Schü­ler­ver­su­che mit Prä­sen­ta­ti­on

Ab­bil­dung 1:
Rha­bar­ber nach Plas­m­o­ly­se
Quel­le: ZPG Bio­lo­gie

1. For­mu­lie­ren Sie eine Fra­ge­stel­lung / Hy­po­the­se und be­schrei­ben Sie Ihre Be­ob­ach­tun­gen.
   
   Fra­ge­stel­lung: Wie ver­än­dert sich ein Rha­bar­ber­stän­gel in de­mi­ne­ra­li­sier­tem Was­ser?
   Hy­po­the­se z.B: Er wird dün­ner. Er wird di­cker. Er schrumpft in sich zu­sam­men. Er rollt sich auf.
   Be­ob­ach­tung: Bei dem ge­spal­te­nen Stän­gel im Was­ser haben sich die ein­zel­nen Ge­we­be­strei­fen nach außen auf­ge­rollt.

2. Er­klä­rung:
   Die Zell­wän­de le­ben­der, un­ver­holz­ter Zel­len, wie sie im saft igen Pflan­zen­stän­geln vor­kom­men, sind meist elas­tisch. Außer von der Zell­wand sind die Zel­len von einer se­mi­per­me­a­b­len Mem­bran um­ge­ben. Der Zell­saft hat eine hö­he­re Kon­zen­tra­ti­on an ge­lös­ten Teil­chen als rei­nes Was­ser der Um­ge­bung. Des­halb strömt os­mo­tisch Was­ser in die Zel­len ein, bis sie prall ge­füllt sind. Es ent­steht ein Druck von innen auf die Zell­wand (Turgor­druck). Da die ein­zel­nen Zel­len im Stän­gel in einen Ge­we­be­ver­band ein­ge­bun­den sind, kön­nen sie sich durch die Was­ser­auf­nah­me nur be­dingt aus­deh­nen. Der un­ge­spal­te­ne Stän­gel be­hält des­halb seine ur­sprüng­li­che Form bei und krümmt sich nicht.
   
   Durch das Ein­schnei­den der Stän­gel wer­den Bin­dun­gen im Zell­ge­we­be zer­stört. Zuvor ein­ge­eng­te Zel­len kön­nen sich nun aus­deh­nen. Sie neh­men so lange Was­ser auf, bis der Druck in­ner­halb und au­ßer­halb der Zelle aus­ge­gli­chen ist. Die Krüm­mung der Stän­gel­strei­fen wird ge­för­dert, da Zel­len un­ter­schied­li­cher Stän­gel­schich­ten ver­schie­den elas­tisch sind und sich bei Was­ser­auf­nah­me un­ter­schied­lich stark aus­deh­nen kön­nen. So sind die Zell­wän­de im Stän­ge­lin­ne­ren elas­ti­scher als an der Stän­ge­lau­ßen­sei­te. Wenn der Stän­gel in rei­nem Was­ser steht, neh­men die in­ne­ren Zel­len mehr Was­ser auf als die äu­ße­ren, ihr Zel­lin­nen­druck ist dann höher und die Stän­gel­strei­fen rol­len sich nach außen.

   Steht der Stän­gel in kon­zen­trier­ter Koch­salz- oder Zu­cker­lö­sung, so geben die Zel­len os­mo­tisch Was­ser ab. Die Ge­we­be­strei­fen sind nicht oder nur noch wenig ge­krümmt.
   
   Manch­mal kann man am We­ges­rand Stie­le von Lö­wen­zahn­blü­ten­köpf­chen ent­de­cken, die zu­fäl­li­ger­wei­se kurz un­ter­halb der Blüte ab­ge­schnit­ten oder ab­ge­bis­sen wor­den sind. Beim Ein­trock­nen des bei der Ver­let­zung ge­spal­te­nen Stie­les kön­nen sich beide Enden schne­cken­för­mig auf­rol­len.

3. Rück­gän­gig ma­chen durch Er­set­zen der Zu­cker bzw. Salz­lö­sung durch de­mi­ne­ra­li­sier­tes Was­ser. Die ein­ge­roll­ten Stän­gel stre­cken sich wie­der.

Nach: Stein­ecke H., Meyer I., Pohl-Apel G. (2007). Klei­ne bo­ta­ni­sche Ex­pe­ri­men­te mit CD-ROM. Frank­furt : Ver­lag Harri Deutsch

Ab­bil­dung 2ab:
Pflan­zen­ge­we­be mit ver­schie­de­nen
Fest­stof­fen,
a: zu Be­ginn,
b. nach 15 Mi­nu­ten
Quel­le: ZPG Bio­lo­gie

1. For­mu­lie­ren Sie eine Fra­ge­stel­lung und eine Hy­po­the­se.
   Wie ver­än­dern die Fest­stof­fe Salz, Zu­cker und Stär­ke das Ge­we­be von Kar­tof­feln?
   Die Kar­tof­fel schrumpft. Die Kar­tof­fel saugt die Stof­fe auf.
   
   
2. Be­ob­ach­tung: Die Kar­tof­fel­hälf­ten mit Salz und Zu­cker fül­len sich mit Flüs­sig­keit, die Kar­tof­fel­hälf­te mit Stär­ke sowie die un­ge­füll­te Kar­tof­fel­hälf­te blei­ben un­ver­än­dert.
   
