植物膜の透過性

植物細胞には、 細胞内微小環境を区画化する一連の膜があり、完全な代謝機能を可能にします。 細胞質膜は 細胞全体を取り囲んで外部環境と内部環境を分離し、 細胞小器官 を保護し、細胞内で起こるすべての反応にとって生化学的に好ましい環境を作り出します。核膜または核エンベロープは 核 内に含まれる遺伝物質を覆っており、 DNA の保存と維持に不可欠です。これらの膜はどちらもすべての 真核細胞 に共通ですが、植物には 細胞壁 、つまり セルロース 、ヘミセルロース、 ペクチン 、 リグニン で構成される細胞膜の外側の層もあります。 細胞壁は 植物組織 の構造、形状、剛性にとって重要な構成要素であり、細胞の保護、細胞内伝達機構、真菌や 細菌 との相互作用に作用します。

植物の細胞 膜はそれぞれ、その組成や機能により異なる透過性を持っています。 細胞壁は、 ほとんどの小分子 (50 kDa 未満) の侵入を可能にします。その主な機能は、細胞に入る過剰な水分を制限し、膨潤の増加を制限し、細胞サイズを効率的に制限することです（限られた弾性による形状の支持と維持の機能）。 細胞壁は、 さまざまな培地で細胞の生存能力を維持するために不可欠です。等張条件（細胞内と細胞外の環境が同様の濃度である条件）に浸すと、壁は細胞の形状を維持し、水と物質の出入りの速度は一定に保たれます。低張 溶液 では、細胞内環境が外部環境よりも濃縮されているため、水の侵入が促進されます。細胞は最大の膨潤点に達し、 細胞壁を 限界まで拡張し、細胞の破壊を防ぎます。逆の状況では、培地が高張である場合、細胞は水を失い（水 胞 の体積の急激な減少によって証明されます）、 原形質膜 が 細胞壁 から剥がれ、細胞体積が減少します。この状態が長期間維持されない場合、細胞は通常の体積と機能を回復します。

原形質膜 に関連して、環境との物質の交換は主に拡散によって起こり、多くの分子（特に透過性と呼ばれるもの）の侵入につながる濃度勾配が確立されます。 分子 の 透過性は 、その 電荷 と 極性 によって決まります。膜には疎水性の特性があるため、小さな非極性物質 (CO ₂ など) の通過が容易になり、大きな荷電分子の侵入が困難になります。このような物質を吸収できるようにするために、細胞は、pH 条件を変更して分子の物理化学的特性を変更する小胞の使用や 能動輸送 など、一連の戦略を採用します。

膜組成のいくつかの特性は、その 透過性 と分子の通過に影響を与えます。たとえば、内在性 タンパク質 とイオンチャネルは、粒子を細胞の内外に積極的に送り出し、多くの場合、分子の濃度勾配に逆らって作用します。膜 透過性は 細胞質 の状態に応じて調節でき、膜輸送に関与する一連のシグナル伝達カスケードがあることを強調することが重要です。

参考文献:

Fleming, A.J.、McQueen-Mason, S.、Mandel, T.、および Kuhlemeier, C.、1997。細胞壁タンパク質エクスパンシンによる葉原基の誘導。サイエンス、276(5317)、1415-1418ページ。

Lockhart、J.A.、1965年。植物細胞の不可逆的な伸長の分析。理論生物学ジャーナル、8(2)、264-275ページ。

Nikaido, H.、2003。細菌の外膜透過性の分子基盤を再考。微生物学および分子生物学の総説、67(4)、593-656ページ。