„Kartoffelzylinder in Salzwasser“ (Experiment zum Thema Osmose/Plasmolyse/Deplasmolyse) Protokoll vom 09.01.2014 Christian Gebhardt, LiV am Studienseminar für Gymnasien Kassel Email: [email protected]
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Vorbereitung: Materialien:
1 Kartoffel
1 Apfelausstecher
1 Messer
1 Lineal
3 Bechergläser
1 Spatel
1 Glasstab
Chemikalien:
Destilliertes Wasser
Natriumchlorid
Durchführung: Schritt 1: Es werden drei Kartoffelzylinder mithilfe eines Apfelausstechers aus einer
Kartoffel ausgestochen (vgl. Abb.1 im Anhang).
Schritt 2: Die Länge der Kartoffelzylinder wird mit einem Messer auf exakt 3,0 cm
gekürzt.
Schritt 3: Die Kartoffelzylinder werden für 12 Stunden in unterschiedliche Lösungen
eingelegt:
Becherglas Nr. 1: Der erste Kartoffelzylinder wird in 100,0 ml destilliertem
Wasser eingelegt.
Becherglas Nr. 2: Der zweite Kartoffelzylinder wird in 100,0 ml 1%ige
Natriumchloridlösung eingelegt.
Becherglas Nr. 3: Der dritte Kartoffelzylinder wird in 100,0 ml 10%ige
Natriumchloridlösung eingelegt.
Schritt 4: Nach 12 Stunden werden die drei Kartoffelzylinder aus den Lösungen
genommen. Es wird erneut die Länge gemessen.
Beobachtungen: B1. Der Kartoffelzylinder in destilliertem Wasser wurde größer und misst nun 3,2cm in
der Länge. Seine Konsistenz ist hart.
B2. Der Kartoffelzylinder in der 1%igen Kochsalzlösung hat sich weder vergrößert, noch
verkleinert und misst weiterhin 3,0cm in der Länge. Seine konsistent ist hart.
B3. Der Kartoffelzylinder in der 10%igen Kochsalzlösung wurde kleiner und misst nun
2,8cm in der Länge. Seine Konsistenz ist schwammig/weich.
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Tabelle 1: Längenveränderungen der Kartoffelzylinder in unterschiedlichen
Natriumchloridlösungen
Kartoffelzylinder in
destilliertem Wasser
Kartoffelzylinder in
1%iger
Natriumchlorid-
Lösung
Kartoffelzylinder in
10%iger
Natriumchlorid-
Lösung
Länge zu Beginn des
Experiments
3,0 cm 3,0 cm 3,0 cm
Länge nach 12
Stunden in Lösung
3,2 cm 3,0 cm 2,8 cm
Auswertung: Die Messwerte (vgl. Tab.1) werden in Diagramm 1 zusammengeführt. Durch das Verbinden
der drei Messwerte kann die Längenzunahme eines Kartoffelzylinders (3,0 cm) bei
unbekannter Konzentration diskutiert und in einem weiteren Experiment überprüft werden.
Diagramm 1: Längenveränderung eines Kartoffelzylinders (3cm Länge) nach 12
Stunden in unterschiedlichen Natriumchloridlösungen.
2,7
2,8
2,9
3
3,1
3,2
3,3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Länge des Kartoffel-
zylinders in [cm]
Konzentration der Natriumchloridlösung in [%]
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Die Längenveränderungen der Kartoffelzylinder können durch das Prinzip der Osmose bzw.
durch die beiden Vorgänge der Plasmolyse und Deplasmolyse erklärt werden. Im Folgenden
werden die Beobachtungen B1, B2, und B3 (vgl. Beobachtungen) jeweils in A1, A2 und A3
ausgewertet:
A1: Ist die Natriumchlorid-Konzentration der Lösung geringer als im Zellsaft der
Kartoffelzellen, so strömt Wasser in die Zellen. Hierbei ist der osmotische Wert des
umgebenden Milieus kleiner als im Zellsaft (= hypotones Milieu). Der Turgor nimmt
zu und der Protoplast drückt gegen die Zellwand. Die Zellen sind voll turgeszent.
Dieser Vorgang wird Deplasmolyse bezeichnet.
Infolgedessen nehmen die Kartoffelzylinder 0,2cm in der Länge zu.
A2: Ist die Natriumchlorid-Konzentration der Lösung im Vergleich zum Zellsaft der
Kartoffelzellen etwa gleich, so strömt genauso viel Wasser aus der Zelle, wie in die
Zelle hinein. Hierbei entspricht der osmotische Wert des umgebenden Milieus dem im
Zellsaft (= isotones Milieu). Man spricht auch von Grenzplasmolyse. Infolgedessen
nehmen die Kartoffelzylinder in der Länge weder zu noch ab. Die Länge des
Kartoffelzylinders nach 12 Stunden beträgt weiterhin 3,0cm. Es ist anzunehmen, dass
der Zellsaft von Kartoffelzellen in großer Näherung einer 1%-Natriumchloridlösung
entspricht.
A3: Ist die Natriumchlorid-Konzentration in der umgebenden Lösung größer als im
Zellsaft der Kartoffelzellen, so strömt Wasser aus den Kartoffelzellen. Hierbei ist der
osmotische Wert des umgebenden Milieus größer als im Zellsaft (= hypertonisches
Milieu). Der Turgor nimmt ab und der Protoplast löst sich von der Zellwand. Dieser
Vorgang wird Plasmolyse genannt. Infolgedessen verringert sich die Länge der
Kartoffelzylinder um 0,2 cm auf 2,8 cm. Darüber hinaus ist die Konsistenz des
Kartoffelzylinders durch den Wasserverlust schwammig bzw. weich.
Literatur:
Purves, W. K., Sadava, D., Orians, G. H., Heller, H. C. (2006). Biologie. Dt. Übers. hrsg. von
Jürgen Markl. München: Elsevier Spektrum Akademischer Verlag.
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Anhang
Abbildung 1: Kartoffelzylinder
Abbildung 2: Einlegen der Kartoffelzylinder in eine 0%ige (Dest. Wasser), 1%ige und 10%ige
Natriumchloridlösung
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Abbildung 3: Ausmessen der Kartoffelzylinder nach zwölf Stunden Einlegzeit (vgl. Tab.1).
Abbildung 4: Längenveränderung der Kartoffelzylinder nach zwölf Stunden in unterschiedlich
konzentrierten Natriumchloridlösungen.
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