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Osmose und Plasmolyse

Sage Wasserbewegungen vorher und erkläre, warum Pflanzenzellen prall werden oder ihren Zellinhalt zusammenziehen.

Unsicher beim Einstieg?3 Aufgaben im freiwilligen Kurzcheck

Was kannst du schon?

Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.

Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.

Lösungen mit Erklärungen

Wasser durchlassen und den betrachteten gelösten Stoff zurückhalten – Die selektive Durchlässigkeit ermöglicht Wassertransport, während der nicht permeierende Stoff getrennt bleibt.
Hypotonisch – Die Bezeichnung gilt relativ zum Zellinneren. Ohne entgegenwirkenden Druck wird Wasseraufnahme begünstigt.
Nein, sie behält im Wesentlichen ihre Form – Die starre Wand und der wasserärmere Protoplast müssen unterschieden werden. Der Protoplast löst sich stellenweise von ihr.

Direkt mit der Erklärung beginnen →

Osmose: Wasser durch eine selektive Membran

Osmose ist der Netto-Transport von Wasser durch eine selektiv durchlässige Membran. Im einfachen Modell lässt die Membran Wasser durch, den gelösten Stoff aber nicht. Bei zunächst gleichem Druck strömt Wasser netto zur Seite mit der höheren Konzentration dieser gelösten Teilchen.

Wasserteilchen bewegen sich in beide Richtungen. Der Pfeil zeigt nur die Bilanz. Ein entstehender Druckunterschied kann die weitere Wasseraufnahme bremsen und schließlich ausgleichen.

Hypotonisch, isotonisch, hypertonisch

Hypotonisch: außen geringer

Die Außenlösung enthält eine geringere Konzentration osmotisch wirksamer, nicht permeierender Teilchen als das Zellinnere. Wasser gelangt zunächst netto in die Zelle.

Isotonisch: außen gleich wirksam

Innen und außen wirken die Lösungen osmotisch gleich. Ohne zusätzlichen Druckunterschied gibt es keinen Netto-Wasserstrom.

Hypertonisch: außen höher

Die Außenlösung enthält eine höhere Konzentration der nicht permeierenden Teilchen. Wasser verlässt die Zelle zunächst netto.

Die Begriffe sind Vergleiche: Hier beziehen sie sich immer auf die Außenlösung im Verhältnis zum Zellinneren. Im Modell betrachten wir denselben nicht permeierenden Stoff.

„Nicht permeierend“ bedeutet: Der gelöste Stoff kann die betrachtete Membran im Modell nicht passieren. Entscheidend ist die Anzahl wirksamer gelöster Teilchen pro Volumen – nicht einfach die Masse in Gramm. „Zunächst“ meint die Richtung, bevor Wasserbewegung Konzentrationen und Druck verändert hat.

Osmose-Labor: Was geschieht mit der Pflanzenzelle?

Wähle die Außenlösung. Sage zuerst voraus, wie sich Vakuole und Zellinhalt verändern; öffne dann die Erklärung.

Deine Vorhersage

Wie verhält sich Wasser zu Beginn, verglichen mit dem Zellinneren?

Wähle eine Antwort und begründe sie mit dem Konzentrationsvergleich.

Modell und Erklärung anzeigen

Wasseraufnahme und Turgor

Wasseraufnahme vergrößert die Vakuole. Der Zellinhalt drückt gegen die Zellwand. Der steigende Turgor wirkt weiterer Aufnahme entgegen. Im Gleichgewicht muss innen und außen daher nicht dieselbe Teilchenkonzentration vorliegen.

Die Bilder zeigen typische Zellzustände im Verlauf, keine maßstäblichen Konzentrationen. Die Pfeile geben die anfängliche Nettorichtung an. In der Zelle passieren Wasserteilchen sowohl Zellmembran als auch Tonoplast; der Tonoplast ist die Membran um die Vakuole.

