植物细胞的质壁分离原理，水在细胞中的渗透作用

“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。