渗透-定义，类型，例子，(渗透vs扩散)

渗透的定义

渗透是一种生物物理过程，通常发生在生物系统中，溶剂分子通过半透膜向高溶质浓度区域移动。

图:渗透。图片来源:打开斯塔克斯（莱斯大学）和在线生物学．

它是一种类型被动传输并且指向趋向于使溶质浓度通过半透膜的方向。
它是生物体中大多数生物膜的常见过程。
在生物系统中，溶剂主要是水;然而，渗透也可以在其他液体甚至气体中进行。
由于它是被动的代步工具，它不需要任何能量。

渗透机制（渗透性如何工作？）

图:说明渗透作用原理的示意图。图片来源:在线生物学．

为了描述该过程和渗透的机制，我们采取通过半渗透膜分开的两个解决方案。
一种溶液是纯水，另一种是溶质和水的溶液。
根据渗透作用的定义，在这种情况下，纯水通过膜向溶质溶液流动。
已经进行了几种描述，以了解渗透的驱动力。一个这样的定理解释说，由于两种溶液中的水的浓度梯度，水穿过膜的运动。
然而，这个定理并不能解释反渗透过程。反渗透过程是逆溶液浓度梯度而发生的，溶剂向低浓度溶液移动。
另一个定理提出由多个其它科学家的事实是，在溶液中的溶质分子吸引穿过膜中的溶剂分子。这个定理也为溶质分子的大小不穿过膜影响溶剂的运动不成立。
因此，渗透的过程中一直与化学势的概念解释。
一种溶液中纯水的化学潜力与溶质分子的溶液中水中的化学电位不同。
溶质和水分子之间的相互作用减少了在溶质溶液中的水分子施加的压力。其结果是，水分子在纯水使出向具有较低的溶剂浓度的溶液更多的压力。
这种压力导致膜上的水强制迫使水。该过程继续，直到两侧的压力变得相同导致平衡。

影响渗透性的因素

渗透是各种因素的结果，因此渗透率受到许多这些因素的影响：

温度

随着系统的温度的增加，渗透率增加。
出现这种情况因为，随着温度的增加，分子的能量也增加。
当分子变得更有能量时，它们的运动也会增加，因此渗透的过程也会升级。

浓度梯度

随着溶质分子的浓度在渗透的驱动力中至关重要，浓度的任何变化直接影响渗透率。
反渗透枝条在高达一个条件，其中穿过该膜中的溶质浓度差较高。
由于一种溶液中溶质分子的数量多于另一种溶液，因此溶剂分子施加的压力降低，从而加速渗透过程。
一旦保持平衡，渗透过渗透的过程就停止了。

水势/溶剂潜力

半透膜上的水势也影响渗透速率。
作为一种解决方案的水势越多，水分子可以由颗粒所施加的压力增加穿过膜移动。
最终，两边的水势相等，形成平衡。
一旦达到平衡，水继续流过膜，但它以相等的量向两边流动，从而稳定了溶液。

表面积和膜厚度

随着面积的增加，更多的空间将可用于分子为他们的运动这反过来会增加渗透的速率。
同样，如果表面积减少，分子移动的空间就会减少，这就限制了它们的移动。
渗透速率也随着膜厚度的增加而降低。

压力

压力是影响渗透过程的必要因素，因为它甚至可能改变渗透的方向。
如果施加的压力超过了溶剂分子施加的压力，则渗透方向可能改变，溶剂分子开始向溶剂浓度较高的区域移动。
但是，如果施加溶剂分子施加的压力小于施加的压力，则不会改变方向，但确实降低了渗透率。
在相同方向上施加的浓度梯度方向的压力也增加了渗透率。

变异/类型的渗透

基于溶剂分子的运动的方向存在一些变化或渗透类型。

反渗透和正向渗透

图片来源:Aiche.．

反渗透是用来通过导致在一侧溶质分子和在另一侧上的溶剂分子的半渗透膜来强制溶剂分离的方法。
反渗透不同于前渗透中的前渗透，利用液压迫使溶剂对渗透压。
正向渗透是其中渗透压梯度用于诱导从样品溶液中水的流动，以溶质反渗透分离的另一种变化。
正向渗透使用溶质浓度较高的提取溶液，从样品溶液中提取溶剂分子;从而导致样品溶液中溶质和溶剂的分离。

胚乳和外鼻肌

图片来源:Poppr.．

内渗是水的运动成，当将细胞放置在具有水比电池更高浓度的溶液时发生的细胞。
外渗是在将细胞置于具有较高浓度溶质溶液的溶液中时发生的细胞中的细胞的运动。
细胞体积膨胀起来内渗后而外渗后的细胞收缩。

