Was passiert mit pflanzlichen und tierischen Zellen in hypertonischen, hypotonischen und isotonischen Umgebungen?

Inhalt

• TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
• Hypertonische Lösungen
• Reaktionen auf hypertonische Lösungen
• Hypotonische Lösungen
• Isotonische Lösungen

Viele Moleküle in und um Zellen sind in Konzentrationsgradienten über die Zellmembran verteilt, was bedeutet, dass die Moleküle innerhalb und außerhalb der Zelle nicht immer gleichmäßig verteilt sind. Hypertonische Lösungen haben höhere Konzentrationen an gelösten Molekülen außerhalb der Zelle, hypotonische Lösungen haben niedrigere Konzentrationen außerhalb der Zelle und isotonische Lösungen haben die gleichen molekularen Konzentrationen innerhalb und außerhalb der Zelle. Die Diffusion treibt Moleküle dazu, sich von Bereichen, in denen sie sich in hoher Konzentration befinden, zu Bereichen zu bewegen, in denen sie sich in geringerer Konzentration befinden. Die Diffusion von Wasser wird als Osmose bezeichnet.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

In einer hypertonischen Lösung schrumpfen die tierischen Zellen, während die Pflanzenzellen dank ihrer luftgefüllten Vakuole fest bleiben. In einer hypotonischen Lösung nehmen die Zellen Wasser auf und erscheinen praller. In einer isotonischen Lösung bleiben sie gleich.

Hypertonische Lösungen

Eine hypertonische Lösung liegt vor, wenn die Lösung eine höhere Konzentration an gelöstem Stoff (gelöste Substanz) aufweist als die Zelle. Infolgedessen enthält es auch weniger Wasser als die Zelle. Zellmembranen und Pflanzenzellwände sind semipermeable Barrieren, was bedeutet, dass bestimmte Moleküle durch sie diffundieren können, während andere Moleküle dies nicht können. Viele gelöste Stoffe sind zu groß oder zu geladen, um die Zellmembran zu durchdringen, aber Wasser kann frei diffundieren. In einer hypertonischen Umgebung drückt die Osmose Wasser aus den Zellen.

Reaktionen auf hypertonische Lösungen

Pflanzenzellen haben große Flüssigkeitssäcke, sogenannte Vakuolen. Wenn sie voll sind, drücken Vakuolen nach außen auf die Zellwände der Pflanzen und halten sie steif. Wenn Pflanzen in hypertonische Lösungen gegeben werden, schrumpfen ihre Vakuolen und üben nicht mehr genügend Druck aus, um das Welken der Pflanze zu verhindern. Aufgrund ihrer Steifheit behalten die Zellwände ihre rechteckige Form, sind jedoch weniger dick. Im Gegensatz dazu fehlt tierischen Zellen eine Zellwand, und so schrumpfen sie wie Rosinen.

Hypotonische Lösungen

Eine Lösung ist hypoton zu einer Zelle, wenn sie eine niedrigere Konzentration an gelöstem Stoff aufweist als die Zelle. Infolgedessen enthält es auch eine höhere Wasserkonzentration als die Zelle. Die Osmose zieht Wasser aus der Lösung in die Zellen. Infolgedessen erscheinen sowohl pflanzliche als auch tierische Zellen fülliger, wenn sie in eine hypotonische Lösung gegeben werden. Unter dem Mikroskop erscheinen die Vakuolen der Pflanzenzellen deutlich größer.

Isotonische Lösungen

Wenn die Lösung die gleiche Konzentration an gelöstem Stoff und damit die gleiche Wasserkonzentration aufweist wie die Zellen, ist sie für die Zellen isotonisch. Infolgedessen würde es keinen Konzentrationsgradienten geben, da ein Gradient definitionsgemäß einen Unterschied beinhaltet. Es würde somit kein Nettowasserfluss zwischen der Zelle und der Lösung geben. Dies bedeutet nicht, dass sich Wasser nicht zwischen ihnen bewegen würde, nur, dass die Austritts- und Eintrittsrate in die Zelle gleich sind. Es gibt keine Nettoveränderung im Erscheinungsbild der Zellen.

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