浸透圧とは？細胞で水が動く仕組み・高張液と低張液・植物細胞と動物細胞を図解

「濃い方へ水が動く、と覚えたのに問題では向きを間違える」「高張液に入れた細胞の浸透圧がどうなるのか分からない」——浸透圧は、用語を一つずつ暗記するとかえって混乱しやすい単元です。最初に見るべきなのは、半透膜を通れるのが何か、膜の両側のどちらに自由に動ける水が多いか、細胞壁があるか、という三点です。この記事では、浸透・浸透圧・拡散の違いから、高張液・低張液・等張液、動物細胞と植物細胞の変化、ファントホッフの式、典型問題と実験の読み方までを一つの筋道で整理します。

浸透と浸透圧とは何か｜拡散との違いから理解する

浸透とは、選択的に物質を通す膜を隔てて、水が正味として移動する現象です。膜の両側では水分子が常に両方向へ動いていますが、一定時間で数えると、水が多い側、すなわち溶質粒子が相対的に少ない側から、水が少ない側、すなわち溶質粒子が相対的に多い側へ移る量が多くなります。NCBI Bookshelfの解説も、浸透を半透膜を横切る水の正味移動とし、瞬間ごとの分子運動と全体の正味移動を区別しています。「水分子が一方向にしか動かない」のではなく、「両方向に動くが差し引きすると片側へ移る」と捉えることが重要です。

浸透圧は、この浸透による水の正味移動を止めるために、溶液側へ外から加える必要がある圧力です。教科書や問題では「水を引き込む強さ」と説明されることもありますが、定義としては「浸透を止める圧力」と押さえる方が正確です。溶質粒子が多いほど、また温度が高いほど、理想的な希薄溶液では浸透圧が大きくなります。したがって「浸透」は現象、「浸透圧」はその現象を止めるための圧力であり、同じ語ではありません。

拡散との違いも整理しましょう。拡散は、粒子の熱運動によって物質が高濃度側から低濃度側へ正味として広がる現象です。酸素や二酸化炭素が細胞膜を通過する説明は、基本的に拡散です。一方、浸透で主役になるのは水です。競合記事には酸素が浸透を利用して細胞膜を通過するように読める記述がありますが、OpenStax Biology 2eは、拡散が物質を運ぶのに対し、浸透は膜を介して水だけを運ぶと明確に区別しています。試験でもこの区別を曖昧にしないでください。

用語	正味として動くもの	膜の必要性	典型例
拡散	溶質や気体などの粒子	必須ではない	酸素が高濃度側から低濃度側へ広がる
浸透	水	選択的透過性をもつ膜が必要	細胞膜を介して水が移動する
浸透圧	移動ではなく圧力の量	半透膜を想定する	水の正味移動を止めるための圧力

半透膜と細胞膜｜何を通し何を通さないのか

半透膜とは、ある物質は通すが、別の物質は通しにくい膜です。高校の模式図では「水は通すが溶質は通さない膜」と単純化されます。この条件なら、溶質が膜の反対側へ逃げられないため、水の正味移動が濃度差を小さくする主な手段になります。ただし生体の細胞膜は、単なる穴の開いたふるいではありません。脂質二重層と膜タンパク質からなり、物質の性質や輸送タンパク質の有無によって透過性が変わります。OpenStaxは細胞膜を選択的透過性の膜と説明しており、「小さい物質なら必ず通る」と一律に決める考え方は避けるべきです。

問題を解くときは、現実の細胞膜を細部まで再現しようとせず、問題文が置いた条件を優先します。「膜は水だけを通す」とあれば水だけを動かし、「水と尿素を通す」とあれば尿素も時間とともに移動させます。透過できる溶質は両側へ拡散するため、単純な溶質濃度だけでは最終状態を判断できない場合があります。浸透圧に寄与する大きさは、溶質粒子の数だけでなく、その溶質が膜をどの程度通れるかにも左右されます。NCBIの解説では、この影響を反射係数という考え方で表しています。

