Plasmolyse – Prinzip und Bedeutung

Plasmolyse – Prinzip und Bedeutung Übung

• Benenne die abgebildeten Strukturen und Vorgänge in der Pflanzenzelle.

  Tipps

  Der Protoplast ist der plasmatische Inhalt einer Zelle mit Zellwand, also der von der Zellwand eingeschlossene Teil der Zelle.

  Lösung

  Im Gegensatz zu tierischen Zellen enthalten Pflanzenzellen eine Zellwand als äußerste Begrenzung. Diese ist relativ starr und verleiht der Zelle Festigkeit.
  Innen an der Zellwand befindet sich das Plasmalemma (auch: Plasmamembran), welches das Zytoplasma (auch: Zellplasma) mit den enthaltenen Mineralsalzen, Zuckern und Farbstoffen umgrenzt.
  Der plasmatische Inhalt einer Zelle mit Zellwand, also der von der Zellwand eingeschlossene Teil einer Zelle, wird als Protoplast bezeichnet.

  Den größten Raum in einer Pflanzenzelle nimmt meist die Zellsaftvakuole ein. Sie enthält vorwiegend Wasser und gespeicherte Nährstoffe.
  Die Zellsaftvakuole ist ebenfalls von einer Membran umgeben, welche als Tonoplast bezeichnet wird.

• Benenne die Faktoren für die Plasmolyse und die Deplasmolyse.

  Tipps

  Lyse steht immer für auflösen/lösen.

  Wenn das Außenmedium hypertonisch ist, befinden sich darin mehr gelöste Teilchen als im Zellinneren.

  In dieser Abbildung kannst du zwei Kammern sehen. Die Lösung in der linken Kammer ist hypertonisch, die in der rechten ist hypotonisch. Die Pfeile symbolisieren die Richtung des Wasserstroms.

  Lösung

  Das Plasmalemma und der Tonoplast sind selektivpermeable Biomembranen, da sie nur bestimmte Moleküle durchlassen.

  Wasser kann die Membran entlang eines Konzentrationsgefälles passieren, die darin gelösten Stoffe (z. B. Zucker oder Salze) allerdings nicht. Wenn das Außenmedium hypertonisch ist, befindet sich darin eine höhere Ionenkonzentration als innerhalb der Zelle. Wasser strömt dann aus der Zelle heraus, um einen Konzentrationsausgleich zwischen Innen- und Außenraum der Membran zu schaffen. Das Plasmalemma löst sich von der Zellwand, die Zelle ist nicht mehr prall (turgeszent). Ein solcher Wasseraustritt wird als Plasmolyse bezeichnet. Plasmolyse bringt Pflanzen zum Welken, wenn ihnen kein Wasser mehr zur Verfügung steht.

  Im Inneren von Zellen befindet sich der Zellsaft, das Zellplasma, mit gelösten Stoffen. Wird die Zelle zum Beispiel in reines (destilliertes) Wasser gelegt, hat das Außenmedium eine niedrigere Ionenkonzentration als der Zellsaft: Das Außenmedium ist hypotonisch.
  Es kommt zum Konzentrationsausgleich, indem viel mehr Wasser in den Zellsaftraum einströmt als hinaus diffundiert. Ein solcher Eintritt von Wasser wird als Deplasmolyse bezeichnet. Normalerweise gebietet die starre Zellwand und auch der Druck der umgebenden Zellen diesem Wassereinstrom Einhalt. Doch wenn immer mehr Wasser einströmt und die Zellwände dem Druck nicht mehr standhalten können, platzen die Zellen.

• Beschreibe die verschiedenen Plasmolyseformen.

  Tipps

  Konvex bedeutet nach außen gewölbt.

  Konkav bedeutet nach innen gewölbt.

  Lösung

  Als Plasmolyse wird die Schrumpfung des Protoplasten einer pflanzlichen Zelle verstanden, wobei sich die Plasmamembran von der Zellwand ablöst.

  Dies geschieht, wenn man die Zelle einem Plasmolytikum aussetzt, also einer hypertonischen Lösung, die Salze oder Zuckerbestandteile enthält. Diese hypertonische Lösung besitzt mehr gelöste Teilchen als der Zellsaft der Vakuole.

  Auf osmotischem Wege strömt dann Wasser aus der Zellsaftvakuole durch die Membranen (Tonoplast und Plasmalemma) in das umgebende, konzentriertere Medium. Dadurch wird der Zellsaftraum kleiner und der an der Zellsaftvakuole klebende Plasmaschlauch wird mitsamt Plasmalemma von der Zellwand abgetrennt.

  Konvexplasmolyse: Bei geringer Wandhaftung des Plasmas erfolgt die Ablösung rundlich.