渗透解决方案（张度）

张力是细胞外溶液通过渗透过程诱导水中水的运动的能力。
确定溶液的张力确定溶液中溶质和溶剂分子的浓度。

图片来源:打开斯塔克斯（莱斯大学）

根据解的张力，它们被称为低渗、高渗或等渗解。

低渗溶液

如果细胞外溶液浓度小于细胞内部的浓度较少，则溶液被称为低渗溶液。
当将细胞放置在低渗溶液中时，水的运动发生在电池中，导致胚胎。
细胞是这样的条件会肿起来，甚至会爆裂。

高渗解决方案

如果细胞外溶液溶于细胞内的浓度比细胞内更高，则溶液被称为高渗溶液。
当细胞被置于高渗溶液中时，水就会从细胞外运动出来，导致细胞外渗。
细胞缩小，失去分裂的能力，甚至失去功能。

等渗溶液

当细胞外溶液具有与细胞内部相同的溶质浓度时，溶液称为等渗溶液。
当细胞被放置在等渗溶液，没有水的运动穿过细胞膜发生。
在这种情况下，细胞的大小不受影响，因为没有水的运动发生。

渗透压

渗透压是通过低渗压力施加的压力，在横跨半渗透膜溶剂分子的运动的结果。
它是一个应该被应用到该溶液中，以防止向内横跨半渗透膜流量纯溶剂的最小压力。
渗透压是渗透的驱动力和浸透随着渗透压的速率增加。

图片来源:PharmaceuticalMicrobiologi．

解决方案的渗透压可以按以下计算：

Π= MRT

其中π是渗透压

M是溶质的摩尔浓度

R是气体常数

而T是系统的温度。

渗透的意义

渗透在化学和生物系统中具有以下意义：

渗透性负责将营养素运输到细胞中，并将废料从细胞中输送。
渗透影响从土壤中的水输送到植物的根部，然后通过木质组织对细胞的不同部位进行。
生物体中细胞的内部环境被水和细胞内液体水平之间的平衡稳定。
渗透作用也负责维持细胞的膨胀。
植物中的渗透可防止细胞因蒸腾的水损失而干燥。
水和其他细胞液体的细胞间扩散也通过渗透作用维持。
植物和植物部件的运动受到细胞的趋势的调节，又通过渗透性平衡。
渗透也可以防止水果和孢子囊的干燥在其他植物结构中。
增加的渗透压可以帮助沙漠地区的植物抵御干旱和其他类似的伤害。
反渗透和前进渗透是分离方法，用于纯化饮用水，脱盐，废水纯化，液体食品浓度，如果汁，生产枫糖浆，低酒精啤酒和过氧化氢。

示例渗透

在动物细胞

渗透影响动物细胞的形状和大小，因为动物细胞中没有细胞壁。
人体中的红细胞受到血液渗透压的高度影响。如果血液过于稀释，则RBCS大小缩小，而当血液浓缩时，它们均匀甚至突出。
因此，在动物中，体液的浓度;血浆和组织液应保持在严格的限制范围内。
动物中渗透的另一个例子是暴露于盐的粘液的缩收。
SLUGS的皮肤是一种半透膜，即在暴露于盐上，从细胞中汲取水，导致细胞的收缩，又是动物。

图:在不同的滋养环境中渗透作用对细胞的影响。图片来源:菲律宾教育．

在植物细胞

在植物根系通过渗透作用从土壤中吸收水分。
在植物的根细胞中具有半渗透膜，允许水在土壤中的渗透到影响保卫细胞根部。
当分别在低渗溶液和高渗溶液中浸渍马铃薯和高渗解决方案时，植物中渗透渗透的另一个典型例子是溶胀和缩小。

渗透视频动画

渗透vs扩散

比较的基础	扩散	渗透
定义	简单的扩散是一种无源传输，其中溶质的运动发生在可渗透屏障的两侧的电化学电位不同。	渗透是一种在生物系统中通常发生的被动运输，其中溶剂分子穿过半透膜朝向高溶质浓度的区域移动。
膜的性质	扩散通过任何渗透膜发生。	渗透需要半透膜。
过程的性质	扩散是一种被动过程。	渗透也是一种被动过程。
中等的	扩散可以在所有培养基中进行（固体，液体和气体）。	渗透只发生在液体介质中。
漫射分子的类型	移动分子可以是固体，液体或气体中的任一种。	在渗透运动分子总是液体分子。
过程	扩散比渗透性快。	渗透比扩散慢。
驱动力	扩散的驱动力是浓度梯度。	渗透的驱动力是渗透压。
运动方向	扩散发生在各个方向。	渗透发生在一个方向。
控制过程	任何压力都不能阻止或逆转扩散。	通过施加等于或大于渗透压的压力，可以阻止渗透，甚至逆转渗透。
解决方案类型	扩散可以发生在相似或不同的溶液之间	渗透作用只发生在两种相似的溶液之间。

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