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Plasmolyse und Deplasmolyse

Mit einer hochkonzentrierten Salzlösung wird ein Zwiebelschnitt behandelt. Das Zusammenziehen der Protoplast, plasmatischer Zellinhalt, kann man unter dem Lichtmikroskop beobachten. Von der festen Zellwand löst sich die Plasmamembran, die Zellmembran, ab. Die semipermeable (selektiv permeable) Membran und die Osmose sind die Ursache für das Schrumpfen des Protoplasten.

Man versteht unter Osmose die Diffusion durch eine semipermeable Membran. Um die Ausbreitung von Teilchen bedingt durch ihre permanente Eigenbewegung (Brownsche Molekularbewegung), sie bedingt eine Angleichung der Teilchenkonzentration in der Umgebung, handelt es sich bei der Diffusion. Für alle Teilchen ist die Zellmembran jedoch nicht vollständig durchlässig. Nur die Bewegung der Teilchen, welche die Membran passieren können, wird der Konzentrationsausgleich erreicht.

Im vorliegenden Fall (Zwiebelschnitt) ist die Membran nur für Wassermoleküle durchlässig, jedoch nicht für gelöste Stoffe (u. a. Ionen) innerhalb des Cytoplasmas oder speziell der Vakuole. Salzlösungen (Umgebungsmedium) enthalten sehr viele Ionen. Seine Konzentration ist sehr hoch, wogegen die der Wassermoleküle vergleichsweise niedrig sind. Der Konzentrationsausgleich kann nicht hergestellt werden, indem die Ionen in die Zelle (geringe Ionenkonzentration) hinein diffundieren. Sie können die Membran nicht passieren. Über die mobilen Teilchen, die Wassermoleküle, muss stattdessen der Konzentrationsausgleich erfolgen. Bevorzugt diffundieren sie daher aus der Zelle heraus. Dadurch zieht sich der Protoplasten zusammen, da sein Volumen abnimmt. Von Plasmolyse spricht man. Als hypertonisch bezeichnet man die Umgebung mit einer höheren Ionenkonzentration.
Destilliertes Wasser enthält keine Ionen. Spült man die Zelle damit, kann man den umgekehrten Effekt beobachten, die Deplasmolyse. Außerhalb der Zelle ist die Ionenkonzentration sehr gering im destillierten Wasser (hypotonische Umgebung). Da keine Ionen aus der Zelle strömen können, findet auch kein Konzentrationsausgleich statt. Dieser erfolgt wieder über das Wasser. Strömt es in die Zelle ein, so nimmt in der Zelle die Konzentration (Ionen pro Menge Lösungsmittel) ab. Sie nähert sich der Konzentration außerhalb der Zelle, auch wenn es nicht zu einem kompletten Ausgleich kommt. Wegen des Wasserstroms dehnt sich der Protoplast aus. Durch die feste Zellwand wird die Ausdehnung jedoch begrenzt. Auch wenn der Konzentrationsausgleich noch nicht erfolgt ist, hört der Wassereinstrom auf. Bei der Entfernung der Zellwand kann in hypotonischer Umgebung der Protoplast aber auch platzen. Es herrscht eine isotonische Umgebung bei gleicher großer Konzentration der Stoffe innerhalb und außerhalb der Zelle. Der Ein- und Ausstrom von Wasser halten ein Gleichgewicht.