5.8: Toniciteit in planten

De toniciteit van een oplossing wordt bepaald door de concentratie van de osmotisch werkzame stoffen per kilogram oplosmiddel en hangt af van een hangt af van de permeabiliteit van het celmembraan voor verschillende opgeloste stoffen en de concentratie van stoffen die niet door de semipermeabele membranen in de oplossing kunnen. Toniciteit komt voor in drie mogelijke scenario's die het volume van een cel veranderen: hypertonie, hypotonie en isotonie. De toniciteit van plantencellen verschilt van die van dierlijke cellen omdat cellen verschillen qua structuur en fysiologie.

Planten en hypotone omgevingen

In tegenstelling tot dierlijke cellen leven planten beter in een omgeving waar er meer water is in de extracellulaire omgeving in vergelijking met hun cytoplasmatische binnenkant. In hypotone omgevingen komt water de cel binnen via osmose en zorgt ervoor dat het opzwelt omdat er een hogere concentratie opgeloste stoffen in plantencellen is dan erbuiten. De kracht die wordt opgewekt bij de instroom van water zorgt ervoor dat het plasmamembraan tegen de celwand drukt, en wordt turgordruk genoemd. Plantencellen hebben in tegenstelling tot dierlijke cellen stijve celwanden die de uitzetting van het plasmamembraan door osmose beperken. De celwand voorkomt dat de cel barst en zorgt ervoor dat planten verstijven (turgor worden). Planten kunnen door turgor zichzelf rechtop houden.

Planten en hypertonische omgevingen

Planten verwelken als ze niet voldoende water kunnen opnemen. In een dergelijk scenario wordt hun extracellulaire omgeving hypertoon, waardoor water via osmose de cel verlaat. Hierdoor worden vacuolen kleiner, komt het plasmamembraan los van de celwand en het cytoplasma wordt minder. Dit proces wordt plasmolyse genoemd; planten verliezen de turgordruk en verwelken.

Planten en isotone omgevingen

In isotone omgevingen is water binnen en buiten de plantencellen in balans. Daarom treden er, net als bij dierlijke cellen, geen veranderingen op in het celvolume van planten.

Osmoregulatie in planten

Verschillende planstructuren en strategieën helpen bij het handhaven van een passend osmotisch evenwicht in extreme omstandigheden. Planten in droge omgevingen slaan bijvoorbeeld water op in vacuolen, waardoor ze de opening van hun stoma beperken en hebben ze dikke, wasachtige nagelriemen om onnodig waterverlies te voorkomen. Sommige plantensoorten die in zoute omgevingen leven, slaan zout op in hun wortels. Osmose van water vindt hierdoor plaats in de wortel van de plant.