植物細胞由于液泡失水而使原生質(zhì)層與細胞壁分離的現(xiàn)象，叫做質(zhì)壁分離。成長的細胞是一個滲透系統(tǒng)，其中液泡具有一定的水勢。
質(zhì)壁分離是植物生活細胞所具有的一種特性（細胞體積大，成熟的細胞才能發(fā)生質(zhì)壁分離）。當外界溶液的濃度比細胞液的濃度高時，細胞液的水分就會穿過原生質(zhì)層向細胞外滲出，液泡的體積縮小，由于細胞壁的伸縮性有限，而原生質(zhì)體的伸縮性較大，所以在細胞壁停止收縮后，原生質(zhì)體繼續(xù)收縮，這樣細胞膜與細胞壁就會逐漸分開，原生質(zhì)體與細胞壁之間的空隙里就充滿了外界濃度較高的溶液。
如果把發(fā)生了質(zhì)壁分離現(xiàn)象的細胞再浸入濃度很低的溶液或清水中，外面的水就進入細胞，液泡變大，整個原生質(zhì)層又慢慢恢復到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)壁分離復原。
基本介紹
液泡內(nèi)細胞液的滲透壓可通過下式計算:
π=-g×c×R×T
g 為滲透系數(shù)
c 外界滲透濃度
T 開爾文
負值表示細胞液向外滲出，π的絕對值越大，表示泡液往外滲出的趨勢越強。
科學家通過對洋蔥作質(zhì)壁分離的實驗，可以了解到兩個事實，一是細胞泡液的濃度(洋蔥細胞為0.55-0.8mol/L左右)，二是細胞壁具有全滲透性，而細胞質(zhì)、細胞膜和液泡膜組成的原生質(zhì)膜是半滲透的，具有選擇透過性，相當于一層半透膜。
由于原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大，當細胞不斷失水時，原生質(zhì)層就會與細胞壁逐漸分離開來，也就是逐漸發(fā)生了質(zhì)壁分離。
在質(zhì)壁分離不損壞細胞的前提下，細胞可通過去質(zhì)壁分離回復原樣，即讓細胞脫離高滲環(huán)境，進入等滲或低滲環(huán)境，而且功能無損。
質(zhì)壁分離 plasmolysis 把液泡發(fā)育良好的植物細胞浸在高滲溶液中時，原生質(zhì)收縮而和細胞壁分離，此現(xiàn)象稱為質(zhì)壁分離。由于細胞膜與液胞膜的半透性，在高滲液中細胞液脫水而膨壓下降，不久就呈現(xiàn)質(zhì)壁分離的臨界狀態(tài)（此時膨壓為0）。若進一步脫水，原生質(zhì)體收縮同細胞壁分離，當細胞液的滲透壓與外液相等時，便停止收縮。把此時所用的溶液稱為質(zhì)壁分離液。作為分離液，細胞膜對其溶質(zhì)必須具有半透性，分子量較大的非電解質(zhì)（如糖）或溶解度高的中性鹽常被用作分離液。如用對細胞膜和細胞壁吸附力強的ca(clo)2+作為分離液，則整個原生質(zhì)體輪廓向內(nèi)凹陷而引起凹形質(zhì)壁分離。如果用吸附力弱的K+和Na+作為分離液，則向外凸出而出現(xiàn)凸形質(zhì)壁分離，通常把細胞浸入分離液中就出現(xiàn)凹形分離，隨著時間推移則凹形部位減弱，最后整個原生質(zhì)體呈現(xiàn)凸形分離狀態(tài)，至此所需的時間稱為質(zhì)壁分離時間。此外用K+，Na+ 、Li+，則細胞膜的透性增高，由于離子滲入細胞質(zhì)的結(jié)果，細胞質(zhì)膨脹而粘性減少，細胞壁與液胞被壓迫，而原生質(zhì)集中于細胞分離的一端，有如著冠狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為冠狀質(zhì)壁分離。利用質(zhì)壁分離，可以測出水與溶質(zhì)的透性（原生質(zhì)測定法），此外如把質(zhì)壁分離的細胞壁切斷，可取出原生質(zhì)體。
滲透壓：因為半透膜內(nèi)外液體的濃度不同而產(chǎn)生壓強的不同。
注：質(zhì)壁分離時原生質(zhì)層和細胞壁之間的液體是實驗所用的液體和細胞內(nèi)滲透出的水。
