Was passiert mit Pflanzen- und Tierzellen, wenn sie in hypertonische, hypotonische und isotonische Umgebungen gebracht werden?

Warum ist eine frische Paprika beim Kauf knusprig und nach ein paar Tagen weich? Was lässt eine Pflanze welken, wenn man vergisst, sie zu gießen? Diese Umwandlungen haben mit dem Verlust von Wasser zu tun. Die Bewegung von Wasser ist in Pflanzenzellen (und Tierzellen) sehr wichtig. Die Diffusion von Wasser heißt Osmose.

Osmose ist die Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran. Wasser fließt einen Konzentrationsgradienten hinab und zu einem Bereich mit einer höheren Konzentration an gelösten Stoffen.

Wenn beispielsweise zwei Regionen durch eine Membran verbunden sind und eine (A) mehr gelöste Stoffe enthält als die andere (B), dann würde das Wasser von B nach A fließen.

Die Fähigkeit einer Lösung, Wasser in Bewegung zu setzen, heißt Tonus. Die Tonizität einer Lösung hängt von ihrer Osmolarität, das ist die Gesamtkonzentration des gelösten Stoffes.

Eine Lösung mit einer niedrigeren Konzentration an gelöstem Stoff hat eine niedrigere Osmolarität als eine Lösung mit einer höheren Konzentration an gelöstem Stoff. Immer wenn zwei Lösungen durch eine semipermeable Membran getrennt sind, die wasserdurchlässig ist, aber nicht zu lösen, bewegt sich Wasser immer von der Seite mit niedriger Osmolarität zu der Seite mit höherer Osmolarität.

Es gibt drei Begriffe, die verwendet werden, um Tonizität zu beschreiben, wenn zwei durch eine Membran getrennte Lösungen verglichen werden: hypotonisch, hypertonisch und isotonisch.

Im oben diskutierten Beispiel ist Region A hypertonisch in Region B, weil Region A eine höhere Osmolarität hat. Region B hingegen ist hypotonisch in die Region A. Tonizität kann nur in Bezug auf eine andere Region gesagt werden. Eine Lösung allein kann keine Tonizität haben.

Isotonisch bezieht sich einfach auf zwei durch eine Membran getrennte Regionen, die die gleiche Osmolarität aufweisen.

Bisher wurde Tonizität nur im Hinblick auf zwei Bereiche diskutiert, die gelöste Stoffe enthalten, die durch eine semipermeable Membran verbunden sind, aber Tonizität und die Bewegung von Wasser sind für Zellen sehr wichtig. Anstelle von zwei durch eine Membran getrennten Regionen kann man sich eine Zelle vorstellen, die in einer Flüssigkeit liegt. Es gibt zwei Bereiche: einen innerhalb der Zelle und einen außerhalb der Zelle. Die Flüssigkeit außerhalb der Zelle wird als extrazelluläre Flüssigkeit bezeichnet.

Tierzellen Cell

Was passiert, wenn man eine tierische Zelle in eine hypotonische Lösung legt?

• Denken Sie daran, dass sich Wasser von einem Bereich mit niedriger Osmolarität in einen Bereich mit hoher Osmolarität bewegt. Da die extrazelluläre Flüssigkeit in diesem Fall eine geringe Osmolarität aufweist, würde das Wasser in die Zelle strömen. Die Zelle würde sich dann ausdehnen und schließlich lysieren oder platzen.

Was passiert, wenn man eine tierische Zelle in eine hypertonische Lösung legt?

• In diesem Fall wird Wasser die Zelle verlassen, da die Zelle eine geringere Osmolarität aufweist als die extrazelluläre Flüssigkeit. Infolgedessen würde die Zelle bei der sogenannten Plasmolyse schrumpfen.

Was passiert, wenn man eine tierische Zelle in eine isotonische Lösung legt?

• Die Osmolarität beider Flüssigkeiten ist gleich. Obwohl Wasser ein- und ausdiffundiert, gibt es als solches keine Nettoänderung des Volumens der Zelle.

Pflanzenzellen

Was passiert, wenn man eine Pflanzenzelle in eine hypotonische Lösung legt?

• Das Wasser bewegt sich von einem Bereich niedriger Osmolarität (extrazelluläre Flüssigkeit) in einen Bereich hoher Osmolarität (innerhalb der Zelle). Die Zelle würde sich dann ausdehnen. Im Gegensatz zu einer tierischen Zelle platzt die Pflanzenzelle nicht. Dies liegt daran, dass Pflanzenzellen eine starre Zellwand um die Plasmamembran herum haben. Beim Quellen mit Wasser werden sie prall.

• Hypotonische Lösungen halten Gemüse wie Paprika knackig.

Was passiert, wenn man eine Pflanzenzelle in eine hypertonische Lösung legt?

• Wasser verlässt die Zelle, da die Zelle eine niedrigere Osmolarität als die extrazelluläre Flüssigkeit hat. Als Ergebnis würde die Zelle schrumpfen.

Was passiert, wenn man eine Pflanzenzelle in eine isotonische Lösung legt?

• Die Osmolarität beider Flüssigkeiten ist gleich. Obwohl Wasser ein- und ausdiffundiert, ändert sich das Volumen der Zelle nicht.