Plasmolyse
Was ist die Plasmolyse, wie wird sie ausgelöst und wie kann man sie rückgängig machen? Hier erfährst du alles zu Plasmolyse und Deplasmolyse.
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Inhaltsübersicht
Plasmolyse einfach erklärt
Unter Plasmolyse kannst du dir den Prozess vorstellen, bei dem einer Pflanzenzelle Wasser entzogen wird. Dieser Wasserentzug ist die Folge eines hypertonen Umfeldes, in dem sich die Zelle befindet. Hyperton (hyper = über; tonus = Spannung) bedeutet, dass die Zelle eine geringere Konzentration an gelösten Stoffen (zum Beispiel Salze) besitzt als das Außenmedium.
Durch den Wasserverlust schrumpft der gesamte Protoplast . Darunter kannst du dir den gesamten Inhalt dieser Zelle ohne die Zellwand vorstellen – also alles, was innerhalb der Zellmembran liegt und die Zellmembran selbst.
Sobald der Protoplast schrumpft, löst sich die Zellmembran stellenweise von der Zellwand ab.
Dieser Vorgang funktioniert nur bei Zellen mit einer Zellwand wie bei Pflanzen und manchen Bakterien und Pilzen. Tierzellen sind also nicht in der Lage, eine Plasmolyse durchzuführen.
Du kannst die Plasmolyse sogar mit den Augen erkennen, nämlich dann, wenn eine Pflanze welk wird. Das liegt daran, dass die Zellen der Pflanze „schlaff“ werden und ihren Zellinnendruck, den Turgor , nicht mehr aufrechterhalten können.
Hat die Zelle Wasser verloren, kann der Vorgang bis zu einem bestimmten Punkt rückgängig gemacht werden. Dabei nimmt die Zelle dann Wasser aus der Umgebung auf und der Protoplast nimmt wieder an Größe zu. Diesen Prozess kannst du als Deplasmolyse bezeichnen.
Eine Plasmolyse ist das Ablösen des Protoplasten einer Pflanzenzelle durch Wasserverlust. Sie wird durch ein hypertones Umfeld hervorgerufen. Der Umkehrprozess ist die Deplasmolyse, bei der die Zelle wieder Wasser aufnimmt.
Osmose
Unter Osmose kannst du dir den Konzentrationsausgleich von Stoffen durch eine semi-permeable , also halbdurchlässige, Membran vorstellen. Diese Membran ist in der Biologie meist die Zellmembran einer Zelle. Diese ist semi-permeabel, weil sie nur kleine Poren besitzt. Deshalb können durch sie nur sehr kleine Stoffe wie das Lösemittel Wasser gelangen. Gelöste Stoffe wie Salze sind zu groß für die Poren.
Nehmen wir an, dass sich die Zelle in Salzwasser befindet. Dann ist die Konzentration an Salz außerhalb der Zelle sehr viel höher als innerhalb der Zelle. Um diese Konzentration auszugleichen, muss das Außenmedium, also das Salzwasser, entweder verdünnt werden oder etwas Salz muss in die Zelle transportiert werden. Da das gelöste Salz nicht durch die semipermeable Zellmembran passieren kann, muss das Salzwasser verdünnt werden. Aus diesem Grund gibt die Zelle aus ihrem Inneren Wasser ab und schrumpft zusammen. Das Salzwasser ist nun verdünnt und die Zelle hat eine Plasmolyse durchgeführt.
Plasmolyse Arten
Die Zellmembran und Zellwand können von Zelle zu Zelle unterschiedlich stark aneinander haften. Dadurch kannst du unterschiedliche Formen der Plasmolyse unterscheiden: die Konvexplasmolyse und die Konkavplasmolyse. Diese finden in einem hypertonen Außenmedium statt.
Ist die Lösung nur sehr schwach hyperton, kannst du die Grenzplasmolyse beobachten.
Konvexplasmolyse
Haften die Zellmembran und die Zellwand nur wenig aneinander, so kann sich die Zellmembran bei einer Plasmolyse von der Zellwand lösen. Dabei trennt sie sich vollständig von der Wand. Dadurch nimmt der Protoplast eine Art Kugelform an. Diese hat halbwegs die Form der Zelle und nur die Ecken sind abgerundet. Diese Art der Plasmolyse kannst du als Konvexplasmolyse bezeichnen. Konvex bedeutet so viel wie ’nach außen gewölbt‘. Denn der Protoplast ist nach außen abgerundet.
Handelt es sich aber um eine langgestreckte Zelle wie bei der Zwiebel, löst sich der Protoplast zunächst an den kurzen Seiten. Das sieht aus, also würde sich der Protoplast an diesen Seiten zusammenziehen. Da die Enden rund werden und die Form einer Kappe annehmen, kannst du diese Form auch als Kappenplasmolyse bezeichnen.
