Thermodynamische Grundlagen der Quellung und Osmose und deren zellphysiologische Bedeutung

Zusammenfassung

Wie in der Einleitung gezeigt werden konnte, besitzen die Vacuolen pflanzlicher Zellen eine lebenswichtige Bedeutung für die Plasmaquellung der höheren Landpflanzen. Das Vacuom stellt ein Wasserreservoir dar, welches als entscheidende Voraussetzung für alle homoiohydren Arten anzusehen ist. Aus dem typischen Aufbau ihrer Zellen, Zellwand, Plasma = semipermeable Membran, Vacuole, ergibt sich die Fähigkeit zur Osmose. Mit den dabei auftretenden Gesetzmäßigkeiten hatten sich bereits Pfeffer (1877) und De Vries (1884b, vgl. Stocking 1956) befaßt, und dann vor allem von physikalisch-chemischer Seite Van’t Hoff (1887). Ein wichtiges Ergebnis dieser Arbeiten war, daß zwischen osmotischen Gesetzen und Gasgesetzen eine Analogie besteht. Sie gilt aber auch gegenüber den Quellungserscheinungen. Dies läßt sich besonders gut mit Hilfe thermodynamischer Überlegungen aufzeigen, weshalb wir uns in diesem Abschnitt mit den in diesem Zusammenhang wichtigen Grundlagen befassen wollen. Wir beginnen mit der Besprechung der allgemein bekannten Osmose (vgl. Glasstone und Lewis 1965, S. 8–11 und 242). Aus der experimentell in geeigneten Osmometern [z. B. Berkeley und Hartley (1904), Morse und Frazer (1905)] nachweisbaren, allerdings strenggenommen nur für verdünnte Lösungen gültigen Beziehung π V = c und $\frac{\pi } {T} = c$ (π = osmotischer Druck, V = Volumen der Lösung, T = absolute Temperatur, c = Konstante) ergibt sich bei Berücksichtigung von molaren Konzentrationen die Van’t HoFFsche Gleichung

$$ \pi \,V = R\,T $$

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R entspricht darin annähernd der Gaskonstanten.

Herrn Dr. W. Borchard, Physikalisch-Chemisches Institut der T. H. Clausthal, danden wir für zahlreiche grundsätzliche Diskussionsbeiträge und wertvolle Ratschläge.