花粉管の伸長について

中学生です。授業で花粉管の伸長を観察しました。授業後先生と花粉管が伸びる仕組みは何だろうかと聞きましたが先生も詳しくは知りませんでした。
そこで早速調べてみるとこの論文？が見つかりました。
koyo-h.nagoya-c.ed.jp/ssh/seibutu1.pdf
自分もこんな論文が書きたいと思いつつも読み進めるとどうやらカロースの生成と浸透圧で花粉管を伸ばすのではないかと書いてありました。
中学生なので当然初めて聞いたことばかりでしたが浸透圧ぐらいは理解できました。
しかし論文にあるような　スクロース→糖→カロースの流れがわかりません。
そもそも分子構造の図？もわからないのでちんぷんかんぷんです。

なので分子構造の図の説明からカロースの分子構造そして上のような変化の仕方まで丁寧に教えてくださいお願いします！！
ちなみに要領はいいほうだと思うので多少むつかしい話でも大丈夫です！
理科が大好きなのでぜひよろしくお願いします。

No.3 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/07/01 16:24

中学校の理科一分野の植物の呼吸の単元ですね。

　グルコースをエネルギー源として、それを燃焼させてエネルギーを得る。二酸化炭素と水が排出される。
　ちょうど小学校で光合成で二酸化炭素と水からグルコースを作るのと同じ。

　生物の条件は
・自分と外界を区別する膜（境界）があること
・代謝を行うこと。外界から物質を取り入れ利用して、排泄する。
・自己複製
　の三つですが、そのうちの代謝のひとつが成長です。

　基本的には光合成で作られるのはグルコース(ブドウ糖)で、植物も動物もそれを利用しています。貯蔵するときは植物はデンプンとして蓄え、骨格はセルロースやカロース。動物はグリコーゲンとして蓄えます。
　いずれもグルコースの多糖類であるグルカン。
グルカン - Wikipedia( https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B0%E3%83%AB … )

　なおスクロース（ショ糖）はフルクトース（果糖）とグルコースの二糖、マルトース（麦芽糖）はグルコース二個の二糖です。

　これで分かるように、糖の代謝を理解するためには糖類の知識が必要です。
糖 - Wikipedia( https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B3%96#.E4.B8.B … )

＞どうやらカロースの生成と浸透圧で花粉管を伸ばすのではないかと書いてありました。
　正しくもあり、首をかしげてしまう推定ですよ。

　カロースは、いわゆる花粉管の外骨格にあたるものです。他の細胞でいうところのセルロースでいずれも原料はグルコース。
　一方浸透圧は細胞膜を通しての物質の出入りの問題です。

　組織の形成と、そのエネルギーとなる解糖系( https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%A7%A3%E7%B3%96 … )やクエン酸回路( https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%82%A8 … )を理解しないと、花粉管の成長の根本的な理解はできないでしょう。花粉管の成長は有酸素のクエン酸回路テーだったと思います。

　ゆとり教育の名残で、今の高校でも代謝経路は詳しく扱いませんが、クエン酸回路は簡単に扱います。それらを学んでからでよいのですよ。

　大事なことは、中学校の範囲内だと、スクロースを入れた培養液が時間を置くと花粉管が成長しなくなります。・・これは、酸素がどこかに行ったと発見できれば最高ですね。

＞なので分子構造の図の説明からカロースの分子構造そして上のような変化の仕方まで丁寧に教えてくださいお願いします！！

　一つだけ、理科は基礎からきちんと積み上げていかないと「砂上の楼閣」になってしまいます。理科の目的は知識ではないのですよ。理科好き少年が、これで時々道を踏み外してしまう。
　あなたがその高等学校の論文で得て欲しいのは、知識ではなく、その手法なのですよ。科学とは、「推論」をして、それを証明/否定するために「実験や観察」を行い、結果を考察して推論の可否を判断するという手段が科学/理科なのですよ。

　学習指導要領＞理科＞目標
　自然に親しみ，見通しをもって観察，実験などを行い，問題解決の能力と自然を愛する心情を育てるとともに，自然の事物・現象についての実感を伴った理解を図り，科学的な見方や考え方を養う。
　( http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/new-cs/youry … )

