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細胞の浸透圧を正しく理解しよう

ライターtakakitapyonさん(最終更新日時:2013/4/15)投稿日:2012/7/9 アドバイス受付中!

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1.浸透圧を簡単に説明すると、「溶液が水を引っ張る力」です。

厳密には、温度の影響も受けますが、溶液の濃度(モル濃度)に比例して浸透圧が
決まります。

細胞の内部は溶液なので、その濃度に応じた浸透圧があります。
細胞を濃度の異なる外液に入れた場合、その外液にも浸透圧があります。

細胞の浸透圧(細胞が水を引っ張る力)
外液の浸透圧(外液が水を引っ張る力)

お互いが水を自分の方に引っ張っているのですが、結果的に力の大きな方に
水が移動します。浸透圧が大きいのは、濃度の濃い方ですから、水は

薄い溶液→濃い溶液という方向に移動します。

2.植物細胞を濃度の低い液に浸した場合を考えてみよう。

細胞の浸透圧(水を引っ張る力)の方が強いので、細胞内に水が入ってきます。
すると、細胞が膨らんで 細胞壁を押し広げる力 = 膨圧 が生じます。
膨圧の大きさは、細胞を元の大きさに戻す力と同じです。(作用反作用の関係)
この「細胞を元の大きさの戻す力」は、細胞膜が水しか通さないので、水を押し
出す力として働きます。細胞は水を引っ張って膨らむと、自分で水を押し出して
しまうことになるのです。

吸水力=    細胞の浸透圧   -    膨    圧
     (細胞が水を引っ張る力) - (細胞が水を押し出す力)

吸水力は、細胞が実際に水を引っ張る力とイメージすればわかりやすいです。

※以前の考え方では、

細胞の浸透圧 − 膨圧 = 吸水力 → 外液の浸透圧とつり合う

としていましたが、現在では吸水力の解釈が変わっています。

この式は外液が蒸留水のときに成り立ち、外液が溶液の時には
「細胞の浸透圧」 の部分を 「細胞の浸透圧と外液の浸透圧の差」
に置き換えます。つまり、

(細胞の浸透圧 - 外液の浸透圧) - 膨圧 = 吸水力

となるのです。

以前の吸水力は、その状態の細胞を蒸留水につけたら、あとどれくらい
吸水できるかを表しており、

「平衡状態に達した細胞を、蒸留水に移した直後の吸水力」

ということになります。この解釈をしている問題集では、吸水力を問うときには
外液が蒸留水になっています。

現在は、平衡状態に達した細胞は、実際に吸水していないのだから
吸水力=0 であると考えています。

3.具体例

細胞の浸透圧 = 10気圧
外液の浸透圧 = 5気圧

浸した直後、膨圧がまだ生じていないとき
   吸水力 = (10 - 5)-0 = 5 (吸水する)

少し膨張し、細胞の浸透圧が9気圧に、膨圧が1気圧になったとき
   吸水力 = (9 - 5)-1 = 3 (まだ、吸水する)

さらに膨張し、細胞の浸透圧が8気圧に、膨圧が3気圧になったとき
   吸水力 = (8 - 5)-3 = 0 (吸水が止まる)

ここで、平衡状態に達し、細胞の体積変化がなくなります。
細胞は、吸水力が 0 になるまで吸水をするということで、理解して
しまえば、すっきりします。

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