Lernziele
In dieser Lektion werden die Schüler
- Beschreiben Sie die Osmose und den osmotischen Druck
- Beschreiben Sie Lösungsmittel und gelösten Stoff
- Beschreiben der Lösung und verschiedener Arten von Lösungen
- Verstehen Sie die Wirkung der Osmose in Pflanzenzellen
- Verstehen Sie die Wirkung der Osmose in tierischen Zellen
Was ist Osmose?
Osmose ist die Bewegung von Wasser von einer hohen zu einer niedrigen Konzentration durch eine semipermeable Membran. Osmose bezieht sich nur auf die Bewegung von Wassermolekülen. Es ist eine spezielle Art der Diffusion.
Es ist ein passiver Transport, was bedeutet, dass keine Energie angewendet werden muss.
Eine verdünnte Lösung enthält eine hohe Konzentration an Wassermolekülen, während eine konzentrierte Lösung eine niedrige Konzentration an Wassermolekülen enthält.
Die unterschiedlichen Konzentrationen an gelösten Stoffen auf beiden Seiten der Membran verursachen einen osmotischen Druck. Wenn eine Osmose auftritt, bewegt sich Wasser von der Seite der Membran mit einem geringeren osmotischen Druck zur Seite der Membran mit dem höheren osmotischen Druck.
Wenn die Wasserkonzentration auf beiden Seiten der Membran gleich ist, ist die Bewegung des Wassermoleküls in beide Richtungen gleich. Es wird keine Nettobewegung von Wassermolekülen geben.
Osmose in lebenden Zellen
Zellen enthalten verdünnte Lösungen von Ionen, Zuckern und Aminosäuren.
Die Zellmembran ist teilweise durchlässig. Durch Osmose gelangt Wasser in die Zellen hinein und aus diesen heraus.
Ein wichtiges Beispiel für Osmose ist die Bewegung von flüssigen (Lösungsmittel-) Molekülen über eine Zellmembran in eine Zelle mit einer höheren Konzentration an gelösten Stoffen.
Was ist osmotischer Druck?
Osmotischer Druck ist der Druck, der die Diffusion von Wasser durch semipermeable Membranen verursacht. Sie nimmt aufgrund einer Erhöhung der Konzentration der gelösten Stoffe in der Lösung zu.
Was sind Lösungsmittel und gelöste Stoffe?
Osmose befasst sich mit chemischen Lösungen. Lösungen bestehen aus zwei Teilen - einem Lösungsmittel und einem gelösten Stoff.
Wenn sich ein gelöster Stoff in einem Lösungsmittel löst, wird das Endprodukt als Lösung bezeichnet. Salzwasser ist ein Beispiel für eine Lösung; Salz ist der gelöste Stoff und Wasser ist das Lösungsmittel.
Was sind die verschiedenen Arten von Lösungen?
Es gibt drei Arten von Osmoselösungen - die isotonische Lösung, die hypotonische Lösung und die hypertonische Lösung. Verschiedene Arten von Lösungen haben aufgrund von Osmose unterschiedliche Auswirkungen auf Zellen.
1. Hypertonisch - Eine hypertonische Lösung ist das Gegenteil einer hypotonischen Lösung. Außerhalb der Zelle befindet sich mehr gelöster Stoff als innerhalb der Zelle. Bei dieser Art von Lösung bewegt sich das Wasser aus der Zelle heraus und bewirkt, dass die Zelle schrumpft.
2. Isotonisch - Eine isotonische Lösung hat sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle die gleiche Konzentration an gelösten Stoffen. Unter diesen Bedingungen gibt es keine Nettobewegung des Lösungsmittels; In diesem Fall ist die Wassermenge, die in die Zellmembran eintritt und aus dieser austritt, gleich.
3. Hypotonisch - In einer hypotonischen Lösung gibt es eine höhere Konzentration an gelösten Stoffen innerhalb der Zelle als außerhalb der Zelle. In einer hypotonischen Lösung wandert das Wasser in die Zelle und kann dazu führen, dass die Zelle anschwillt. Zellen, die keine Zellwand haben, wie z. B. tierische Zellen, könnten in dieser Art von Lösung explodieren.