Plasmolyse: Der Zellinhalt zieht sich von der Wand zurück

In einer ausreichend konzentrierten Außenlösung verliert eine Pflanzenzelle Wasser. Die Vakuole wird kleiner, der Turgor sinkt. Schließlich löst sich der von der Zellmembran begrenzte lebende Zellinhalt – der Protoplast – stellenweise von der Zellwand. Das heißt Plasmolyse.

Was schrumpft?

Vakuole und Protoplast verlieren Volumen. Die feste Zellwand bleibt im Wesentlichen in ihrer Form erhalten. Der Zwischenraum enthält Außenlösung, kein Vakuum.

Was ist Deplasmolyse?

Wird die Außenlösung wieder ausreichend verdünnt, kann eine noch intakte Zelle Wasser aufnehmen. Der Protoplast legt sich wieder an die Wand; der Turgor kann zurückkehren.

Eine Tierzelle hat keine Zellwand: Bei Wasserverlust schrumpft sie, aber die Ablösung von einer Zellwand kann dort nicht stattfinden. In stark hypotonischer Umgebung können manche Tierzellen platzen.

Vertiefung: Warum kann Wasseraufnahme trotz Konzentrationsunterschied enden?

Für die gesamte Triebkraft des Wassertransports nutzt man das Wasserpotenzial. Gelöste Stoffe senken es; ein positiver Druck kann es erhöhen. Wasser bewegt sich netto von höherem zu niedrigerem Wasserpotenzial. In einer prallen Pflanzenzelle kann der Turgor den Einfluss der gelösten Stoffe ausgleichen. Bei gleichem Wasserpotenzial endet der Nettofluss, obwohl sich weiterhin Wassermoleküle in beide Richtungen bewegen.

Beispiel: Pflanzenzelle in einer Zuckerlösung

Im Modell enthält der Zellsaft 0,20 mol/L eines nicht permeierenden, nicht dissoziierenden Zuckers. Die Außenlösung enthält 0,50 mol/L desselben Zuckers. Zu Beginn nehmen wir gleichen Druck an.

1 · Vergleichen

0,50 mol/L außen ist mehr als 0,20 mol/L innen. Die Außenlösung ist hypertonisch.

2 · Wasserstrom vorhersagen

Der Zucker passiert die Membran im Modell nicht. Wasser strömt zunächst netto nach außen.

3 · Zellzustand erklären

Die Vakuole wird kleiner und der Turgor sinkt. Bei genügend Wasserverlust kann Plasmolyse auftreten.

Die Zahlen beziehen sich auf dasselbe Teilchenmodell. Bei Salzen kann die Zahl gelöster Teilchen durch Dissoziation anders sein; Stoffmengenkonzentrationen verschiedener Stoffe lassen sich deshalb nicht blind vergleichen.

Warum gesalzene Gurkenscheiben Wasser verlieren

Eine konzentrierte Salzlösung an der Oberfläche kann Pflanzenzellen Wasser entziehen. Wasser tritt aus dem Gewebe aus; die Scheiben werden weniger knackig. Der Zusammenhang lässt sich mit Wasserverlust und sinkendem Turgor erklären. In einem Lebensmittel wirken zusätzlich verletzte Zellen und weitere Stofftransportprozesse mit.

Versuchsdaten auswerten: Wasseraufnahme oder Wasserverlust?

Gleich große Kartoffelstücke liegen gleich lange in verschiedenen Zuckerlösungen. Danach werden sie gleichartig vorsichtig abgetupft und erneut gewogen. Die folgenden Werte sind erfundene Übungsdaten, keine Messergebnisse.

Zucker außen	Masse vorher	Masse nachher
0,00 mol/L	10,0 g	10,8 g
0,20 mol/L	10,0 g	10,1 g
0,40 mol/L	10,0 g	9,3 g

Deute die Daten: Welcher Ansatz spricht für Netto-Wasseraufnahme, welcher für Netto-Wasserverlust? Beweisen die Werte bereits eine Plasmolyse einzelner Zellen?