細胞壁と細胞膜も区別が必要です。植物細胞の細胞壁は細胞の外側にある比較的硬い構造で、細胞の形を支えます。一方、浸透の境界として中心になるのは細胞膜です。細胞壁を「浸透を起こす半透膜」とみなすのではなく、細胞膜を介して水が入り、その膨張を細胞壁が機械的に抑えるため膨圧が生じる、と順序立てて説明します。NCBI BookshelfのMolecular Biology of the Cellも、植物や多くの細菌では半剛体の細胞壁が細胞の破裂を防ぐと説明しています。

構造	主な役割	浸透問題での見方
細胞膜	細胞内外を隔て、物質を選択的に通す	水の正味移動を考える境界
細胞壁	形の保持と機械的な支持	吸水した植物細胞の過度な膨張を抑える
液胞	水や溶質を含み、植物細胞の水分状態に関わる	吸水や原形質分離に伴い体積が変化する

浸透が起こる仕組みと動的平衡｜浸透圧の式まで

半透膜の両側に純水と砂糖水を置き、膜が水だけを通すとします。純水側ではほぼすべてが水分子ですが、砂糖水側では一定の体積の中に砂糖分子が存在する分、水の割合が低くなります。水分子は両方向へ熱運動しているものの、純水側から砂糖水側へ移る水の方が差し引きで多くなります。その結果、砂糖水側の液面が上がり、液柱による圧力が増します。やがて外向きの圧力効果と浸透の傾向がつり合うと、見かけ上の液面変化が止まります。

ここで大切なのは、平衡になった後も水分子が止まっていないことです。水は両方向へ動き続け、移動量が等しいため正味の変化がゼロになります。この状態を動的平衡といいます。「等張液では水が移動しない」という表現は、正確には「水の正味移動がない」です。選択肢問題で「水分子の運動が停止する」とあれば誤りです。温度がある限り分子運動は続きます。

理想的な希薄溶液の浸透圧は、ファントホッフの式 π=iCRT で表せます。πは浸透圧、iは溶質が溶液中で何粒子になるかを反映する係数、Cはモル濃度、Rは気体定数、Tは絶対温度です。NCBIの浸透解説も、浸透圧が溶質粒子の数、温度、膜に対する溶質の透過性に依存すると説明しています。高校問題では条件が明示されない限り理想的な希薄溶液として扱いますが、実際の生体では膜の透過性や溶質間相互作用があるため、式だけで全現象を言い切れません。

記号	意味	問題での注意
π	浸透圧	Paかatmか、求める単位を確認する
i	粒子数を反映する係数	非電解質なら通常1、電解質は問題の指定に従う
C	モル濃度	質量濃度のまま代入せずmol/Lなどへ直す
R	気体定数	圧力・体積の単位に合う値を選ぶ
T	絶対温度	摂氏温度に273を加えてKに直す

例として、非電解質0.10 mol/Lを25℃、R=0.082 L・atm・K⁻¹・mol⁻¹として理想溶液近似すると、π=1×0.10×0.082×298≒2.44 atmです。計算の目的は数字を丸暗記することではなく、同温度なら粒子数濃度が2倍になると浸透圧もおよそ2倍になる、同濃度なら絶対温度が高いほど浸透圧が増える、という比例関係を読むことです。電解質では解離後の粒子数に注意し、膜を自由に通る溶質は持続的な浸透圧差を作りにくいことも押さえましょう。

高張液・低張液・等張液｜水の移動方向を迷わない判定法

高張液・低張液・等張液は、単独で決まる名前ではありません。必ず「何と比べて」という比較があります。細胞を外液に入れる問題なら、通常は細胞内液に対して外液が高張か、低張か、等張かを考えます。外液の方が、膜を通りにくく浸透に効く溶質の粒子数濃度が高ければ高張液、低ければ低張液、正味の水移動を起こさないなら等張液です。

外液	細胞との比較	水の正味移動	動物細胞の体積
高張液	外液の有効溶質濃度が高い	細胞内→細胞外	減少する
等張液	浸透に関する効果がつり合う	正味移動なし	ほぼ変わらない
低張液	外液の有効溶質濃度が低い	細胞外→細胞内	増加する