Auswirkungen der Osmose in Pflanzenzellen
- Hypotonisch
- Hypertonisch
- Pflanzenzellen sind von einer starren Zellwand umgeben. Wenn die Pflanzenzelle in eine hypotonische Lösung gegeben wird, nimmt sie Wasser durch Osmose auf und beginnt zu quellen, aber die Zellwand verhindert, dass es platzt. Die Pflanzenzelle soll "prall" geworden sein, dh geschwollen und hart. Der Druck in der Zelle steigt an, bis dieser Innendruck gleich dem Außendruck ist. Dieser flüssige oder hydrostatische Druck wird als "Turgordruck" bezeichnet und verhindert die weitere Nettoaufnahme von Wasser.
- Prallheit ist für Pflanzen sehr wichtig, da sie zur Aufrechterhaltung der Steifheit und Stabilität des Pflanzengewebes beiträgt. Da jede Zelle einen Turgordruck auf ihren Nachbarn ausübt, erzeugt sie eine Spannung des Pflanzengewebes, die es den grünen Pflanzenteilen ermöglicht, aufzustehen. ins Sonnenlicht.
- Wenn eine Pflanzenzelle in eine hypertonische Lösung gegeben wird, diffundiert das Wasser aus dem Zytoplasma der Zelle heraus und die Pflanzenzelle soll "schlaff" geworden sein. Wenn die Pflanzenzelle dann unter einem Mikroskop beobachtet wird, wird bemerkt, dass das Zytoplasma geschrumpft und von der Zellwand weggezogen ist. Dieses Phänomen nennt man Plasmolyse. Der Vorgang wird umgekehrt, sobald die Zellen in eine hypotonische Lösung überführt werden (Deplasmolyse).
- Wenn eine Pflanzenzelle in eine isotonische Lösung gegeben wird, tritt ein Phänomen auf, das als "beginnende Plasmolyse" bezeichnet wird. "Anfänglich" bedeutet "im Begriff zu sein". Obwohl die Zelle nicht plasmoslysiert ist, ist sie auch nicht prall. In diesem Fall hängen die grünen Pflanzenteile herab und können die Blätter nicht im Sonnenlicht halten.
Auswirkungen der Osmose in tierischen Zellen
- Tierzellen haben keine Zellwände, daher quellen Tierzellen in hypotonischen Lösungen auf und explodieren. Wenn zu viel Wasser in die Tierzelle gelangt, kann es platzen - dies wird als Lyse bezeichnet. Sie können nicht prall werden, da es keine Zellwand gibt, die das Platzen der Zelle verhindert. Wenn die Zelle zu platzen droht, pumpen Organellen, sogenannte kontraktile Vakuolen, Wasser aus der Zelle, um dies zu verhindern.
- In hypertonischen Lösungen diffundiert Wasser aufgrund von Osmose aus der Zelle und die Zelle schrumpft. Wenn zu viel Wasser die Tierzelle verlässt, kann es schrumpfen - dies nennt man Krenation. Daher muss die Tierzelle immer von einer isotonischen Lösung umgeben sein. Im menschlichen Körper stellen die Nieren den notwendigen Regulationsmechanismus für das Blutplasma bereit. Die Konzentration von Wasser und Salz, die von den Nieren aus dem Blut entfernt wird, wird von einem Teil des Gehirns gesteuert, der als Hypothalamus bezeichnet wird. Der Prozess der Regulierung der Konzentration von Wasser und Mineralsalzen im Blut wird als Osmoregulation bezeichnet.
- Tiere, die an Land leben, müssen Wasser sparen, ebenso Tiere, die in salzigem Meerwasser leben. Tiere, die im Süßwasser leben, haben das gegenteilige Problem; Sie müssen überschüssiges Wasser so schnell entfernen, wie es durch Osmose in ihren Körper gelangt.
