30 Tage kostenlos testen:
Mehr Spaß am Lernen.

Überzeugen Sie sich von der Qualität unserer Inhalte.

Osmotischer Druck – Experiment und Berechnung 07:27 min

Textversion des Videos

Transkript Osmotischer Druck – Experiment und Berechnung

Willkommen! Heute komme ich zu einem weiteren Video in der Reihe Plasmolysen, Osmoregulation und die Nutzung osmotischer Kräfte. Unser Ziel ist heute die Messung der Saugkraft von Kartoffelzellgewebe. Das klingt irgendwie komisch, es geht aber, wenn man die Experimente nur entsprechend gestaltet. Ich verrate euch schon so viel: Es hat natürlich wie immer mit Wasser zu tun. Auf jeden Fall ermitteln wir die Saugkraft, also den osmotischen Druck zur Wasseraufnahme. Ihr braucht Kenntnisse über Plasmolysen und die Osmoregulation. Ich erinnere nochmals an den Bau einer Zelle. Hier eine Speicherzelle der Kartoffelknolle. Gut sehen wir die Zellwand, die stärkehaltigen Amynoplasten und sogar den Zellkern konnten wir sehen. Das Zellplasma ist zu einem dünnen protoplasmatischen Wandbelag geworden. Es ist natürlich durchscheinend, genauso wie Plasmalemma und Tonoplast ist es nicht zu sehen. Die Zelle hat in der Regel eine höhere Ionen- und Molekülkonzentration im Inneren als das umgebende Milieu. Und die Zellwand muss beachtlichen Drücken standhalten, wenn Wasser osmotisch in sie eintritt und der Zellinnendruck, der Turgor, ansteigt. In den meisten pflanzlichen Zellen können Drücke von fünf bis zwanzig Bar erreicht werden. Ein Autoreifen hingegen hat in der Regel nur zwei Bar Druck. Wie könnte ich nun aber die Saugkraft von Kartoffelzellen messen? Es ließe sich die Kompensationsmethode nutzen. Dazu brauche ich aber Lösungen bekannter Konzentrationen. Für das Experiment stelle ich folgende Dinge bereit: Trockenzucker, kleine Becher, Messzylinder, ein Glas, ein Schneidbrett, ein Küchenmesser, einen größeren Messbecher, als biologisches Objekt die Kartoffel, destilliertes Wasser und Löschpapier brauche ich. Aus einer Kartoffel schneide ich etwa fünf Zentimeter lange Streifen nahezu gleichen Gewichtes heraus. Diese muss ich dann in unterschiedlich konzentrierte Glucoselösung einlegen. Ich habe dafür 0,1 bis 2,0 molare Glucoselösung hergestellt. Dazu gebe ich jeweils in 0,1 Liter Wasser 1,8, 3,6, 9, 18 und 36 Gramm des Trockenzuckers. Nach dem Auflösen, es wurde später mehrmals umgerührt, wog ich die Kartoffelstreifen und gab sie in die Lösungen. Die Einwaage musste ich notieren. Die Einwaage der Kartoffelstreifen ist unten dargestellt. Wie man sieht, befinden sich die Streifen bereits in den Glucoselösungen. Die Glucoselösungen wurden durch einen Zusatzstoff eingefärbt, der aber keinen Einfluss auf das Experiment hat. Die Kartoffelstreifen verbleiben nun zwei Stunden in den Glucoselösungen. Als die Zeit um war, nahm ich sie heraus und trocknete sie mit Löschpapier ab. Dann wurde gewogen. Der erste Streifen war schwerer geworden und der zweite hatte sein Gewicht kaum verändert. Die Kartoffelstreifen drei, vier und fünf waren deutlich leichter geworden. Jetzt, wo ich alle Werte habe, komme ich zur graphischen Auswertung. In einem Diagramm stelle ich die Gewichtszunahme, beziehungsweise die Abnahme des Gewichts in Abhängigkeit von den Konzentrationen der Glucoselösungen dar. In der 0,1 molaren Lösung nahm das Gewicht um 0,26 Gramm zu. Und in der 0,2 molaren Lösung nahm das Gewicht nur um 0,01 Gramm zu. Und in der 0,5 molaren Lösung wurde der Kartoffelstreifen um 0,61 Gramm leichter. Und in der 1 molaren Glucoselösung um 1,21 Gramm. Offensichtlich ändert sich das Gewicht eines Kartoffelstreifens bei einer Molarität von 0,215 nicht mehr. Wenn Wasserabgabe und Wasseraufnahme gleich groß sind, bleibt das Gewicht konstant. Damit haben wir faktisch die Saugkraft des Zellgewebes des Protoplasten der Speicherzellen mithilfe der Kompensationsmethode bestimmt. Das Zellplasma und die Glucoselösung haben die gleichen osmotischen Werte. Wie berechnet man nun aber den osmotischen Druck der Zelle? Dazu will ich das van-’t-Hoff’sche Gesetz für verdünnte Lösungen anwenden: π=c•R•T. c ist die Konzentration der Glucoselösung, mit R ist die universelle Gaskonstante gemeint und T gibt uns die Temperatur in Kelvin an. Der osmotische Druck π beträgt annähernd 5,33 bar. Das ist ein beachtlicher Wert. Es ist das Zweieinhalbfache, das ich in meinem Autoreifen habe. Bei solch einem Zellinnendruck wird uns leicht klar, warum wir es nicht schaffen, eine rohe Kartoffel in der Hand zu zerquetschen. Letzten Endes möchte ich einiges schlussfolgern: Die osmotischen Saugkräfte der Kartoffelzellen sind vergleichsweise zu anderem Zellgewebe relativ gering. Ursächlich wird es damit zusammenhängen, dass die Zellen der Kartoffelknolle spezialisiert sind. Sie sind zu Speicherzellen geworden. Die Glucose wird schnell zu der wasserunlöslichen Speicherstärke verwandelt. Diese hat dann keinen Einfluss auf den osmotischen Druck π und damit auch keinen Einfluss auf die Saugkraft der Zellen. Die verbleibenden Glucosereste im Protoplasma machen aber immer noch einen Druck von 5,33 bar aus. Ich danke für euer Interesse und ich sage tschüss wie immer, euer Octavus.