浸透圧調節(生物)
生物は、外部の環境から様々な影響を受けながら生活している。
生体には、外部環境が変化しても体内の状態や機能を一定に保とうとする仕組みを、恒常性(ホメオスタシス)という。ここでは、生体の浸透圧(体液濃度)調節について考える。
単細胞生物であるゾウリムシでは、その細胞内の浸透圧は外液の淡水の浸透圧よりも高いため、外液の水が絶えず浸透してくる。そこで、細胞内の収縮胞のはたらきによって、細胞内の水を外に排出している。ゾウリムシを淡水よりも高い浸透圧の液に入れると、収縮胞の単位時間当たりの活動回数が減少する。
淡水にすむ硬骨魚類では、腎臓で作った濃度の薄い尿を多量に排出することによって体液の浸透圧を調節している。また、腎臓で無機塩類を再吸収するとともにえらにある塩類細胞からも無機塩類を吸収している。
一方、海にすむ硬骨魚類では、体液の浸透圧は海水のそれに比べて低く、体内から水が外部へと失われやすい。そこで海水を飲んで水を補い、余分の無機塩類をえらにある塩類細胞で排出して、体液の浸透圧を一定に保っている。
サケやウナギなどの淡水と海水を行き来する魚類は、えらの塩類細胞での能動輸送による無機塩類の吸収と排出の方向を変化させて浸透圧を調節している。
海にすむ無脊椎動物では、体液の浸透圧は外液の海水と比べるとほぼ等しいことから、浸透圧調節の働きが発達していないものが多い。
陸にすむ哺乳類では、腎臓などのはたらきによって体液中の塩分濃度をほぼ一定に保ち、浸透圧を調節している。ヒトの腎臓では、腎動脈から送り込まれた血液が糸球体でろ過され、タンパク質を除く血漿成分の殆どはボーマンのうへ出て原尿となる。
原尿は細尿管と呼ばれる管を流れる間に、水分、無機塩類、グルコースなどの成分が細尿管を取り巻く毛細血管へ再吸収され、血液から有用成分が失われないようになっている。
これに対して、原尿成分のうち、尿素や尿酸などの老廃物はあまり再吸収されないので、老廃物が濃縮され、集合管を通って腎盂を経たのち、尿として体外へ排出される。
激しく汗をかくと、体から水分が失われ、体液の浸透圧が高くなる。逆に多量の水を飲むと体液の浸透圧が低くなる。これらの場合は脳下垂体後葉からのバソプレシンの分泌量の増減によって体液の浸透圧が調節される。
【補足】
タンパク質とグルコースが尿中に含まれない理由・・・
タンパク質は腎小体でろ過されない(糸球体からボーマンのうへろ過されない)
グルコースは腎小体でろ過されるが、細尿管ですべて再吸収される。
植物の生殖
被子植物の有性生殖器官は花であり、おしべとめしべの両方を持つことが多い。めしべの子房内にある胚珠では、胚のう母細胞が形成される。胚のう母細胞は減数分裂を経て大きな核を生じる。8個の核のうち3個は、珠孔側で1個の卵細胞の核と2個の助細胞の核となる。他の3個の核は珠孔の反対側に移動して、反足細胞の核となる。
残り2個の核は、胚のうの中央に集まり、中央細胞の核(極核)となる。
花が小さなつぼみの時、おしべの葯の中では、花粉母細胞が減数分裂を行い、花粉四分子となる。花粉四分子のそれぞれは、不均等な細胞分裂によって、大きな花粉管細胞と小さな雄原細胞に分かれ、やがて成熟した花粉になる。めしべの柱頭に付着した花粉は発芽して胚珠方向に花粉管を伸ばす。雄原細胞は受精までの間にさらに分裂し、2個の精細胞を生じる。
【補足】
重複受精は被子植物に特有の現象である。
無胚乳植物も最初は胚乳がある(胚乳ができてからその栄養が子葉へいき、その後、胚乳が退化する)。
2個の精細胞のうち、1個は中央細胞、もう1個は卵細胞と受精する。
2個の極核と1個の精細胞が合体して3nの細胞になる(胚乳細胞)。
高校生物
生殖の仕方には様々な方法があるが、配偶子によらない無性生殖と、配偶子による有性生殖に分かれる。
酵母菌の中には細胞の一部に芽のような突起ができ、それが成長し新しい個体となるものがあり、このような無性生殖の仕方を特に「出芽」という。
オニユリのむかご、ヒドラ、ジャガイモなどのように多細胞生物の体の一部が分離して別個体を作る方法を「栄養生殖」という。※ケイソウなどの単細胞生物は、不可能
有性生殖について。人における配偶子は精子と卵であり、被子植物における配偶子は精細胞と卵細胞である。有性生殖では、親と異なる遺伝子の組み合わせを持つ子を作ることができる。染色体が複相で4本(2n=4)だとすると、配偶子の染色体の組み合わせは4(2の2乗)通りとなる。ヒトの体細胞は複相で46本の染色体をもっているので、1人のヒトがつくる配偶子の染色体の組み合わせは、2の23乗通りにもなる。
【補足】
生物の中には無性生殖と有性生殖の両方を行う種が存在する。例・・ジャガイモ
アオミドロやクラミドモナスの配偶子は同形配偶子である。
人の始原生殖細胞の染色体数は46本である。
無機化学
鉄の精錬では、まず赤鉄鉱Fe2O3、磁鉄鉱Fe3O4などの鉄鉱石とコークスを層状になるように高炉の上部から送り込み、炉の下方から熱風を吹き込んで銑鉄と呼ばれる鉄を得る。
このとき炉の中では、送り込まれた熱風中の酸素がコークスと反応して、一酸化炭素となり、この一酸化炭素により、鉄鉱石中の鉄の酸化物は還元されて金属鉄となる。
この鉄の還元により、一酸化炭素の約50%は酸化されて二酸化炭素となる。
このようにして得られた金属の鉄は赤熱したコークスから炭素を吸収するので、4%程度の炭素を含む銑鉄となり、溶融状態(約1500℃)で炉の下部にたまる。
次に、この高温の溶融した銑鉄を転炉に移し、酸素を吹き込んで過剰な炭素やその他の不純物を酸化して取り除き、炭素含有量2%以下の鋼とする。
このとき銑鉄中の炭素は主に一酸化炭素となり、この一酸化炭素は回収して燃料として使用される。
※Fe2O3→Fe3O4(混合物というわけではない。結晶格子の中に組み込まれている)→FeO
※転炉中では吹き込まれる酸素との反応を進めるために鉄を高温で融解した状態に保つ必要があるが、そのための熱を外部から供給する必要はない。・・・(理由)一酸化炭素の生成熱により高温が維持されるため。
血液型 ~O型血液は万能、血液型は凝集原の型、凝集素は微量なら同型でもOK~
他人の血液を混合すると、赤血球が集まって固まる現象がみられることがあり、これを凝集反応という。ヒトの血液には、赤血球中に凝集原(抗原に相当)AとBの2種類があり、血漿中には凝集素(抗体に相当)αとβの2種類が存在する。凝集素α、βは先天的に存在することが一般の免疫現象と異なる大きな特徴である。
輸血を受ける場合、原則として同型の血液を用いる。しかし、輸血量が少ない場合は、給血者の血清中の凝集素は、受血者の血液に薄められるので、受血者の赤血球を凝集させる力は弱いとみられる。このように考えれば、O型は誰に輸血してもよく、AB型は誰から輸血を受けてもよいということになる。現在は異なる型での輸血は実施されていない。