油の大きなかたまりが小さな粒になりました。これだけで「脂肪が消化された」と答えてよいでしょうか。胆汁の働きを考えるときは、目に見える粒の大きさと、物質そのものの変化を区別します。中学入試の消化の問題でも、透明になった、白くにごった、といった見た目だけで物質名を決めないことが大切です。
胆汁を作る場所と、ためる場所
胆汁を作るのは肝臓です。胆のうは、それをためて濃くする場所です。胆汁は管を通って十二指腸へ出て、脂肪の消化を助けます。「胆汁だから胆のうで作る」と名前だけで対応させると、製造と貯蔵を取り違えます。水道の水を考えると、蛇口、水をためるタンク、水を処理する施設はそれぞれ別です。同じように、作る、ためる、送り出すという働きごとに臓器を整理しましょう。
食べ物が肝臓や胆のうの中へ入っていくわけではありません。消化管を進んだ食べ物と、別の臓器から出てきた液が小腸の入口付近で合流します。体の図で管が交わっているところは、何と何が出会う場所なのかを言葉で補うと、単なる名称暗記から一歩進めます。
大きな油滴を、小さな油滴へ
胆汁には消化酵素が含まれていません。胆汁の成分は脂肪を細かな滴に分散させ、酵素が働きやすい状態にするのを助けます。一方、脂肪の分解を進める消化酵素はリパーゼです。はさみで紙を小片にすることと、紙の材料を別の物質へ変えることが違うように、油滴を分けることだけを化学的な分解と呼ぶことはできません。
ただし、「酵素がないなら役に立たない」という結論も誤りです。油と水の境目が増えると、そこで作用する酵素が脂肪に接する機会を増やせます。実際の消化には液の性質なども関わるため、表面積を二倍にしたら人体内で必ず速度も二倍、とまでは言い切れません。模型で確かめる関係と、体の中で測る速度を分けます。
例題1｜分けた後の表面積
油滴の代わりに、一辺2cmの立方体を用います。これを一辺1cmの立方体八個に切り分け、互いに離しました。切る前と後で、体積の合計と表面積の合計はどう変わりますか。これは表面の増え方だけを見る図形模型です。
切る前の体積は2×2×2＝8cm³、表面積は2×2×6＝24cm²です。切った後も体積の合計は1×1×1×8＝8cm³で変わりません。表面積は1×1×6×8＝48cm²となり、二倍です。増えたのは物質の量ではなく、外へ現れた面です。八個に分かれたから脂肪の量も八倍になる、という考えにはなりません。
この模型で示せるのは、同じ体積でも細かく分けると接触面が広がるという関係です。人の体の中で油滴が立方体になっている、あるいは胆汁が油滴を八個ずつに分けている、という説明ではありません。図形を使う目的を最初に決めておきましょう。
例題2｜二つの働きを判定する
模型実験で、A液を加えると大きな油滴が小さく分かれましたが、分解によってできる物質は検出されませんでした。B液を加えると、脂肪の分解でできる物質が検出されました。AとBのうち、分解が起こった根拠を直接得られたのはどちらですか。
答えはBです。Aについて確認したのは粒の状態の変化であり、それだけでは脂肪の分解を証明できません。Bでは生成物を調べているので、見た目とは異なる根拠があります。ただし、検出されないことが分解量ゼロを意味するかは、検査の限界にもよります。この問題では、検出できる範囲で分解の根拠が得られた液を選んでいます。
比較実験では、混ぜる操作もそろえる
胆汁の有無による違いを見るなら、脂肪の量、酵素の量、温度、反応時間に加え、混ぜ方もそろえる必要があります。片方だけを強く振ると、その操作によって油滴が細かくなった影響を区別できません。また、胆汁と酵素を両方加えた液だけを観察しても、どちらがどの役割を担ったかは分かりにくくなります。何も加えない場合、それぞれ一方だけの場合、両方の場合を組み合わせると、分けて考えやすくなります。
解答では「胆汁が脂肪を消化する」と短く終えるより、「脂肪を細かく分散させ、消化酵素が作用しやすくする」と書きます。言葉を長くすることが目的ではありません。胆汁自体が消化酵素として働く、という読み違いを防ぐためです。肝臓、胆のう、十二指腸を図でつなぎ、液の通り道と働きの両方を説明できるようにしましょう。
図を読み直すときの補足
油滴の図では、切り分けた面が互いに接したままなら、その面は周囲の液に触れていません。立方体を八個に切っただけで積み重ねた状態と、八個を離した状態は区別する必要があります。例題で『互いに離した』と書いたのは、切り口も外へ露出するという条件を決めるためです。図の表面積の計算が合っていても、この条件を忘れると、酵素が接する面の説明と対応しなくなります。
また、白くにごった液を透明な液より消化が進んでいないと決めることもできません。にごりは光の散らばり方に関係し、物質の分解量とは別の測定です。色の変化を使う問題なら、使った試薬が何に反応するかを先に読みます。観察欄には見えた状態を書き、結論欄にはその検査で確かめられる物質の変化を書きます。見た目と働きを結ぶ途中の根拠を省かないようにしましょう。