渗透

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在紅血球細胞裡發生的滲透現象。

滲透(osmosis)是水分子經差異透性膜的擴散現象。它由高水勢分子區域(即低濃度溶液)淨移動至低水勢分子區域(即高濃度溶液),直到活細胞內外的濃度平衡為止。溶劑通常是水,但滲透也可發生在其他液體、超臨界流體和氣體當中[1][2]。滲透與擴散一樣,都是被動的過程,不需要細胞提供能量。活細胞藉由滲透作用得到水分,但是也有可能因此喪失水分或得到過多的水分。

有血紅細胞滲透作用的顯微照片,由於每個血紅細胞水勢都不相同,滲透作用發生時形狀和體積亦都不相同。
置於不同環境時的植物細胞

例如,將細胞放入高濃度的果汁中。由於高濃度果汁的水勢低於細胞質,水分子淨滲透,從細胞內的細胞質淨移動至細胞外的高濃度果汁。若該細胞是動物細胞,則導致動物細胞萎縮,變得皺褶。若該細胞是植物細胞,則導致質壁分離[3],液泡縮小,細胞膜因而被扯離細胞壁,細胞處於軟縮狀態。反之,將細胞放入蒸餾水中,由於細胞的水勢較蒸餾水低,水分子淨滲透,從細胞外淨移動至細胞內。若該細胞是動物細胞,則導致細胞膨脹,最終可能使細胞破裂。該細胞是植物細胞,因為有堅硬的細胞壁保護,當細胞膨脹至一定程度時,就會阻止水繼續進入細胞,故而植物細胞只會膨脹,不會爆裂。當細胞置於等滲溶液時,等滲溶液的水勢與細胞質相同,水分子以相同速率進出細胞,沒有淨移動,因此細胞的體積維持不變。

(微血管微循環(capillary microcirculation))微血管(capillary)及組織液(interstitial fluid)之間的"膠體滲透壓"(colloid osmotic pressure/紅色向左箭頭"拉進")及流體靜力壓(hydrostatic pressure/微血管濾過壓/綠色向右箭頭"拉出")之互逆流向圖.(血液(深紅色由上到下箭頭)從上流到下面的靜脈末端(venous end))

水分由組織液流回微血管,以及水分由組織液流至淋巴微細管均是滲透作用的例子。

乾旱是影響植物生長的常見因素,會導致植物水分匱乏及細胞喪失水份,從而造成滲透脅迫。植物在長期的逆境環境中,往往會形成相應的響應機制。植物細胞為適應滲透脅迫的環境而通過在體內積累溶質,如可溶性糖及有機酸等,以增強滲透調節,從而降低植物細胞內的水勢。這樣可以維持植物體內的水分平衡,保證作物的正常生長[4]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Kramer, Eric; David Myers. Osmosis is not driven by water dilution. Trends in Plant Science. 2013, 18 (4): 195–197. doi:10.1016/j.tplants.2012.12.001. 
  2. ^ Kramer, Eric; David Myers. Five popular misconceptions of osmosis. American Journal of Physics. 2012, 80 (694): 694–699. Bibcode:2012AmJPh..80..694K. doi:10.1119/1.4722325. 
  3. ^ 中外生物教材研究所. 普通高中课程标准实验教科书-生物1 必修 (分子与细胞). 江苏南京: 凤凰出版传媒集团江苏教育出版社. 2009年6月: 46. ISBN 9787534358562. 
  4. ^ 楊德光; 劉永璽; 張倩; 姜籽竹; 宋北光. 作物滲透調節及抗滲透脅迫基因工程研究進展. 作物雜誌. 2015, (1): 6-13 [2019-11-11]. doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2015.01.002.