判断するときは「高張だから外へ」と語呂だけで飛ばさず、四段階で考えます。第一に比較対象を確定し、第二に膜を通れない溶質だけに注目し、第三にどちらに自由な水が多いかを比べ、第四に水は正味としてどちらへ動くかを矢印で描きます。最後に、その矢印によって細胞体積がどう変わるかを書けば、用語と現象が逆転しません。

浸透圧と張度を同一視しすぎないことも上位問題では重要です。オスモル濃度は溶液中にある全粒子数を表しますが、張度は細胞体積を持続的に変える能力です。たとえば膜を通りやすい溶質は、一時的な濃度差を作ってもやがて細胞内へ移動し、水の分布も変えます。NCBIの高張度解説は、尿素など膜を通りやすい溶質がオスモル濃度には寄与しても、張度への寄与が同じとは限らない点を説明しています。

なお、「高張液の方が水を強く引く」という言い方は初学者には便利ですが、答案では比較対象と水の正味移動まで書く方が安全です。外液が高張なら、細胞から外へ水が正味移動し、細胞は縮みます。外液が低張なら、細胞内へ水が正味移動し、細胞は膨らみます。等張なら体積はほぼ一定でも、水分子の交換は続いています。この三文を図と結びつけて再現できれば、基本問題の土台は完成です。

動物細胞は高張液・低張液でどう変化するか

動物細胞は細胞壁をもたないため、外液の張度による体積変化がそのまま細胞膜へ影響します。高張液では細胞内から水が出て体積が減り、低張液では水が入り体積が増えます。等張液では正味の水移動がなく、体積はほぼ保たれます。OpenStaxとNCBIはいずれも、外液の張度が細胞の体積を変えるという観点から高張・低張・等張を説明しています。

赤血球を例にすると、高張液では水を失って縮み、表面がとげ状に見えることがあります。低張液では吸水して膨らみ、限界を超えると細胞膜が破れて内容物が外へ出ます。この現象は溶血と呼ばれます。植物細胞で使う「原形質分離」は、細胞壁と原形質の位置関係を表す語なので、赤血球の収縮にそのまま使わないようにしましょう。

条件	水の正味移動	赤血球などの動物細胞	用語上の注意
高張液	細胞外へ	縮む	植物細胞の原形質分離とは区別
等張液	なし	体積はほぼ一定	分子運動は続いている
低張液	細胞内へ	膨らみ、極端なら溶血	細胞壁がないため破裂しうる

「高張液に入れると細胞内の浸透圧はどうなるか」という問題では、時間の流れを分けます。直後は外液の浸透効果が大きいため水が外へ出ます。水だけが出れば細胞内の溶質は濃縮され、細胞内側の浸透圧は初めより大きくなります。やがて内外の水移動を決める効果がつり合う方向へ近づきます。反対に低張液では水が入り、細胞内溶質が希釈されるため、破裂しない範囲では細胞内の浸透圧は初めより小さくなる方向です。

実験問題では、細胞の数ではなく体積や質量の変化を見ている場合があります。赤血球懸濁液の透明度、上清の色、顕微鏡像など、観察指標が何を意味するかを言葉にしてください。低張液で赤血球が壊れれば、内部のヘモグロビンが外へ出るため観察結果が変わります。単に「膨らんだ」と書くだけでなく、細胞膜の限界と観察事実を結びつけると記述答案が安定します。

人体や医療への応用を考えるときも、単純に「塩分が高い・低い」だけで判断せず、細胞外液と細胞内液の張度差を見る必要があります。ただし実際の体液調節には腎臓、ホルモン、イオン輸送体など多くの仕組みが関わります。高校生物の模式的な細胞一個の問題と、人体全体の臨床判断を混同せず、この記事では膜を介した水移動の原理に範囲を限定して理解してください。

