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原形質分離の実験をしたのですが、ユキノシタを5%のスクロース水溶液に入れたときは原形質分離が起こらないのに、3.5%の塩化ナトリウム水溶液に入れたときはなぜ原形質分離が起きるのですか?

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A 回答 (3件)

5%のスクロース水溶液と3.5%の塩化ナトリウム水溶液では浸透圧が違うからです。



...あまりに当然すぎる回答ですが、それが理由です。
おそらくこんなことは分かっていますよね?質問内容はなぜ3.5%の塩化ナトリウム水溶液の方が「薄い溶液なのに分離するのか?」という点ですよね?


浸透圧を計算する式にP=CRTのようなもの(記憶が確かではないので少し違うかもしれません)がありましたよね。この式によるとRは定数なので浸透圧はC(容量モル濃度)とT(温度)によって変化します。

実験はおそらく同じ温度条件下でおこなったでしょうから、この場合にはモル濃度のみが浸透圧の差を決める要因になります。

ここで5%のスクロース水溶液と3.5%の塩化ナトリウム水溶液では前者の方が濃度が濃いような気もしますが...実際に浸透圧として問題になるのはモル濃度です。ここでの5%や3.5%という濃度はおそらく重量%かと思います。浸透圧の計算時にはこれをモル濃度に直す必要があります。

塩化ナトリウムはNaCl、スクロースは(C6H12O6)2になります(スクロースは全然違うかもしれませんがそのくらいの高分子です)。つまり5%のスクロース水溶液と3.5%の塩化ナトリウム水溶液では、モル濃度に変換すると前者の方が薄い溶液になり、浸透圧も小さくなります。

面倒なので実際に計算したわけではありませんし、式や分子式も間違えているかもしれませんが、おおむねそういったことが理由です。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。とても参考になりました。

お礼日時:2004/08/16 16:54

浸透圧とはその液が半透膜を通してとなりの液から水を吸い込む力と考えると何かと便利なようです。


細胞の中の液も浸透圧をもつし、スクロース液も浸透圧をもちます。そして水も含まれます。

アニメで説明が出てますので以下のURLを参考にしてください。

参考URL:http://sapporo.cool.ne.jp/sakk/M_koutyouS.html
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この回答へのお礼

ありがとうございました。大変わかりやすかったです。

お礼日時:2004/08/16 16:53

高校の生物に出てくるテーマですね。


 教科書ではたしか、5%では原形質分離は生じず、30%ではかなり分離することになっていたと思います。実際に自分でやったわけではありません。
 原形質分離が起こる理由は簡単にいうと、細胞の浸透圧と外液(この場合はスクロース溶液)の浸透圧に差があって外液の浸透圧が大きいために細胞内の水が外に出て行ってしまうからということなのですがこれだけではなかなかわかりづらい思います。浸透圧についてはご存知ですか?
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この回答へのお礼

ありがとうございました。浸透圧はすこしわかります。

お礼日時:2004/08/15 19:47

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理論上はスクロースはKClの2倍の濃度になるはずなのですが、何故でしょうか?
ご回答よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

溶液の浸透圧(Π)は、気体の状態方程式と同じように、
Π=CRT
で求められます。C:モル濃度 R:気体定数 T:絶対温度
従って、浸透圧は温度が同じなら、溶質の種類によらずモル濃度(溶液単位体積あたりに含まれる溶質分子の数)に比例するわけです。

KClは電解質で、水溶液中では KCl → K+ + Cl-
と電離します。
イオンは分子ではありませんが別々の粒子として振る舞いますので、粒子数は溶解前の2倍となるわけです。一方、スクロースは非電解質ですので水溶液中でも粒子数は変わりません。

Q高校1年で習う原形質分離について。

明日レポート提出なのに、原形質分離が分かりません。教えてください。
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Aベストアンサー

何だか間に合わなかったようですが、一応。

動物細胞には細胞の周囲を細胞膜により囲まれていますが、植物細胞ではさらにその周囲に細胞壁(いわば細胞のしきり)が存在します。
(この点はおそらくもう習っているでしょうが)

