Hypotonisch: außen geringer
Die Außenlösung enthält eine geringere Konzentration osmotisch wirksamer, nicht permeierender Teilchen als das Zellinnere. Wasser gelangt zunächst netto in die Zelle.
Biologie · Verstehen und üben
Osmose und Plasmolyse
Sage Wasserbewegungen vorher und erkläre, warum Pflanzenzellen prall werden oder ihren Zellinhalt zusammenziehen.
Das kannst du danach
Außenlösung vergleichenWasserstrom vorhersagenZellzustand begründen
Erst vermuten, dann am Modell prüfen.
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
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.
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.
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.
Acht Aufgaben: erst selbst lösen, dann vergleichen
1 · Welcher Stoff bewegt sich bei der Osmose durch die Membran?
Tipp anzeigen
Betrachte die blauen Pfeile.
Lösung anzeigen
Wasser. Im einfachen Osmosemodell kann der betrachtete gelöste Stoff die Membran nicht durchqueren.
2 · Außen ist die Konzentration desselben nicht permeierenden Stoffes höher. Wohin strömt Wasser zunächst netto?
Tipp anzeigen
Vergleiche bei gleichem Anfangsdruck.
Lösung anzeigen
Nach außen. Die Außenlösung ist hypertonisch im Vergleich zum Zellinneren.
3 · Was bedeutet „hypotonische Außenlösung“?
Tipp anzeigen
Der Vergleich bezieht sich auf das Zellinnere.
Lösung anzeigen
Außen ist die Konzentration osmotisch wirksamer, nicht permeierender Teilchen geringer. Ohne entgegenwirkenden Druck gelangt Wasser netto hinein.
4 · Warum platzt eine gesunde Pflanzenzelle in Wasser normalerweise nicht einfach?
Tipp anzeigen
Welche feste Struktur begrenzt ihre Ausdehnung?
Lösung anzeigen
Die Zellwand setzt der Ausdehnung Widerstand entgegen. Turgor entsteht und wirkt weiterer Wasseraufnahme entgegen.
5 · Was löst sich bei Plasmolyse wovon ab?
Tipp anzeigen
Unterscheide Protoplast und Zellwand.
Lösung anzeigen
Der wasserärmere Protoplast mit seiner Zellmembran zieht sich stellenweise von der Zellwand zurück. Die Zellwand selbst schrumpft dabei nicht entsprechend mit.
6 · Im Zellsaft liegen 0,30 mol/L, außen 0,10 mol/L desselben nicht permeierenden Zuckers vor. Bestimme die Anfangsrichtung.
Tipp anzeigen
Nimm zunächst gleichen Druck an.
Lösung anzeigen
Außen ist hypotonisch. Wasser strömt netto in die Zelle; Vakuolenvolumen und Turgor können zunehmen.
7 · Warum kann der Wasserstrom enden, obwohl die Konzentrationen nicht gleich sind?
Tipp anzeigen
Berücksichtige den Turgor.
Lösung anzeigen
Ein Druckunterschied kann der osmotischen Triebkraft entgegenwirken. Gleiche Wasserpotenziale bedeuten dann keinen Netto-Wasserstrom, auch bei unterschiedlichen Stoffkonzentrationen.
8 · Wie lässt sich Plasmolyse bei einer noch intakten Zelle umkehren?
Tipp anzeigen
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.
Kurzer Begriffscheck
Was bleibt bei der Plasmolyse weitgehend in Form?
Wähle eine Antwort.
Für den Unterricht: Zellzustände begründen
Einstieg: Eine pralle und eine plasmolysierte Zelle vergleichen.
Partnerarbeit: Außenlösung wählen, Wasserstrom vorhersagen und die Erklärung prüfen.
Sicherung: Zellwand, Zellmembran und Vakuole getrennt benennen.
Wiederholung: Die drei Begriffe hypotonisch, isotonisch und hypertonisch ohne Vorlage erklären und auf neue Konzentrationen anwenden.
Kostenlose Materialien zum Weiterüben
Osmose und Plasmolyse – kostenloses Biologie-Arbeitsblatt mit Lösungen (PDF)
Direkt passend · Klasse 9–11: Osmose, Zellzustände und Plasmolyse auswerten.
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Diffusion und erleichterter Transport – kostenloses Biologie-Arbeitsblatt mit Lösungen (PDF)
Zum Wiederholen · Klasse 9–11: Teilchenbewegung, Konzentrationsgefälle und passiven Transport sichern.
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Material ansehen und herunterladenZum fachlichen Vertiefen: OpenStax · Passiver Transport.