生物I浸透圧について

質問

すみません、参考書に載っていた問題の解説が？なので質問させてください。

問　ある溶液に細胞を２０分浸したとき細胞の浸透圧が１３気圧で、細胞の吸水力が６気圧で、膨圧が８気圧になった。この溶液の浸透圧は、何気圧か？

回答
　　ある溶液に細胞を２０分浸すと吸水力と外液の浸透圧が等しくなり、みかけ上、細胞への水の出入りが止まります。この時、外液の浸透圧は吸水力と等しくなっています。したがって、外液の浸透圧は６気圧。

私の疑問
　その１
　吸水力＝浸透圧－膨圧　とテキストにあります。
　すると
　６＝Ｘ－８　
　Ｘ＝１４←答えでは？

　その２
　解説中の「吸水力と外液の浸透圧が等しくなり」というのが、どうしてそういえるのか理解できません。

　大変申し訳ありませんが、よろしくご指導お願いいたしますm(__)m

回答No.2

Quarks · ベストアンサー

ANo.1です。

気になったので、いろいろ調べてみました。
吸水力の定義が錯綜していたのを、新たに定義し直して、すっきりさせたようですね。そのことを踏まえて追記させていただきます。

吸水力という言葉のイメージは、"その状態の細胞が、水を吸収しようとしている、その作用の大きさを圧力で表したもの"、でしょうか。
だとしたら、平衡状態に達した細胞は水を吸収も排出もしないのですから、「吸水力＝０」とするのが妥当だといえるでしょう。最近の定義はこうなっているそうです。
　　吸水力＝細胞内外の浸透圧の差－膨圧

一方、吸水力とは、濃度を表す指標だ、という立場からの定義（旧い定義）もありました。
　　　吸水力＝細胞内部の浸透圧－膨圧＝外液の浸透圧

こちらは、ちょっとわかり難い表現なので、注意深く読んで下さい。
平衡状態になっていようと、植物細胞の内部の濃度が０になってしまうことはありません。つまり、濃度の指標という意味では、吸水力は０ではありません。ところで、濃度の指標としての吸水力とはどういう意味をもった量でしょうか？

（この定義での）吸水力がＰ気圧の細胞があったとします。これは、浸透圧がＰ気圧の溶液と同じ浸透圧を持つ状態という意味です。もしこの細胞の状態で、真水に漬けたとしたら細胞には水が入り込んできますが、その圧力がＰ気圧、つまり吸水力だ、ということです。

今回の問題は、明らかに後者の立場で吸水力を定義した出題です。問題が旧いのかも知れませんね。最近の高校では、このような出題の仕方は混乱を招くので避けるのではないかと思います。
もちろん、出題者の意図を汲み取れば、吸水力は濃度を示す指標と考えているはずですから、外液と等張の６気圧であることは間違いありません。

お礼

詳しいご説明を大変ありがとうございました！m(__)m
私は、今日一日「１３気圧、８気圧とかは出題者のまやかしじゃ！（計算に関係ない数字をあえて掲載している）、この細胞は「満腹状態」なんで水の出入りゼロ、外と中は同じ気圧＝６気圧じゃ」とか自分を納得させようとしていました。大変お恥ずかしいです。また、こちらのサイトで質問をさせていただくときには、ぜひよろしくお願いいたします。

回答No.1

Quarks

あなたが示したＸは、「細胞内部」の浸透圧ですね。「細胞外の溶液」の浸透圧とは別ものです。
解説にあるように、吸水力＝外液の浸透圧　ですから、外液の浸透圧は、吸水力６気圧、の６気圧と判断するのが正しいです。

>解説中の「吸水力と外液の浸透圧が等しくなり」というのが、どうしてそういえるのか

細胞内の浸透圧をＰ、膨圧をＰ'とします。
膨圧のために、細胞の浸透圧が小さくなったような効果が生じますから、細胞は正味Ｐ-Ｐ’の見かけの浸透圧（これを、吸水力と呼びます）を持つことになります。
ところで浸透圧とは、濃さを数値化したものと解釈できます（濃い溶液は浸透圧が高く、薄い溶液の浸透圧は低くなります）。細胞の"見かけの"浸透圧と外液の浸透圧とが等しくなるということは、"濃さ"が等しいと言うことに相当しますから、吸水も排水もしないということですね。これは、細胞を十分長い時間、外液に浸しておいて、「平衡」になった状態で実現しているはずですね。
ですから、<<水が出入りしない状態になっているなら>>外液の浸透圧と細胞の吸水力とは等しくなっているはずです。

なお
吸水力＝浸透圧－膨圧
に、細胞の浸透圧をＸとして、その他の与えられた値を当てはめると
６＝Ｘ－８
となってＸ＝１４気圧となります。
問題の"細胞の浸透圧が１３気圧"という記述と一致していません。問題の数値ミスですかね。