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Plasmolyse und Deplasmolyse |
Titel: Plasmolyse und Deplasmolyse
Kategorie: Biologie / Chem. Grundlagen und Enzymatik
Behandelt man einen Zwiebelschnitt mit einer hochkonzentrierten Salzlösung, kann man unter dem Lichtmikroskop beobachten, dass sich der Protoplast (plasmatischer Zellinhalt) zusammenzieht. Die Plasmamembran (Zellmembran) löst sich von der festen Zellwand ab.
Wie kommt es dazu? Ursache für dieses Schrumpfen des Protoplasten sind dessen semipermeable (selektiv permeable) Membran und die Osmose.
Unter Osmose versteht man die Diffusion durch eine semipermeable Membran. Bei der Diffusion handelt es sich um die Ausbreitung von Teilchen bedingt durch ihre permanente Eigenbewegung ( Brownsche Molekularbewegung), die eine Angleichung der Teilchenkonzentration in der Umgebung bedingt. Die Zellmembran ist jedoch nicht vollständig durchlässig für alle Teilchen, sodass der Konzentrationsausgleich nur durch die Bewegung der Teilchen erreicht werden kann, die die Membran passieren können.
Im dargestellten Fall ist die Membran durchlässig für Wassermoleküle, nicht aber für die gelösten Stoffe (u. a. Ionen) innerhalb des Cytoplasmas bzw. insbesondere der Vakuole. Enthält nun das Umgebungsmedium (Salzlösung) sehr viele Ionen, sodass deren Konzentration sehr hoch und die der Wassermoleküle vergleichsweise niedrig ist, kann der Konzentrationsausgleich nicht dadurch hergestellt werden, dass Ionen in die Zelle (geringere Ionenkonzentration) hinein diffundieren, da sie die Membran nicht passieren können. Stattdessen muss der Konzentrationsausgleich über die mobilen Teilchen, die Wassermoleküle erfolgen. Sie diffundieren daher bevorzugt aus der Zelle heraus; das Volumen des Protoplasten nimmt dadurch ab, er zieht sich zusammen. Man spricht von Plasmolyse. Die Umgebung mit einer höheren Ionenkonzentration bezeichnet man als hypertonisch.
Spült man nun die Zellen mit destilliertem Wasser, das keinerlei Ionen enthält, beobachtet man den umgekehrten Effekt (Deplasmolyse). Die Ionenkonzentration ist außerhalb der Zelle im destillierten Wasser sehr gering (hypotonische Umgebung). Aus der Zelle können jedoch keine Ionen ausströmen, was einen Konzentrationsausgleich erwirken würde. Stattdessen erfolgt dieser wieder über das Wasser. Es strömt nun in die Zelle ein, sodass die Konzentration (Ionen pro Menge Lösungsmittel) in der Zelle abnimmt, sich also langsam der Konzentration außerhalb der Zelle nähert, selbst wenn es zu keinem kompletten Ausgleich kommt. Der Protoplast dehnt sich wegen des Wassereinstroms wieder aus. Begrenzt wird die Ausdehnung durch die feste Zellwand, sodass der Wassereinstrom aufhört, selbst wenn der Konzentrationsausgleich noch nicht erfolgt ist. Wird die Zellwand entfernt, kann der Protoplast in hypotonischer Umgebung aber auch platzen.
Ist die Konzentration der gelösten Stoffe innerhalb und außerhalb der Zelle gleich groß, spricht man von einer isotonischen Umgebung. Ein- und Ausstrom von Wasser halten sich die Waage.
Im Folgenden sind verschiedene Stadien der Plasmolyse dargestellt. Die Umgebung ist in den Fällen aller drei Abbildungen hypertonisch (Konzentrationaußen ist also größer als Konzentrationinnen).
 | Grenzplasmolyse
Hypertone Umgebung (Ka>Ki) | Konkavplasmolyse
Hypertone Umgebung (Ka>Ki) | Konvexplasmolyse
Hypertone Umgebung (Ka>Ki) |
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