浸透とは？

浸透 選択的透過性膜を横切る分子の動きを指します。浸透のプロセスでは、分子の濃度が膜の両側でほぼ等しくなるまで、分子が膜勾配全体に広がります。浸透は生物にとって重要なプロセスであり、脂質、窒素、二酸化炭素、水、酸素などの分子のレベルを制御するのに役立ちます。浸透は、水が細胞の内外に輸送される主要な方法であり、この機能は細胞が恒常性を維持するために必要です。

これが浸透とは何かについての簡単な答えですが、浸透が膜を横切る分子の動きにどのように影響し、これが細胞の機能にどのように影響するかを詳しく見てみましょう.

浸透の定義

浸透のプロセスは、溶媒分子が半透膜を横切って分散し、分子濃度の高い領域から濃度の低い領域に移動することです。別の言い方をすれば、分子がより濃縮された溶液からより希薄な溶液に移動することです。分子の動きは、濃度勾配 (領域全体に分散した分子の数) がほぼ均等に分布するまで続きます。浸透によって移動する最も一般的な溶媒は水ですが、気体や他の形態の液体などの他の溶媒も浸透することがあります。

溶媒分子が通過する膜は、特定の種類の分子のみを通過させるという意味で半透過性です。多糖類、タンパク質、イオン、および同様の分子などの大きな極性分子は、膜を横切って移動できません。ただし、窒素、酸素、二酸化炭素などの小さな非極性分子は、膜を横切って移動できます。

半透膜の両側に溶液がある場合、溶質粒子は単独では膜を通過できません。むしろ、溶媒分子は膜を横切って移動します。溶媒分子が分散するにつれて、システムは平衡状態に近づきます。分子が均等に分散されているほど、システムはより安定します。

浸透の例

浸透の別の例は、水中のミネラルと塩がどのように移動するかに関連しています。水自体が細胞に流れ込みます。原形質膜を横切って移動し、浸透プロセスは、細胞の損傷を防ぐために必要な塩、ブドウ糖、および水の正しい濃度を維持するのに役立ちます.このプロセスは、海水魚を見ると実際に観察できます。海水魚は、塩分濃度の高い水域に生息するように進化しました。水中の塩分濃度が高いため、魚の細胞の塩分濃度は低くなければなりません。したがって、周囲の環境の塩分が魚の体から水を引き寄せ、浸透過程がこのように調節されます。

対照的に、淡水魚は、わずかに異なる方法で恒常性を維持する必要があります。ご想像のとおり、淡水魚の細胞は周囲の環境よりも高い塩分濃度を持っています。浸透のおかげで、細胞内の塩分が水を吸収するため、魚は水を飲む必要がありません。

浸透は、腎臓の適切な機能を調節することで、人間の細胞と人体全体の生存にとって重要です。腎臓細胞は浸透圧を利用して、他の器官系の老廃物から水を引き出します。実際、腎臓透析は浸透プロセスの一例です。腎臓病を患っている人は、血液から老廃物を引き出し、透析膜を通して分子を引っ張る腎臓透析を受けます.次に、分子は透析液で満たされたタンクに入れられます。赤血球は大きすぎて膜を通過できないため、血液自体に保持されますが、老廃物は除去されます。

最近の研究はこの考えに異議を唱えていますが、長時間水に浸された後に人々の肌がしわになるのは浸透の結果であるとも考えられています.

浸透のバリエーション

浸透には、逆浸透や正浸透などのバリエーションがあります。逆浸透は、圧力をかけて溶媒を膜に通すプロセスです。逆浸透では、膜の片側に溶質が保持され、純粋な溶媒が膜の反対側に押し出されます。逆浸透は、溶媒を高濃度領域のデフォルトの位置から過剰な浸透圧で低溶質濃度領域に押し出します。

正浸透は、他の溶質を含む溶液から水を分離するために使用されます。浸透圧の高い溶液を利用して半透膜に水を押し込み、高圧溶液が希釈されるにつれて「供給溶液」（浸透圧の低い溶液）が最終的に濃縮されるようにします。新しく希釈された溶液は、二次処理操作に送られるか、直接使用されます。正浸透は、水処理、淡水化、浄水などによく使用されます。

浸透の歴史

浸透のプロセスは、1748 年頃にジャン アントワーヌ ノレによって最初に文書化されました。ジャン アントワーヌ ノレはこの現象を説明した最初の人物でしたが、実際の用語はフランスの医師であるルネ ジョアキム アンリ デュトロシェによって造られました。デュトロシェは、「エキソソーム」と「エンドスモース」という言葉に基づいて浸透という言葉を使いました。 Moritz Traube は、1867 年に浸透流を測定するためのより洗練された技術を開発しました。

拡散

拡散は、生物学と化学における物質輸送のもう 1 つの方法であり、分子の移動も伴いますが、重要な点で浸透とは異なります。

拡散は、分子、イオン、および水が細胞を出入りするときに発生します。細胞拡散は、分子が濃度の高い領域から濃度の低い領域に移動するときに発生します。この動きは、分子の分布がほぼ等しくなるまで、領域の両方の半分にほぼ同じ量の分子が含まれるまで発生し続けます。細胞が異なれば拡散速度も異なります。

生物学には複数のタイプの拡散があり、最も一般的な拡散の 2 つの形態は能動輸送と受動輸送です。これら 2 つの異なる形式のフィクションの違いは、能動輸送ではエネルギーを使用して分子を低濃度の領域から高濃度に押し出すのに対し、受動輸送では分子は自然に高濃度の領域から低濃度の領域に分散することです。 /P>

受動輸送は、これらの物質が半透膜を横切って移動することで自然に発生し、そうするためにエネルギーを使用する必要はありません。物質が輸送される速度は、膜の透過性に関連しています。細胞の膜は、どの種類の物質が通過できるかを制御し、特定の物質が他の物質をブロックしながら通過できるようにします。透過率は、物質が膜を横切ってどれだけ容易に移動できるかに影響を与えます。例としては、細胞壁があります。植物細胞には細胞壁があり、細胞膜の内側を取り囲みます。この構造は透過性が非常に低く、ほとんどの分子を締め出します。

促進拡散は、受動輸送のサブタイプと考えることができます。促進された拡散により、特別な輸送タンパク質は、分子が細胞膜をより容易に通過できるようにします。これらの輸送タンパク質は、男性がそうすることができなかったときに、より大きな分子が細胞膜を透過することを可能にします.グルコースのような分子は、膜を横切って輸送され、促進拡散によって拡散します。促進された拡散では、担体タンパク質が分子に結合し、分子はこのタンパク質によって細胞膜を通って引っ張られます。

能動輸送は受動輸送の概念とは反対であり、分子を低濃度の領域から高濃度の領域に移動させます。一次能動輸送は、代謝エネルギーを利用して分子を細胞膜に強制的に通過させます。ただし、セカンダリ アクティブ トランスポートと呼ばれるタイプのアクティブ トランスポートがあります。細胞輸送システムは、この二次輸送形態で分子を移動させるために使用されますが、ATP は使用されません。代わりに、エントロピーとイオン ポンプを使用して分子を輸送し、化学ポテンシャルに違いが生じます。