気孔の開閉の仕組み

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気孔の開閉の仕組み

 気孔は植物の葉に多く存在し、2つの①孔辺細胞からなる。気孔を開いて、光合成に必要な②二酸化炭素を吸収するが、その一方で、③蒸散が起こり水分が失われる。ゆえに、植物は④光の強さや土壌中の⑤水分によって気孔を開閉する仕組みを持っている。

 植物に光が当たると、その中の⑥青色光の成分が光受容体である⑦フォトトロピンに受け取られる。細胞膜の⑧プロトンポンプが活性化し、プロトン(水素イオン)を⑨排出する。すると、細胞膜の膜電位は⑩過分極し、その結果、⑪カリウムチャネルが開口し、カリウムイオンが⑫流入して孔辺細胞の浸透圧が⑬上昇する。すると、⑭水が孔辺細胞へ流入し、細胞壁を押し広げる圧力である⑮膨圧が生じる。孔辺細胞の細胞壁は内側が⑯分厚く外側が⑰薄いので、⑱外側のほうがより大きく湾曲することで、気孔が開く。光が当たった時に気孔が開くので、光合成に必要な⑲二酸化炭素を取り込むことが出来る。

 植物が水不足の状態になると、植物ホルモンである⑳アブシシン酸が分泌される。その後、クロライドチャネルの開口により、塩化物イオンの排出が起こり、浸透圧が㉑低下し、気孔が㉒閉じる。水不足のときに気孔が閉じるので、㉓蒸散を防ぐことが出来る。

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