Konkavplasmolyse
Bei einer Konkavplasmolyse haftet die Zellmembran stark an der Zellwand. Daher kann sie sich schwerer von der Wand lösen. Findet eine Plasmolyse statt, löst sich die Zellmembran nur stellenweise ab. Es entstehen dünne Fäden von der Membran, die noch an der Zellwand kleben. Diese Fäden kannst du auch als Hechtsche Fäden bezeichnen. Zwischen zwei Hechtschen Fäden wölbt sich der Protoplast nach innen. Diese Wölbung kannst du auch als konkav bezeichnen – daher der Name Konkavplasmolyse.
Eine starke Form der Konkavplasmolyse ist die Krampfplasmolyse. Eine Plasmolyse ist immer bis zu einem bestimmten Punkt umkehrbar. Die Krampfplasmolyse ist das Stadium, in dem diese Umkehrung gerade noch möglich ist. Diese Krampfplasmolyse wird durch extremen und sehr schnellen Wasserverlust der Zelle verursacht, wobei sich der Protoplast „krampfartig“ zusammenzieht. Nur mit ein paar Hechtschen Fäden hängt er noch an der Zellwand. Wenn sich diese von der Zellwand lösen würden, könnte die Plasmolyse nicht mehr rückgängig gemacht werden.
Grenzplasmolyse
Befindet sich eine Zelle in einer nur sehr schwachen hypertonen Lösung, findet nur eine geringe Plasmolyse statt. Dabei spricht man von der Grenzplasmolyse. Da die Lösung fast isoton ist (griech. iso = gleich), gibt es nur einen sehr geringen Wasserverlust in der Zelle. Diesen kannst du kaum mit den Augen sehen. Unter einer isotonen Lösung verstehst du ein Außenmedium, dessen Konzentration an gelösten Stoffen genauso groß ist wie innerhalb der Zelle.
Plasmolyse Zwiebel
Im Unterricht wirst du dir die Plasmolyse wahrscheinlich an Zwiebelzellen ansehen. Durch ihre Färbung kannst du später die Plasmolyse besser sehen. Dafür schälst du zunächst die Zwiebel und löst eine Zwiebelschuppe ab. An dessen Unterseite befindet sich eine dünne Haut. Aus dieser schneidest du mit einem Messer ein kleines Stück (etwa 5mm x 5mm) heraus. Dieses Viereck stellt dein Präparat dar. Um eine Plasmolyse hervorzurufen, benötigst du etwas Salzwasser. Dieses ist deine hypertone Lösung. Davon gibst du einen Tropfen auf einen Objektträger. Mit einer Pinzette legst du das Präparat in den Wassertropfen hinein und deckst es mit einem Deckgläschen ab. Du wartest nun einige Minuten, damit die Plasmolyse ablaufen kann. Danach kannst du die Zwiebelhaut mikroskopieren.
Deplasmolyse
Unter der Deplasmolyse kannst du dir den entgegengesetzten Vorgang zur Plasmolyse vorstellen. Deplasmolyse ist also die Aufnahme von Wasser in die Zelle und somit die Vergrößerung des Protoplasten. Auch dieser Prozess erfolgt durch Osmose. Allerdings handelt es sich hierbei um eine hypotone (hypo = unter) Außenlösung. Das kann zum Beispiel entmineralisiertes Wasser sein. Das ist Wasser, in dem sich keinerlei Mineralien wie Salze befinden. Hypoton bedeutet also, dass die Konzentration an gelösten Stoffen innerhalb der Zelle größer ist als außerhalb. Da der Konzentrationsunterschied der gelösten Stoffe ausgeglichen werden soll, wird Wasser in die Zelle aufgenommen.
Nun kommt aber die Zellwand ins Spiel. Wenn die Zelle immer weiter Wasser aufnehmen würde, würde sie irgendwann platzen. So wie ein Luftballon, den du immer weiter aufpustest. Doch die Zellwand ist stabil und starr, weshalb sie eine Barriere bildet. Deshalb kann sich die Zelle nicht weiter vollsaugen. Stell dir vor, du pustest den Ballon in einem kleinen Karton auf. Der Ballon stellt den Tonoplasten (= Membran der Zellsaftvakuole) dar und der Karton die Zellwand. Zunächst kannst du den Ballon problemlos aufpusten, doch sobald er etwa die Größe des Kartons erreicht hat, kann er nicht mehr größer werden.
Turgeszenz
Sobald die Zelle mit Wasser gefüllt, also prall, ist, nennt man diesen Zustand Turgeszenz. Die Zelle hat den größtmöglichen Turgor (Zellinnendruck) erreicht und ist fest und stabil. Auch die Vakuole ist voll gefüllt und kann mit diesem Flüssigkeitsvorrat ein paar Tage überleben. Das ist der optimale Zustand für eine Zelle. Das kannst du auch an der ganzen Pflanze beobachten: Die Laubblätter sind fest und stabil.