Auswertung und Grenzen ansehen

Die Masse steigt um 0,8 g beziehungsweise 0,1 g und sinkt im dritten Ansatz um 0,7 g. Im vereinfachten Modell erklären wir das durch Netto-Wasseraufnahme beziehungsweise -verlust. Plasmolyse ist damit noch nicht nachgewiesen: Dafür müsste man die Ablösung des Protoplasten mikroskopisch beobachten. Der kleine Unterschied von 0,1 g könnte auch durch Messunsicherheit oder anhaftende Lösung beeinflusst sein. Mehrere Wiederholungen und gleich gehaltene Bedingungen verbessern die Aussagekraft. Den exakten isotonischen Wert kann man aus diesen drei Einzelwerten nicht bestimmen.

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Mit Erklärungen üben oder dein Wissen testen – du entscheidest.

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Wähle eine Stufe. Du bekommst zu jeder Antwort eine Rückmeldung und kannst nach einem Tipp erneut antworten. Wähle die passende Antwort. Begründe deine Entscheidung zunächst selbst und vergleiche sie anschließend mit der Erklärung.

Alle 18 Aufgaben mit Lösungen zum Nachlesen

1 · Erkennen und zuordnen

1. Welcher Stoff wird im einfachen Osmosemodell durch die Membran transportiert?

Wasser
Der nicht permeierende Zucker
Die Membran selbst

Lösung und Erklärung

Wasser

Die Membran lässt Wasser durch, den betrachteten gelösten Stoff jedoch nicht.

2. Was bedeutet eine hypertonische Außenlösung im hier verwendeten Modell?

Außen liegen weniger dieser Teilchen pro Volumen vor
Innen und außen liegt immer dieselbe Konzentration vor
Außen liegen mehr osmotisch wirksame, nicht permeierende Teilchen pro Volumen vor

Lösung und Erklärung

Außen liegen mehr osmotisch wirksame, nicht permeierende Teilchen pro Volumen vor

Hypertonisch beschreibt die Außenlösung relativ zum Zellinneren, nicht eine feste Konzentration für jede Zelle.

3. Was ist Turgor?

Die Menge an Chlorophyll im Blatt
Der Druck des Zellinhalts gegen die Zellwand
Die feste Cellulosewand selbst

Lösung und Erklärung

Der Druck des Zellinhalts gegen die Zellwand

Bei Wasseraufnahme entwickelt die Pflanzenzelle Druck gegen die widerstehende Zellwand. Dieser kann weiterer Aufnahme entgegenwirken.

4. Was bezeichnet Plasmolyse?

Die stellenweise Ablösung des wasserärmeren Protoplasten von der Zellwand
Das Schrumpfen der gesamten Zellwand auf die Hälfte
Die Verdopplung aller Chloroplasten

Lösung und Erklärung

Die stellenweise Ablösung des wasserärmeren Protoplasten von der Zellwand

Wasserverlust verkleinert Vakuole und Protoplast. Die Zellwand behält im Wesentlichen ihre Form.

5. Welche Bezeichnung passt zur Umkehr der Plasmolyse in einer intakten Zelle?

Exocytose
Zellatmung
Deplasmolyse

Lösung und Erklärung

Deplasmolyse

Nach ausreichend starker Verdünnung der Außenlösung kann Wasser eintreten und der Protoplast sich wieder an die Wand anlegen.

6. Was bedeutet isotonisch bei fehlendem zusätzlichem Druckunterschied?

Wasser wird ausschließlich nach innen gepumpt
Innen und außen gleich wirksam; kein Netto-Wasserstrom
Kein einziges Wassermolekül bewegt sich

Lösung und Erklärung

Innen und außen gleich wirksam; kein Netto-Wasserstrom

Osmotisch gleich wirksame Lösungen erzeugen ohne weiteren Druckunterschied keinen Netto-Wasserstrom. Einzelbewegungen bleiben bestehen.

