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Transkript Gleichgewichte in Gegenwart von Membranen

Guten Tag und herzlich willkommen. Dieses Video heißt: Gleichgewichte in Gegenwart von Membranen. Der Film gehört zur Reihe "Heterogene Gleichgewichte" und du solltest für das Schauen einige Vorkenntnisse mitbringen. Du solltest bereits die Videos über die Verteilungsgesetze und gesättigte Lösungen aus der Reihe "Heterogene Gleichgewichte" gesehen haben. Mein Ziel ist es, dir in diesem Video die Bedeutung von Biomembranen im Zusammenhang mit Diffusion, Dialyse und Osmose näherzubringen.   Gliederung: 1. Membran, 2. Diffusion, 3. Dialyse, 4. Nierenfunktion, 5. Osmose und 6. Zusammenfassung. 1. Membran. Schauen wir uns einmal diesen Membranfilter an. Ist es nicht ein Wunderwerk der Technik? Sicher, doch letztendlich ist dieser Membranfilter von der Natur abgeschaut. Vorbild war nämlich die Biomembran. Eine Membran ist eine dünne, poröse Folie. Sie schützt zwei Flüssigkeiten vor dem Vermischen. Die begrenzte Durchlässigkeit der Membran ermöglicht ihr die Kontrolle und Modifizierung von Diffusionsprozessen. Befindet sich die Porengröße der Membran im Bereich von 10-100 nm, das heißt im Bereich von Molekülen, so wird die Membran bezüglich der Durchlässigkeit interessant. Die Funktion einer Membran besteht darin, dass sie kleine Moleküle, wie Wasser oder Ionen durchlässt, während großen Molekülen wie Proteinen der Durchtritt verwehrt wird. Membrane wirken wie molekulare Filter. Sie sind semipermeabel, also halbdurchlässig.   2. Diffusion. Bei den Lebensprozessen gibt es zwei Arten der Diffusion. A, die einfache Diffusion und b, aktiver Transport. A - Einfache Diffusion. Die einfache Diffusion fundiert auf dem Stoffausgleich von höherer zu niedriger Konzentration. Schauen wir uns einmal das Diffusionsprinzip an. Zu Beginn war noch eine gewisse Ordnung vorhanden. Dann nimmt sie immer mehr ab, das heißt, die Entropie nimmt zu. Und hier sehen wir, wie Diffusion von oben nach unten einsetzt, das heißt der rote Farbstoff verteilt sich über das gesamte Gebiet. Die einfache Diffusion kann auch über eine Membran erfolgen. Die Diffusion läuft ab bis zum vollständigen Konzentrationsausgleich. Dann kommt es zur Einstellung des Gleichgewichtes. B - aktiver Transport. Aktiver Transport erfolgt durch sogenannte Kalium-Natrium-Pumpen. Ziel ist die Aufrechterhaltung einer ausreichend hohen Kalium-Ionen-Konzentration in der Zelle. Das ist nur möglich, wenn der Prozess unter Energieaufnahme abläuft.   3. Dialyse. Schauen wir uns einmal den Dialysevorgang an diesem Bild an. Das Lösungsmittel strömt außerhalb der Membran langsam vorbei. Kleine Teilchen dringen von innen in das Lösungsmittel durch die Membran ein. Große Teilchen wie zum Beispiel Proteine bleiben zurück. Dialyse spielt eine herausragende Rolle bei der Blutreinigung beim Nierenversagen. So läuft die medizinische Dialyse ab: Über einen Katheter wird das Blut aus dem Körper herausgenommen, gereinigt und wieder zurückgebracht. Hier das Bild eines Dialysepatienten. Die Dialyse dauert mehrere Stunden.   4. Nierenfunktion. Die Nieren sorgen dafür, dass niedermolekulare Stoffe und Wasser den menschlichen Körper verlassen können. Daher scheiden Sie Urin ab. Die Nieren bestehen aus vielen semipermeablen Membranen, in denen ein ausgeklügeltes System aus Filtration und Rückresorption stattfindet. Auf diese Weise wird das Blut täglich etwa 300 Mal gewaschen. Es bilden sich etwa 150l Primärharn. Dieser wir auf eine Menge von 1-2l reduziert. Durch diese komplizierte, aber lebenswichtige Prozedur wird der Körper entgiftet. Kommt es zum Nierenversagen, hilft die Dialyse Leben zu retten.   5. Osmose. Die Osmose ist eine Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran in die wässrige Lösung einer Substanz, für die die Membran undurchlässig ist. Das Prinzip der Osmose ist in dieser Abbildung dargestellt. Der Verlauf einer Osmose ist in diesen U-Röhrchen dargestellt. Das Wasser diffundiert durch die semipermeable Membran von links nach rechts und steigt im Röhrchen an. Der osmotische Druck genügt der Formel: P osm = [A] × R × T. [A] ist die Konzentration der Substanz. R ist die Gaskonstante und T ist die absolute Temperatur. Für eine Zelle ist es lebenswichtig, dass Zell- und Außendruck nicht zu stark voneinander abweichen. Wie wichtig der richtige Außendruck ist, findet ihr in dieser Abbildung. Hypertonisch bedeutet, der Außendruck ist größer als der Zelldruck. Im Ergebnis verlässt das Wasser die Zelle nach außen. Die Zelle schrumpft zusammen. Unter isotonischen Bedingungen sind Außen- und Zelldruck gleich. Das Wasser bleibt in der Zelle erhalten. Die Bedingungen sind für die Zelle am günstigsten. Unter hypotonischen Bedingungen ist der Außendruck kleiner als der Zelldruck. Das Wasser dringt in die Zelle ein, die Zelle platzt. Für das Leben der Zelle sind isotonische Bedingungen wichtig.   6. Zusammenfassung. Die Membran spielt im Zusammenhang mit einigen Transportvorgängen in der Zelle eine große Rolle. Stoffe können auch durch eine Membran diffundieren. Bei der Dialyse werden durch eine Membran kleine von großen Teilchen abgetrennt. In den Nieren finden intensive Filtrationsvorgänge von Stoffen über Membranen statt. Die Osmose ist die Diffusion von Wasser über eine semipermeable Membran. Ich danke für die Aufmerksamkeit, alles Gute, auf Wiedersehen!

 

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