Wo lassen sich Plasmolyse und Deplasmolyse einordnen?

Bin gerade dabei mir fürs Abi in Bio alles anzugucken und Zusammenfassungen/Übersichten zu machen. Nun bin ich bei der Biomembran, genauer bei den Transportvorgängen...
So wie ich es jetzt verstanden habe sind passive Transportvorgänge Osmose und Diffusion, dann gibt es auch noch aktive Transportmechanismen, sind diese auch noch unterteilt? Und dann gibt es so wie ich es verstanden habe Endo und Exocytose? Diese sind extra und unabhängig vom aktiven/passiven Transport oder wo werden diese zugeordnet?
Nun zu meiner eigentlichen Frage, wozu gehört Plasmolyse und Deplasmolyse sowie Membranfluss?

Ich würde mich sehr über eine Antwort freuen und bedanke mich hiermit schon mal im Vorraus!
Auch falls ihr mir nicht antworten könnt, euch noch einen schönen Tag :)

Answer 1

[CliffBaxter]

Hi,

"Wasserhaushalt der Pflanzenzelle".

Den "Stofftransport in die Zelle und aus der Zelle" kannst du in

• Diffusion
• Osmose
• aktiver Transport
• Endocytose
• Exocytose

gliedern.

Die Plasmolyse ist ein Phänomen der lebenden Pflanzenzelle, anhand dessen sich veranschaulichen lässt, wie Pflanzen Wasser aufnehmen.

Legt man Pflanzenzellen in eine konzentrierte Salz- oder Zuckerlösung, löst sich das Cytoplasma (in dem Fall spricht man auch gern vom "Protoplasma", das ist die lebende Substanz der Zelle, ohne Zellkern und Vakuole) von der Zellwand ab, es tritt Plasmolyse ein.

Legt man die Zellen daraufhin in Leitungswasser, legt sich das Cytoplasma wieder der Zellwand an (Deplasmolyse).

Daraus ist zu schließen, dass das Volumen, das sich in der Zelle verändert (das ist nicht das Cytoplasma, sondern der Zellsaftraum (= Vakuole)), das Volumen der Vakuole also, abhängig ist, von der Konzentration des Außenmediums.

Ferner lässt sich aufgrund der Beobachtung vermuten, dass der Plasmolyse ein osmotischer Vorgang zugrunde liegt.

Wasser tritt aus der Vakuole, durch das Cytoplasma, in eine höher konzentrierte Außenlösung über, die Vakuole schrumpft, dies wird umgekehrt, wenn die Zellsaftkonzentration größer als die des Außenlösung wird, nun dringt Wasser in die Vakuole ein. Die Osmose wiederum beruht auf der Diffusion durch eine semipermeable oder selektiv permeable ("halbdurchlässige") Membran. Diese halbdurchlässige Membran kann man anhand der Beobachtung der Plasmolyse versuchen zu lokalisieren. Es schrumpft der Cytoplasmschlauch und löst sich dabei von der Zellwand ab. Die Zellwand scheint also frei wasserdurchlässig und durchlässig für gelöste Substanzen zu sein, die Hülle um das Cytoplasma hingegen, die es dazu noch zu geben scheint, die man aber lichtmikrospopisch nicht sehen, sondern nur erahnen kann, scheint hingegen eben die halbdurchlässige Membran zu sein, die zwischen Zellwand und Cytoplasma liegt und das Cytoplasma zur Zellwnad hin abgrenzt, das sog. Plasmalemma.

Die biologische Bedeutung dieses Phänomens liegt darin, dass die Pflanze dafür sorgt, dass ihr Zellsaft gewöhnlich höher konzentriert ist, als die Außenlösung, was dazu führt, dass die Vakuolen prall gefüllt sind und der Cytoplasmaschlauch wie ein Ballon von innen gegen die Zellwand drückt, diese wird dadurch maximal gedehnt, bis ein Gleichgewicht zwischen osmotischem Druck des Zellsaftes und dem sich entgegenstellenden Zellwanddruck eintritt, das verleiht dem Pflanzenkörper Stabilität, so dass er aufrecht stehen und wachsen kann. Den Druck des Zellsaftes auf die Zellwand, nennt man Turgor https://de.wikipedia.org/wiki/Turgor

Der Turgor und seine Aufrechterhaltung sind von entscheidender Bedeutung für das pflanzliche Leben. Jeder kennt es, wenn eine Blume nicht gegossen wird, verlieren die Zellen ihre Turgeszenz, die Blume fängt an zu welken und lässt alles hängen, dies lässt sich mit den Vorgängen der Osmose und darauf beruhenden Plasmolyse bzw. Deplasmolyse veranschaulichen. Gruß, Cliff

Comments

[meredith21]

Es gibt jetzt also: Osmose, Diffusion und dabei noch Diffusion durch Lipidschicht, Poren, Carrier-vermittelte = (passive Transportvorgänge) und um dies an der Zelle zu veranschaulichen gibt es Plasmolyse und Deplasmolyse; Endo- und Exocytose beruhend auf Membranfluss und dann noch aktive Transportvorgänge?

Gehört die Diffusion durch die Lipidschicht/Poren/ Carrier-vermittelt zu den passiven Transportvorgängen? Weil Diffusion an sich ja passiv ist. Ist Endo/Exocytose ebenfalls passiv oder kann man dies nicht zuordnen. Außerdem verstehe ich noch nicht so ganz den Zusammenhang Endo-/Exocytose mit dem Membranfluss

Vielen Dank aber schon mal für die bisherige sehr ausführliche Antwort!

