AUFGABENSAMMLUNG Ionenfallen

AUFGABENSAMMLUNG
Ionenfallen-Experiment
Lösungen
Das Ionenfallen-Experiment mit Neutralrot führt nur dann zum gewünschten Ergebnis, wenn
der Farbstoff in Leitungswasser gelöst wird. Verwendet man als Lösungsmittel Aqua dest.,
so färben sich die Zellwände rot, aber eine Akkumulation der Farbstoffteilchen in der Vakuole
unterbleibt. Erklären Sie diese Ergebnisse aufgrund folgender Sachverhalte: Leitungswasser
reagiert schwach basisch (pH > 8), Aqua dest. leicht sauer (pH < 6). Bestandteile der Zellwand,
vor allem die Pektine der Mittellamelle, sind negativ geladen.
Löst man Neutralrot in Leitungswasser, so liegen die Neutralrot-Teilchen als Moleküle vor. Diese sind
lipophil und können daher Zellmembran und Tonplast durchdringen und so in die Vakuole diffundieren. Dort ist das Milieu leicht sauer, es liegen also Protonen im Überschuss vor. Dies führt dazu, dass
die Neutralrot-Moleküle jeweils ein Proton aufnehmen und so zu Neutralrot-Ionen werden. Ionen
können aber nur dann Biomembranen passieren, wenn für sie spezielle Transportsysteme vorliegen.
Da dies für Neutralrot-Ionen nicht der Fall ist, sind sie in der Vakuole gefangen. Infolge der Umwandlung von Neutralrot-Molekülen in Neutralrot-Ionen bleibt die Konzentration von Neutralrot-Molekülen
in der Vakuole nahezu Null. Das Konzentrationsgefälle für diese Teilchen von außen nach innen
bleibt also so lange erhalten, wie sich außen noch Neutralrot-Moleküle befinden. Diese diffundieren
somit sämtlich in die Falle.
Löst man dagegen Neutralrot im leicht sauren Aqua dest., so liegen die Teilchen als positiv geladene
Neutralrot-Ionen vor. Diese können schon die Zellmembran nicht durchdringen, gelangen also nur
bis zur Zellwand. Da die Mittellamelle wegen ihres Gehaltes an Pektinen negativ geladen ist, lagern
sich hier die Neutralrot-Ionen an und färben so die Zellwand rot.
Die Färbung der Vakuolen mit Neutralrot ist eine Vitalfärbung. Gibt man zu einem mit Neutralrot gefärbten Präparat eine Lösung von Ethanol, so wird die Farbe aus den Zellen ausgewaschen.
Erläutern Sie den Begriff Vitalfärbung und erklären Sie das Versuchsergebnis!
© 2005 Schroedel, Braunschweig
Biomembranen
Unter einer Vitalfärbung versteht man eine Methode, Zellbestandteile anzufärben, ohne die Zelle vorher abzutöten. Dass bei der Färbung der Vakuole mit Neutralrot die Zellen nicht geschädigt
werden, ist schon daran zu erkennen, dass man sie plasmolysieren kann. Dies ist nur bei intakten
Membranen möglich.
Gibt man zu einem mit Neutralrot gefärbten Präparat eine Lösung von Ethanol, so werden die Zellen
abgetötet und die Membranen zerstört. Daher können nun die Neutralrot-Ionen die Vakuole verlassen und in das umgebende Medium diffundieren: Die Farbe wird aus den Zellen ausgewaschen.