植物における輸送 - セッション 2

アポプラスト経路。 Symplast 経路。蒸散。蒸散引力。凝集張力理論。ソースシンク関係。転座。

植物が成長し、繁茂するには水と栄養が必要です。これらの重要な資源は、根の周囲の土壌の中にあります。しかし、これらの栄養素と水はどのようにして植物の他の部分に届くのでしょうか?。植物組織を通る水と溶質の移動は、主に 2 つの経路で起こります。これらはアポプラスト経路とシンプラスト経路です。これらの経路を理解しましょう.

アポプラスト経路は、細胞間空間、細胞外マトリックス、細胞壁の複雑なシステムであり、植物全体にわたる水、栄養素、シグナル伝達分子の移動を可能にします。根からの水分吸収は、アポプラスト経路の主な機能の 1 つです。水は根毛に入り、根細胞の細胞壁を通過します。その後、細胞間空間を通って細胞から細胞へと移動します。アポプラスト経路では細胞膜を通過することはありません。これにより、輸送ルートがより速くなります。

シンプラスト経路は、植物の生きた細胞を通る物質の移動を伴います。それは、シンプラストと呼ばれる相互接続された細胞質鎖に依存しています。シンプラストは、原形質連絡を介して接続された細胞質の連続ネットワークです。原形質連絡は植物細胞同士を繋ぐ小さな通路です。これらは、物質が細胞間を移動できるようにする小さなトンネルのような役割を果たします。これらのチャネルは植物細胞の細胞壁に存在します。

蒸散は、植物が気孔と呼ばれる葉の小さな開口部から水蒸気を空気中に放出する自然のプロセスです。これらの気孔は、水蒸気を含むガスが植物に出入りできるようにする小さな孔のような役割を果たします。植物の根が土壌から水を吸収すると、その水は茎を通って植物の葉へと移動します。植物の葉に入ると、水分子は細胞の表面から蒸発し、気孔から逃げ出します。この水蒸気の放出により、植物は涼しさを保ち、形状を維持し、組織全体に栄養素を運ぶことができます。

蒸散中、植物の葉からの水分損失により負の圧力勾配が生じます。この負の圧力勾配は張力とも呼ばれます。この張力により、水は木部導管を通じて根から植物の葉へと引き上げられます。木部内の連続した水柱がこの流れを維持するのに役立ちます。この水の上向きの動きは蒸散引力と呼ばれます。必須ミネラルや栄養素を根から植物細胞の残りの部分に輸送することを可能にします。さらに、植物の葉から水分が蒸発すると、植物の温度が下がり、温度調節にも役立ちます。汗をかくと体が冷えるのと似ています。

凝集張力理論は、木部導管を通る水の輸送を説明します。これは、水の特性と水分子間の凝集力に基づいています。理論によれば、水分子は凝集性を持っています。凝集性とは、互いにくっつく傾向があることを意味します。この凝集力は水分子間の水素結合によるものです。この凝集力により、木部導管内に連続した水柱が形成されます。水分子も水素結合によって木部の壁に付着します。このプロセスは接着と呼ばれます。

植物は蒸散によって水分を失うことが知られています。蒸散は木部に負圧または張力を生み出します。この張力は凝集力と相まって、水を根から植物の葉へと引き上げます。凝集張力理論は、水分子が葉の細胞の表面から蒸発すると、木部の水柱に引っ張り力が生じると説明しています。この引っ張り力は、葉の細胞から根の細胞に向かって下向きの凝集力を通じて伝達されます。植物の葉から水分子が失われると、それを補うためにさらに多くの水分子が根から引き上げられます。

植物における供給源と吸収源の関係とは、糖が生産領域から利用領域または貯蔵領域へ移動することを意味します。糖は同化物として知られています。同化物の生産領域はソースと呼ばれます。同化物の利用または貯蔵領域はシンクと呼ばれます。ソースシンク関係は、植物全体にわたる栄養素とエネルギーの分配において重要な役割を果たします。

供給組織は光合成によって糖が生成される領域です。これらの原料組織には高濃度の糖が含まれています。植物は光合成のプロセスを通じて、太陽光、二酸化炭素、水を糖に変換します。これらの糖は主にブドウ糖です。これらの糖は、その後、供給元の組織から植物の他の部分に輸送されます。

一方、シンク組織は、花、果実、成長中の根など、糖が活発に消費または貯蔵される領域です。これらのシンク組織は、成長、発達、生殖プロセスをサポートするためにエネルギーと栄養素を非常に必要とします。

糖が供給源から吸収源へ移動するプロセスは、転座と呼ばれるプロセスを通じて発生します。糖の輸送は主に師管を通じて行われます。師管は植物の特殊な維管束組織です。師管は篩管、伴細胞、その他の支持細胞で構成されています。

師管内の糖の移動は圧力流動機構によって促進されます。糖は、光合成が起こる成熟した植物の葉などの源となる組織で生成されます。供給源組織内では、糖は伴細胞に活発に輸送されます。コンパニオンセルは、篩管要素の隣に配置されます。この糖の能動輸送により、伴細胞内に高濃度の糖が生成されます。

伴細胞内の糖の濃度が高いため、浸透圧勾配が形成されます。浸透とは、水分子が溶質濃度の低い領域から高い領域に移動するプロセスであることは知られています。この場合、水は隣接する細胞または木部から伴細胞に移動します。伴細胞への水の流入により、伴細胞の膨圧が増加します。この増加した圧力は篩管要素に伝達されます。これは、伴細胞の細胞質が原形質連絡を介して篩管に接続されているためです。

供給源組織の篩管内の高い膨圧により、供給源からシンクまで師管に沿って圧力勾配が形成されます。この圧力勾配により、師管内の糖と水の質量流が促進されます。これで、ソース組織は高圧で、シンク組織は低圧であることが分かりました。糖は圧力の高い場所から低い場所へ移動します。

シンク組織では、糖は師管から排出されます。糖はまず浸透圧と拡散によって伴細胞に放出されます。その後、シンクセルに移動します。糖は成長、貯蔵、エネルギー生産に使用されます。

哺乳類における輸送 - セッション 1

植物における輸送 - セッション 2

アポプラスト経路。 Symplast 経路。 蒸散。 蒸散引力。 凝集張力理論。 ソース シンク関係。 転座。

アポプラスト経路。 Symplast 経路。蒸散。蒸散引力。凝集張力理論。ソースシンク関係。転座。