植物細胞の膨圧・原形質分離｜実験問題の読み方

植物細胞では、細胞膜の外側に細胞壁があります。低張液に置くと水が細胞内へ入り、液胞を含む原形質が膨らみます。しかし細胞壁が機械的に抵抗するため、動物細胞のようにすぐ破裂するのではなく、内側から細胞壁を押す圧力が生じます。これが膨圧です。University of Florida IFASの植物教材も、浸透で細胞へ入る水と細胞壁の制約によって膨圧が生まれ、植物体の張りに関係すると説明しています。

反対に高張液へ置くと、細胞内から水が出て液胞と原形質が縮みます。細胞壁の大きさは急には縮まないため、細胞膜を含む原形質が細胞壁から離れて見えます。この状態が原形質分離です。高張液から水または十分に低張な液へ戻し、原形質が再び細胞壁へ接する方向に回復する現象は原形質復帰と呼ばれます。ただし長時間の強い処理で細胞が損傷すれば、完全には戻らないことがあります。

外液	水の正味移動	植物細胞の状態	観察のポイント
低張液	細胞内へ	膨圧が高まり張った状態	原形質が細胞壁を内側から押す
等張に近い条件	ほぼなし	膨圧が小さい	動物細胞の等張と同じ見た目とは限らない
高張液	細胞外へ	原形質分離	細胞壁と原形質の間が開く

限界原形質分離は、原形質分離が始まる直前または始まったばかりの境界状態を指します。植物細胞の細胞液濃度を推定する古典的な実験では、濃度の異なるスクロース溶液などに組織片を入れ、原形質分離を起こす細胞の割合を観察します。ただし「外液と細胞液の濃度が数値として完全に同じ」と短絡せず、温度、細胞ごとの差、膜透過性、観察時間などを考慮します。

質量変化を測るジャガイモ片などの実験では、処理前後の質量変化率を濃度ごとに求め、変化率が0になる外液濃度をグラフから推定します。この点では組織全体として水の正味移動がほぼないと考えます。切片表面の水滴を十分に拭き取る、試料の大きさをそろえる、温度と処理時間を一定にする、複数試料の平均をとる、といった操作が必要です。表面の付着液を質量増加と誤認すると、浸透による変化を正しく測れません。

植物細胞と動物細胞の基本構造を先に復習したい場合は、植物細胞と動物細胞の違いを図解した記事で、細胞壁・葉緑体・液胞の有無を確認してから本節へ戻ると理解しやすくなります。また、浸透圧を含む資料問題を共通テスト形式で学習計画へ組み込みたい人は、共通テスト生物基礎の勉強法もあわせて活用してください。

浸透圧の入試問題は「普通の対策」では得点源にならない

結論から言います。浸透圧を用語集で覚え、授業を一度聞き、典型問題を数題解くだけという「普通の対策」では、初見の実験図や複合計算まで安定して得点するのは厳しいです。浸透圧は、定義、膜の透過性、粒子数、時間変化、動物細胞と植物細胞の構造差を、問題ごとに組み直す単元だからです。単語を知っていることと、条件から水の矢印を再現できることは同じではありません。

この記事でも、単純な一方向暗記では解けない理由を確認しました。等張でも水分子は両方向へ動き、膜を通る溶質があれば張度の判断は変わり、植物細胞では細胞膜に加えて細胞壁の抵抗を考えます。さらに計算ではπ=iCRTの単位と粒子数、実験では質量変化率0の点と誤差まで扱います。つまり必要なのは知識の受け取りではなく、毎回「透過条件→濃度比較→水の矢印→体積変化」を自力で再現し、間違いを原因別に修正する反復です。

ここで、鬼管理専門塾が公式ページで示す「成績が上がらない塾・予備校の3つの限界」に照らして対策を選びます。三つの限界とは、①授業で情報を得ても行動は変わらない、②全員同じ指導は偏差値50に収束する、③週1指導では変化が遅い、です。浸透圧の誤答を減らすには、どの説明を聞いたかより、翌日も水の向きを説明できるか、別条件でも図を描けるかを継続して確かめる必要があります。