2 · Anwenden und erklären

1. Innen liegen 0,10 mol/L, außen 0,40 mol/L desselben nicht permeierenden Zuckers vor. Der Druck ist anfangs gleich. Wohin fließt Wasser netto?

Nach außen
Nach innen
Es kann grundsätzlich nicht passieren

Lösung und Erklärung

Nach außen

Die Außenlösung ist hypertonisch. Wasser strömt zunächst zur höheren Konzentration des nicht permeierenden Stoffes.

2. Eine Pflanzenzelle gelangt in eine hypotonische Außenlösung; zunächst wirkt kein Druckunterschied entgegen. Was ist zu erwarten?

Wasserverlust und sichere Plasmolyse
Auflösung der Zellwand durch Osmose
Wasseraufnahme und eine mögliche Zunahme des Turgors

Lösung und Erklärung

Wasseraufnahme und eine mögliche Zunahme des Turgors

Außen ist die Konzentration wirksamer nicht permeierender Teilchen geringer. Wasser gelangt zunächst netto in die Zelle.

3. Welche Veränderung zeigt eine plasmolysierende Pflanzenzelle?

Die Zellwand wird zur Zellmembran
Die Vakuole wird kleiner, der Turgor sinkt
Die Vakuole wird größer, der Turgor steigt

Lösung und Erklärung

Die Vakuole wird kleiner, der Turgor sinkt

Wasserverlust verringert das Volumen des Protoplasten und der Vakuole und senkt den Turgor.

4. Was befindet sich im entstehenden Raum zwischen Zellwand und abgelöstem Protoplasten?

Außenlösung
Ein Vakuum
Ausschließlich Luft

Lösung und Erklärung

Außenlösung

Der Zwischenraum ist mit Außenlösung gefüllt. Er ist kein leerer Raum ohne Materie.

5. Warum werden gesalzene Gurkenscheiben häufig weniger knackig?

Salz erzeugt neue feste Zellwände
Wasser wird in Chlorophyll umgewandelt
Wasserverlust senkt den Turgor vieler Zellen

Lösung und Erklärung

Wasserverlust senkt den Turgor vieler Zellen

Eine konzentrierte Außenlösung kann den Zellen Wasser entziehen. In Lebensmitteln wirken außerdem weitere Prozesse mit.

6. Ein abgetupftes Kartoffelstück wiegt nach dem Versuch weniger als vorher. Welche Deutung passt zunächst zum vereinfachten Modell?

Seine Zellwände sind nachweislich vollständig verschwunden
Es hat netto Wasser verloren
Es hat zwingend netto Wasser aufgenommen

Lösung und Erklärung

Es hat netto Wasser verloren

Ein Masseverlust spricht im vereinfachten Modell für Wasserverlust. Die Aussage muss im Zusammenhang mit Versuchsbedingungen geprüft werden.

3 · Prüfen und übertragen

1. Beweist ein Masseverlust eines Kartoffelstücks schon Plasmolyse einzelner Zellen?

Nein, dafür müsste die Ablösung des Protoplasten mikroskopisch beobachtet werden
Ja, jede noch so kleine Masseänderung beweist Plasmolyse
Ja, eine Waage zeigt die Lage der Zellmembran direkt

Lösung und Erklärung

Nein, dafür müsste die Ablösung des Protoplasten mikroskopisch beobachtet werden

Massewerte beschreiben das ganze Gewebestück. Der besondere Zellzustand der Plasmolyse erfordert eine passende mikroskopische Beobachtung.

2. Warum kann eine pralle Pflanzenzelle trotz unterschiedlicher Stoffkonzentrationen keinen Netto-Wasserstrom mehr zeigen?