   
3. Er­klä­rung: Salz und Zu­cker sind os­mo­tisch wirk­sam, den Kar­tof­fel­zel­len wird Was­ser ent­zo­gen. Stär­ke ist nicht os­mo­tisch wirk­sam.
   
   
4. Stärke → große Mo­le­kü­le, nicht lös­lich, os­mo­tisch nicht wirk­sam, Kom­pakt­spei­che­rung: mehr En­er­gie auf we­ni­ger Raum;
   Glu­co­se → re­la­tiv klei­ne Mo­le­kü­le, lös­lich, os­mo­tisch wirk­sam, we­ni­ger En­er­gie pro Vo­lu­men­ein­heit

Ab­bil­dung 3:
Dif­fu­si­on von Koh­len­stoff­di­oxid
durch eine se­mi­per­me­able Mem­bran
(links), Ver­gleichs­lö­sung (rechts)
Quel­le: ZPG Bio­lo­gie

1. For­mu­lie­ren Sie eine Fra­ge­stel­lung und eine Hy­po­the­se.
   z.B. Kann Koh­len­stoff­di­oxid durch eine se­mi­per­me­able Mem­bran dif­fun­die­ren? Koh­len­stoff­di­oxid kann durch eine Mem­bran dif­fun­die­ren, weil die Teil­chen klein sind.

2. Mo­del­l­ex­pe­ri­ment: Koh­len­stoff­di­oxid wird z.B. aus den Zel­len ins Blut ab­ge­ge­ben. Koh­len­stoff­di­oxid pas­siert dabei die Zell­mem­bran.

3. Be­ob­ach­tung: In­ner­halb von we­ni­gen Mi­nu­ten ent­färbt sich die pink­far­be­ne Lö­sung, in dem Glas, das den Mi­ne­ral­was­ser-Schlauch ent­hält. Die Lö­sung im an­de­ren Glas än­dert ihre Farbe nicht.

4. Er­klä­rung: Koh­len­stoff­di­oxid dif­fun­diert aus dem Schlauch in die um­ge­ben­de Lö­sung. Koh­len­stoff­di­oxid re­agiert mit Was­ser zu einer sau­ren Lö­sung durch Bil­dung von Oxo­ni­um-Ionen. Die saure Lö­sung neu­tra­li­siert die Na­tron­lau­ge. Phe­nol­ph­thal­ein zeigt durch die Ent­fär­bung an, dass die al­ka­li­sche Lö­sung ver­schwin­det.

Ab­bil­dung 4 a, b,c:
Os­mo­se bei Hüh­ner­ei­ern
Bild­quel­le: ZPG Bio­lo­gie

Her­stel­lung der Lö­sun­gen :

• Es­sig­säu­re (w = 10%): 100g Es­si­ges­senz (w = 25 %) mit 150g Was­ser auf­fül­len.
• Ge­sät­tig­te Salz­lö­sung: 50 g Salz in 150 mL Was­ser lang­sam unter stän­di­gem Rüh­ren lösen.
• Na­tri­um­chlo­ridlö­sung (w = 5 %): 10 g Koch­salz in 190 mL Was­ser lösen.
  
  

1. Fra­ge­stel­lung: Kön­nen Hüh­ner­ei­er ohne Scha­le durch die Ei­haut Stof­fe auf­neh­men?
   Hy­po­the­se: Die Haut der Hüh­ner­ei­er ist was­ser­durch­läs­sig. Die Haut der Hüh­ner­ei­er ist für Zu­cker oder Koch­salz durch­läs­sig.

2. Be­ob­ach­tung: Die „ge­schäl­te“ Ei­hälf­te ver­grö­ßert sich in de­mi­ne­ra­li­sier­tem Was­ser, platzt even­tu­ell. In der Zu­cker­lö­sung schrumpft der In­halt des Eis. Bei der 5%igen Koch­salz­lö­sung bleibt das Ei un­ver­än­dert. Mess­rei­he als Wer­te­ta­bel­le Zeit/ Masse

3. Er­klä­rung: Die Ei­haut ist eine se­mi­per­me­able Mem­bran im Ge­gen­satz zur Kalk­scha­le, die was­se­r­un­durch­läs­sig ist.
   De­mi­ne­ra­li­sier­tes Was­ser: hy­po­to­ni­sche Lö­sung außen, Was­ser dringt os­mo­tisch in das Ei ein.
   Koch­salz­lö­sung, 5%ig: un­ge­fähr iso­to­ni­sche Lö­sung, bleibt gleich.
   Koch­salz­lö­sung ge­sät­tigt: hy­per­to­ni­sche Lö­sung außen, Was­ser strömt aus dem Ei her­aus.
   Ent­kal­kung des Eis:
   CaCO ₃ + 2 H ₃ O ⁺ → Ca ²⁺ + CO ₂ + 3 H ₂ O
   Gasent­wick­lung durch CO ₂

nach: Holl, G., Ja­e­ni­cke, J., Mon­zer, A. (1995). Bio­lo­gie heute Öko­lo­gie. Han­no­ver: Schro­edel