【コメント】浸透圧に関しては圧力の大きさを抽象的に矢印の大きさで表すことが多かった。
しかし，濃度を具体的に示して７気圧といったように具体的に示す方が理解が進む。
７気圧はふだん私たちが暮らして周囲を囲まれている気圧（１気圧）の７倍である。
細胞がそのような大きな吸水力を持っていることに驚いてみてもいいわけである。
また，植物細胞の浸透圧・膨圧・吸水力のグラフであるが，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。
このグラフの教え方には注意が必要であり，間違った教え方や誤解もある。
私が過去にしてきた説明を下に記す。しかし，これは誤りであった。
★2001年の教科書検定で文部科学省の検定官は、吸水力は細胞内液の浸透圧−細胞外液の浸透圧−膨圧であると解釈し、すべての記述を修正するように指示してきた。ということは純水に浸けたときだけでなく、すべての低張液において、安定時には吸水力は０気圧となるという解釈になる。実はそれが正しい解釈だという説もあり紛糾している。その説では、下記の私の説明は誤りであった。
植物学者はどちらの解釈なのか？
現今の教科書では｢純水につけたときには｣という限定つきで、従来のグラフや式が扱われている。純水以外の低張液につけたときにはグラフや式は使えない。専門家によれば，「使えない」のが正しいのであった。 |
日本植物生理学会の質問コーナーより 植物学者は次のように答えています
質問：植物細胞 吸水力の定義について 登録番号: 0769
高校で生物を教えています。文科省の教科書検定の関係 で、植物細胞の吸水力の定義が、次のようになったと聞きました。
専門家の方々は、どのようにお考えか教えて下さ い。
旧：細胞の吸水力＝細胞内の浸透圧−膨圧＝外液の浸透圧
新：細胞の吸水力＝細胞内の浸透圧−膨圧−外液の浸透圧
このような変化が起こると、例えばつぎのような大学入試問題の解答に違いが出てくると思います。
2005年度 名古屋大学 前期日程 生物 第１問 ある植物の培養細胞を、浸透圧が９気圧のスクロース水 溶液に入れたところ、（ａ）原形質分離が起こった。
問１ 下線部（ａ）において、細胞の変化が安定するまで放置したとき、この細胞の浸透圧、膨圧、吸水力はそれぞれ何気圧になっているか答えよ。
旧による解答 浸透圧＝９気圧、膨圧＝０気圧、吸水力＝９気圧
新による解答 浸透圧＝９気圧、膨圧＝０気圧、吸水力＝０気圧
と、吸水力の答えに違いが出てきます。このあたりで混乱していますので、お教え下さい。
高校教員 Ｓ
回答： Ｓさま
回答が遅れてしまい申し訳ありませんでした。吸水力と 膨圧の関係は、高校生物で一番とっつきにくい項目の一つ だと思います。
これについては、植物生理学の立場からは、水の化学ポ テンシャルで考えるのが普通です。
吸水力というのは、細胞内外の水の化学ポテンシャルの差にあたると考えられます。
水の化学ポテンシャルの差は、 水の濃度としての浸透圧差と、静水圧としての膨圧を考えることになります。
従って、
吸水力 ＝ 細胞内外の浸透圧差 − 膨圧 が正しい定義になると思います。
ここで言う「新」が正しいことになります （ただし、吸水力という言葉が日本語と して意味するものとは、ずれがありますから、あまり良い表現とは思えません）。
「旧」の定義は、前半は（細胞の吸水力＝細胞内の浸透圧−膨圧）、よく教科 書に書かれているもので、古くから使われてきた式ですが、 この後半は（細胞の吸水力＝外液の浸透圧）、間違った理解です。いわゆる昔の教科書に良くあった体積ー圧力曲線で、吸水力とされているのは、その状態の細胞を純水に浸した時にあとどれだけ水を吸収できるかという意味です（水の最大吸収力とでも言うべき
ものかもしれません）。
