식물의 긴장성

긴장성(tonicity)은 세포가 수분을 잃거나 얻을 수 있는 능력을 말하며, 막을 침투하지 못하는 용질의 양에 따라 달라집니다. 긴장성은 삼투(osmosis)의 세기와 방향을 결정하며, 세포의 부피를 변화시키는 세 가지 조건, 즉 고장성(hypertonicity), 저장성(hypotonicity), 등장성(isotonicity)을 초래합니다. 구조와 생리기능의 차이로 인해 식물 세포의 긴장성은 동물 세포의 긴장성과 시나리오에 따라 달라집니다.

식물과 저장성 환경

동물 세포와 달리 식물 세포는 세포질(cytoplasm) 내부보다 세포 외(extracellular) 환경에 더 많은 물이 있을 때 번성합니다. 저장성 환경에서는 식물 세포의 외부보다 내부의 용질 농도가 높아서 물이 삼투를 통해 세포에 들어가 세포를 팽창시킵니다. 물의 유입으로 원형질막(plasma membrane)이 세포벽(cell wall)을 누르게 되는데 이때 발생하는 힘을 팽압(turgor pressure)이라고 합니다. 동물 세포와는 달리 식물 세포는 삼투현상으로 인한 원형질막의 팽창을 제한하는 단단한 세포벽을 가지고 있습니다. 팽창을 제한함으로써 세포벽은 세포가 파열되는 것을 방지하고 식물을 뻣뻣하게 만듭니다. 이런 팽창상태 (turgidity)는 식물이 시들지 않고 빳빳하게 몸을 세우도록 합니다.

식물과 고장성 환경

충분한 물을 흡수할 수 없으면 식물은 시들게 됩니다. 이 경우, 식물의 세포외 환경은 고장성을 띠게 되어 물이 삼투를 통해 세포를 떠나게 만듭니다. 그 결과 액포(vacuole)의 크기가 작아지고, 원형질막이 세포벽에서 떨어지며 세포질이 수축합니다. 원형질분리(plasmolysis)라 불리는 이 과정은 식물이 팽압을 잃고 시들게 만듭니다.

식물과 등장성 환경

등장성 환경에서는 식물 세포 내부와 외부의 물 사이에 균형이 있습니다. 따라서 동물 세포와 같이 식물 세포의 부피에는 어떠한 변화도 일어나지 않습니다.

식물의 삼투조절(osmoregulation)

다양한 식물 세포의 구조와 생존전략은 극한 조건에서도 적절한 삼투 균형(osmotic balance)을 유지하도록 도와줍니다. 예를 들어 건조한 환경의 식물은 물을 액포에 저장하고 기공의 개방을 제한하며, 불필요한 수분 손실을 막기 위해 두꺼운 밀랍 표피를 가지고 있습니다. 염분이 많은 환경에 서식하는 식물의 일부는 뿌리에 소금을 저장하여 주변 토양에서 뿌리로 물이 흡수되게 만듭니다.