主な違い – 浸透 vs 形質転換
受動拡散とは、高濃度から低濃度へ分子が移動することです。
水分子の移動によって起こる現象に、浸透と形質転換があります。
水は、極性分子を溶かす細胞内の万能溶媒と考えられている。
浸透と形質転換の大きな違いは、浸透が半透膜を隔てて水分子が高い水ポテンシャルから低い水ポテンシャルに移動することであるのに対し、形質転換は水分子が細胞外に持続的に移動することにより細胞が収縮することである。
浸透の際には、細胞膜が半透膜として機能する。
浸透圧には、エンド・コスモシスとエキソ・スモシスがあります。
外浸透が持続することにより、プラズマリーゼが起こる。
浸透圧とは何か
浸透とは、受動拡散の一種であり、水分子の移動が細胞膜の電位差を通して起こることを指す。
濃度勾配を利用して分子を移動させるため、細胞のエネルギーを必要としない。
細胞質内の溶質が外に移動することは、細胞膜が許さない。
そのため、水分子のみが細胞膜を越えて移動する。
この移動は、細胞質と周囲の溶液の間の水ポテンシャルが等しくなるまで持続する。
図1に、半透膜を介した浸透の様子を示す。
図1：浸透現象
浸透圧には、エンドースモーシスとエキソスモーシスの2種類があります。
エンドースモーシスとは、低張力溶液中に細胞を置いたときに、水分子が細胞内に移動することである。
低張溶液は、細胞質よりも高い水ポテンシャルを含んでいる。
このため、水分子は細胞内に移動し、細胞の原形質を膨張させる。
この膨潤により、植物細胞では、細胞膜を細胞壁に押し付けて、ツルゴール圧が上昇する。
植物細胞のこのような状態を「トロリ性」という。
植物では、根が土壌から毛管水を吸収したり、木部管に水を取り込んだりするのは、エンドースモーシスによって起こる。
エキソモーシスとは、細胞を高張力溶液中に置くと、水分子が細胞外に移動することである。
高張溶液は、細胞質よりも低い水ポテンシャルを含んでいる。
そのため、水分子は細胞から溶液に移動し、細胞質は収縮する。
根毛細胞から根の皮質細胞への水の移動は、エキソモーシスによって起こる。
プラズマリーゼとは
高張力溶液中で細胞が水を失うことを「プラズマリーシス」という。
このとき、細胞膜と細胞壁が剥離し、収縮する。
高張力溶液は、細胞質よりも低い水分子を含んでいる。
そのため、水分子は細胞外に滲み出ていく。
その結果、細胞内圧力が低下する。
ある時点で、細胞は持続的なタガー圧の低下により、細胞壁から剥離する。
このとき、細胞壁と細胞膜の間に隙間ができ、細胞が収縮し、つぶれてしまう。
細胞の種類や細胞質の粘性によって、2種類の形質転換が起こることがあります。
凸面形質転換と凹面形質転換です。
凸型形質転換では、細胞質は丸みを帯び、凸の端が形成される。
凹形質分解では、細胞質の分離により凹型のポケットが形成される。
形質転換は可逆的なプロセスであり、細胞を低張力溶液中に置くことによって置き換えることができる。
形質分解が続くと、細胞壁が完全に崩壊し、細胞が死滅する「細胞崩壊」に至ることもあります。
図2に、強度を変化させた溶液に入れたときの細胞の運命を示す。
動物細胞の形質転換はクレネーションと呼ばれる。
形質転換の逆過程は脱形質転換と呼ばれ、これにより細胞の正常な大きさが確立される。
浸透圧と加圧の類似点
- 浸透と形質転換の両方で、細胞膜を介した水分子の移動が起こります。
- 水ポテンシャル勾配または張力が浸透圧と形質転換の両方を引き起こす。
浸透圧と加圧の違い
定義
浸透。
浸透は受動拡散の一種であり、水分子の移動は細胞膜の電位差を通して行われる。
プラスモライシス（Plasmolysis）。
高張力溶液中で細胞から水分が失われること。
意義
浸透。
浸透は、細胞膜の電位差を利用して水分子が移動することである。
形質転換。
細胞内の水分が細胞外へ移動し続けることによって起こる細胞の状態をプラズマリーシスという。
タイプ
浸透圧。
浸透圧には、エンド・コスモシスとエキソ・スモシスがあります。
溶媒分解。
凹形状と凸形状の2種類があります。
ソリューションの種類
浸透。
高張液、等張液、低張液で浸透が起こる。
プラスモリーシス（Plasmolysis）。
極端な高張溶液では溶媒和が起こる。
結論
浸透と形質転換は、細胞膜を介した水の移動によって起こる2つの事象です。
浸透は、半透膜を介した電位勾配による水の移動です。
水が細胞質に向かって内向きに移動することをエンドースモーシスという。
一方、細胞質から外へ向かう水の移動は、エキソモーシスと呼ばれる。
この外浸透圧が持続することにより、プラスモライシスが起こる。
浸透圧とプラズマリーゼの大きな違いは、それぞれのタイプの水の移動による細胞の運命です。
