細胞的含水量很高,大約85%—90%,極端的情況像海洋裡的水母,含水量竟然高達97%, 想象一下僅有3%的幹物質就可以構成生命,是不是太神奇了!我們又一次深刻理解了沒有水就沒有生命這句話的深刻含義。
那我們的細胞是如何吸收水分的呢?
首先我們想一想水往低處流是什麼原理呢?
其實很簡單,水是流體,可以任意改變形狀,同時水受重力(地心引力)作用,所以高處的水自然流向低處,直到水面相平為止,所以靜水的水面一定是平的,這就是所謂的“水平”。
細胞吸水的原理與此相關,看下面的實驗:
(a)漏鬥口紮的是允許水分子自由通過,而較大的蔗糖分子不能通過的半透膜,漏鬥内是一定濃度的蔗糖溶液,燒杯内是清水。
(b)一段時間後,漏鬥内液面上升了h并靜止
(c)我們通過外加壓力使液面不上升,也就是保持與初始時(a)内外液面相平的狀态。
分析:(b)的結果表明燒杯中水通過半透膜進入漏鬥的蔗糖溶液中,而不是相反,該過程被稱為滲透作用,據此還可以得到 : 滲透作用發生需要半透膜和濃度差兩個條件,水分的滲透方向是由低濃度溶液(水分子濃度高)到高濃度溶液((水分子濃度低),我們把(c)作用在液面上的壓強稱為該蔗糖溶液的滲透壓。很顯然一個溶液的滲透壓大小與其濃度(溶質微粒數量)是正相關的。
結論:細胞膜相當于實驗中的半透膜,水分可以通過滲透作用進出細胞,直至内外滲透壓平衡為止。
當紅細胞置于低滲溶液(滲透壓比自身細胞内液低)時,水分滲入細胞,細胞會膨脹甚至脹破(a); 當紅細胞置于等滲溶液(生理鹽水或1%的葡萄糖溶液)中,紅細胞水分進出平衡,體積不變(b); 紅細胞置于高滲溶液時(滲透壓比自身高),細胞失水,體積皺縮(c)。
很顯然,生活細胞體積超過限度的收縮或膨脹,都會造成細胞内部結構的破壞,嚴重影響細胞功能。
滲透壓和滲透作用在我們生活中随處可見,現舉幾例
1.海魚無法在淡水中飼養,反之亦然。
2.人無法通過飲海水來解渴。
3.施肥過多會導緻植物燒苗。
4.點滴時配藥時為什麼不可以随意改變鹽水或糖水濃度。
5.高濃度的鹽水或糖水為什麼可以保鮮。
6.糖尿病人用透析膜實質就是半透膜。
7.加壓反滲透可以實現海水淨化,得到淡水。
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