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Schule > Biologie > Grundlagen der Biologie > Beschreibung einer Plasmolyse (Gewebezylinder der Kartoffelknolle)

In der Abbildung ist ein Diagramm abgebildet. Auf der waagerechten Achse ist der Gehalt von Saccharose in der Lösung in mol/l angegeben. Auf der senkrechten Achse kann man die Länge des Gewebezylinders in mm ablesen. In dem Diagramm sind sechs Punkte eingetragen, die dann verbunden wurden. Der Graph stellt eine tetig abfallende Kurve dar.

Dem Graph kann man entnehmen, dass sich der Gewebezylinder derr Kartoffelknolle im destillierten Wasser um 3 mm verlängert hat. Dieses kann nur dadurch erklärt werden, dass die Zellen Wasser aufgenommen haben und sich so der Gewebezylinder ausgedehnt hat. Eine Erklärung dafür ist Folgendes: Bei diesem Vorgang treten H2O- Moleküle in die Vakuole ein. Da das destillierte Wassser außerhalb der Vakuole keine gelösten Stoffe enthält, im Gegensatz zu dem Inhalt der Vakuole, ist der Inhalt der Vakuole hyperton. Die Wasserkonzentration ist also folglich in der Vakuole geringer. Da es sich bei der Vakuolenmembran um eine semipermeable Membran handelt, ist sie nur für bestimmte Stoffe durchlässig, in unserem Fall für die H2O- Moleküle. Diese diffundieren in die Vakuole und schaffen so einen Ausgleich. Bei diesem Ausgleich handelt es sich jedoch nicht um einen Konzentrationsausgleich, sondern um ein Gleichgewicht zwischen Wassereinstrom und Wasserausstrom. Ein Konzentrationsausgleich kann gar nicht stattfinden, da das destillierte Wasser außerhalb der Vakuole gar keine gelösten toffe beinhaltet. Trotzdem kann die Vakuole nicht eine unbegrenzte Anzahl von H2O- Molekülen aufnehmen. Diesem wirkt die Zellwand durch einen Druck entgegen. Dieser Druck wird als Zellwanddruck oder als Turgor bezeichnet. Dem wirkt der osmotische Druck entgegen. Wenn der eine Druck dem anderen entspricht, können keine H2O- Moleküle mehr in die Vakuole diffundieren, weil nun das gesamte Volumen der Zelle ausgereizt ist.

Um auf das Diagramm zurückzukommen, bedeutet es in diesem Fall, dass der Gewebezylinder Wasser aufgenommen hat und sich dadurch vergrößert hat. Auch bei einem Wert von 0,2 mol/l Saccharose findet noch ein Eintritt von H2O- Molekülen in die Vakuole statt, da sich auch dort der Gewebezylinder um etwa 0,5 mm vergrößert hat.
Bei dem nächsten eingetragenen Wert handelt es sich um 0,4 mol/l Saccharose. In diesem Fall hat sich die Länge des Gewebezylinders um etwa 2 mm verringert. Eine Erklärung dafür ist Folgendes: Bei diesem Vorgang handelt es sich um eine Plasmolyse, also dem Austritt von H2O- Molekülen aus der Vakuole. In diesem Fall ist der Gewebezylinder in einer Zuckerlösung eingebettet. Sowohl der Inhalt der Vakuole als auch die Zuckerlösung hat gelöste Stoffe. Es kann nur dadurch zur Plasmolyse kommen, weil die Zuckerlösung hyperton und der Inhalt der Vakuole hypoton ist, d.h. in der Vakuole ist die Wasserkonzentration stärker.Es handelt sich also hierbei um einen Konzentrationsgradienten. Um den Konzentrationsunterschied auszugleichen diffundieren die H2O- Moleküle durch die semipermeable Vakuolenmembran nach Außen. Diesen Vorgang nennt man Osmose. Dadurch verringert sich das Volumen der Vakuole. Nun löst sich der Protoplast von der Zellwand und kugelt sich ab. Die H2O- Moleküle diffundieren nun solange bis es zu einem Konzentrationsausgleich kommt, d.h. bis die Lösung außerhalb der Zelle und der Inhalt der Vakuole die gleiche Konzentration haben.

Die abfallende Kurve in unserem Diagramm ist durch Fogendes zu erklären: Je größer die Konzentration der Lösung außerhalb der Zelle ist, desto mehr H2O- Moleküle müssen zum Konzentrationsausgleich aus der Vakuole in die Lösung außerhalb hinaustreten.
In unserem Diagramm kann man das daran erkenne, dass der Gewebezylinder in einer Lösung mit 1 mol/l Saccharose um fast 6 mm „geschrumpft“ ist. Eine Plasmolyse liegt bei allen eingetragenen Werten ab 0,4 mol/l Saccharose in der Lösung vor.

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