高校1年で習う原形質分離について。

質問

明日レポート提出なのに、原形質分離が分かりません。教えてください。
教えてほしいのは、ユキノシタの葉裏（紅色）を薄く切ったやつを、蒸留水、0.5mol/1ショ糖溶液と、0.3mol/1ショ糖溶液、45％酢酸につけるとどうなるかということです。分離の有無、色の濃淡を答えてほしいです。よろしくお願いします。

回答No.1

sonorin · ベストアンサー

何だか間に合わなかったようですが、一応。

動物細胞には細胞の周囲を細胞膜により囲まれていますが、植物細胞ではさらにその周囲に細胞壁（いわば細胞のしきり）が存在します。
（この点はおそらくもう習っているでしょうが）

細胞質内の液体成分に比し、周囲の液体の浸透圧が高い（高張液：要するに分子の濃度が高いもの）場合、細胞質内の水分は細胞膜膜を通過して外界に出ていってしまいます。（拡散と浸透の関係は教科書にも載っています）
この現象が植物細胞で起こった場合、細胞膜から出た水分は、細胞壁と細胞膜の間に貯まり、細胞壁から細胞膜で囲われた細胞（原形質）が「分離」し、体積が小さくなり、そして細胞内に含まれる成分も濃縮されてしまいます。
このため、ユキノシタの細胞の原形質は、通常の状態よりもより濃い紅色を呈します。
動物細胞の場合は細胞壁がないため、等張の状態にあったときよりも、個々の細胞の容積が小さくなり、細胞間の距離が離れた感じになります。このとき細胞外の水分はもちろん増えています。

また、逆に細胞質内の液体成分よりも、周囲の液体の浸透圧が低い（低張液：分子の濃度が低いもの）場合、細胞外に存在する水分が細胞膜を通して逆に細胞内に流入し、細胞（原形質）の体積が増え、膨れあがるものの、がっちりとした仕切りである細胞壁が存在するためにそれ以上細胞は崩壊することなく、緊張状態を呈します。
動物細胞の場合、特に赤血球を例に挙げると、低張液中では、内部に流入する水分のため、赤血球は膨れあがり、膜が引っ張られてやがて破綻し、溶血（中身が外に漏れ出ること）を起こします。（これも図解があるでしょう）

こういった現象は、細胞膜の「半透膜」性質によるモノで、高分子と低分子のモノが混ざった液と、タダの水を半透膜によって隔てたとき、高分子のモノは半透膜を通過できないために、両方を等張にするために、低分子のモノが半透膜をどんどん等張になるまで通過してタダの水の方へ移ります。（全透膜の場合は拡散現象により両方に高分子・低分子のものが均等に存在しますが、半透膜では片方には高分子のものが全くなく、低分子のモノは高分子が存在する側は少量で、反対側には多量存在するといった状態です）

そこで、本題の方ですが、私は高校生物を忘れ、大学で習った生物（医系）の記憶の方が新しいので、蔗糖液よりも食塩水の方が理解しやすいのですが、たまたま手元に高校生物の図解があったので、それを参照してみます。

（蒸留水）もちろんこれは細胞成分よりも低張です。
したがって、原形質分離は起こらず、細胞は最高潮にパンパンに膨れあがって緊張状態を呈しているでしょう。細胞の色は薄くなります。

（0.5mol/Lショ糖溶液）これはおよそ１７％のショ糖溶液ですね。これは高張液と思います。従って、お望みの（？）原形質分離の現象が起こってきます。もちろん原形質の紅色は濃くなります。

（0.3mol/Lショ糖溶液）これはおよそ１０％のショ糖溶液で、おそらく等張でしょう。細胞の状態に変化は見られず、いわゆる「限界原形質分離」の状態で、細胞壁と細胞膜は密着しているような状態でしょう。

（45％酢酸）これは私の頃に習った記憶が全くないですが、私の職務上に行っている技術で酢酸を用いてモノの膨張を抑えたりしますし、そういった点を考えるとこの濃度では、かなりの高張液でしょうね。
　そうなると、極度の原形質分離が起こるため、一番細胞の紅色が濃縮により濃くなって、細胞（原形質）の容積が一番小さくなるでしょうね。

　何だかいまいちアテになるかどうか、レポートの解答通りに説明できていない気もしますが、参考まで。

お礼

ありがとうございます。間に合いはしなかったですが、とても分かりやすいです。レポートのほうは友達のを写したような状態だったので、自分でちゃんと理解が出来たのでとてもよかったです。