選択肢①：独学・参考書のみでは①と②の限界が残る

独学や参考書だけでも、正しい順序で十分に反復できる人はいます。しかし「高張液は濃い」「浸透圧は水を引く力」と短く覚えたまま、なぜその矢印になるかを説明できない誤概念は、自分では発見しにくいものです。解説を読んで分かったつもりでも、白紙に細胞膜と矢印を描く行動へ変わらなければ①の限界に当たります。

さらに、市販教材の標準順序を全員が同じように進めるだけでは、計算で詰まる人、植物細胞の図で詰まる人、膜透過性の条件を読み落とす人の差を反映できません。自分の誤答原因に合わせた課題量へ変えなければ、②の「全員同じ指導」の限界も残ります。

選択肢②：映像授業・アプリでは①の限界を越えにくい

映像授業や学習アプリは、浸透の動きを視覚的に理解する助けになります。しかし動画を見て納得することと、初見の図で膜を通れる物質を抽出し、水の正味移動を答案にすることは別です。視聴時間が増えても、図を描く、式の単位をそろえる、翌日に再テストするという行動が増えなければ①の限界に当たります。

特にアニメーションは、水が一方向にだけ動くように見えることがあります。受験問題で必要なのは、両方向の分子運動と正味移動を言葉で区別する力です。自分の説明を第三者に確認してもらわないまま視聴を重ねると、見た内容を再生できても、条件変更に対応できない状態が残ります。

選択肢③：集団授業の大手予備校では②の限界に当たる

集団授業の大手予備校では、授業時間とカリキュラムが全体に合わせて進みます。浸透圧の公式計算はできるのに原形質分離を逆にする生徒と、用語は知っているのにモル濃度へ換算できない生徒へ、同じ説明と同じ宿題を出しても改善点は一致しません。ここで②の限界が表れます。

授業の質が高くても、一人ひとりの誤答分類まで日々の課題に反映されるとは限りません。全体講義の後に、自分だけの弱点へ戻る仕組みがなければ、授業中は理解できても模試では同じ取り違えを繰り返す可能性があります。

選択肢④：一般的な個別指導塾では③の限界が残る

一般的な個別指導塾は、その場で質問できる点に利点があります。一方、週1回の授業だけで、浸透圧の図示、計算、実験考察を別日に何度も再現し、忘れたタイミングで再テストするところまで管理するのは難しい場合があります。授業外の六日間が本人任せなら、③の限界が残ります。

浸透圧のような小単元でも、理解直後、翌日、一週間後に条件を変えて解けるかで定着度が変わります。週1回だけ正解を確認するのでは変化が遅く、誤概念を抱えたまま次の遺伝・代謝・生態へ進めば、復習の負担が積み上がります。

独学・参考書のみ、映像授業・アプリ、集団授業の大手予備校、一般的な個別指導塾を三つの限界で一つずつ検討すると、いずれも「理解した内容を毎日の再現行動へ変え、個別の誤答に合わせ、週1回を超えて修正する」部分が不足します。だから、浸透圧を含む生物の弱点を本番の得点へ変えるには、1日単位で個別行動を管理する鬼管理専門塾しかない、という結論になります。

鬼管理専門塾の特徴

鬼管理専門塾は、授業を受けた回数ではなく、合格に必要な行動を毎日実行できたかを管理します。浸透圧なら、定義を読むだけでなく、透過条件を変えた図を描く、π=iCRTを単位から計算する、植物細胞と動物細胞の変化を説明する課題へ落とし込みます。以下の❶〜❻はREADMEで確定した公式情報に基づく六つの特徴であり、それぞれを浸透圧の学習へどう接続するかを示します。

❶ 1日単位の数値化した学習指示

鬼管理専門塾では、「生物を頑張る」のような曖昧な目標ではなく、今日やるべき教材、範囲、問題数を1日単位で数値化して指示します。何を、いつ、どこまで行うかを明確にし、学習開始前の迷いを減らす仕組みです。

