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植物细胞是一个渗透系统

一个成长植物细胞的细胞壁主要是由纤维素分子组成的，它是一个水和溶质都可以通过的透性膜(permeable membrane)。质膜和液泡膜则不同，两者都是半透膜(关于生物膜的结构详见第二章)，因此，我们可以把原生质层(包括质膜、细胞质和液泡膜)当作一个半透膜来看待。液泡里面的细胞液含有许多溶解在水中的物质，具有水势。这样，细胞液、原生质层和环境中的溶液之间，便会发生渗透作用。所以，一个具有液泡的植物细胞，与周围溶液一起，构成一个渗透系统。

我们可用一个简单的实验去证明这一点。把具有液泡的细胞置于某些对细胞无毒害的物质(如蔗糖)的浓溶液中，外界溶液的水势低，细胞液水势高，细胞液的水分就向外流出，液泡体积变小，细胞液对原生质体和细胞壁的压力也减低，因为细胞壁和原生质体都具伸缩性，这时整个细胞的体积便缩减一些。假如此时的外界溶液还是比较浓，水势比细胞液低，细胞液的水分将继续外流，但是，由于细胞壁的伸缩性有限，而原生质体的伸缩性较大，所以细胞壁停止收缩，而原生质体继续收缩下去，这样，原生质体便开始和细胞壁慢慢分开。起初只是细胞的各角上稍微分离，后来分离的地方渐渐扩大，最后原生质体和细胞壁完全分开，原生质体收缩成球状小团(图1-3)。原生质体和细胞壁之间的空隙充满着蔗糖溶液。植物细胞由于液泡失水，而使原生质体和细胞壁分离的现象，称为质壁分离(plasmolysis)。从这个现象可以看到，原生质层确是半透膜，植物细胞是渗透系统。

如果把发生了质壁分离现象的细胞浸在水势较高的稀溶液或清水中，外面的水分便进入细胞，液泡变大，整个原生质体慢慢地恢复原来状态，这种现象称为质壁分离复原(deplasmolysis)。由于原生质层不是一个理想的半透膜，事实上溶质是可以通过原生质层的，只不过速度较慢。因此发生质壁分离的细胞如果较长时间被放在浓溶液中，溶质逐渐进入细胞，细胞液浓度提高，外界水分进入细胞，最后也会产生质壁分离复原现象。

我们可以利用质壁分离现象解决下列几个问题：(1)说明原生质层是半透膜。(2)判断细胞死活。只有活细胞的原生质层才是半透膜，才有质壁分离现象；如细胞死亡，原生质层结构破坏，半透膜性质消失，不能产生质壁分离现象。(3)测定细胞液的渗透势。