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生物學 · 細胞·物質移動

滲透與細胞體積

滲透是水透過選擇透過性膜的移動。不能透過膜的溶質及壓力條件會影響細胞體積。

相關實驗:滲透與細胞體積 →
滲透與細胞體積
滲透與細胞體積實驗場景 →

意義與機制

當膜允許水透過而不允許某些溶質透過時,兩側水的化學勢差會引起淨移動。水有從較稀的一側向較濃的一側移動的趨勢。

若細胞外不能透膜的溶質濃度較低,水可能進入細胞,使其體積增大。若外部濃度較高,水可能流出細胞,使其體積減小。

關係與條件

在具有固定內部溶質量的情況下,模擬的理想平衡關係是 V/V₀=C初始內/C外。由於水在移動,內部濃度不會保持其初始值。

該方程忽略了膜內外壓力差異以及細胞壁的彈性。 實際的等滲性取決於膜的滲透性,而不僅僅是所有溶質的總濃度。

觀察實驗中需要注意的事物

在超滲溶液中,淨水流失會使細胞縮小。在低滲溶液中,淨水吸收會使其增大。動物細胞可以發生溶血;植物細胞會產生質力。

這是僅允許水透過、溶質莫耳數保持恆定的稀溶液模型。淨移動以指數形式趨近平衡。紅血球以 V/V₀>1.6 為虛擬溶血臨界,此後停止體積計算和水的移動。植物細胞採用 1.15 的人為上限。膨壓為與濃度差成正比的相對量,並非真實壓力。不能用它定量預測真實細胞。

關鍵關係與符號

理想平衡 V/V₀ = Cᵢₙ,₀/Cₒᵤₜ

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
V, V₀最終·初始體積相對體積
C滲透性溶質濃度mol/體積

透過範例確認

為什麼植物細胞在低滲溶液中不會無限生長?

假設一種只允許水透過的膜。在植物中,細胞壁和質膜壓力會阻礙水的淨流入,這種模型將 V/V₀ 限制在 1.15。

常見誤解

  • 滲透過程中,並不一定是溶質本身穿過膜。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 生物學 2版 (英文)