一般社団法人 日本植物生理学会 The Japanese Society of Plant Physiologists

植物Q&A

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高張液の中の植物細胞

質問者:   中学生   宮崎
登録番号0695   登録日:2006-05-21
植物細胞を高張液に入れると原形質分離が起こりますが、細胞壁と細胞膜の間はどのようになっているか教えて下さい。
宮崎さん

遅くなりましたが、ご質問への回答を送ります。

回答
質問の内容から判断しますと、細胞の吸水などについての知識はもっておられるように思いますが、一応おさらいの意味も兼ねて基本的なことを簡単に説明します。
いま、ビーカーの中を半透膜という膜で完全に二つに仕切り、片方に部屋(A)に薄い砂糖の溶液を入れ、もう一方の部屋(B) にそれよりも濃い砂糖液を等量入れます。しばらく放置しておくと、B の砂糖液の量(体積)が増加し、A の部屋の量(体積)は減少します。増加が止まった時点でA 、B の砂糖の濃度を調べると同じになっています。何故そうなるかというと、半透膜は水の分子は通すけれども、水に溶けている物質(溶質といいます)は通さないため、A からBへだけ水が流入することになるからです。仮に半透膜の仕切りがない状態で薄い砂糖液と濃い砂糖液を隣り合わせてビーカーに入れることができたとすると、時間とともにA、Bの体積の変化はありませんが、やはり砂糖液の濃度は均一になります。この場合は水の分子も、砂糖の分子も自由に移動することができるので、最終的に混じり合ってしまうのです。こういうことが起きるのは、濃度のちがう溶液が隣り合うばあいは、それを構成している物質はそれぞれ濃い方から薄い方へ移動して(拡散といいます)差がなくなるように状態が変わろうとするからです。砂糖液は水の分子と溶けている砂糖の分子とからなっています。水の分子だけに着目すると、濃い砂糖液は薄い砂糖液よりも水の濃度は低いことになり、薄い砂糖液は濃い砂糖液よりも水の濃度は濃いということになります。したがって、最初の実験の場合、砂糖の分子は移動できませんので、水だけがA からBへ移動してしまうことになるのです。
ところで、細胞は動物も植物も外側を細胞膜で囲まれています。細胞膜は半透膜のような性質をもっています(半透性膜)ので、細胞が細胞内の溶液の濃度よりも高い濃度の溶液(高張液)の中に置かれると、細胞内の水は外に流出することになり、細胞の体積は小さくなります。植物の細胞では細胞膜の外側に細胞壁がありますが、細胞壁は一般に水も溶けている物質も通過できます。だから、植物細胞を溶液の中に入れると、細胞壁の内側にある細胞膜は直接溶液に接することと同じになります。高張液の中では細胞膜で囲まれた部分は縮小するため、細胞膜は細胞壁からはがれて細胞壁との間に隙間ができるのです。もう分かったでしょうが、その隙間には当然外の溶液(この場合高張液)で満たされています。
原形質分離を起こした細胞を、今度は低調液(水でもよい)に入れてやると、どのような変化が起きるでしょうか。実験してみましたか?

JSPPサイエンスアドバイザー
勝見 允行
回答日:2006-05-24