　どこにも知識とは書いてない!!!!。

　繰り返しますが、その論文、推論してはそれを検証するために実験を行い、その結果をもとに推論を修正しては、実験を行い、最終的に結論を推測している。
　理科好きなら、それを学んで欲しいのです。

No.2 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/06/30 14:59

>なので分子構造の図の説明からカロースの分子構造そして上のような変化の仕方まで丁寧に教えてくださいお願いします！！

>ちなみに要領はいいほうだと思うので多少むつかしい話でも大丈夫です！理科が大好きなのでぜひよろしくお願いします。
冗談は止めましょう「分子構造の図の説明からカロースの分子構造そして上のような変化の仕方」こんなのネット上に幾らでも落ちています。
「理科が大好き」だけどＩＴはおちこぼれですか。

No.1 回答者： hornblende_basalt 回答日時： 2016/06/30 01:05

高校生でこの実験はすごいですね．疑問→実験→考察→新たな疑問…という形式は，実際の論文ではほとんど見かけませんが，論理の流れが理解しやすくて私は好きです．

　生物分野は，化学分野の中の「有機化学」をバンバン使うので，理解しようと思うと構造が複雑でかなり難しいです．ゆっくり理解していってくださいね．

　簡単に言ってしまえば，スクロースもカロースも，論文中に出てくるグルコース，フルクトースというのも，全て「糖」です．
　糖は基本的には，炭素Cがぐるっと輪っか状に繋がった骨格に，水素Hと酸素Oがくっついている構造をしています．
　そして，糖類は大きく分けると単糖類，二糖類，多糖類に分けられます．

　単糖類は輪っかが1つの糖．「グルコース」は，ブドウ糖とも呼ばれる単糖です．「フルクトース」も単糖．輪っかの数は1つですが，グルコースとは形が違います．
　二糖類は，単糖が2つ結合した糖．よく調理に使う砂糖は「スクロース」という二糖が主成分です．
　多糖類は，単糖が3つ以上結合した糖．植物の細胞壁（あるいは紙の主成分）を作っている「セルロース」や，論文で出てくる「カロース」というのは多糖です．なお，人間が「甘い」と感じられるのは輪っかが2つ（二糖類）まで．紙の主成分のセルロースも糖類ですが，紙を舐めても甘くないのはセルロースが多糖類だからです．

　さて，論文の中身の話です．
　植物は（というか，花粉管は），周囲のスクロース（二糖）をグルコースやフルクトースといった単糖に分解して吸収しているようです．なぜ分解するかは書かれていませんが，恐らく単糖の方が使い勝手が良いからでしょう．というのも，単糖を結合させて二糖類や多糖類を作ることができますし，エネルギー源として消費するのなら単糖の形じゃないと使えません．
　そして，周囲のスクロースを分解して得た単糖を，エネルギー源，あるいは花粉管壁（カロース）の原料として使っているのだろう，ということが論文には書かれています．

　浸透圧は何となく分かるという事ですので，ざっくりと．
　自然界はバランスが整っている状態を好みます．つまり，細胞の内外で糖の濃度に差がある状態は，アンバランスなので嫌います．そこでどうするか．細胞内外の溶液の濃度が同じになるように，細胞膜を通して水（H2O）をやり取りします．濃度差があればあるほど，この「バランスを取ろう」とする力が強く働きます．この力が「浸透圧」です．

　周囲のスクロースを分解して細胞内に単糖を蓄えた花粉管は，周囲よりも糖の濃度が高い状態です．つまりアンバランス．そこで周りからH2Oが送り込まれます．
　さて，じゃんじゃん水を受け取った細胞内はどうなるでしょう．そう，パンパンに膨れ上がった状態ですね．この時，細胞内から外向きにかかる圧力が「膨圧」です．
　論文によると，この膨圧が十分にあると花粉管が成長できるようです．そのために周囲のスクロースを分解して細胞内に取り込み，外部からの浸透圧を上げ，結果的に細胞内の膨圧を上げて成長する．成長した分，花粉管壁も新たに作らないと細胞が壊れてしまいますので，ここでも先に取り込んだ単糖を結合させてカロース（多糖）とし，壁の材料として使う．

　こんなところでしょうか．

この回答へのお礼

なるほど糖は単糖類が一番扱いやすいものなんですね・・・。さらに花粉管に興味が持てました！！ありがとうございました。

お礼日時：2016/07/01 06:22