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Das Volumen des Zellsaftraumes (der Vakuole) ist abhängig von der Konzentration des Außenmediums. Der Plasmolyse muß demnach ein osmotischer Vorgang zugrunde liegen.
Wasser tritt aus der Vakuole der Zelle in die konzentrierte (hypertonische) Außenlösung über. Dadurch schrumpft die Vakuole und ihr Zellsaft konzentriert sich. Der Wasseraustritt hört auf, wenn die Zellsaftkonzentration in der Vakuole genau so groß ist wie die Konzentration der Außenlösung (isotonische Lösungen). Ist dagegen die Außenlösung gegenüber dem Zellsaft von geringerer Konzentration (hypotonisch), dringt Wasser in die Vakuole ein. Bei der Osmose handelt es sich um eine Diffusion durch eine halbdurchlässige Membran. Da sich beim Schrumpfen der Vakuole das Protoplasma von der Zellwand abhebt, muß die halbdurchlässige Membran das Plasmalemma sein. dagegen ist die Zellwand sowohl für Wasser als auch für darin gelöste Stoffe durchlässig, wie man mit Farbstoffen leicht zeigen kann.
Normalerweise ist die Konzentration der Außenlösung, die sich in den Kapillarräumen der Zellwand befindet, geringer als die Konzentration des Zellsaftes. Somit ist die Vakuole prall gefüllt und der Zellsaft übt einen beträchtlichen Druck aus, so daß das Cytoplasma gegen die Zellwand gepreßt wird (Turgordruck). Diese wird dadurch elastisch gedehnt, bis der Gegendruck der gedehnten Wand (=Wanddruck) ebenso groß ist, wie der Turgordruck.
Schließzellenfunktion / Spaltöffnungsapparat
Die Spaltöffnungen verbinden das Interzellularsystem mit der Außenluft. Sie liegen zwischen zwei Schließzellen. Diese enthalten Chloroplasten im Unterschied zu den anderen (chloroplastenfreien) Epidermiszellen. Die Wände der Schließzellen sind ungleichmäßig verdickt, die Außen - und Innenwände sind dick, die Wände zu den Nachbarzellen dagegen dünn. Bei Belichtung wird in den Schließzellen durch Photophosphorylierung viel ATP gebildet. Mit dessen Energie werden K+-Ionen durch aktiven Transport entgegen dem Konzentrationsgefälle aus den Nachbarzellen in die Schließzellen gepumpt. Die Anhäufung dieser Ionen läßt den osmotischen Wert der Schließzellen ansteigen. Daher strömt aus den Zellwänden und den Nachbarzellen Wasser nach, der Innendruck der Schließzellen steigt und ihre dünnen Wände wölben sich: der Spalt zwischen den Schließzellen öffnet sich.
Nach Eintritt der Dunkelheit hört die Photosynthese auf; es wird viel weniger ATP gebildet und die K+-Ionen wandern entsprechend dem Konzentrationsgefälle wieder in die Nachbarzellen. Infolgedessen sinkt der osmotische Wert der Schließzellen, Wasser wird an die anderen Zellen abgegeben und die zuvor prall gefüllten Schließzellen erschlaffen: der Spalt schließt sich. Bei großer Trockenheit erschlaffen die Schließzellen infolge Wasserverlustes und der Spalt schließt sich ebenfalls, was die Wasserabgabe der Pflanzen hemmt. Der Öffnungszustand wird außerdem reguliert durch die CO2 - Konzentration in den Interzellularen. Niedrige CO2-Konzentration führt zur Öffnung, hohe zum Verschließen der Spaltöffnung. Wird tagsüber durch Photosynthese das CO2 verbraucht, so bleiben die Spalten (bei guter Wasserversorgung) offen. Hört bei Eintritt der Dunkelheit die Photosynthese auf, so steigt die CO2-Konzentration und der Spalt schließt sich.
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