細胞質内の液体成分に比し、周囲の液体の浸透圧が高い(高張液:要するに分子の濃度が高いもの)場合、細胞質内の水分は細胞膜膜を通過して外界に出ていってしまいます。(拡散と浸透の関係は教科書にも載っています)
この現象が植物細胞で起こった場合、細胞膜から出た水分は、細胞壁と細胞膜の間に貯まり、細胞壁から細胞膜で囲われた細胞(原形質)が「分離」し、体積が小さくなり、そして細胞内に含まれる成分も濃縮されてしまいます。
このため、ユキノシタの細胞の原形質は、通常の状態よりもより濃い紅色を呈します。
動物細胞の場合は細胞壁がないため、等張の状態にあったときよりも、個々の細胞の容積が小さくなり、細胞間の距離が離れた感じになります。このとき細胞外の水分はもちろん増えています。

また、逆に細胞質内の液体成分よりも、周囲の液体の浸透圧が低い(低張液:分子の濃度が低いもの)場合、細胞外に存在する水分が細胞膜を通して逆に細胞内に流入し、細胞(原形質)の体積が増え、膨れあがるものの、がっちりとした仕切りである細胞壁が存在するためにそれ以上細胞は崩壊することなく、緊張状態を呈します。
動物細胞の場合、特に赤血球を例に挙げると、低張液中では、内部に流入する水分のため、赤血球は膨れあがり、膜が引っ張られてやがて破綻し、溶血(中身が外に漏れ出ること)を起こします。(これも図解があるでしょう)

こういった現象は、細胞膜の「半透膜」性質によるモノで、高分子と低分子のモノが混ざった液と、タダの水を半透膜によって隔てたとき、高分子のモノは半透膜を通過できないために、両方を等張にするために、低分子のモノが半透膜をどんどん等張になるまで通過してタダの水の方へ移ります。(全透膜の場合は拡散現象により両方に高分子・低分子のものが均等に存在しますが、半透膜では片方には高分子のものが全くなく、低分子のモノは高分子が存在する側は少量で、反対側には多量存在するといった状態です)

そこで、本題の方ですが、私は高校生物を忘れ、大学で習った生物(医系)の記憶の方が新しいので、蔗糖液よりも食塩水の方が理解しやすいのですが、たまたま手元に高校生物の図解があったので、それを参照してみます。

(蒸留水)もちろんこれは細胞成分よりも低張です。
したがって、原形質分離は起こらず、細胞は最高潮にパンパンに膨れあがって緊張状態を呈しているでしょう。細胞の色は薄くなります。

(0.5mol/Lショ糖溶液)これはおよそ17%のショ糖溶液ですね。これは高張液と思います。従って、お望みの(?)原形質分離の現象が起こってきます。もちろん原形質の紅色は濃くなります。

(0.3mol/Lショ糖溶液)これはおよそ10%のショ糖溶液で、おそらく等張でしょう。細胞の状態に変化は見られず、いわゆる「限界原形質分離」の状態で、細胞壁と細胞膜は密着しているような状態でしょう。

(45%酢酸)これは私の頃に習った記憶が全くないですが、私の職務上に行っている技術で酢酸を用いてモノの膨張を抑えたりしますし、そういった点を考えるとこの濃度では、かなりの高張液でしょうね。
 そうなると、極度の原形質分離が起こるため、一番細胞の紅色が濃縮により濃くなって、細胞(原形質)の容積が一番小さくなるでしょうね。

 何だかいまいちアテになるかどうか、レポートの解答通りに説明できていない気もしますが、参考まで。

何だか間に合わなかったようですが、一応。

動物細胞には細胞の周囲を細胞膜により囲まれていますが、植物細胞ではさらにその周囲に細胞壁(いわば細胞のしきり)が存在します。
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Q原形質分離の実験・細胞の浸透圧測定

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1.原形質分離と、原形質復帰との変化に要した時間に差はあったか。あったとすれば、何が原因か。
 >原形質復帰の方が断然に早かったんですけど、なぜと聞かれても分かりません…。植物の枯死と原形質分離は関係があるとどこかで聞いたような気もするのですが…。確かに植物は水あげるとすぐ元気になりますよねぇ。……あれ、全く関係ないかも。分かりやすく教えてください!!

2.原形質分離の状態において細胞質と細胞壁の間はどのようであるか。
 >スクロース溶液が入っているんですよね…。

3.浸透圧の測定のP(浸透圧)=nRT(等張液の濃度×気体定数×絶対温度)のnで、先生は50%原形質分離を起こしてたやつが等張液だって説明してくれて、一応分かったつもりでいるんですけど、今考えてみるとなんでかよく分かりません。このままでは納得いかないので、なぜ50%原形質分離を起こしてたやつが等張液なんですか?

