itslabtime.com

生物学 · 细胞·物质移动

渗透与细胞体积

渗透是水通过选择透过性膜的移动。不能透过膜的溶质及压力条件会影响细胞体积。

相关实验:渗透与细胞体积 →
渗透与细胞体积
渗透与细胞体积实验场景 →

意义与机制

当膜允许水通过而不允许某些溶质通过时,两侧水的化学势差会引起净移动。水有从较稀的一侧向较浓的一侧移动的趋势。

若细胞外不能透膜的溶质浓度较低,水可能进入细胞,使其体积增大。若外部浓度较高,水可能流出细胞,使其体积减小。

关系与条件

在具有固定内部溶质量的情况下,模拟的理想平衡关系是 V/V₀=C初始内/C外。由于水在移动,内部浓度不会保持其初始值。

该方程忽略了膜内外压力差异以及细胞壁的弹性。 实际的等渗性取决于膜的渗透性,而不仅仅是所有溶质的总浓度。

观察实验中需要注意的事物

在超渗溶液中,净水流失会使细胞缩小。在低渗溶液中,净水吸收会使其增大。动物细胞可以发生溶血;植物细胞会产生质力。

这是仅允许水透过、溶质物质的量保持恒定的稀溶液模型。净移动以指数形式趋近平衡。红细胞以 V/V₀>1.6 为虚拟溶血阈值,此后停止体积计算和水的移动。植物细胞采用 1.15 的人为上限。膨压为与浓度差成正比的相对量,并非真实压力。不能用它定量预测真实细胞。

关键关系与符号

理想平衡 V/V₀ = Cᵢₙ,₀/Cₒᵤₜ

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
V, V₀最终·初始体积相对体积
C渗透性溶质浓度mol/体积

工作实例

为什么植物细胞在低渗溶液中不会无限生长?

假设一种只允许水通过的膜。在植物中,细胞壁和质膜压力会阻碍水的净流入,这种模型将 V/V₀ 限制在 1.15。

常见误解

  • 渗透过程中,并不一定是溶质本身穿过膜。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 生物学 2版 (英文)