Osmose und Deplasmolyse

Osmose ist ein fundamentaler Prozess in biologischen Systemen, der eng mit der Plasmolyse und Deplasmolyse verbunden ist.

Definition: Osmose ist der Konzentrationsausgleich von Stoffen durch eine semipermeable (halbdurchlässige) Membran, meist die Zellmembran einer Zelle.

Die Zellmembran ist semipermeabel, weil sie nur kleine Poren besitzt. Dadurch können nur sehr kleine Stoffe wie Wasser hindurchgelangen, während größere gelöste Stoffe wie Salze zurückgehalten werden.

Der Prozess der Osmose wird durch mehrere Faktoren beeinflusst:

1. Die Brownsche Molekularbewegung: Dies ist die Wärmebewegung von Teilchen in einer Flüssigkeit. Durch diese Bewegung stoßen die Teilchen aufeinander und werden abgestoßen, da Wasser ein Dipol ist und gleiche Pole sich abstoßen.

2. Diffusion: Der Ausgleich von Konzentrationsunterschieden von Teilchen in Lösungen, ohne den Einfluss der Brownschen Molekularbewegung.

3. Die RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel): Sie besagt, dass die Reaktionsgeschwindigkeit durch Erhöhung der Temperatur zunimmt.

Highlight: Osmose findet so lange statt, bis der Konzentrationsunterschied ausgeglichen ist. Dabei diffundiert Wasser durch die semipermeable Membran.

Deplasmolyse ist der Umkehrprozess zur Plasmolyse:

Definition: Deplasmolyse ist die Aufnahme von Wasser in die Zelle und die daraus resultierende Vergrößerung des Protoplasten.

Dieser Prozess erfolgt ebenfalls durch Osmose, aber in diesem Fall handelt es sich um eine hypotone Außenlösung (z.B. destilliertes Wasser). Hypoton bedeutet, dass die Konzentration an gelösten Stoffen innerhalb der Zelle größer ist als außerhalb.

Example: Bei der Deplasmolyse einer Zwiebelzelle wird destilliertes Wasser verwendet, weil das Wasser der Vakuole ausgetreten ist, aber alle gelösten Stoffe noch in ihr vorhanden sind.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Zellwand bei Pflanzenzellen eine wichtige Schutzfunktion hat. Ohne sie würde die Zelle bei der Wasseraufnahme platzen, da sie immer mehr Wasser aufnehmen würde. Die Zellwand bildet eine Barriere, die dies verhindert.

Vocabulary: Turgeszent bezeichnet den Zustand, wenn eine Zelle mit Wasser prall gefüllt ist. In diesem Zustand hat die Zelle den größtmöglichen Turgor (Zellinnendruck) erreicht und ist fest und stabil.

Der turgeszente Zustand ist der optimale Zustand für eine Pflanzenzelle, bei dem auch die Vakuole voll gefüllt ist.

Wasser und seine besonderen Eigenschaften

Wasser ist eine chemische Verbindung, die aus den Elementen Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H) besteht. Seine Besonderheit liegt in der Struktur und den daraus resultierenden Eigenschaften.

Definition: Wasser ist ein Dipol, bei dem Sauerstoff- und Wasserstoffatome durch polare Elektronenpaarbindungen miteinander verbunden sind.

Diese Struktur ermöglicht die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen, die für viele Eigenschaften des Wassers verantwortlich sind.

Highlight: Wasserstoffbrückenbindungen sind schwache Anziehungskräfte zwischen dem negativ polarisierten Sauerstoffatom eines Wassermoleküls und dem positiv polarisierten Wasserstoffatom eines anderen Wassermoleküls.

Diese Bindungen führen zu einer Vernetzung der Wassermoleküle untereinander. Die Polarität des Wassers hat weitreichende Konsequenzen für seine Lösungseigenschaften:

• Stark polarisierte Moleküle können Wasserstoffbrücken mit Wassermolekülen bilden und sind daher gut wasserlöslich. Sie werden als hydrophil ("wasserliebend") bezeichnet.
• Unpolare Moleküle lösen sich schlecht in Wasser und werden als hydrophob ("wasserfeindlich") bezeichnet.

Example: Wasserstoffbrückenbindungen spielen eine wichtige Rolle in der DNA, wo sie die Basenpaarung zwischen Adenin und Thymin stabilisieren.

Plasmolyse in Pflanzenzellen

Plasmolyse ist ein wichtiger Prozess in Pflanzenzellen, der durch Wasserverlust ausgelöst wird.

Definition: Plasmolyse ist das Ablösen des Protoplasten einer Pflanzenzelle von der Zellwand durch Wasserverlust, hervorgerufen durch ein hypertones Umfeld.

Der Prozess der Plasmolyse läuft wie folgt ab:

1. In einem normalen Zustand ist die Vakuole prall gefüllt und die Zelle ist turgeszent (der Turgor ist hoch).
2. In einem hypertonen Umfeld (mehr gelöste Stoffe außerhalb der Zelle) tritt Wasser aus der Zelle aus.
3. Der Protoplast löst sich von der Zellwand ab, die Zelle wird schlaff und verliert ihren Turgor.

Vocabulary: Hyperton bedeutet, dass das Umfeld mehr gelöste Stoffe besitzt als das Vergleichsmedium (in diesem Fall das Zellinnere).

Es ist wichtig zu beachten, dass tierische Zellen keine Plasmolyse durchführen können, da sie weder eine Zellwand haben, von der sich die Zellmembran ablösen kann, noch eine Vakuole besitzen, die Wasser abgeben kann.