Wasserteilchen besitzen dann keine Bewegungsenergie mehr
Die Zellmembran verschwindet vollständig
Turgor kann die osmotische Wirkung ausgleichen

Lösung und Erklärung

Turgor kann die osmotische Wirkung ausgleichen

Entscheidend ist das Wasserpotenzial. Ein Druckunterschied kann den Einfluss der gelösten Stoffe ausgleichen.

3. Eine Tierzelle verliert Wasser und schrumpft. Warum ist die Beschreibung als Ablösung von der Zellwand falsch?

Tierzellen besitzen ausschließlich eine Zellwand ohne Membran
Tierzellen besitzen keine Zellwand
Tierzellen besitzen kein Wasser

Lösung und Erklärung

Tierzellen besitzen keine Zellwand

Wasserverlust kann Tierzellen schrumpfen lassen. Die für Plasmolyse beschriebene Ablösung von einer Zellwand ist dort nicht möglich.

4. Warum müssen Kartoffelstücke vor dem erneuten Wiegen gleichartig abgetupft werden?

Anhaftende Außenlösung könnte die gemessene Masse verfälschen
Abtupfen erzeugt erst die Zellmembran
Nur trockene Zellkerne können gewogen werden

Lösung und Erklärung

Anhaftende Außenlösung könnte die gemessene Masse verfälschen

Unterschiedlich viel anhaftende Lösung kann einen Masseunterschied vortäuschen oder überdecken.

5. Zwei Lösungen enthalten dieselbe Stoffmasse pro Liter, aber verschiedene gelöste Stoffe. Sind sie zwingend gleich osmotisch wirksam?

Ja, gleiche Grammzahl bedeutet immer gleiche Teilchenzahl
Ja, die Art und Dissoziation eines Stoffes spielt niemals eine Rolle
Nein, entscheidend ist die Zahl wirksamer gelöster Teilchen pro Volumen

Lösung und Erklärung

Nein, entscheidend ist die Zahl wirksamer gelöster Teilchen pro Volumen

Unterschiedliche Stoffe und etwa die Dissoziation von Salzen können bei gleicher Masse zu verschiedenen Teilchenzahlen führen.

6. Ein kleiner Masseanstieg liegt nahe der Messunsicherheit. Welche Vorgehensweise verbessert die Aussagekraft?

Nur das Ergebnis verwenden, das zur Vermutung passt
Mehrfach messen und Bedingungen sowie Abtupfen gleich halten
Den Einzelwert als exakten isotonischen Punkt behandeln

Lösung und Erklärung

Mehrfach messen und Bedingungen sowie Abtupfen gleich halten

Wiederholungen und kontrollierte Bedingungen helfen, Streuung und mögliche Messfehler einzuschätzen.

Wie sicher bist du jetzt?

Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.

Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.

Lösungen mit Erklärungen

Wasser tritt ein; der Protoplast kann sich wieder an die Wand anlegen – Die Verdünnung kann Wasseraufnahme ermöglichen. Die Umkehr der Plasmolyse heißt Deplasmolyse.
Hypertonisch außen, Wasserverlust, sinkender Turgor – Außen liegt die höhere Konzentration vor. Wasser strömt zunächst netto hinaus, sodass Vakuolenvolumen und Turgor abnehmen können.
Keinen Netto-Wasserstrom trotz fortgesetzter Bewegung einzelner Wassermoleküle – Wasserpotenziale berücksichtigen auch Druck. Deshalb kann die Bilanz null sein, obwohl Konzentrationen verschieden und Moleküle beweglich sind.

Verändere die Außenlösung.

Lösung anzeigen

Durch eine ausreichend verdünnte Außenlösung kann Wasser wieder aufgenommen werden. Der Protoplast dehnt sich aus und legt sich wieder an die Zellwand: Deplasmolyse.

Zusätzlicher Begriffscheck

Kurzer Begriffscheck

Was bleibt bei der Plasmolyse weitgehend in Form?

