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渗透

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红血球细胞里发生的渗透现象。

渗透(osmosis)是水分子差异透性膜扩散现象。它由高水势分子区域(即低浓度溶液)经渗透移动至低水势分子区域(即高浓度溶液),直到活细胞内外的浓度平衡为止。溶剂通常是水,但渗透也可发生在其他液体、超临界流体和气体当中[1][2]。渗透与扩散一样,都是被动的过程,不需要细胞提供能量。活细胞借由渗透作用得到水分,但是也有可能因此丧失水分或得到过多的水分。

于不同溶液中的渗透

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有血红细胞渗透作用的显微照片,由于每个血红细胞水势都不相同,渗透作用发生时形状和体积亦都不相同。
置于不同环境时的植物细胞

高渗

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例如,将细胞放入高浓度的果汁中(即高渗溶液),由于高浓度果汁的水势低于细胞质,水分子净渗透,从细胞内的细胞质净移动至细胞外的高浓度果汁。若该细胞是动物细胞,则导致动物细胞萎缩,变得皱褶。若该细胞是植物细胞,则导致质壁分离[3],液泡缩小,细胞膜因而被扯离细胞壁,细胞处于软缩状态。

低渗

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反之,将细胞放入蒸馏水中(即低渗溶液),由于细胞的水势较蒸馏水低,水分子净渗透,从细胞外净移动至细胞内。若该细胞是动物细胞,则导致细胞膨胀,最终可能使细胞破裂。若该细胞是植物细胞,因为有坚硬的细胞壁保护,当细胞膨胀至一定程度时,就会阻止水继续进入细胞,故而植物细胞只会膨胀,不会爆裂。

等渗

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当细胞置于等渗溶液时,等渗溶液的水势与细胞质相同,水分子以相同速率进出细胞,没有净移动,因此细胞的体积维持不变。

(微血管微循环(capillary microcirculation))微血管(capillary)及组织液(interstitial fluid)之间的"胶体渗透压"(colloid osmotic pressure/红色向左箭头"拉进")及流体静力压(静液压)(hydrostatic pressure/微血管滤过压/绿色向右箭头"拉出")之互逆流向图.(血液(深红色由上到下箭头)从上流到下面的静脉末端(venous end))

水分由组织液流回微血管,以及水分由组织液流至淋巴微细管均是渗透作用的例子。

干旱是影响植物生长的常见因素,会导致植物水分匮乏及细胞丧失水分,从而造成渗透胁迫。植物在长期的逆境环境中,往往会形成相应的响应机制。植物细胞为适应渗透胁迫的环境而通过在体内积累溶质,如可溶性糖及有机酸等,以增强渗透调节,从而降低植物细胞内的水势。这样可以维持植物体内的水分平衡,保证作物的正常生长[4]

相关条目

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参考资料

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  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. ^ 杨德光; 刘永玺; 张倩; 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. 作物杂志. 2015, (1): 6-13 [2019-11-11]. doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2015.01.002. (原始内容存档于2021-03-10).