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物理

薬剤師国家試験 第107回 問94

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生体膜の膜電位は、膜の両側におけるイオン濃度の不均衡によって生じる。そ のイオン濃度の不均衡は、生体膜が水や小さいイオンは通すが、大きなイオンは通 さない半透膜の性質をもつことで生じる。 Na+ Na+ Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Cl- Na+ Cl- P5- P5- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Na+ Na+ 外相 内相 外相 内相 初期状態 平衡状態 図のように、半透膜の内相にタンパク質 P5- (-5 の電荷をもち 5 Na + が対イオ ンとなっている)の 0.01 mol/L 水溶液を置き、外相には濃度が 0.1 mol/L の NaCl + - 水溶液を置いておく。平衡状態に達したとき、半透膜の外相と内相の Na と Cl の濃度には次式が成立している。 [Na + ] ・[Cl - ] =[Na + ] ・[Cl - ] 外相 外相 内相 内相 + 平衡に達したときの半透膜の内相と外相の Na の濃度の差に最も近い値はどれ か。1つ選べ。ただし、浸透圧差に基づく物質の移動は考慮しないものとする。

正解と解説

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正解 2

0.03 mol/L

半透膜を挟んで大きな荷電高分子(タンパク質)が一方の相にのみ存在する場合、電気的中性を保つようにNaClなどの小さいイオンの分布が両相で不均等になるドナン平衡が成立する。問題で与えられた[Na+]・[Cl-]が両相で等しくなる関係式と各相の電荷バランスの式を連立させることで、平衡時のNa+濃度差を算出できる。

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