【《苹果组织材料的膨胀压与浸泡蔗糖溶液之间的关系概述》2200字】

苹果组织材料的膨胀压与浸泡蔗糖溶液之间的关系概述此外，由于膨胀压Pturgor受细胞内外浓度差即渗透势影响，并且某具体植物组织细胞液的浓度实际上是一个常量，因此我们可以通过将植物组织浸泡在不同浓度的溶液中来定量控制膨胀压Pturgor。理论上可以找到一个定量关系式来计算浸泡在特定溶液浓度中的组织细胞的膨胀压Pturgor。所以，接下来我们将推导膨胀压与外界浸泡溶液浓度之间的关系式。首先，由于细胞膜与选择性半透膜类似，当组织浸泡在只含有一种高分子聚合物（例如蔗糖）溶质的溶液中时，只有水能透过细胞膜流动，细胞内的高分子聚合物不能穿透细胞膜移动。因此水分穿透细胞膜移动前后细胞内高分子聚合物的量是不变的，即 cin0Vcell0=cinV式中Vcell0为水分移动前细胞的体积，Vcell为水分移动后细胞的体积，cin0为水分移动前细胞内高分子聚合物的浓度，cin为水分移动后高分子聚合物的浓度。其次，考虑到组织浸泡在与其细胞液浓度不同的高分子聚合物（例如蔗糖）溶液中时的渗透平衡，根据范托夫方程理论，计算平衡状态下由于细胞内外溶液浓度不同而造成的渗透压 ∆Π=∆cRT (2.SEQ2.\*ARABIC2)式中Δc=cin−cex为高分子聚合物溶液（例如蔗糖）浓度差，cin为细胞内高分子聚合物的浓度，cex为细胞外高分子聚合物的浓度，R为气体常数，T为开式温度。同时，由于处于平衡状态，细胞内膨胀压P与细胞外压力P ∆P=∆Π (2.SEQ2.\*ARABIC3)图2.3水果组织细胞吸水与失水理论示意图（a）浸泡在溶液中的水果组织；（b）初始水果组织的代表性体积单元；（c）浸泡后水果组织的代表性体积单元一个从一小块浸泡在高分子聚合物浓度为cex0的组织上分离出来的等效体积单元（RVE）如图三所示，假设RVE中的细胞初始总体积为Vin0，初始高分子聚合物的浓度为cin0，初始膨胀压为Pin0。显然，RVE中的细胞会吸水或失水，这取决于cin0是否大于cex0。为了描述方便，在这里我们只分析细胞失水的情况，即cin0>cex0，吸水的情况可以通过相似的方式推导证明。如图2.3(c)所示，假设细胞吸收了∆V体积的水分后细胞到渗透平衡状态。分别将细胞体积、高分子聚合物浓度、平衡状态细胞内膨胀压表示为Vin、cin、Pin，将外界高分子聚合物溶液浓度表示为cex。可以求得Vin为Vinc cex=cex0Vex0V式中Vex0为浸泡组织的外界溶液体积。将公式(2.10)代入公式(2.9)得到 Pin−Pex=cin0V式中Pex为由于浸泡溶液产生的细胞外压力，由于组织在溶液中的浸泡深度足够小，Pex近似于0，因此公式(2.11)中的Pex可以忽略不计。同时，若可以控制Vex0满足Vex0≫∆V，即Vex0足够大，公式(2.10)的第二个式子可以化简为 ϕ=Vin0Vin0+V式中Vskeleton是RVE的骨架体积。由公式(2.12)我们可以推算出整体组织的细胞含量百分比为 ϕ=Vin0Vin0+V式中Vtissue0为浸泡前组织的体积。我们可以通过实验确定组织的细胞含量百分比。同理，我们可以根据公式(2.11)推算出整块组织细胞含量百分比的相关公式：P =cin0ϕϕ+∆Vtissue至此，我们推导得出了细胞内膨胀压Pturgor与浸泡溶液浓度cex0之间的关系式。对于某特定的水果组织，由于渗透平衡所造成的其体积变化比值∆VtissueVtissue0可以通过实验测量得到。但是，由于公式(2.14)中的cin0仍是未知的，我们无法确定Pturgor。为了确定cin0的值，我们考虑细胞质壁分离的临界状态，该状态下细胞的膨胀压Pturgor为0，且此时细胞与细胞壁没有完全分离，公式(2.14)仍然适用。虽然上文中考虑的是细胞吸水的情况，但是细胞失水情况下公式(2.14)也可以使用，式中∆Vtissue的计算式为∆Vtissue=Vtissue−Vtissue0（Vtissue cin0=ccr01+∆V即我们可以通过测量引起细胞临界质壁分离的浸泡溶液浓度ccr0和该状态下的相对体积比来确定细胞内部的高分子聚合物浓度cin0。综上，联立公式(2.14)与公式(2.15)，细胞内膨胀压Pturgor与浸泡溶液浓度cex0之间的理论关系推导式为 Pturgor=ccr01+∆Vcr式中只有两个变量∆VtissueVtissue0和cex0，不同的cex0引起不同的∆VtissueVtissue0，