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Osmose: Wasser durch eine selektive Membran

Hypotonisch, isotonisch, hypertonisch

Hypotonisch: außen geringer

Isotonisch: außen gleich wirksam

Hypertonisch: außen höher

Osmose-Labor: Was geschieht mit der Pflanzenzelle?

Deine Vorhersage

Wasseraufnahme und Turgor

Plasmolyse: Der Zellinhalt zieht sich von der Wand zurück

Was schrumpft?

Was ist Deplasmolyse?

Beispiel: Pflanzenzelle in einer Zuckerlösung

1 · Vergleichen

2 · Wasserstrom vorhersagen

3 · Zellzustand erklären

Warum gesalzene Gurkenscheiben Wasser verlieren

Versuchsdaten auswerten: Wasseraufnahme oder Wasserverlust?

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1 · Erkennen und zuordnen

1. Welcher Stoff wird im einfachen Osmosemodell durch die Membran transportiert?

2. Was bedeutet eine hypertonische Außenlösung im hier verwendeten Modell?

3. Was ist Turgor?

4. Was bezeichnet Plasmolyse?

5. Welche Bezeichnung passt zur Umkehr der Plasmolyse in einer intakten Zelle?

6. Was bedeutet isotonisch bei fehlendem zusätzlichem Druckunterschied?

2 · Anwenden und erklären

1. Innen liegen 0,10 mol/L, außen 0,40 mol/L desselben nicht permeierenden Zuckers vor. Der Druck ist anfangs gleich. Wohin fließt Wasser netto?

2. Eine Pflanzenzelle gelangt in eine hypotonische Außenlösung; zunächst wirkt kein Druckunterschied entgegen. Was ist zu erwarten?

3. Welche Veränderung zeigt eine plasmolysierende Pflanzenzelle?

4. Was befindet sich im entstehenden Raum zwischen Zellwand und abgelöstem Protoplasten?

5. Warum werden gesalzene Gurkenscheiben häufig weniger knackig?

6. Ein abgetupftes Kartoffelstück wiegt nach dem Versuch weniger als vorher. Welche Deutung passt zunächst zum vereinfachten Modell?

3 · Prüfen und übertragen

1. Beweist ein Masseverlust eines Kartoffelstücks schon Plasmolyse einzelner Zellen?

2. Warum kann eine pralle Pflanzenzelle trotz unterschiedlicher Stoffkonzentrationen keinen Netto-Wasserstrom mehr zeigen?

3. Eine Tierzelle verliert Wasser und schrumpft. Warum ist die Beschreibung als Ablösung von der Zellwand falsch?

4. Warum müssen Kartoffelstücke vor dem erneuten Wiegen gleichartig abgetupft werden?

5. Zwei Lösungen enthalten dieselbe Stoffmasse pro Liter, aber verschiedene gelöste Stoffe. Sind sie zwingend gleich osmotisch wirksam?

6. Ein kleiner Masseanstieg liegt nahe der Messunsicherheit. Welche Vorgehensweise verbessert die Aussagekraft?

Wie sicher bist du jetzt?

Selbstcheck: Wasserstrom, Turgor und Plasmolyse

1 · Welcher Stoff bewegt sich bei der Osmose durch die Membran?

2 · Außen ist die Konzentration desselben nicht permeierenden Stoffes höher. Wohin strömt Wasser zunächst netto?

3 · Was bedeutet „hypotonische Außenlösung“?

4 · Warum platzt eine gesunde Pflanzenzelle in Wasser normalerweise nicht einfach?

5 · Was löst sich bei Plasmolyse wovon ab?

6 · Im Zellsaft liegen 0,30 mol/L, außen 0,10 mol/L desselben nicht permeierenden Zuckers vor. Bestimme die Anfangsrichtung.

7 · Warum kann der Wasserstrom enden, obwohl die Konzentrationen nicht gleich sind?

8 · Wie lässt sich Plasmolyse bei einer noch intakten Zelle umkehren?

Kurzer Begriffscheck

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