プリンキピア

第41章浸透圧調節と排泄

Section Summary節のまとめ

Solute concentrations across semi-permeable membranes influence the movement of water and solutes across the membrane. It is the number of solute molecules and not the molecular size that is important in osmosis. Osmoregulation and osmotic balance are important bodily functions, resulting in water and salt balance. Not all solutes can pass through a semi-permeable membrane. Osmosis is the movement of water across the membrane. Osmosis occurs to equalize the number of solute molecules across a semi-permeable membrane by the movement of water to the side of higher solute concentration. Facilitated diffusion utilizes protein channels to move solute molecules from areas of higher to lower concentration while active transport mechanisms are required to move solutes against concentration gradients. Osmolarity is measured in units of milliequivalents or milliosmoles, both of which take into consideration the number of solute particles and the charge on them. Fish that live in freshwater or saltwater adapt by being osmoregulators or osmoconformers.
半透膜を隔てた溶質濃度は、水や溶質が膜を通って移動することに影響する。浸透で重要なのは溶質分子の大きさではなく、その数である。浸透圧調節と浸透圧平衡は、水と塩類のつり合いを保つ重要な身体機能である。すべての溶質が半透膜を通れるわけではない。浸透とは、水が膜を通って移動することである。溶質濃度が高い側へ水が移動することで、半透膜の両側の溶質分子数を等しくするように浸透が起こる。促進拡散では、タンパク質チャネルを使って溶質分子が濃度の高い場所から低い場所へ移動する。一方、濃度勾配に逆らって溶質を移動させるには、能動輸送の仕組みが必要である。浸透圧濃度はミリ当量またはミリオスモルという単位で測定され、いずれも溶質粒子の数とその電荷を考慮する。淡水や海水に生息する魚は、浸透圧調節型または浸透圧順応型として適応している。

Review Questions確認問題

Exercises 1–3練習問題 1–3
Exercise 1問題 1
When dehydrated human patients need to be given fluids intravenously, they are given:
脱水した患者に静脈内投与で水分を補う必要がある場合、投与するのはどれか。
  1. water, which is hypotonic with respect to body fluids
    体液に対して低張である水
  2. saline at a concentration that is isotonic with respect to body fluids
    体液に対して等張となる濃度の食塩水
  3. glucose because it is a non-electrolyte
    非電解質であるグルコース
  4. blood
    血液
Solution解き方
B
B
Exercise 2問題 2
The sodium ion is at the highest concentration in:
ナトリウムイオンの濃度が最も高いのはどこか。
  1. intracellular fluid
    細胞内液
  2. extracellular fluid
    細胞外液
  3. blood plasma
    血漿
  4. none of the above
    上記のいずれでもない
Solution解き方
B
B
Exercise 3問題 3
Cells in a hypertonic solution tend to:
高張液中の細胞はどうなる傾向があるか。
  1. shrink due to water loss
    水を失って縮む
  2. swell due to water gain
    水を取り込んで膨らむ
  3. stay the same size due to water moving into and out of the cell at the same rate
    水が同じ速さで出入りするので、大きさが変わらない
  4. none of the above
    上記のいずれでもない
Solution解き方
A
A

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 4–5練習問題 4–5
Exercise 4問題 4
Why is excretion important in order to achieve osmotic balance?
浸透圧平衡を保つために、なぜ排泄が重要なのか。
Solution解き方
Excretion allows an organism to rid itself of waste molecules that could be toxic if allowed to accumulate. It also allows the organism to keep the amount of water and dissolved solutes in balance.
排泄によって、蓄積すると有毒になり得る老廃物の分子を体から除くことができる。また、水と溶けている溶質の量のつり合いも維持できる。
Exercise 5問題 5
Why do electrolyte ions move across membranes by active transport?
電解質イオンはなぜ能動輸送によって膜を通るのか。
Solution解き方
Electrolyte ions often require special mechanisms to cross the semi-permeable membranes in the body. Active transport is the movement against a concentration gradient.
電解質イオンが体内の半透膜を通るには、しばしば特別な仕組みが必要である。能動輸送は、濃度勾配に逆らう移動である。
electrolyte
電解質
solute that breaks down into ions when dissolved in water
水に溶けるとイオンに分かれる溶質。
molality
質量モル濃度
number of moles of solute per kilogram of solvent
溶媒1キログラムあたりの溶質のモル数。
molarity
モル濃度
number of moles of solute per liter of solution
溶液1リットルあたりの溶質のモル数。
mole
モル
gram equivalent of the molecular weight of a substance
物質の分子量に相当するグラム数で表した量。
non-electrolyte
非電解質
solute that does not break down into ions when dissolved in water
水に溶けてもイオンに分かれない溶質。
osmoconformer
浸透圧順応型生物
organism that changes its tonicity based on its environment
環境に応じて体液の張度を変える生物。
osmoregulation
浸透圧調節
mechanism by which water and solute concentrations are maintained at desired levels
水と溶質の濃度を適切な水準に維持する仕組み。
osmoregulator
浸透圧調節型生物
organism that maintains its tonicity irrespective of its environment
環境にかかわらず体液の張度を維持する生物。
osmotic balance
浸透圧平衡
balance of the amount of water and salt input and output to and from a biological system without disturbing the desired osmotic pressure and solute concentration in every compartment
各区画の適切な浸透圧と溶質濃度を乱さずに、生物の体へ出入りする水と塩類の量がつり合っている状態。
osmotic pressure
浸透圧
pressure exerted on a membrane to equalize solute concentration on either side
膜の両側の溶質濃度を等しくするように膜に及ぼされる圧力。
semi-permeable membrane
半透膜
membrane that allows only certain solutes to pass through
特定の溶質だけを通す膜。