質(zhì)壁分離有凸形和凹形之分。
實驗
質(zhì)壁分離實驗
實驗原理
當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，根據(jù)擴散作用原理，水分子會由細胞液中滲出到外界溶液中，通過滲透作用失水；由于細胞壁和原生質(zhì)層的伸縮性不同，細胞壁伸縮性較小，而原生質(zhì)層伸縮性較大，從而使二者分開；反之，外界溶液濃度小于細胞液濃度，則細胞通過滲透作用吸水，分離后的質(zhì)和壁又復原。
目的要求
1.初步學會觀察植物細胞質(zhì)壁分離和復原的方法;
2.理解植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離和復原的原理。
重點難點
1.初步掌握植物細胞質(zhì)壁分離和復原的實驗方法;2.臨時裝片的制作;3.低倍顯微鏡的使用。實驗器材：紫色洋蔥的鱗片葉、刀子、鑷子、滴管、載玻片、蓋玻片、吸水紙、顯微鏡；質(zhì)量濃度為0.3g/mL的蔗糖溶液或質(zhì)量分數(shù)為30%的蔗糖溶液、清水。
方法步驟
一 臨時裝片制作：1選材：(1)選用紫色特別深的洋蔥外表皮；說明：Ⅰ：在實驗之前，最好將洋蔥放在水中浸泡一下，可以使洋蔥吸水多一些，而且代謝也比較旺盛，實驗效果明顯。Ⅱ：將洋蔥的散逸層剝?nèi)蓪樱驗樘幱谧钔獾目赡芤呀?jīng)死亡。(2)取表皮：在洋蔥的外表皮上，用刀片劃“井”字，用鑷子輕輕撕取一小塊；關(guān)鍵：最好撕取單層細胞，如果撕的太厚，則會使細胞重疊，嚴重影響實驗效果;2制片：在載玻片中央滴上一滴清水，然后將取下的洋蔥表皮放在水中，平展開來；加上蓋玻片。注意：Ⅰ：洋蔥表皮不能卷曲起來;Ⅱ：不能帶有氣泡;Ⅲ加蓋玻片時，要從一側(cè)大約45°角放下，在載玻片和蓋玻片之間充滿了清水，以便擠出空氣。
質(zhì)壁復原實驗
處理
取下臨時裝片，在一側(cè)滴入清水，另一側(cè)再用吸水紙重復幾次吸引，以確保洋蔥表皮細胞完全浸在幾乎是清水中;
觀察
先在低倍鏡找到一個質(zhì)壁分離現(xiàn)象比較明顯的細胞，然后觀察，可見和剛才相反的現(xiàn)象，中央液泡漸漸變大，顏色變淺，最后原生質(zhì)層又和細胞壁緊緊地貼在一起；若質(zhì)壁分離沒有復原，則證明外界溶液濃度過高，導致細胞死亡。三 總結(jié)：細胞液濃度小于外界溶液濃度時，細胞通過滲透作用失水，發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象；細胞液濃度大于外界溶液濃度時，細胞通過滲透作用吸水，發(fā)生質(zhì)壁分離復原現(xiàn)象。
分離實驗特例
如果外界溶液是葡萄糖、硝酸鉀、氯化鈉、尿素、乙二醇等，質(zhì)壁分離后因細胞主動或被動吸收溶質(zhì)微粒而使細胞液濃度增大，植物細胞會吸水引起質(zhì)壁分離后的自動復原。
發(fā)生條件
細胞泡液的濃度<外界溶液濃度。
細胞質(zhì)、細胞膜和液泡膜組成的原生質(zhì)膜是半滲透的，具有選擇透過性，相當于一層半透膜。
原生質(zhì)層比細胞壁的伸縮性大。
分離形式
植物細胞常因原生質(zhì)和細胞壁結(jié)合的緊密程度或原生質(zhì)的黏性大小的不同而表現(xiàn)不同的質(zhì)壁分離形式。質(zhì)壁分離主要有兩種形式:凸形和凹形，有時把嚴重的凹形質(zhì)壁分離叫做“肌肉痙攣形”質(zhì)壁分離。質(zhì)壁分離最初由凹形開始，以后或保持這一形式或逐漸轉(zhuǎn)為凸形。保持凹形質(zhì)壁分離的時間長短與原生質(zhì)的黏性大小關(guān)系很大，凡是原生質(zhì)黏性大的，能維持較長時間的凹形質(zhì)壁分離，甚至成為“痙攣形”；而原生質(zhì)黏性很小的，則較快地轉(zhuǎn)為凸形質(zhì)壁分離。
參考資料 >