細胞の浸透圧、膨圧、吸水力、‥

質問

高校3年女子です。　最近生物の先生が替わってしまい、現在質問ができない状況なので、ここで質問させていただきます；

細胞の浸透圧等についてです。

●疑問１
　吸水力＝細胞の浸透圧－膨圧、という関係式が成り立つのは理解できています。
　ですが、ここに外液の浸透圧がどう関わるのかがよく分かりません。
　吸水力 と 細胞の浸透圧 に影響が有りそうな気がするのですが、もやもやしています；

●疑問２
　疑問１とやや被るのですが‥。
　<細胞内の 浸透圧[気圧] と 外液の浸透圧[気圧] の数値表から、膨圧を求める>　という問題がありました。
　回答では、細胞内の浸透圧[気圧]－外液の浸透圧[気圧]＝膨圧　として答えを出していました。
　ということは、外液の浸透圧＝吸水力なのでしょうか？
　また、外液の浸透圧＝細胞の浸透圧－膨圧も成り立つのでしょうか‥？　

課題とかではなく解釈に困っているので、じっくり教えていただけると有り難いですm(> <；)m

宜しくお願いします。

回答No.1

BookerL · ベストアンサー

１
　吸水力というのは、その細胞がどのくらい浸透を受けやすいか、という量のことですが、それを　細胞の浸透圧－膨圧　で表す、ということは、「純水に浸けられたとき」にどれだけの浸透を受けるか、という値を考えているわけです。外液が純水でない場合は、

吸水力＝浸透圧－細胞外液の浸透圧－膨圧

で考える、ということになるようです。

２
　この問題は、細胞が外液に浸かっていて、浸透作用が終わって平衡状態になったときのことを聞いているようです。平衡状態になっているのでそれ以上浸透は起こらず、吸水力は ０ になっているわけです。で、上に挙げた式で 吸水力＝０ としているようですね。

※高校の生物で、吸水力を扱う必要があるのか、疑問です。下にあげた参考サイトをかいている方も、同じような意見で、

＞このグラフが重視されている教科書は日本だけである。
＞　欧米の教科書にはグラフそのものがほとんど出ていない。私自身も「教える必要がない」と判断している。

と書かれています。
　私自身は入試で差のつく問題を作りやすい、というようなつまらないことで残っている題材ではないか、と邪推しています。「生物・生命を全般的に理解する」という、高校レベルの生物学習にとって必要な事項ではないような気がします。

参考URL：

http://www.asahi-net.or.jp/~hi2h-ikd/biology/osmosisgraph.htm

お礼

お礼が遅くなってしまってすみません；
私の下手な説明で問題をそこまで理解して頂けたことに、まず感動しました‥；(笑)
簡潔でとても分かりやすい回答を、有り難う御座いました！
とても助かりました(o^□^o)

回答No.3

akakaaa

N0.2です。連続ですみません。

で、外液の浸透圧が何の関係があるかということですが
この世界では「なるべく濃度差をなくしたい」というチカラが働きます。
ある濃度の溶液に細胞を浸すと浸透現象が起こりますが、しばらくたつと変化が止まります。水を吸い込む力と水を押し出す力がつりあうからです。

膨圧が働かない状態では細胞内の浸透圧と外液の浸透圧は等しい値になります。
しかし注意してください。膨圧が働きはじめるとその値はすこしかわるのです。外液と同じ濃度になりたくて浸透現象がおこるけれど、細胞壁に押されて水が少し出てしまうので、細胞内液の浸透圧は細胞外液に比べて少し高くなるのです。

つまり、あなたの考えたように

壁に押される力（膨圧）が存在する状態では

細胞内液の浸透圧　－　膨圧　＝　細胞外液の浸透圧　なので、
吸水力＝細胞外液の浸透圧　

と考えることができるのです。

お礼

お礼が遅くなってしまってすみません；
とても詳しい回答を、有り難う御座いました！
風船の例え等凄く分かりやすかったです。
本当に有り難う御座いました(o^□^o)

回答No.2

akakaaa

高校生物に少しだけ詳しい者です。
あのグラフが日本だけのものだということは知っていますが、今、是非を問う場所ではないように思いますので、ここでは純粋に問題の解法について考えてみたいと思います。

まず、この現象について簡単に復習しましょう。

細胞膜は半透性です。
この世界では「なるべく違いをなくしたい」というチカラが働きます。それは拡散現象などでもわかると思いますが、膜をはさんで濃度差がある場合、なるべく差をなくそうと物質が移動します。
半透膜の場合、溶質は分子が大きくて膜を通り抜けにくいですが、溶媒は通り抜けることができます。溶媒（この場合は水）を浸透させて、膜の内外の濃度差をなるべくなくそうとしているのです。
つまり、外液よりも細胞の中の液体の濃度が高い場合、外液から水を移動させて細胞の中の液体の濃度を下げ、外液と同じ濃度にしようとします。
外液よりも細胞の中の液体の濃度が低い場合、細胞の中の液体から水を移動させて細胞の中の液体の濃度を上げ、外液と同じ濃度にしようとします。

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浸透圧というのは、「溶液と水を半透膜で仕切ったときに見られる浸透に伴う圧力」のことです。
「細胞内溶液の浸透圧」とは、「細胞内の液体をとりだして半透膜で区切って純水に入れたとき、どのくらいの浸透圧が見られるか」という数値です。

この溶液が細胞膜をはさんで純水側から水を吸い込む力

と考えることができます。
※ちなみに、基本的に細胞内の物質の濃度が大きいほど浸透圧が大きくなりますので、高校生物では細胞内の物質の濃度が高い・低い＝浸透圧が高い・低い　と考えて良いです。
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膨圧というのは、「細胞が細胞壁を押しひろげる力」のことです。
作用・反作用の法則により、

細胞が壁を押し広げる力　＝　壁が細胞を押しつぶす力

と考えることができます。
※作用・反作用の法則とは「ある物体Aが別の物体Bに力を及ぼすと、同時に物体Bは物体Aに大きさが等しく逆向きの力を及ぼす」という法則です。例えば壁を叩いたとき、力を加えたのは自分なのに自分のこぶしが痛くなるでしょう、あれは壁から自分のこぶしに反作用の力が加わっているからです。

あなたは水の滴ったスポンジをぎゅっと握ったことがありますか？握ったスポンジからは水が出てきますよね。
細胞も同じです。壁が細胞を押しつぶす力は、細胞内の水をぎゅっと絞って外に出そうとします。
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吸水力というのは、「実際に細胞が水を吸い込む力」のことです。
細胞内の液体が純水から水を吸い込む力（純水と比べて吸い込むことが可能な力の大きさ）から、壁が水を搾り出してしまった力を引くことにより、実際に水を吸い込むときの力がわかります。

イメージしてください。箱の中に風船を入れて膨らませます。
箱と風船にすきまがあるとき、つまり箱が風船をおさえつけていないときは風船は順調に膨らみますが、箱のおおきさにピッタリになってしまったら膨らませることは困難になります。

箱は細胞壁でできたcell、風船は伸縮自在の細胞部分です。

自分が風船を膨らませることができる能力＝細胞を膨らませる能力[浸透圧]
箱が風船を押し付ける力＝細胞壁が細胞を押しつぶす力[膨圧]
実際に風船が膨らんだ力＝実際に水を吸って細胞が膨らんだ力[吸水力]

です。
吸水力＝浸透圧ー膨圧　という式は、ここから来ています。