生活與科學：奇妙的滲透作用
【明報專訊】想像一下，雞蛋在你眼前變大又變小，然而這不是魔法，是生物學中的神奇現象——滲透作用！滲透作用是生物學的基本理論，日常生活不少現象都與此有關，例如植物汲取水分、脫水水果等。
香港青年科學院院士、香港大學李嘉誠醫學院助理院長及病理學系副教授黃澤蕾博士以「雞蛋實驗」揭示滲透作用的奧秘。
■實驗材料
˙兩隻生雞蛋
˙醋
˙糖漿／濃縮糖水溶液
˙清水杯
˙兩個透明容器
■實驗步驟
1.將兩隻生雞蛋放入容器，倒入醋，蓋過雞蛋
2.待48小時，其間蛋殼會逐漸溶解，最終留下一層薄膜
3.從醋中取出雞蛋，並用清水輕輕清洗
4.準備兩個容器，其中一個容器倒入糖漿或濃縮糖水溶液，另一個容器倒入清水
5.將兩隻雞蛋分別放入兩個容器內，完全浸沒在液體中。放置數小時或過夜
6.糖漿中的雞蛋逐漸縮細(圖一下)，清水的雞蛋則會膨賬(圖一上)，這就是神奇的滲透作用
■解說雞蛋糖水滲透作用實驗
滲透作用(Osmosis)是一種生物過程，由「濃度梯度」(即兩側溶液間的濃度差別)所帶動。簡單而言，滲透作用是指溶劑(solvent)通過薄膜，從水分子較多，即溶質(solute)較少的地方移動到水分子較少(即溶質較多)的地方的過程，以維持細胞內外溶質的濃度平衡。
實驗中，當我們把雞蛋放入糖漿或糖水溶液，雞蛋開始收縮，體積變小！因為溶液中的溶質濃度高於雞蛋內的濃度，令水分通過滲透作用從雞蛋內部流出，令雞蛋變小；另一邊廂，清水中的雞蛋膨脹變大，由於水的溶質濃度低過雞蛋內的濃度，令外部的水通過滲透作用進入雞蛋內部。
黃博士解釋，滲透作用在生物界的應用非常廣泛，例如植物根部從土壤中汲取水分和養分，根細胞內的溶質濃度高於土壤中水分，形成「濃度梯度」，土壤中的水滲透到植物內部，這個過程有助植物維持飽滿，支撐植物內部結構及運輸營養。
還有脫水水果，把水果放入溶質濃度較高的溶液，例如糖或鹽的溶液，水分就會從水果細胞中流走，產生脫水效果，這有助抑制微生物生長，延長水果的保質期。
身體中，滲透作用扮演着重要的角色，尤其是紅血球和血漿之間的溶質平衡。當紅血球內的溶質濃度高於或低於血漿時，水分會通過滲透作用離開或進入紅血球，以維持平衡。這種規律的水運動可以確保紅血球保持其特有的雙凹形狀，有助保持血液在血管的暢順流動及有效輸送氧氣。
滲透作用這個生物學中的奇妙現象，令科學實驗引人入勝，還可以在日常生活中體現。通過了解這個基本理論，有助同學打開探索生物學的大門，發現更多自然界的奧秘。
文、圖：香港青年科學院
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[常識學堂 第329期]
