滲透作用

滲透作用（Osmosis）指兩種不同濃度的溶液隔以半透膜（允許溶劑分子通過，不允許溶質分子通過的膜），水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜進入高濃度溶液中的現象。或水分子從水勢高的一方通過半透膜向水勢低的一方移動的現象。

基本介紹

• 中文名：滲透作用
• 外文名：Osmosis
• 細胞液：植物細胞的液泡充滿的水溶液
• 原生質層：液泡膜、細胞質及細胞膜

原理

水分子從水勢高的系統通過半透膜向水勢低的系統移動的現象，就稱為滲透作用(osmosis)。故滲透現象發生的條件有兩個：一.有半透膜 ；二.半透膜兩側有物質的量濃度差。

滲透作用

植物細胞的液泡充滿的水溶液叫細胞液，我們可以將液泡膜、細胞質及細胞膜稱為原生質層，這相當於半透膜。細胞與細胞之間，或細胞浸於溶液或水中，只要原生質層兩側溶液有濃度差，都會發生滲透作用。實際上，生物膜並非理想半透膜，它是選擇透性膜，既允許水分子通過也允許某些溶質通過，但通常使溶劑分子比溶質分子通過要多得多，因此可以發生滲透作用。植物細胞由於細胞壁的存在，細胞壁有保護和支持作用，可以產生壓力而逐漸使細胞內外水勢相等，細胞滿足動態平衡。所以植物細胞放在水中一般不會破裂。動物細胞如紅細胞放入水中即會因吸水而破裂。

實驗說明

把蠶豆種皮（或動物膀胱膜）緊縛在漏斗上，注入蔗糖溶液，然後把整個裝置浸入盛有清水的燒杯中，漏斗內外液面相等。由於蠶豆種皮是接近半透膜(semipermeable membrane)(即讓水分子通過而蔗糖分子不能透過的一種薄膜)，所以整個裝置就成為一個滲透系統。在一個滲透系統中，水的移動方向決定於半透膜兩邊溶液的水勢高低。水勢高的溶液的水，流向水勢低的溶液。實質上，半透膜兩邊的水分子是可以自由通過的，可是清水的水勢高，蔗糖溶液的水勢低，從清水到蔗糖溶液的水分子比從蔗糖溶液到清水的水分子多，所以在外觀上，燒杯中清水的水流入漏斗內，漏斗內的玻璃管內液面上升，靜水壓也開始增高。隨著水分逐漸進入玻璃管內，液面越上升，靜水壓也越大，壓迫水分從玻璃管內向燒杯移動速度就越快，膜內外水分進出速度越來越接近。最後，液面不再上升，停留不動，實質上是水分進出的速度相等，呈動態平衡。

滲透作用示意圖

植物吸水和失水

植物吸收水分的方式有兩種：吸脹作用（未形成液泡）和滲透作用(形成液泡後)。

植物細胞失水，發生質壁分離現象

吸脹作用（imbibition）親水凝膠吸附水分子，並使其膨脹的過程。為非生命的物理過程。植物組織中含有很多這類物質如纖維素、果膠物質、澱粉和蛋白質等，它們具有很強的親水性，在未被水飽和時，就潛伏著很強的吸水能力。最明顯的例子是風乾種子，因為其內貯存著大量蛋白質或澱粉。蛋白質與水結合的趨勢大於澱粉，因此，豆類種子吸脹作用極為明顯。吸脹物體由於吸附水分子而膨脹，其壓力是很大的，如將乾種子塞滿岩石裂縫，借其吸水產生的吸脹壓力能使岩石破裂。

吸脹作用是沒有液泡的植物細胞吸收水分的方式，如生長點的細胞、乾種子細胞等，原理是細胞中有大量親水性物質，這些親水性能夠從外界吸收大量的水分，活細胞、死細胞都能通過吸脹作用吸收水分。

滲透作用是具有液泡的成熟的植物細胞吸收水分的方式，原理是：原生質層具有選擇透過性，原生質層內外的溶液存在著濃度差，水分子就可以從溶液濃度低的一側通過原生質層擴散到溶液濃度高的一側。溶液滲透壓的高低與溶液中溶質分子的物質的量的多少有關，溶液中溶質分子物質的量越多，滲透壓越高，反之則越低。在比較兩種溶液滲透壓高低時以兩種溶液中的溶質分子的物質的量為標準進行比較。如果溶質分子相同，也可以質量分數比較。能夠通過滲透作用吸水的細胞一定是一個活細胞。

一個成熟的植物細胞是一個滲透系統。驗證通過滲透作用吸水或失水的最佳實例是質壁分離和質壁分離復原的實驗。一次施肥過多引起“燒苗”，是由於土壤溶液的濃度突然增高，導致植物的根細胞吸水發生困難或不能吸水。鹽鹼地里大多數農作物不能正常生長的原因之一也是土壤溶液濃度過高。醃製的魚、肉等不易變質，是由於高濃度的鹽溶液使細胞等微生物失水死亡。