細胞膜と輸送セッション III

水ポテンシャル。溶質ポテンシャル。圧力ポテンシャル。高張液。原形質分離。低張液。等張液。浸透圧。浸透圧。

水ポテンシャルは、植物、生物、およびそれらの周囲の環境における水の動きを理解し、説明するのに役立つ概念です。これは水分子に蓄えられた位置エネルギーの尺度です。水の動きの方向と速度を示します。水ポテンシャルはギリシャ文字のpsiで表される Ψ。

水分ポテンシャルの決定に寄与する主な要因は 3 つあります。まず溶質ポテンシャルです。溶質ポテンシャルとは、溶解した溶質が水の動きに与える影響を指します。溶質ポテンシャルを理解するには、浸透のプロセスをもう一度検討する必要があります。ご存知のように、浸透とは、半透膜を通して水分子が溶質濃度の低い領域から高い領域へと移動する現象です。水は、水分ポテンシャルの高い領域から低い領域へと移動します。

塩、糖、イオンなどの溶質が水に溶けると、空間を占めて水分子と相互作用します。これらの溶質分子は水素結合を通じて水分子を引き付けます。これにより、水分子の位置エネルギーが減少し、全体的な水ポテンシャルが低下します。したがって、塩の濃度が低い溶液は水分ポテンシャルが高くなります。また、塩分濃度が高い溶液は水分ポテンシャルが低くなります。

溶質ポテンシャルは記号で表される Ψs。パスカルなどの圧力単位で表されます。溶質ポテンシャルと水ポテンシャルは互いに反比例関係にあります。溶液中の溶質の濃度が上昇すると、溶質電位も上昇します。その結果、水分ポテンシャルは減少します。

水ポテンシャルを理解するために例を見てみましょう。果物や野菜をsugarや塩の溶液などの高濃度の溶質に保存すると、食品細胞内の水分ポテンシャルに影響を及ぼします。保存溶液中の溶質濃度が高いため、果物や野菜の細胞内の水分ポテンシャルに比べて水分ポテンシャルが低くなります。その結果、食品の細胞から水分が浸透によって移動し、食品細胞と保存液の間の水分ポテンシャルを均等にしようとします。この水の外向きの動きは食品の脱水に役立ち、微生物の増殖を抑制します。食品をより長期間保存できます。

圧力ポテンシャルは水ポテンシャルのもう一つの重要な要素です。これは、水が周囲に及ぼす物理的な圧力を指します。圧力ポテンシャルは次のように表される Ψp。圧力ポテンシャルは、条件に応じて正または負になります。正圧ポテンシャルは、水を吸収して膨張した植物細胞内など、水が圧力を受けているときに発生します。細胞が膨張する。

正圧ポテンシャルの一般的な例としては、植物細胞の膨圧が挙げられます。植物細胞が浸透圧によって水を吸収するとき、細胞壁が細胞の膨張に抵抗します。その結果、内部圧力が発生します。この内部圧力は膨圧として知られています。膨圧は植物組織の硬さと形状を維持するために不可欠です。これにより、植物は直立し、植物全体の構造を支えることができます。

一方、負圧ポテンシャルは、水が張力を受けているとき、または引っ張られているときに発生します。この負圧ポテンシャルは、張力または吸引力と呼ばれることがよくあります。その結果、細胞は縮小します。植物細胞を高濃度の溶質を含む溶液に置くと、水は細胞から移動します。その結果、細胞内に負圧が発生します。

高張溶液とは、他の溶液と比較して溶質の濃度が高い溶液です。つまり、他の溶液に比べて水分ポテンシャルが低いということです。溶質の濃度が低い細胞を高張液に入れると、細胞は水分を失って縮みます。これは、細胞内の水ポテンシャルが、細胞が配置されている溶液よりも大きいためです。その結果、水は細胞内の高い水分ポテンシャルから細胞外の低い水分ポテンシャルへと移動します。

原形質分離は、植物細胞が高張液に置かれ、水が細胞外に移動するときに起こる現象です。その結果、細胞膜は細胞壁から剥がれ、細胞質は細胞壁から離れて縮小します。植物細胞が高張溶液中にある場合、溶液中の溶質の濃度が高くなるため、細胞内部に比べて細胞外部の水分ポテンシャルが低くなります。水が細胞から移動して溶質の濃度を均等にすると、原形質体は収縮して細胞壁から離れます。このプロセスは原形質分離として知られています。

低張液とは、他の溶液に比べて溶質の濃度が低い溶液です。つまり、他の溶液に比べて水分ポテンシャルが高くなります。細胞を低張液に入れると、細胞は水分を吸収して膨張します。これは、細胞内部に比べて細胞外部の水分ポテンシャルが大きいためです。その結果、水は細胞外のより高い水分ポテンシャルから細胞内のより低い水分ポテンシャルへと移動します。

低張液にはさまざまな生物学的影響があります。生物系では、低張液は細胞の行動と機能に影響を与える可能性があります。たとえば、私たちの体の細胞が低張液にさらされると、水が細胞に入り込み、細胞が膨張します。植物細胞では、土壌中の低張液が根による水分の吸収を促進します。これにより適切な水分補給が確保され、細胞の膨張が維持されます。

等張溶液とは、別の溶液または基準溶液と同じ濃度の溶質を持つ溶液を指します。細胞を等張液に入れると、水分の純増減は発生しません。細胞は正常な形状と体積を維持します。これは、細胞の内外の溶質の濃度が同じであるためです。言い換えれば、細胞内の水ポテンシャルは細胞外の水ポテンシャルと等しいということです。細胞は弛緩します。

細胞内外への水の動きを説明するために使用できる別の用語があります。ご存知のように、高張液に入れると水は細胞内から細胞外へ移動します。細胞内から細胞外への水のこの移動は浸透と呼ばれます。浸透圧移動中に細胞外と比較して細胞内の溶質濃度が高いか低いかわかりますか?。

細胞の外側から内側への水の移動を浸透と呼びます。これは細胞が低張液に置かれた場合に発生します。浸透圧変化中に細胞内部の溶質濃度が細胞外部と比べて高いか低いかわかりますか？。

有糸分裂細胞周期 - セッション 1

細胞膜と輸送セッション III

水ポテンシャル。 溶質ポテンシャル。 圧力ポテンシャル。 高張液。 原形質分離。 低張液。 等張液。 浸透圧。 浸透圧。

水ポテンシャル。溶質ポテンシャル。圧力ポテンシャル。高張液。原形質分離。低張液。等張液。浸透圧。浸透圧。