滲透作用

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(形成液泡后)。

吸脹作用(imbibition)親水凝膠吸附水分子，并使其膨脹的過程。為非生命的物理過程。植物組織中含有很多這類物質(zhì)如纖維素、果膠物質(zhì)、淀粉和蛋白質(zhì)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。最明顯的例子是風干種子，因為其內(nèi)貯存著大量蛋白質(zhì)或淀粉。蛋白質(zhì)與水結(jié)合的趨勢大于淀粉，因此，豆類種子吸脹作用極為明顯。吸脹物體由于吸附水分子而膨脹，其壓力是很大的，如將干種子塞滿巖石裂縫，借其吸水產(chǎn)生的吸脹壓力能使巖石破裂。

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、干種子細胞等，原理是細胞中有大量親水性物質(zhì)，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(zhì)層具有選擇透過性，原生質(zhì)層內(nèi)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(cè)通過原生質(zhì)層擴散到溶液濃度高的一側(cè)。溶液滲透壓的高低與溶液中溶質(zhì)分子的物質(zhì)的量的多少有關(guān)，溶液中溶質(zhì)分子物質(zhì)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(zhì)分子的物質(zhì)的量為標準進行比較。如果溶質(zhì)分子相同，也可以質(zhì)量分數(shù)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(tǒng)。驗證通過滲透作用吸水或失水的最佳實例是質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復原的實驗。一次施肥過多引起"燒苗"，是由于土壤溶液的濃度突然增高，導致植物的根細胞吸水發(fā)生困難或不能吸水。鹽堿地里大多數(shù)農(nóng)作物不能正常生長的原因之一也是土壤溶液濃度過高。腌制的魚、肉等不易變質(zhì)，是由于高濃度的鹽溶液使細胞等微生物失水死亡。

把蠶豆種皮(或動物膀胱膜)緊縛在漏斗上，注入蔗糖溶液，然后把整個裝置浸入盛有清水的燒杯中，漏斗內(nèi)外液面相等。由于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(tǒng)。在一個滲透系統(tǒng)中，水的移動方向決定于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(zhì)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(nèi)，漏斗內(nèi)的玻璃管內(nèi)液面上升，靜水壓也開始增高。隨著水分逐漸進入玻璃管內(nèi)，液面越上升，靜水壓也越大，壓迫水分從玻璃管內(nèi)向燒杯移動速度就越快，膜內(nèi)外水分進出速度越來越接近。最后，液面不再上升，停留不動，實質(zhì)上是水分進出的速度相等，呈動態(tài)平衡。

滲透作用(osmosis)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(zhì)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(xiàn)象?；蛩肿訌乃畡莞叩囊环酵ㄟ^半透膜向水勢低的一方移動的現(xiàn)象。植物細胞的液泡充滿水溶液，將液泡膜及質(zhì)膜視為半透膜，則細胞與細胞之間，或細胞浸于溶液或水中，都會發(fā)生滲透作用。實際上，生物膜并非理想半透膜，它是選擇透性膜，既允許水分子通過也允許某些溶質(zhì)通過，但通常使溶劑分子比溶質(zhì)分子通過要多得多，因此可以發(fā)生滲透作用。植物細胞由于細胞壁的存在，可以產(chǎn)生壓力而逐漸使細胞內(nèi)外水勢相等，細胞停止?jié)B透吸水。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破裂。

滲透現(xiàn)象發(fā)生的條件

半透膜、細胞內(nèi)外濃度差

滲透實驗

把蠶豆種皮緊縛在漏斗上，注入蔗糖溶液，然后把整個裝置浸入盛有清水的燒杯中，漏斗內(nèi)外液面相等。由于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(tǒng)。在一個滲透系統(tǒng)中，水的移動方向決定于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(zhì)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(nèi)，漏斗內(nèi)的玻璃管內(nèi)液面上升，靜水壓也開始增高。隨著水分逐漸進入玻璃管內(nèi)，液面越上升，靜水壓也越大，壓迫水分從玻璃管內(nèi)向燒杯移動速度就越快，膜內(nèi)外水分進出速度越來越接近。最后，液面不再上升，停留不動，實質(zhì)上是水分進出的速度相等，呈動態(tài)平衡。水分從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢低的系統(tǒng)移動的現(xiàn)象，就稱為滲透作用(osmosis)。