主な違い – 等張性 vs 低張性 vs 高張性

溶液とは、2つ以上の成分の均質な液体混合物のことです。

溶液は、溶質を溶媒に溶かすことによって作られます。

溶液はその濃度によって3種類に分類されます。

溶液の濃度は、溶液の単位体積中に存在する溶質の量です。

溶液の濃度は浸透圧を決定します。

浸透圧とは、溶液が半透膜を通らないようにするために必要な最小の圧力のことです。

等張性低張性溶液と高張性溶液の主な違いは、等張性溶液は浸透圧が等しい溶液、低張性溶液は浸透圧が低い溶液、高張性溶液は浸透圧が高い溶液であることである。

アイソトニックとは

等張溶液とは、浸透圧が等しい溶液のことである。

これは、溶質の濃度が同じであることに起因する。

等張溶液は、溶液の単位体積あたりの溶質の量が同じで、水の量も同じです。

2つの等張溶液を半透膜で分離すると、2つの溶液間に濃度勾配がないため、膜を越えて溶質が正味で移動することはない。

一方の溶液から他方の溶液への水の移動速度は等しくなる。

したがって、細胞は正常な状態を保ちます。

細胞の形状は変化せず、膨潤も収縮も起こりません。

図1: 等張性

浸透圧とは、この溶質の半透膜を通した移動を回避するために必要な圧力のことである。

等張溶液は、半透膜を通る分子の移動速度が等しいので、浸透圧は等しくなる。

動物細胞と等張な溶液の例を以下に挙げる。

• 生理食塩水 (0.98%)
• ブドウ糖水溶液(5%)

ハイポトニックとは

低張性溶液とは、浸透圧が低い溶液のことである。

浸透圧が低いということは、溶質濃度が低いということです。

浸透圧とは、この溶質が半透膜を通過しないようにするために必要な圧力のことである。

低張力溶液と他の溶液を半透膜で分離すると、膜を通過する溶質の移動が少なくなる。

したがって、この動きを止めるためにかけるべき圧力も小さくなる。

細胞が低張環境にさらされると、細胞内の水分量は低張溶液の水分量より少なくなる。

これは、ハイポトニック溶液では、少ない量の溶質が多量の水に溶けているからです。

すると、細胞は膨張する。

細胞の内圧は上昇し、細胞は破裂することさえある。

低張液は、植物細胞に張りを与えることができる。

植物細胞に水が入ると、細胞は膨張する。

その結果、細胞膜が細胞壁側に押される。

細胞壁は、細胞の破裂を回避することができる。

この過程が膨潤であり、この膨潤した細胞を “turgid cell “と呼んでいる。

ハイパトニックとは

高張力溶液とは、他の溶液と比較して浸透圧が高い溶液のことです。

高張力溶液は溶質濃度が高いので、半透膜を通過させないために非常に高い圧力をかける必要がある。

高張力溶液と高張力でない溶液を半透膜で分離すると、高張力溶液の溶質は半透膜を越えて移動する傾向があります。

これは、高張力溶液の方が溶質濃度が高く、溶質が濃度勾配に沿って（高濃度から低濃度へ）移動することができるためです。

半透膜とは、一部の分子やイオンを透過させる生体膜または合成膜のことである。

浸透圧とは、この半透膜を通過する溶質の移動を回避するために必要な圧力のことである。

高張力溶液は濃度が非常に高いので、溶質の移動を回避するために必要な圧力も高くなります。

したがって、浸透圧は高くなります。

高張力液は食品の保存に使われます。

例えば、果物や魚を高張力塩につけたり、高張力溶液で包装すると、包装内の環境に存在する微生物を殺すことができる。

これは、微生物の細胞は溶質よりも水の量が多く、高張力溶液中の水の量は非常に少ないからです。

そのため、水は濃度勾配に従って細胞の外に流れ出てしまいます。

水不足は細胞の収縮を引き起こし、最終的には微生物を死滅させる。

Isotonic HypotonicとHypertonicの違い

定義

等張性：等張性の溶液は、浸透圧が等しい溶液です。

Hypotonic: 低張溶液は、浸透圧が低い溶液です。

Hypertonic: Hypertonic溶液は、浸透圧が比較的高い溶液です。

溶質濃度

等張：等張溶液は溶質濃度が等しい。

Hypotonic: 低張溶液は、低濃度です。

Hypertonic: 高張力溶液は、濃度が高い。

細胞への影響

等張：等張の環境では、細胞への影響はない。

低張：低張の環境では、細胞が膨張する。

Hypertonic: 高張力環境は、細胞を収縮させる。

食品保存

Isotonic: 等張液は食品保存に役立ちません。

Hypotonic: Hypotonic溶液は、食品保存に役立ちません。

Hypertonic: Hypertonic溶液は食品パッケージの微生物を殺すので、食品保存に有用です。

結論

強直度とは、溶液中に溶けている溶質の相対的な濃度のことで、半透膜を通過する分子の移動の方向と程度を決定するものです。

溶液には、等張性溶液、高張性溶液、低張性溶液の 3 種類があります。

等張性低張性溶液と高張性溶液の主な違いは、等張性溶液は浸透圧が等しい溶液、低張性溶液は浸透圧が低い溶液、高張性溶液は浸透圧が高い溶液であることです。