しかし、通常、細胞がある溶液中に置かれて平衡状態になった時は、低張液でも高張液でも、 平衡ですから吸水力はゼロです。水の最大吸収力としての 吸水力を考える時に、純水の浸透圧はゼロですから、見かけ上「旧」定義の前半が成立することになります。しかし、 それでは混乱があるので「新」定義になったものと思います。
平衡状態の吸水力（常にゼロ）と、細胞が最大能力と して持っている吸水力を混同しないことが重要です。
名古屋大学の問題は、これまでの考え方なら最大吸収力 しての吸水力は９気圧、平衡状態の吸水力なら０気圧です。
吸水力の定義をどう考えるかによりますが、どちらが正解 になったのか、あるいはどちらも正解にしたかは判りませ ん。
三村 徹郎（神戸大学） 2006年7月6日 神戸大学 三村 徹郎 |
 ▼グラフの縦軸は圧力の大きさ（気圧単位），横軸は細胞の体積とする。
▼P（青色）は細胞の浸透圧である
▼W（赤色）は細胞の膨圧である
▼S（水色）は細胞の吸水力である
▼E（桃色）は細胞外液の浸透圧である
低張液につけたとき、
細胞（内）の浸透圧｢P｣＝膨圧｢W｣＋細胞外液の浸透圧｢E｣である。
このとき、細胞外液の浸透圧｢E｣＝細胞（内）液の吸水力｢S｣である。
つまり吸水力｢S｣＝浸透圧｢P｣−膨圧｢W｣である。 |
【問題例１】 0.25モル濃度のシュクロース水溶液を等張液とする表皮細胞がある。
この細胞を0.2モル濃度のシュクロース水溶液に浸したときの細胞の浸透圧、吸水力、膨圧を求めよ。
ただし、細胞は等張液のときの体積の１.1倍の大きさとなった。液温を27℃とし、気体定数Rを0.082とする。
【解答例】 0.2モル濃度のシュクロース水溶液の浸透圧｢E｣は
E ＝ 0.2 × 0.082 × （273 ＋27） ＝ 4.9気圧
このE（外液の浸透圧）は細胞の吸水力｢S｣に等しい。
また体積が1.1倍になったときの浸透圧は、等張液の浸透圧に反比例すると考察される。
等張液の浸透圧＝ 0.25 × 0.082 × （273 ＋27） ＝ 6.15 気圧
体積が1.1倍になったときの浸透圧｢P｣は ｢P｣×1.1＝ 6.15 ×1.0
P ＝ 5.6 気圧
したがって、膨圧｢W｣＝ ｢P｣− ｢S｣ ＝ 5.6 − 4.9 ＝ 0.7 気圧
【正答】
（低張液での細胞の） 浸透圧 ＝ 5.6気圧 吸水力 ＝ 4.9気圧 膨圧 ＝ 0.7気圧 |
【問題例２】 問題例１と同じ表皮細胞をある濃度のシュクロース水溶液に浸したところ、
細胞は原形質分離を起こし、原形質は等張液の体積の0.6倍になってしまった。このときのシュクロース液の濃度と原形質分離してしまった細胞の浸透圧を求めなさい。液温は27℃とする。
【解答例】 等張液と高張液がわでは原形質の体積は水溶液の濃度に反比例する。
また、浸透圧はモル濃度に比例する。
したがって、求める細胞のシュクロース相当の濃度を Xモル濃度とすると、
Xモル濃度 × 0.6倍 ＝ 0.25モル濃度 × 1.0倍
X ＝ 0.42モル濃度
この細胞の濃度が求める外液のシュクロース濃度である。
また、このシュクロース溶液の濃度が（原形質分離した）細胞の浸透圧である。
P ＝ 0.42 × 0.082 × （273 ＋27） ＝ 10.33 気圧
【正答】
高張液の濃度 ＝ 0.42モル濃度 細胞の浸透圧 ＝ 10.33 気圧 |
【参考】植物の浸透圧の違い。
植物の浸透圧は一定ではない。植物種によっても異なるし，同じ種類でも季節によって異なる。
ハマナスやハマヒルガオなど海浜の潮風に適応した植物の浸透圧は高い。
ユキノシタなどは冬季に浸透圧が高くなる。ほぼ２倍になる。これは冬の低温に対する適応ではないだろうか。濃度を高めて凝固点を下げていると考えている。 |