在这个视频中，我们将讨论细胞运输和溶液相关内容。细胞外溶液的浓度梯度会影响物质通过细胞膜的运输过程。在这个过程中会发生什么情况呢？嗯，无论是在实验室里还是在生物体内，细胞都可能被具有不同粒子浓度的溶液所包围。所以我们需要了解细胞会如何做出反应。相较于细胞内的溶液，细胞外的溶液可能是高渗的、等渗的或者低渗的。我们将用这个装有溶解了盐的水的烧杯以及浸泡在其中的一个较大的细胞来描述高渗溶液。为了展示水进出细胞的情况，我们会用简单的数字来说明相关概念。要记住，细胞质大部分也是水。在这个例子中，假设细胞内的细胞质是一种含有 10% 盐分的溶液，这意味着其余 90% 是水。要记住细胞内各种物质的百分比加起来必须等于 100%。烧杯中溶质和溶剂的百分比加起来也必须等于 100%。然而，烧杯中的溶液与细胞内溶液的浓度是不同的。它含有 20% 的盐和 80% 的水。所以你可以看到细胞内水的浓度比细胞外高，是 90% 相比于 80%。当一种溶液中水的浓度低于细胞内水的浓度，且溶质的浓度高于细胞内溶质浓度时，我们就称这种溶液为高渗溶液。结果，水分子会通过渗透作用从细胞内扩散出去，导致细胞稍微皱缩。记住，渗透作用就是水的扩散。如果溶液的水浓度明显更低，细胞可能会皱缩到塌陷的程度。对于处于高渗溶液中的红细胞来说，因渗透失水而导致的皱缩被称为皱缩现象。让我们来看一个植物细胞处于高渗溶液中的例子。通常情况下，膨压（也就是植物细胞中央液泡中的水压）有助于支撑细胞壁以及维持植物的整体形态。当水通过渗透作用离开植物细胞时，细胞膜及其内容物会从坚硬的细胞壁处收缩，膨压就会降低。这被称为质壁分离。质壁分离会导致植物枯萎。让我们来看另一个容器，这次细胞漂浮在等渗溶液中。有时候，细胞外溶液的浓度梯度与细胞内溶液的浓度梯度大致相同。再次强调，在这个例子中，细胞内的溶液是含 10% 盐的 90% 的水，而这次，周围的溶液也是溶解了 10% 盐的 90% 的水。当一种溶液中水和溶质的浓度与细胞内的浓度相同时，我们称其为等渗溶液。但这并不意味着没有物质移动。在等渗溶液中，水分子进入细胞的速率与离开细胞的速率相等。进入细胞的水分子数量与离开细胞的水分子数量相等。这就是为什么你会看到箭头指向两个不同方向的原因。在等渗溶液中，细胞既不收缩也不膨胀。它的大小保持完全不变。第三种可能性是细胞外的溶液中水的浓度比细胞内溶液的水浓度高。在这个例子中，细胞内的溶液含有 20% 的盐。这意味着剩余的是 80% 的水，但是细胞被放置在一个只含有 10% 盐溶液的烧杯中。通过计算，我们可以看出细胞周围的溶液是 90% 的水，这意味着细胞外水的浓度比细胞内高。当一种溶液中水的浓度高于细胞内水的浓度，且溶质的浓度低于细胞内溶质浓度时，我们就称这种溶液为低渗溶液。所以通过渗透作用，水分子会被动地进入细胞，直到达到平衡状态。低渗溶液会使细胞因吸水而膨胀。如果细胞外的水浓度足够高，细胞可能会膨胀到破裂的程度。这被称为细胞溶解。红细胞中的细胞溶解被称为溶血。细胞溶解不会发生在植物细胞中，因为坚硬的细胞壁会阻止细胞破裂。这里有个小窍门来记住低渗溶液会使细胞膨胀而不是皱缩。当你想到 “hypo（低渗）” 时，就联想一下体型庞大、肿胀的河马（hippopotamus，简称 hippo）。所以回顾一下，相对于细胞而言，溶液可能是高渗的、等渗的或者低渗的。在等渗溶液中，细胞内外的水浓度大致保持相同。水浓度保持相同是因为溶质的浓度是一样的。因此，水进出细胞的量是相等的，所以细胞的大小保持不变。这里讲的是低渗溶液。要记住，这意味着细胞外的溶质浓度比细胞内的低。这会导致水分子扩散进入细胞。记住，当涉及水的扩散发生时，我们称之为渗透作用。这会使细胞膨胀。如果浓度差足够大，可能会发生细胞溶解现象。最后，在高渗溶液中，细胞外的溶质浓度比细胞内的高。所以通过渗透作用，水分子会从细胞中扩散出去。这会使细胞皱缩，如果有足够多的水离开细胞，细胞甚至可能内陷或塌陷。在植物中，这种细胞塌陷被称为质壁分离。