[CliffBaxter]

@meredith21

es gibt

• Diffusion, das ist eine durch thermische Bewegung verursachte Orts- und Lageveränderung von Teilchen = passiv.
• Osmose das ist Diffusion durch eine semipermeable Membran. Diffusion durch eine Lipidschicht, die nicht alles durchlässt, sondern nur Wasser, ist eingeschränkte Diffusion und ist somit Osmose = passiv
• Poren (Kanalproteine) oder Carrier (Transportproteine) erleichtern die Diffusion der Stoffe, die sie durchlassen oder transportieren. Wir können also hier von erleichterter Diffusion sprechen = passiv. Transportptroteine binden die Stoffe, die sie transportieren, ähnlich wie ein Enzym sein Substrat bindet. Statt einer begünstigten chemischen Reaktion, verhelfen sie ihnen durch Konformationsänderung durch die Membran. Diese Transporter oder Carrier sind also mit Enzymen vergleichbar, nur dass sie anstatt einer enzymatischen Reaktion, einen vektoriellen Transport katalysieren. Bei erleichterter Diffusion ist der Transport passiv (s.u.).
• Plasmolyse ist ein Phänomen pflanzlicher Zellen, auf Osmose beruhend und auf deren Bedeutung für die lebende Zelle verweisend, zugleich ein exemplarisches Beispiel der Vorgänge der Osmose = passiv
• um passiven und aktiven Transport zu unterscheiden, muss man schauen, inwiefern ein elektrochemischer Gradient, das ist ein Konzentrationsgradient oder Ladungsgradient (z.B. ein Ionengradient) über die Membran vorliegt und ob der Transport des Stoffes diesem Gradienten folgt, wenn er "bergab", entlang des Gefälles des Gradienten erfolgt, dann ist er passiv (Diffusion, erleichterte Diffusion) oder gegen den Konzentrationsgradienten, "bergauf" erfolgt, dann ist der Transport aktiv, denn für ihn muss eine Form von Energie (z.B. ATP) aufgewendet werden.
• Endo- und Exocytose sind Membranvesikeltransporte von Makromolekülen oder Partikeln, sie sind in ihrer Funktionsweise komplex und bedürfen einer Steuerung durch die Zelle, sowohl was die von der Bildung von Membranvesikeln, als auch was die Membranfusionsprozesse betrifft. Bei der Endocytose schnüren sich korbartige Einbuchtungen der Membran ab, umschließen Stoffe, anschließend schnürt sich das Membranbläschen ab, welches in die Zelle ("endo" = hinein) transportiert werden, ihr Inneres entspricht also der vorher nach außen gewandten Seite der Membran, sie umschließen extrazelulläre Stoffe, die in die Zelle aufgenommen werden sollen. Bei der Exocytose fusioniert ein Vesikel, welches das Cytoplama durchquert hat und z.B. vom Golgi-Apparat kommt, mit der äußeren Membran der Zelle, so dass der Inhalt des Vesikels nach außen abgegeben wird und die Zelle verlässt ("exo = hinaus"). Allein das Verschmelzen (sollen) von zwei gegenüberliegenden Membranabschnitten, z.B. eines Vesikels, mit seiner Zielmembran, ist ein äußerst komplexer, noch nicht bis in jedes Detail verstandener, Vorgang, der durch bestimmte Proteine unterstützt wird, die die Zelle bereistellt: sog. "SNARE-Proteine" (soluble N-ethylmaleimide sensitive fusion proteine attachment protein receptor), vgl.: https://www.researchgate.net/figure/A-model-describing-interactions-between-Munc18-1-and-SNARE-proteins-together-with-the_fig6_51222949 wir können daher hier nicht von einem überschaubaren, passiven oder diffusionsähnlichen Vorgang sprechen, sondern von einem durch die Zelle gesteuerten Transportprozess, der sich die Membraneigenschaften zunutze macht, indem er Teile von ihnen, als quasi "Einkaufstüten" verwendet, um Stoffe einzutüten und von A nach B zu bringen und durch Fusion mit Zielmebranen, diese in andere Zellkompartimente, in die Zelle hinein oder aus der Zelle heraus zu schleusen.
• Membranfluss bedeutet, dass das fortlaufende Abschnüren von Vesikeln in einem Membrangebiet und das fortaufende Verschmelzen mit bestimmten Zielmembranen woanders, an einer Stelle ständig Material entzieht und an andere Stelle dieses Membranmaterial ergänzt. Das Material, welches andernorts ankommt, kann hingegen wieder für den umgekehrten Prozess verwendet werden. Vesikel, die mit der äußeren Zellmembran verschmelzen, ergänzen das Membranmaterial an dieser Stelle, eine Endocytose verwendet Material der äußeren Zellmembran und verfrachtet es wieder ins Zellinnere, z.B. um mit Peroxisomen zu verschmelzen u.s.w. Dadurch gerät das Membranmaterial als Ganzes, in einen großen Kreislaufprozess, dem Membranfluss. Die Ursache des Membranflusses sind also die durch die Zelle betriebenen Transportwege der Endocytose und Exocytose.

Gruß, Cliff