Salzwasser 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 Schritt 2: Schritt 3: Schritt 4: Kartoffel ausgestochen (vgl. Abb.1 im Anhang). Die Länge der Kartoffelzylinder wird mit einem Messer auf exakt 3,0 cm gekürzt. 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. Nach 12 Stunden werden die drei Kartoffelzylinder aus den Lösungen genommen. Es wird erneut die Länge gemessen. Beobachtungen: B1. Der destilliertem Wasser wurde größer und misst nun 3,2cm in der Länge. Seine Konsistenz ist hart. B2. Der der 1%igen Kochsalzlösung hat sich weder vergrößert, noch verkleinert und misst weiterhin 3,0cm in der Länge. Seine konsistent ist hart. B3. Der der 10%igen Kochsalzlösung wurde kleiner und misst nun 2,8cm in der Länge. Seine Konsistenz ist schwammig/weich. 1
Salzwasser Tabelle 1: Längenveränderungen der unterschiedlichen Natriumchloridlösungen destilliertem Wasser 1%iger Natriumchlorid- Lösung 10%iger Natriumchlorid- Lösung Länge zu Beginn des 3,0 cm 3,0 cm 3,0 cm Experiments 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. 3,3 3,2 Länge des Kartoffelzylinders in [cm] 3,1 3 2,9 2,8 2,7 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Konzentration der Natriumchloridlösung in [%] Diagramm 1: Längenveränderung eines Kartoffelzylinders (3cm Länge) nach 12 Stunden in unterschiedlichen Natriumchloridlösungen. 2
Salzwasser 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 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. 3
Salzwasser Anhang Abbildung 1: Kartoffelzylinder Abbildung 2: Einlegen der eine 0%ige (Dest. Wasser), 1%ige und 10%ige Natriumchloridlösung 4
Salzwasser Abbildung 3: Ausmessen der Kartoffelzylinder nach zwölf Stunden Einlegzeit (vgl. Tab.1). Abbildung 4: Längenveränderung der Kartoffelzylinder nach zwölf Stunden in unterschiedlich konzentrierten Natriumchloridlösungen. 5