Osmose ist die Diffusion von Wasser über eine Membran als Reaktion auf osmotischen Druck, der durch ein Ungleichgewicht von Molekülen auf beiden Seiten der Membran verursacht wird. Osmoregulation ist der Prozess der Aufrechterhaltung des Salz- und Wasserhaushalts (osmotisches Gleichgewicht) über Membranen innerhalb der Körperflüssigkeiten, die aus Wasser sowie Elektrolyten und Nichtelektrolyten bestehen. Ein Elektrolyt ist ein gelöster Stoff, der in Wasser gelöst in Ionen dissoziiert. Im Gegensatz dazu dissoziiert ein Nichtelektrolyt während der Wasserauflösung nicht in Ionen. Sowohl Elektrolyte als auch Nichtelektrolyte tragen zum osmotischen Gleichgewicht bei. Zu den Körperflüssigkeiten gehören Blutplasma, das Zytosol in Zellen und interstitielle Flüssigkeit, die Flüssigkeit, die in den Räumen zwischen Zellen und Geweben des Körpers vorhanden ist. Die Membranen des Körpers (wie die Pleura-, serösen und Zellmembranen) sind semipermeable Membranen. Semipermeable Membranen sind für bestimmte Arten von gelösten Stoffen und Wasser durchlässig (oder permissiv). Lösungen auf zwei Seiten einer semipermeablen Membran neigen dazu, die Konzentration der gelösten Stoffe durch Bewegung der gelösten Stoffe und / oder des Wassers über die Membran auszugleichen.

Abbildung 1. Zellen, die sich in einer hypertonischen Umgebung befinden, neigen dazu, aufgrund von Wasserverlust zu schrumpfen. In einer hypotonischen Umgebung neigen Zellen dazu, aufgrund der Aufnahme von Wasser zu quellen. Das Blut behält eine isotonische Umgebung bei, so dass die Zellen weder schrumpfen noch anschwellen. (kredit: Mariana Ruiz Villareal)

Wie in Abbildung 1 zu sehen ist, neigt eine Zelle, die in Wasser gelegt wird, dazu, aufgrund des Wassergewinns aus der hypotonischen oder „salzarmen“ Umgebung zu quellen. Eine Zelle, die in eine Lösung mit höherer Salzkonzentration gelegt wird, neigt andererseits dazu, die Membran aufgrund von Wasserverlust in die hypertonische oder „hochsalzige“ Umgebung schrumpfen zu lassen. Isotonische Zellen haben eine gleiche Konzentration an gelösten Stoffen innerhalb und außerhalb der Zelle; Dies gleicht den osmotischen Druck auf beiden Seiten der Zellmembran aus, die eine semipermeable Membran ist.

Der Körper existiert nicht isoliert. Es gibt einen konstanten Eintrag von Wasser und Elektrolyten in das System. Während Osmoregulation über Membranen innerhalb des Körpers erzielt wird, werden überschüssige Elektrolyte und Abfälle zu den Nieren transportiert und ausgeschieden und helfen, osmotische Balance beizubehalten.

Bedarf an Osmoregulation

Biologische Systeme interagieren ständig und tauschen Wasser und Nährstoffe mit der Umwelt durch den Verzehr von Nahrung und Wasser und durch Ausscheidung in Form von Schweiß, Urin und Kot aus. Ohne einen Mechanismus zur Regulierung des osmotischen Drucks oder wenn eine Krankheit diesen Mechanismus schädigt, besteht die Tendenz, Giftmüll und Wasser anzusammeln, was schlimme Folgen haben kann.Säugetiersysteme haben sich entwickelt, um nicht nur den gesamten osmotischen Druck über die Membranen zu regulieren, sondern auch spezifische Konzentrationen wichtiger Elektrolyte in den drei Hauptflüssigkeitskompartimenten: Blutplasma, extrazelluläre Flüssigkeit und intrazelluläre Flüssigkeit. Da der osmotische Druck durch die Bewegung von Wasser über Membranen reguliert wird, kann sich auch das Volumen der Flüssigkeitsräume vorübergehend ändern. Da Blutplasma eine der flüssigen Komponenten ist, haben osmotische Drücke einen direkten Einfluss auf den Blutdruck.

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