Versuchsprotokoll vom 4.11.1998

Versuchsprotokoll vom 4.11.1998
Bestimmung des Grenzplasmolysewertes von Allium cepa und Rhoeo disoclor
Das Ziel des Versuches ist die Ermittlung des osmotischen Wertes in verschiedenen Pflanzenzellen anhand der
Beispiele ‚Allium cepa und Rhoeo discolor mit Hilfe der Grenzplasmolyse unter Verwendung unterschiedlicher
molarer Zuckerlösungen.
Theoretische Grundlage:
Da man den osmotischen Wert in pflanzichen Zellen nicht direkt bestimmen kann, greift man zum
Mittel der Plasmolyse, um diesen zu ermitteln. Hierfür verwendet man hypertone Lösungen, deren osmotisches
Potential anhand des Molariät recht leicht zu bestimmen ist. Z>ur Berechnung des osmotischen Potentials bzw.
des Druckes in einer Zelle verwendet man folgende Formel:
    R  T   ci
R = 0,314 J/Kmol*l
T = 273 K
 = Konzentration der Lösung in Mol/l
In einem hypertonen Medium diffundiert Wasser aus der Vakuole und dem Zytoplasam durch die
semipermeable Membran hinaus ins extrazelluläre Medium, da die gelösten Stoffe durch Selektivität der
Membran an der Diffusion gehindert werden. Im Lichtmikroskop ist dieser Vorgang vor allem am Schrumpfen
einer gefärbten Vakuole zu erkennen (hier anhand von Rhoeo discolor).
Zeigen in einem Medium die Hälfte aller Zellen ein plasmolytischen Zustand, spricht man von Grenzplasmolyse.
Das Medium, in dem dieses Phänomen zu beobachten ist, besitzt den gleichen osmotischen Wert wie die zu
untersuchenden Zellen, womit dann der osmotische Wert derselben bestimmt wäre. Das auch in einem solchen,
im Prinzip isotonen Medium noch bei der Hälfte der Zellen Plasmolyseerscheinungen auftreten, liegt daran, daß
jede Zelle einen anderen osmotischen Wert besitzt.
Materialien:
Stücke der unteren Zwiebelblattepidermis
Stücke der unteren Epidermis von Rhoeo discolor.
Je ein Blockschälchen mit Zuckerlösungen folgender Konzentration: 0.2,0.25,0.3,0.4,0.45,0.5,0.55 und 0.6 mol/l
Abdeckgläser für die Blockschälchen.
Ferner ein Lichtmikroskop, Objektträger, Deckgläschen, Pinzette zur Anfertigung mikroskopischer Präparate.
Versuchsaufbau und –Durchführung:
Man bringt ein Stückchen der Zwiebelepidermis und ein Stückchen der unteren Epidermis von Rhoeo
dissolor in je ein Blockschälchen, so daß sich in jedem Schälchen je ein Stückchen befindet. Dann werden die
Schälchen mit den Deckgläschen abgedeckt, um zu verhindern das Wasser verdunstet und auf diese Weise die
Konzentration der Zuckerlösungen ansteigt.
Die Schälchen werden zur Unterscheidung markiert. Anschließend wartet man 20 Minuten. In dieser Zeit
werden die Stücke eingeweicht, so daß die Plasmolyse in möglichst vielen Zellen auftreten kann. Nach dieser
Zeit werden von jedem Stückchen mikroskopische Präparate angefertigt und unter dem Mikroskop betrachtet,
wobei die Anzahl der Zellen abgezählt wird, bei denen Plasmolyse auftritt. Die Prozentzahlen werden mit der
entsprechenden Konzentration notiert, um so die Konzentration zu finden, bei der 50 Prozent der Zellen
Plasmolyse zeigen. Dies wird sowohl für Allium cepa als auch für Rhoeo discolor durchgeführt. Da nicht alle
Zellen bei haargenau derselben Konzentration Plasmolyse zeigen, führen wir diesen Versuch mehrfach parallel
aus und errechnen den Durchschnittswert.
Versuchsbeobachtung:
Die Tabelle enthält die errechneten Konzentrationen für die Grenzplasmolyse bei den verschiedenen
Kursen, in denen der Versuch durchgeführt wurde:
Konzentration der Grenzplasmolys
0,6
0,5
Konzentration in Mol
0,4
0,3
0,2
0,1
0
A1
A2
B1
B2
C1
Allium cepa
0,56
0,45
0,45
0,5
0,5
Rhoeo discolor
0,29
0,25
0,25
0,3
0,25
Ø Allium
0,48
0,48
0,48
0,48
0,48
Ø Rhoeo
0,27
0,27
0,27
0,27
0,27
Allium cepa
GRENZPLASMOLYSE-WERTE
Kurs
A1
A2
B1
B2
C1

Allium cepa
0,56
0,45
0,45
0,5
0,5
0,48
Rhoeo discolor
Ø Allium
Ø Rhoeo
Rhoeo discolor
0,29
0,25
0,25
0,30
0,25
0,27
Wie aus der Tabelle ersichtlich zeigen die Zellen der Zwiebelepidermis erst bei höher Konzentrierten Lösungen
eine Grenzplasmolyse als die Zellen der unteren Epidermis der Rhoeo discolor (im Durchschnitt bei 0,48 zu
0,27). Als osmotischen Druck läßt sich nun für Allium cepa berechnen:
   8,314  273  0,48  1089,46 [Pa]. Für Rhoeo discolor entsprechend: 612,82 [Pa],
Interpretation:
Als erstes Ergebnis können wir feststellen, das die Zellen der Epidermis bei der Zwiebel einen
osmotischen Wert von etwa 0,48 aufweist, wohingegen die Zellen der unteren Epidermis von Rhoeo discolor
einen geringeren Wert, nämlich 0,27 aufweisen. Die Bedeutung dieser Beobachtung ist folgende:
Die Zellen von Allium cepa stammen aus der Zwiebel, die Zellen von Rhoeo discolor aus den Blättern. Nun ist
deren Funktion unterschiedlicher Natur. Die Zwiebel dient vornehmlich als Speicherorgan und auch der
vegetativen Fortpflanzung, die Blätter von Rhoeo discolor dagegen lediglich der Photosysnthese. Dies bedeutet,
daß die Konzentration an gelösten energiereichen Stoffen, wie zum Beispiel Zucker, in der Zwiebel von Allium
höher ist als in den Blättern von Rhoeo, wo sie als Reserve gespeichert werden, was in den Blättern von Rhoeo
nicht der Fall ist. Somit besitzen die untersuchten Zwiebelzellen einen höheren osmotischen Druck als die Zellen
von Rhoeo. Daher zeigen die Zwiebelzellen erst bei höheren konzentrierten Lösungen (0,48) Plasmolyse,
wohingegen die Zellen von Rhoeo bereits bei einer geringer konzentrierten Lösung (0,27) diesen Effekt
aufweisen. Ferner zeigen die leicht unterschiedlichen Werte der einzelnen Kurse (von 0,45 bis 0,56 bei Allium
und 0,25 bis 0,3 bei Rhoeo), daß für den osmotischen Druck nur durch Mittelwertberechnung zuverlässige
Werte bestimmbar sind.