  Konkavplasmolyse: Bei starker Wandhaftung bilden sich bizarre Formen, in denen das Plasma dünne Fäden (Hechtsche Fäden) bildet.

  Dieser Vorgang ist durch eine Deplasmolyse umkehrbar, wenn die Zelle durch eine übermäßige Plasmolyse keinen Schaden genommen hat.

• Erläutere den Ablauf der Deplasmolyse.

  Tipps

  Turgescens kommt aus dem Lateinischen und bedeutet strotzend.

  Bevor das einströmende Wasser in die Vakuole gelangt, gelangt es in das Zellplasma.

  Lösung

  Als Deplasmolyse wird die Umkehrung der Plasmolyse bezeichnet. Wasser diffundiert in die Zelle, sodass sich der Protoplast vergrößert und sich wieder an die Zellwand anlegt.

  Zuerst strömt das Wasser durch die Plasmamembran in das Zellplasma. Dadurch nimmt vorübergehend das Volumen des Zellplasmas zu.

  Vom Zellplasma strömt das Wasser direkt weiter in die Zellsaftvakuole, da diese noch mehr hydratisierte Ionen enthält als das Zellplasma.

  Durch die Wasseraufnahme vergrößert sich also die Zellsaftvakuole und somit das Volumen des gesamten Protoplasten, sodass das Plasmalemma wieder eng an der Zellwand anliegt und die Zelle wieder straff und turgeszent ist.

  Wenn immer mehr Wasser in die Zelle strömt, würde diese irgendwann platzen. Dies wird normalerweise durch die straffe Zellwand sowie durch den Druck von außen durch die umgebenden Zellen verhindert.

• Prüfe die Aussagen über osmotische Vorgänge.

  Tipps

  Drei Antworten sind richtig.

  Hypo ist eine altgriechische Präposition mit der Bedeutung unter, unterhalb.

  Iso kommt aus dem Griechischen und steht für gleich. Tonos steht für Spannung.

  Lösung

  Wenn zwei Lösungen unterschiedliche Konzentrationen an hydratisierten Ionen (geladene Teilchen mit einer Wasserhülle) enthalten, dann fließt das Wasser durch die semipermeable Membran immer in Richtung der höheren Salzkonzentration – also in Richtung der hypertonen Lösung.

  Die Lösung mit der geringeren Salzkonzentration ist die hypotone Lösung.

  Das Bestreben ist, dass beide Lösungen dieselbe Konzentration an Salzen bzw. Ionen enthalten und demnach isotonisch sind.

  Destilliertes Wasser enthält keine gelösten Stoffe. Daher ist destilliertes Wasser immer hypotonisch, sowohl gegenüber Leitungswasser als auch gegenüber einer Flüssigkeit, die viele gelöste Stoffe (hydratisierte Ionen) enthält.

  Legt man Zellen in destilliertes Wasser, fließt Wasser in die Zelle: Das nennt man Deplasmolyse.

  Legt man Zellen in eine Lösung aus Kochsalz (NaCl), strömt Wasser aus den Zellen hinaus. In der Folge löst sich das Plasmalemma von der Zellwand ab und die Zelle schrumpft: Man spricht von Plasmolyse.

• Erläutere, warum Blumen verwelken.

  Tipps

  Sechs Antworten sind richtig.

  Zur Erinnerung: Wasser folgt immer dem osmotischen Gefälle. D. h. es fließt immer von Orten mit geringerer Ionenkonzentration zu Orten mit höherer Ionenkonzentration, um eben diese Konzentrationen auszugleichen. Erfolgt diese Diffusion durch halbdurchlässige Trennflächen wie die Membranen, spricht man von Osmose.

  Lösung

  Wasser wird von der Pflanze ständig für die verschiedensten Stoffwechselprozesse benötigt. Wenn Pflanzen nicht genügend Wasser bekommen, werden ihre Blätter und Stängel schlaff und sie beginnt zu welken:

  Die Vakuole enthält viele Ionen, deren Konzentration das Wasser in den Zellen bindet.
  Doch wenn kein Wasser verfügbar ist, erhöht sich die Salzkonzentration in dem apoplastischen Raum zwischen den Zellen. Somit wird das Wasser aus der Vakuole und aus dem Zellplasma der Zellen herausgezogen. Bei zu hohem Wasserverlust löst sich das Plasmalemma von der Zellwand. Man spricht von Plasmolyse.
  Dadurch verlieren die Zellen ihren Turgor, der sie prall und straff hält.
  Wenn die Pflanze dauerhaft kein Wasser erhält, können die Zellen ihre Stoffwechselleistungen nicht mehr erbringen und sterben ab.