渗透作用

生物学术语

渗透作用（Osmosis）指两种不同浓度的溶液隔以半透膜（允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜），水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。或水分子从水势高的一方通过半透膜向水势低的一方移动的现象。

原理

水分子从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象，就称为渗透作用(osmosis)。故渗透现象发生的条件有两个：一.有半透膜；二.半透膜两侧有物质的量浓度差。

植物细胞的液泡充满的水溶液叫细胞液，我们可以将液泡膜、细胞质及细胞膜称为原生质层，这相当于半透膜。细胞与细胞之间，或细胞浸于溶液或水中，只要原生质层两侧溶液有浓度差，都会发生渗透作用。实际上，生物膜并非理想半透膜，它是选择透性膜，既允许水分子通过也允许某些溶质通过，但通常使溶剂分子比溶质分子通过要多得多，因此可以发生渗透作用。植物细胞由于细胞壁的存在，细胞壁有保护和支持作用，可以产生压力而逐渐使细胞内外水势相等，细胞满足动态平衡。所以植物细胞放在水中一般不会破裂。动物细胞如红细胞放入水中即会因吸水而破裂。

实验说明

把蚕豆种皮（或动物膀胱膜）紧缚在漏斗上，注入蔗糖溶液，然后把整个装置浸入盛有清水的烧杯中，漏斗内外液面相等。由于蚕豆种皮是接近半透膜(semipermeable membrane)(即让水分子通过而蔗糖分子不能透过的一种薄膜)，所以整个装置就成为一个渗透系统。在一个渗透系统中，水的移动方向决定于半透膜两边溶液的水势高低。水势高的溶液的水，流向水势低的溶液。实质上，半透膜两边的水分子是可以自由通过的，可是清水的水势高，蔗糖溶液的水势低，从清水到蔗糖溶液的水分子比从蔗糖溶液到清水的水分子多，所以在外观上，烧杯中清水的水流入漏斗内，漏斗内的玻璃管内液面上升，静水压也开始增高。随着水分逐渐进入玻璃管内，液面越上升，静水压也越大，压迫水分从玻璃管内向烧杯移动速度就越快，膜内外水分进出速度越来越接近。最后，液面不再上升，停留不动，实质上是水分进出的速度相等，呈动态平衡。

植物吸水和失水

植物吸收水分的方式有两种：吸胀作用（未形成液泡）和渗透作用(形成液泡后)。

吸胀作用（imbibition）亲水凝胶吸附水分子，并使其膨胀的过程。为非生命的物理过程。植物组织中含有很多这类物质如纤维素、果胶物质、淀粉和蛋白质等，它们具有很强的亲水性，在未被水饱和时，就潜伏着很强的吸水能力。最明显的例子是风干种子，因为其内贮存着大量蛋白质或淀粉。蛋白质与水结合的趋势大于淀粉，因此，豆类种子吸胀作用极为明显。吸胀物体由于吸附水分子而膨胀，其压力是很大的，如将干种子塞满岩石裂缝，借其吸水产生的吸胀压力能使岩石破裂。

吸胀作用是没有液泡的植物细胞吸收水分的方式，如生长点的细胞、干种子细胞等，原理是细胞中有大量亲水性物质，这些亲水性能够从外界吸收大量的水分，活细胞、死细胞都能通过吸胀作用吸收水分。

渗透作用是具有液泡的成熟的植物细胞吸收水分的方式，原理是：原生质层具有选择透过性，原生质层内外的溶液存在着浓度差，水分子就可以从溶液浓度低的一侧通过原生质层扩散到溶液浓度高的一侧。溶液渗透压的高低与溶液中溶质分子的物质的量的多少有关，溶液中溶质分子物质的量越多，渗透压越高，反之则越低。在比较两种溶液渗透压高低时以两种溶液中的溶质分子的物质的量为标准进行比较。如果溶质分子相同，也可以质量分数比较。能够通过渗透作用吸水的细胞一定是一个活细胞。

一个成熟的植物细胞是一个渗透系统。验证通过渗透作用吸水或失水的最佳实例是质壁分离和质壁分离复原的实验。一次施肥过多引起“烧苗”，是由于土壤溶液的浓度突然增高，导致植物的根细胞吸水发生困难或不能吸水。盐碱地里大多数农作物不能正常生长的原因之一也是土壤溶液浓度过高。腌制的鱼、肉等不易变质，是由于高浓度的盐溶液使细胞等微生物失水死亡。

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