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“真叫人质壁分离”
不知不觉,一个生物学名词被用作网络热词,形容面容扭曲。质壁分离到底是什么呢?我们就来讲讲相关的内容。
我们在细胞膜说到,细胞膜可以控制物质进出细胞。但是,运送的物质不同,运输的方式也就不同。鉴于水是活细胞中含量最多的物质,我们先来了解一下水是如何进出细胞的。而在这之前,我们必须理解,什么是渗透作用。
我们来想象一个场景:在一个四周被围栏封闭的空间里,有一条线隔开了左右两边。此时,左边的区域人多,右边的区域人少,人们在无规则地游荡。假设人们可以自由地越过线,一段时间后会发生什么呢?
答案是:一段时间后,两边的人数几乎一样,但随时会有微小的变化。一会左边多一点,一会右边多一点,两边的人数达到了一个动态平衡。
现在把这个场景改变一下:这根线具有弹性,人们不能通过通过这根线。人们的运动会对线产生压力,人的密集程度越大,对线的压力就越大。一段时间后,又会发生什么呢?
答案是:一段时间后,这根线被左边的人挤压到了右边,线左边的面积变大了、右边的面积变小了,左右两边人群密度几乎一样,达到了一个动态平衡。
现在,我们把这个情形类比到细胞膜与外界环境。细胞膜隔离内外,溶质分子是场景中的人,空间的大小与水分子的数量成正比。外界内充满溶质分子,细胞内是没有溶质分子的纯净水。如果溶质分子不可以透过膜,水可以透过膜,那么现在属于第二种情况:水分子会从细胞内向细胞外扩散,细胞失水皱缩。由于膜可以通过部分分子而不能通过其他分子,我们称这种膜为半透膜。水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散,称为渗透作用。如果半透膜两端存在浓度差,渗透的方向就是水分子从溶质浓度低的地方向浓度高的地方渗透。
在这里,蔗糖分子是一种无法通过半透膜的分子
单纯的磷脂双分子层是几乎不能通过水的,原因是磷脂的脂肪酸链尾巴疏水。但是细胞膜是存在一种水通道蛋白,它贯穿了磷脂双分子层,形成了一条水分子可以通过而其他粒子不能通过的通道。所以说,细胞膜是可以通过水分子的。
水通道蛋白贯穿了磷脂双分子层
对于植物细胞而言,细胞中水的主要储存场所是液泡,液泡内的液体称为细胞液。植物细胞吸水失水,主要就是液泡在吸水失水。植物的液泡膜、细胞膜及两膜之间的细胞质,共同组成了原生质层。液泡膜和细胞膜上都存在水通道蛋白,所以原生质层也相当于一层可以通过水的半透膜。
我们都知道植物细胞有细胞壁,原生质层外就是细胞壁。一般情况下,细胞液内的溶质浓度是小于等于外界液体的溶质浓度的,这会让细胞吸水膨胀。但细胞外有细胞壁的限制,细胞无法继续膨胀。如果此时,让外界液体内某种无法通过原生质层的粒子的浓度大大增加,使这种粒子在环境中的浓度远高于细胞内的,那么细胞将会失水。失水到了一定的程度,原生质层与细胞壁分开,这就发生了质壁分离。
在这我们了解了质壁分离的原理,也大致明白了水进出细胞的方式。
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