4.その他原形質分離の実験・細胞の浸透圧測定についてレポートに書いたらいいぞってやつがあったら裏(?)情報を教えてください。

よろしくお願いします。

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Aベストアンサー

 もうレポートは提出済だと思いますが,勉強のために若干のアドバイスを。

 「Google」(↓)等の検索エンジンで「原形質分離」,「原形質復帰」,「原形質分離 原形質復帰」等で検索しても多数ヒットします。

 中には,実験の様子を書いたレポート的なページもありますよ。

 頑張って!!(って,遅いか)

参考URL:http://www.google.co.jp/

Q原形質分離について

今日理科2の実験で原形質分離の実験をしました。今回の実験ではアカタマネギを使い硝酸カリウム0.5-0.4-0.3-0.2mol/1ブドウ糖0.5mol/1ショ糖0.5mol/1につけるとどうなるかというものでした。実験をやってもあまりわからないので分離の有無、濃淡などを教えてください。あとなぜかブドウ糖を2回はじめと最後にやりました。これはなぜなのでしょうか?よろしくお願いします。

Aベストアンサー

以前も同じような質問がありました。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=86393

その時に回答させていただいたのですが、少し引っ掛かっているところがあります。その際には45%酢酸に浸けた実験もされていて、その時には安易に答えたものの、後から考えると酢酸は固定作用があるので、原形質分離は起こらないような気がしていて…。(回答は締め切られてしまっていたので訂正できませんでしたが)

さて、話は逸れましたが、実験後の観察結果はどうでしたか?
一応0.5%ショ糖液は「高張液」として一般的に実験で使われています。ですので、当然お望みの原形質分離が起こってくるでしょう。
ブドウ糖についてはあまり一般的にこのような実験で使われていないのですが、動物細胞の保存の際に用いられる濃度から考えると、少し低張かな?と思われます。従って、原形質分離は起こらないと思われます。
ですので、実験の前後にこれに浸したと言うことは、その濃度がタマネギの細胞にとってほぼ等張液で、実験に際しまず元の状態に置き、その後高張液、低張液を作用させて変化を見、その後また元の状態に復帰(原形質復帰)させるのを観察させる目的があったのでは?と思われます。

植物細胞ですので細胞壁によって原形質が外に飛び出すのは防がれますので、水を入れたとしても崩壊することはありません。(動物細胞では細胞壁がないので、膨張すると膜が破れて原形質が外に出てしまいますが)

硝酸カリウムについては10%では明らかに高張液ですが、5%-4%-3%-2%あたりで変化を見ているとすると、この中でどの濃度が「限界原形質分離」なのかを特定するねらいがあったのでしょう。結果はどうでしたか?

前出した以前の原形質分離に関する質問では0.3molのショ糖液についても実験をしていました。系列が0.5molと0.3molしかなかったので、0.3molを限界原形質分離の濃度と設定していると思われましたので、その回答の中でそう答えましたが、実際にはもう少し濃度が低い方がそれに当てはまると思われます。

分離の有無、濃淡等は実際の実験の結果を素直に書かれる方が良いでしょう。例え理論と違っていても、それは実験に不慣れな人間がすることですから、別に何も減点されないと思いますよ。もしレポートの提出があるのでしたら「理論ではこうなるはずであるが、実験ではこうなってしまった。その要因として考えられるのは…」と考察してみるとポイントアップです。そこら辺の要因はご自分でお考えください。

以前も同じような質問がありました。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=86393

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QRf値について。

TLCを行い、Rf値を出したのですが、Rf値を出すことで何がわかるのでしょうか?

Aベストアンサー

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即ち「検出」ができる、というわけです。

参考URL:http://isweb28.infoseek.co.jp/school/chemhan/zikken/pc.htm

Q体細胞分裂の所要時間

体細胞分裂の各期のそれぞれの実際の所要時間って何分なのでしょうか?
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[ 分裂各期の時間一覧例 ]~図解生物学デ~タブック
※手書きで書いて、「確認する」押下したら位置がバラバラに成って、見難くなりましたので、参考URLを載せて措きます。
http://spider.art.coocan.jp/biology2/division2012.htm
其処(そこ)には、
・ムラサキツユクサ根端細胞
・ムラサキツユクサ雄しべの毛
・タマネギ根端細胞
・ソラマメ根端細胞
・エンドウ根端細胞
・吉田肉腫(マウス)
が出て居ます。


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