscht. Eine Lösung besitzt einen höheren osmotischen Druck als das Medium, das mit der Lösung verglichen wird. In Bezug auf eine Zelle, die in einer hypertonischen Lösung liegt, bedeutet das, dass die Anzahl gelöster Teilchen im Außenmedium höher ist, als in der Zelle.
Hypertonische Lösung – was passiert mit der Zelle?
Liegt eine biologische Zelle in einer hypertonischen Lösung, dann fließt Wasser, in Richtung der höheren Teilchenkonzentration, aus der Zelle in das Außenmedium. Die Zelle verliert in der Folge an Volumen und schrumpft. Wenn der Wasserverlust zu lange anhält, dann kann das zum Tod der Zelle führen. Ein Beispiel für eine hypertonische Lösung ist eine konzentrierte Salzlösung.
Isotonisch – was ist das?
Der Begriff „Iso“ stammt ebenfalls aus dem Griechischen und bedeutet „gleich“. Isotonisch bedeutet also, dass „gleiche Spannung“ vorliegt. Eine Lösung hat die gleiche Konzentration wie das Vergleichsmedium. Ist das Vergleichsmedium eine biologische Zelle, so liegt im Außenmedium und in der Zelle die gleiche Konzentration an gelösten Teilchen vor.
Isotonische Lösung – wie ist die Wirkung auf eine Zelle
Eine isotonische Lösung besitzt die identische Konzentration an gelösten Teilchen wie die Vergleichslösung. Bezogen auf eine Zelle bedeutet das, dass die gleiche Konzentration im Inneren der Zelle herrscht, wie außerhalb. Es wird in dem Zusammenhang auch von einem Konzentrationsgleichgewicht gesprochen. Biologische Zellen können nur überleben, wenn ein Konzentrationsgleichgewicht zwischen Zellinnerem und Zelläußerem herrscht. Es findet in biologischen Systemen ständig ein Konzentrationsausgleich zwischen dem Zellinneren und dem Zelläußeren statt.
Biologisch bedeutet das, dass stets Wasserteilchen aus dem Inneren der Zelle in den Außenbereich diffundieren und umgekehrt. Diese Diffusion ist durch die semipermeable Membran möglich. Die Membran ist für Wasserteilchen durchlässig und für größere Moleküle undurchlässig. Durch die ständige Diffusion sind Zelldruck und Druck des Außenmediums identisch. Der Zustand Isotonisch ist für die Zelle und tierische Zellsysteme ein idealer Zustand.
Mein Name ist Anatoli Bauer und ich wohne im Norden an der Nordseeküste in Husum. Ich beschäftige mich leidenschaftlich gerne mit den Naturwissenschaften und interessiere mich vor allem für Physik und alles, was mit dem Weltraum und entfernten Planten zu tun hat.
