この実験について
仮想的なタマネギ細胞断面の周囲の溶液を交換し、プロトプラストが細胞壁から離れる様子、または回復する様子を観察します。水ポテンシャルを比較し、一定の細胞壁と変化する細胞内容物を区別します。
学習目標
- 溶質濃度と圧力を使って水ポテンシャルを比較します。
- 原形質分離を、膜の接触と膨圧の喪失として確認します。
- 収縮した細胞の開始時の体積を保つようにすすぐ必要がある理由を説明します。
使い方
- 1開始時の高濃度溶液での試行を10分間行います。
- 2プロトプラストの体積、膨圧、膜の接触状態を記録します。
- 3水ですすぎ、溶液交換の瞬間に体積が連続していることを確認します。
- 4回復を続け、平衡に近づいたときの細胞と浴液の水ポテンシャルを比較します。
モデル
前提条件
- 壁の体積は一定です。モデル内の溶質は膜の内側にとどまり、水は移動できます。制御に用いるのは塩の化学式単位のモル濃度ではなく、総浸透モル濃度です。
- 溶質ポテンシャルは理想的なファントホッフの関係に従います。壁応力は体積が0.7未満ではゼロで、しきい値を超えると k(V-0.7)/(1-V) に従って増加します。
- 浸透圧と壁圧の釣り合いから平衡状態を求めます。過渡的な体積は指数関数的にその平衡状態へ近づきます。これは現象論的な近似であり、膜を通る流れを詳細に解く法則ではありません。
- 基準体積の0.7未満では膜が引き込みます。それを超えると、内部体積と膨圧が変化する間も膜は壁に接したままです。
- 浴液を変更すると、現在の体積は維持され、経過した交換時間がリセットされます。細胞パラメータを変更すると、水と平衡した状態から細胞試験が新たに始まります。
授業で試してみましょう
- Q1壁が固定されたままなのに、なぜ膨圧はゼロになるのですか？
- Q2すすぎ後、溶質濃度がすでに以前より低い細胞に、なぜ水が流入することがあるのですか？
よくある質問
浸透圧の制御値はNaClのモル濃度と同じですか？
いいえ。浸透圧は溶解した粒子の数を数えます。塩の解離により、化学式単位のモル濃度とは異なる量になります。
膨圧が正の間、なぜ膜は縮んで離れていかないのですか？
指定された弛緩体積のしきい値を超えるまで、形状によって膜が細胞壁に接触した状態に保たれます。