浸透圧なら「高張・低張の判定問題を10題解く」「誤答3題は膜の透過条件と水の矢印を書き直す」「ファントホッフの式を単位つきで2題計算する」のように、理解を答案へ変える行動へ分解できます。知識を読む日と、自力再現を測る日を分けることで、分かったつもりを残しません。

❷ 生徒ごとの個別行動プラン

鬼管理専門塾では、生徒ごとに専属講師が個別の行動プランを設計します。志望校、現在の成績、使っている教材、生活時間を踏まえ、同じ学年でも一律の順番や量に固定しないことが特徴です。

浸透圧であれば、用語の混同が中心なら図と言葉の対応を増やし、計算ミスが中心なら濃度換算と単位確認を増やし、実験考察が弱ければ質量変化グラフの記述を増やします。弱点の種類に合わせることで、「もう理解している説明」を繰り返す時間を減らし、必要な行動へ集中できます。

❸ 毎日・毎週の徹底管理と確認テスト

鬼管理専門塾では、毎日の進捗を確認し、毎週の確認テストで学んだ内容が定着したかを検証します。計画を作って終わりにせず、基準に届かなければ追加課題や次週の計画修正につなげる運用です。

浸透圧は授業直後に正解できても、数日後に高張液と低張液を逆にすることがあります。翌日には基本図、一週間後には膜透過性を変えた問題というように再確認すれば、単なる短期記憶か、初見条件でも使える理解かを切り分けられます。

❹ 採用率0.6%の専属講師

鬼管理専門塾の専属講師陣は、公式情報で採用率0.6%とされています。講師満足度に関するアンケートは1,524件が公開されており、厳格な採用と研修を経た講師が、学習計画と実行管理を継続して担当します。

生物では、答えが合っていても「水分子が止まる」「細胞壁が半透膜だから破裂しない」など説明に誤りが残ることがあります。専属講師が答案の理由まで確認すれば、偶然の正解と再現可能な理解を区別し、誤概念を次の課題へ持ち越しにくくできます。

❺ 大学受験・英語資格を含む専門コース

鬼管理専門塾は、大学受験の一般選抜と学部特化に加え、総合型選抜・推薦、英検・TOEIC・TOEFL・IELTS・TEAPなどの英語資格、さらに高校受験の専門コースに対応します。目標ごとに必要な科目、試験形式、学習期間が違う前提で計画を設計します。

浸透圧を学ぶ高校生でも、国公立二次で記述が必要な人、私大で正誤問題を素早く解く人、共通テスト生物基礎の資料問題へ備える人では練習内容が異なります。受験全体の配点と残り期間から、生物の一単元に割く時間まで逆算できる点が、単元別の独学との違いです。

❻ LINE質問・無料説明会・資料請求

鬼管理専門塾ではLINEで質問でき、無料説明会と資料請求も用意されています。無料説明会はZoomで実施でき、保護者の同席も可能です。入塾前に現在の学習状況や志望校との距離を共有し、必要な管理内容を確認できます。

浸透圧の一問で止まったときも、疑問を次の週まで放置せず質問できれば、誤った理解のまま演習を重ねるリスクを減らせます。無料説明会では、生物だけでなく英語・数学を含む総学習時間の配分や、毎日の管理が生活に組み込めるかまで相談してください。

鬼管理専門塾の大学受験コースには1カ月返金保証制度があります。対象や詳細条件は無料説明会で確認してください。指導の考え方と従来塾の三つの限界は「鬼管理」とは？成績が上がらない塾・予備校の3つの限界で確認できます。実際の進学例を見たい人は鬼管理専門塾の合格実績も確認したうえで、自分に必要な管理かを判断しましょう。

まとめ｜浸透圧は「膜・粒子・水・細胞壁」の順で解く

浸透圧の問題は、用語の数が多く見えても、判断の順番は一貫しています。まず膜が何を通すかを読み、次に膜を通りにくい有効溶質の粒子数を比べ、自由な水が多い側から少ない側への正味移動を描きます。その後で細胞体積を考え、植物細胞なら細胞壁による抵抗と膨圧を加えます。この順番なら、高張液・低張液という名前を忘れても現象から復元できます。

