植物的吸水能力＝滲透壓-膨壓

上課時老師們會用下面這個圖來解釋滲透作用以及滲透壓的大小：





(來源:翰林出版社出版，教學用電子光碟)



當半透膜的兩側的蔗糖水溶液濃度不同時，

每單位體積的水溶液，所含的蔗糖分子不一樣，

濃度比較高的溶液，單位體積內的蔗糖分子較多，水分子較少；

相對的，

濃度比較低的溶液，單位體積內的蔗糖分子較少，水分子較多。



既然滲透是指水在半透膜之間的擴散現象，

所以我們要觀察的是水分子的移動方向，

水分子會在半透膜兩側不斷移動，

但是較多水分子會由單位體積中水分子較多的位置移動到水分子較少的位置，

從濃度低的蔗糖液擴散到濃度高的蔗糖液。

(我們也先假設了蔗糖分子沒有辦法通過半透膜。)



濃度高的蔗糖液一方也因為水分子不斷跑過去，

所以水面愈來愈高，

但是濃度也愈來愈小，一直到半透膜兩側的蔗糖水溶液的濃度相同，

單位體積內的蔗糖分子相同，水分子的數目也相同了，

在半透膜兩側移動的水分子數目相同，

就看不出有較多水分子往特定方向移動的情形。



所以，就有個說法：

水面較高的一側所多出來的水壓，

這個施加在半透膜上的壓力，

可以阻止水面較低的一側的水分子繼續滲透過來，

所以就把這個壓力稱為「滲透壓(Osmosis Pressure, O.P.)」。



如果是細胞在溶液中的情形，

當生物細胞周圍的環境是低張溶液的時候，

也就是外界環境的溶液濃度低於細胞質內溶液的濃度，

這時水分會不斷通過細胞膜進入細胞內，

而因為內部溶液體積增加給細胞膜一個壓力，

我們也可以看成這個壓力用來阻止外界的水分繼續進入細胞，

所以這個壓力也是「滲透壓」。



植物細胞如果位在低張溶液的環境下(例如水溶液中)，

因為植物細胞具有細胞壁，

所以可以阻止由於水分子不斷進入細胞而造成的細胞膜破裂。

細胞壁受到來自細胞內溶液所產生的壓力(就是「膨壓(T.P.)」)，

所以產生一個相對的反作用力來抵銷膨壓，

(又有人把這個反作用力稱為「壁壓(w.p.)」，也就是細胞壁所產生的壓力)

(作用力等於反作用力，所以壁壓跟膨壓基本上值是相等的、但是方向不一樣。)



所以細胞位在低張溶液中，有比較多的水分子不斷通過細胞膜進入植物細胞內，

就是植物細胞「吸水」的過程，

植物細胞的吸水能力跟他細胞質的濃度有關，所以也跟細胞的滲透壓有關。

滲透壓愈大(因為原本細胞質內的溶液濃度愈高)，吸水的能力就愈強。

但是當植物細胞吸水而使細胞膜對細胞壁產生膨壓時，

其實是細胞壁的「壁壓」阻止了水分繼續進入。



所以當水分停止進入細胞膜，植物細胞就不再吸水，

這個時候細胞膜內溶液對細胞膜所產生的「滲透壓」＝「膨壓」＝細胞壁對細胞膜所產生的「壁壓」

阻止細胞膜繼續膨脹而不致讓破裂，也維持了細胞的形狀。



所以植物細胞的吸水能力，

其實是「滲透壓」-「壁壓」(抵抗吸水的壓力)，

但是因為壁壓是來自膨壓，

所以我們就直接寫成：



植物的吸水能力＝滲透壓(O.P.)-膨壓(T.P.)



(不知道有沒有把他說複雜啊 "/囧\")

有什麼其他的想法也歡迎大家回應喔～ ：）