Co nguyên sinh là hiện tượng tế bào bị co lại khi tế bào chất rút ra khỏi thành tế bào do thẩm thấu. Quá trình ngược lại, phản co nguyên sinh, xảy ra khi tế bào ở trong môi trường nhược trương, nghĩa là áp suất thẩm thấu bên ngoài thấp hơn bên trong tế bào, khiến nước thẩm thấu vào trong tế bào. Quan sát co nguyên sinh và phản co nguyên sinh giúp xác định tính ưu trương hoặc nhược trương của môi trường tế bào và mức độ thẩm thấu của màng tế bào.
Sự trương nước
Khi một tế bào thực vật ở trong dung dịch nhược trương, nó sẽ hấp thụ nước từ môi trường qua quá trình nội thẩm. Kết quả là thể tích nước trong tế bào tăng lên, tạo áp suất và làm tế bào chất ép vào vách tế bào, dẫn đến trạng thái trương nước. Trương nước giúp tế bào duy trì cấu trúc vững chắc và giữ cho mô không bị gãy. Vách tế bào ngăn cản việc hấp thụ thêm nước, giữ áp suất tế bào ở mức tối đa và ngăn không cho tế bào bị nứt do căng quá mức. Điều này cũng giúp thực vật đứng thẳng và phát triển cao nếu được tưới nước đầy đủ.
Khi một tế bào thực vật bị đặt vào dung dịch ưu trương, nó sẽ mất nước ra bên ngoài, dẫn đến giảm áp suất trương nước trong tế bào và làm cho tế bào trở nên mềm nhũn. Tình trạng này khiến cho cây bị héo. Nếu mất nước tiếp tục, hiện tượng co nguyên sinh sẽ xảy ra: áp suất trương nước giảm dần đến mức chất nguyên sinh tách khỏi vách tế bào, tạo ra khoảng trống giữa vách tế bào và màng tế bào. Cuối cùng, vách tế bào có thể bị sụp đổ, gây ra hiện tượng tóp bào (cytorrhysis). Mặc dù thực vật có các cơ chế để hạn chế mất nước và hấp thụ nước dư thừa, hiện tượng co nguyên sinh có thể đảo ngược nếu tế bào được chuyển sang môi trường nhược trương. Lỗ khí trên lá cây cũng góp phần điều chỉnh lượng nước thất thoát và lớp sáp trên bề mặt lá giúp chống mất nước hiệu quả.
Ở tế bào động vật, mất nước dẫn đến hiện tượng co nguyên sinh kiểu răng cưa: chất lỏng trong tế bào sẽ khuếch tán ra ngoài, làm tế bào bị sụp đổ và co lại, tạo ra các bề mặt nhăn nheo và gồ ghề giống như hình răng cưa.
Co nguyên sinh chỉ xảy ra trong các điều kiện cực kỳ khắc nghiệt - thực tế là hiện tượng này rất hiếm gặp trong tự nhiên. Trong phòng thí nghiệm, co nguyên sinh được thực hiện bằng cách đặt tế bào vào dung dịch ưu trương (với nồng độ muối hoặc đường cao) để làm tế bào bị mất nước. Thực vật thuộc chi Elodea và tế bào biểu bì hành tây thường được sử dụng trong thí nghiệm vì nguyên sinh chất của chúng có màu sắc, giúp quan sát hiện tượng co nguyên sinh mà không cần nhuộm tế bào.
Có hai loại co nguyên sinh dựa trên khoảng cách giữa màng tế bào và vách tế bào: co nguyên sinh lồi và co nguyên sinh lõm. Co nguyên sinh lõm có thể bị đảo ngược nếu tế bào được đặt lại trong môi trường nhược trương, trong khi co nguyên sinh lồi thì không thể đảo ngược - vì tế bào đã mất nước quá lâu và không thể phục hồi.
- Co răng cưa
- Hiện tượng tế bào bị vỡ do căng phồng quá mức.