最後に、白紙へ細胞を一つ描き、外液が高張・等張・低張の三条件で水の矢印と体積変化を書いてみてください。次に同じ図を植物細胞へ変え、細胞壁、膨圧、原形質分離を追加します。最後に膜を通れる溶質を一つ加え、時間とともに何が変わるか説明します。この三段階を自力で再現できれば、単語暗記から条件判断へ進めています。

一度で完璧に覚えようとせず、誤答を「用語」「透過条件」「濃度換算」「水の向き」「細胞構造」「実験操作」に分類してください。原因ごとに一題ずつ類題を追加し、翌日に同じ説明を短く再現する方が、解説を何度も読むより改善点が明確になります。浸透圧は細胞膜、体液調節、植物の水分生理へつながる基礎概念です。ここで正味移動と動的平衡を正確に理解しておけば、後続単元の負担も軽くなります。

よくある質問

質問の種類	先に確認するポイント
定義	浸透は水の正味移動、浸透圧はそれを止める圧力
方向	比較対象と膜を通れない溶質の粒子数
細胞変化	動物細胞か植物細胞か、細胞壁があるか
計算	π=iCRTの単位、粒子数、絶対温度

Q. 浸透と浸透圧の違いは何ですか？

A. 浸透は、選択的透過性をもつ膜を介して水が正味移動する現象です。浸透圧は、その正味移動を止めるために溶液側へ加える必要がある圧力です。現象と圧力を分けて覚えてください。

Q. 水はなぜ濃度の低い方から高い方へ動くのですか？

A. 水分子は両方向へ動いていますが、溶質が少なく自由な水の割合が大きい側から、溶質が多く自由な水の割合が小さい側への移動が差し引きで多くなるためです。平衡後も分子運動は続きます。

Q. 高張液・低張液はどう見分けますか？

A. まず比較対象を決めます。細胞内液と外液を比べるなら、外液の膜を通りにくい有効溶質が多ければ高張液、少なければ低張液、細胞体積を変える正味の水移動がなければ等張液です。

Q. 等張液では水分子は動かないのですか？

A. 動きます。水分子は両方向へ移動していますが、両方向の移動量が等しく、差し引きの正味移動が0です。この状態を動的平衡といいます。

Q. 動物細胞を低張液へ入れるとどうなりますか？

A. 外液から細胞内へ水が正味移動し、細胞は膨らみます。動物細胞には細胞壁がないため、極端な低張条件では細胞膜が破れて溶血などを起こすことがあります。

Q. 植物細胞が低張液で破裂しにくいのはなぜですか？

A. 水が入ると原形質が膨らみますが、外側の細胞壁が機械的に抵抗し、膨圧が生じるためです。細胞壁が水を通さないからではありません。浸透の境界として中心になるのは細胞膜です。

Q. 原形質分離とは何ですか？

A. 植物細胞を高張液へ入れたとき、水を失った原形質が縮み、細胞壁から離れる現象です。細胞壁そのものが縮む現象ではありません。条件を戻すと原形質復帰する場合があります。

Q. 浸透圧の計算で温度は摂氏のまま使えますか？

A. ファントホッフの式π=iCRTでは絶対温度Kを使います。摂氏温度に273を加えて変換し、気体定数Rの単位が求める圧力と体積の単位に合っているかも確認してください。

Q. 浸透圧とオスモル濃度、張度は同じですか？

A. 同一ではありません。オスモル濃度は溶液中の粒子数に関する量です。張度は外液が細胞体積を持続的に変える能力で、膜を通れるかどうかが重要です。浸透圧は浸透を止めるための圧力として定義されます。

Q. 浸透圧の実験問題は何から確認すればよいですか？

A. 膜の透過条件、比較する溶液、測定対象、統一された実験条件の順に確認します。質量変化なら表面の付着液、顕微鏡観察なら細胞ごとの差と観察時間にも注意し、正味移動がほぼ0になる条件をデータから判断します。