浸透性

浸透とは、半透膜を通して高濃度領域から低濃度領域へ水が移動し、水の濃度を等しくしようとすることである。浸透は受動的な輸送であり、エネルギーを必要としない。浸透圧の原因は、膜の両側で溶質の濃度が異なることである。

浸透圧が起きると、水は膜の浸透圧の低い側から高い側へ移動する。浸透圧の重要な例として、液体溶媒分子が細胞膜を越えて、溶質濃度の高い細胞内へ移動することが挙げられる。浸透圧は細胞生化学の基本的な部分であるが、機械的な応用や用途もある。

半透膜を介した浸透の過程。青い点は浸透圧勾配を駆動する粒子を表しているZoom
半透膜を介した浸透の過程。青い点は浸透圧勾配を駆動する粒子を表している

これは、浸透圧のプロセスを3次元コンピュータでシミュレーションしたときのショットです。青いメッシュは大きなボールを通さないが、小さなボールは通り抜けることができる。すべてのボールが跳ねていますZoom
これは、浸透圧のプロセスを3次元コンピュータでシミュレーションしたときのショットです。青いメッシュは大きなボールを通さないが、小さなボールは通り抜けることができる。すべてのボールが跳ねています

低張性、等張性、高張性

溶液は、溶媒の単位あたり溶質が多い場合と少ない場合があります。少ない方をハイポトニック(Hypotonic)と呼びます。2つの溶液の濃度が等しい場合、それらは等張である。多い方は高張性である。低張溶液が細胞の外にあり、高張溶液が細胞の中にあるとき、細胞は膨張して歪みます。

異なる溶液が血球に与える影響Zoom
異なる溶液が血球に与える影響

異なる環境下での植物細胞Zoom
異なる環境下での植物細胞

細胞膜

細胞の細胞膜は半透膜であり、特定の分子の出入りを許し、小さな分子は通過させるが、大きな分子はブロックする、半透膜である。また、膜にはポートやゲートウェイがあり、特定の高分子を通過させることができる。これが能動輸送であり、エネルギーを使い、選択的に輸送する。動物細胞の一番外側を覆っている。タンパク質と脂質で構成されている。例:酸素や二酸化炭素などの気体の交換。

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質問と回答

Q:浸透圧とは何ですか?


A:浸透とは、膜を通して溶媒(液体)分子が外力なしに、ある溶液から別の溶液へと移動することです。溶媒は、溶質の濃度が高く、溶媒の濃度が低い側へ移動します。

Q:浸透圧はどのように働くのですか?


A:浸透が働くのは、膜が選択的に透過し、溶媒は通過させるが、溶質は通過させないからです。溶媒の分子はランダムに動くので、両側の濃度がより等しくなります。浸透圧をかけると、膜を越えて溶媒が正味で移動することはない。

Q: 生体膜の透過性に影響を与える要因は何ですか?


A: 生体膜の透過性は、溶解度、電荷、化学的性質、および溶質のサイズに依存します。

Q: 水分子はどのように生体膜を通過するのですか?


A:水分子はリン脂質二重膜を拡散することによって生体膜を通過します。

Q:生体内で浸透圧はどのような役割を果たしているか?


A:生体内では、浸透圧は細胞への水の出入りを可能にし、細胞内とその環境との間に平衡を作り出すことによって、細胞内の緊張圧を維持するのに役立っています。

Q:モル濃度は浸透圧にどのように影響するのですか?


A: 浸透圧は溶質のモル濃度に依存し、高濃度では、膜を越えて溶媒が正味で移動しないために、より多くの外圧を必要とします。

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