Plasmolyse

    Unter Plasmolyse wird in der Zellbiologie die Schrumpfung der Zentralvakuole einer pflanzlichen Zelle bei gleichzeitiger Abtrennung des Plasmalemmas von der Zellwand verstanden. Um dies zu erreichen, muss man die Zelle einem Plasmolytikum aussetzen. Bei diesem handelt es sich um eine hochkonzentrierte Lösung, die reichlich Salze oder Zuckerbestandteile enthält und somit mehr gelöste Teilchen als der Zellsaft der Vakuole besitzt. In diesem Fall strömt auf osmotischem Wege Wasser aus der Vakuole durch die Membranen (Tonoplast, Plasmalemma) in das umgebende, konzentriertere Medium, sodass der Zellsaftraum kleiner wird und den an der Vakuole klebenden Plasmaschlauch mitsamt Plasmalemma von der Zellwand abtrennt. Bei geringer Wandhaftung des Plasmas erfolgt die Ablösung rundlich (Konvexplasmolyse), bei starker Wandhaftung bilden sich bizarre Formen, in denen das Plasma zu dünnen Fäden (Hechtsche Fäden) ausgezogen ist (Konkavplasmolyse). Dieser Vorgang ist reversibel, also über die Deplasmolyse umkehrbar (vorausgesetzt, die Zelle nahm durch eine übermäßige Plasmolyse keinen Schaden).

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Ursache - die Osmose als Triebfeder der Plasmolyse

Befindet sich außerhalb von Zellen oder Geweben eine hoch konzentrierte Salzlösung, so löst sich bereits nach kurzer Zeit der Protoplast (=lebender Teil der Zelle) von der Zellwand ab. Die Vakuole wird kleiner, bis sich der Protoplast vollständig von der Zellwand löst und abkugelt.

Ursache: Die Konzentration der gelösten Stoffe im Wasser ist höher (hypertonisch) im Vergleich zum Innenbereich der Zelle. Derartige Ungleichgewichte gleichen sich in der Natur (wenn möglich!) automatisch aus. Wasser diffundiert also aus dem Zellplasma und der Zellsaftvakuole hinaus. Die Triebfeder dieses hier stattfindenden Konzentrationsausgleiches ist die Osmose.

Der Ausgleich kommt nun vor allem durch das Diffundieren von Wasser durch die Zellmembran zustande. Dies ist alles nur möglich, weil Biomembranen vor allem für Wasser, aber nicht für gelöste Stoffe durchlässig sind . Man sagt, die Membran ist semipermeabel (als Modellbeschreibung: "halb durchlässig") bzw. selektiv permeabel (tatsächlicher Zustand, denn: nur für bestimmte Stoffe durchlässig).

Die hypotonische (also weniger gelöste Teilchen enthaltene) Lösung in der Zelle verliert Wasser, da die Wasserteilchen nach außen in die hypertone (höher konzentrierte) Lösung diffundieren. Mit der Abnahme der gelösten Wasserteilchen schrumpfen die Vakuole und das Cytoplasma im Inneren der Zelle.

Die stattfindende Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran nennt man auch Osmose. Dieser Begriff bezeichnet eine einseitige Diffusion. Ein Vergleich zum Verständnis: Wenn man Wasser im Kochtopf verdampft, bildet sich ein Kalk(salz)belag am Boden. Wenn man kurz vorher aber den Topf schon vom Herd nimmt, ist das restliche Wasser sehr viel salzhaltiger als das Ursprungswasser.

Daraus folgt: Die Wasserabgabe der Zelle (bei der Plasmolyse) erhöht in Wirklichkeit die Salzkonzentration innerhalb der Zelle, welche sich somit dem Außenmedium in der Konzentration angleicht (und dieses wird ja zusätzlich durch das aus der Zelle strömende Wasser verdünnt) Der Vorgang ist umkehrbar; legt man die Zelle in reines Wasser, so diffundiert dieses zurück in die Zelle und verdünnt dort die Lösung: Deplasmolyse.

Weisen beide Lösungen, Außenmedium und Zellinneres, die gleiche Konzentration eines gelösten Stoffes auf, so handelt es sich um isotonische Lösungen, also Lösungen gleicher Konzentration. Jedoch findet auch bei isotonischen Lösungen Osmose statt, da die Osmose ein permanenter Vorgang ist. Anders als in hypertonischen und hypotonischen Lösungen ist jedoch die Wasserabgabe der Zelle gleich der Wasseraufnahme. Es handelt sich also um ein ständiges Fließgleichgewicht zwischen den isotonischen Lösungen der Zelle und des Außenmediums.

Durch Zugabe von Salzlösung(z.B. KNO₃, NaCl) zieht sich die Vakuole zusammen. Die Vakuolen der Zellen werden zusammengezogen und schrumpfen auf eine kleinere Größe. Es dauert ungefähr 15 Sekunden bis sich eine Vakuole vollständig zusammengezogen hat.