2012年8月1日 星期三

周遭介質的滲透濃度影響細胞的滲透作用 The Osmotic Concentration of the Surrounding Medium Affects Osmosis

探索生命《生物學》31
1.        我們花這麼長的篇幅討論擴散作用與滲透作用,因為細胞膜是選擇性滲透的,細胞終其一生都不停地進行擴散與滲透作用。
Mozart, piano concerto No. 13 in C major K. 415, 1st movt

2.        雖然不同種類細胞的細胞膜選擇性滲透的差別很大,不過它們還是有大致的共通性。細胞膜通常能選擇讓脂質與脂溶性物質通過,此外,細胞膜也能讓小顆的極性分子通透,像是水與甘油。
3.        細胞膜比較允許某些單醣與氨基酸通過,比較不允許多醣、蛋白質和其他大型分子通過。簡而言之,細胞膜只允許組成有機複合物的小型單元體通過,沒有辦法讓整個大顆的有機複合物通過。
4.        細胞膜的「選擇性通透」允許許多種無機離子通過,全看細胞膜篩選的標準是什麼,不過一般而言,負離子通過細胞膜的速度遠比正離子快,然而離子通過細胞膜的速度還是比不上非極性的粒子
5.        細胞膜的選擇性通透特質,對維持生命有什麼用處呢?一方面,選擇性通透讓細胞能夠保留他們合成的大型有機分子。另一方面,細胞膜的選擇性通透允許水穿過細胞膜到高滲透濃度的區域,有可能對生命造成傷害,甚至造成死亡。
6.        當細胞所浸泡的溶液的溶質濃度比較高(意思是水分子的濃度較低),而細胞的溶質濃度比較低(水分子的濃度比較高),這個細胞會因為滲透作用失去水份而縮水。
7.        如果細胞失去水分的過程發生得太快,細胞有可能死亡。這就是為什麼如果用海水而不是淡水去澆灌植物,很快就會造成植物脫水而死。
8.        溶液的溶質濃度高於細胞,因此造成細胞脫水,這個現象稱為高滲透壓hypertonic。相反地,溶液的溶質濃度較低,因此水分子的濃度較高,使得周遭溶液的溶質濃度低於細胞的溶質濃度,稱為低滲透壓hypotonic
9.        低滲透壓溶液/低張溶液hypotonic medium中,細胞吸收周遭的水分而膨脹,如果細胞沒有特殊的機制排除多餘的水,也沒有特殊的結構防止過度膨脹(多數的植物的細胞組織可以防止吸入過多的水導致過度膨脹),細胞就會因為太過膨脹而而爆炸破裂
10.     細胞在等滲透壓溶液/等張溶液isotonic medium中,由於細胞的溶質濃度與溶液的溶質濃度一樣,因此滲透作用不會使細胞得到水分,也不會使細胞流失水分,因為流入與流出細胞的水分是一樣的。
11.     細胞與周遭溶液的滲透關係對細胞生命存亡至關重要。許多細胞因為浸泡在等滲溶液才沒有發生嚴重的滲透問題。人類的紅血球細胞就是一個例子:紅血球一般是浸泡在血漿中,血漿與血球的滲透濃度差不多。
12.     大部分簡單的海洋植物與動物也是處於等滲透壓溶液/等張溶液中,他們細胞內的滲透濃度與海水的滲透濃度差不多。
13.     所有生物的細胞的滲透濃度都高於淡水。因此淡水有機體(生物)是生活在低滲透壓的溶液中,面臨被滲入太多水分的問題。淡水生物能夠存活的原因是他們演化出某些構造,防止細胞吸入過多水分而腫脹爆裂。
14.     雖然從許多方面來看,細胞膜只是一個被動受擴散作用的東西,但事實上細胞膜的功能並不只是如此。
15.     細胞膜會捕捉並儲存養分,排出廢棄物,控制細胞體積,並且細胞膜必須單方向地傳遞許多化學物質。細胞膜擁有以上各種能力的關鍵在於它的構造
n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton Biology》;圖片來源/Explow.com  

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