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渗透（osmosis）是水分子经差异透性膜的扩散现象。它由高水势分子区域（即低浓度溶液）经渗透移动至低水势分子区域（即高浓度溶液），直到活细胞内外的浓度平衡为止。溶剂通常是水，但渗透也可发生在其他液体、超临界流体和气体当中[1][2]。渗透与扩散一样，都是被动的过程，不需要细胞提供能量。活细胞借由渗透作用得到水分，但是也有可能因此丧失水分或得到过多的水分。
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有血红细胞渗透作用的显微照片，由于每个血红细胞水势都不相同，渗透作用发生时形状和体积亦都不相同。
置于不同环境时的植物细胞
例如，将细胞放入高浓度的果汁中（即高渗溶液），由于高浓度果汁的水势低于细胞质，水分子净渗透，从细胞内的细胞质净移动至细胞外的高浓度果汁。若该细胞是动物细胞，则导致动物细胞萎缩，变得皱褶。若该细胞是植物细胞，则导致质壁分离[3]，液泡缩小，细胞膜因而被扯离细胞壁，细胞处于软缩状态。
反之，将细胞放入蒸馏水中（即低渗溶液），由于细胞的水势较蒸馏水低，水分子净渗透，从细胞外净移动至细胞内。若该细胞是动物细胞，则导致细胞膨胀，最终可能使细胞破裂。若该细胞是植物细胞，因为有坚硬的细胞壁保护，当细胞膨胀至一定程度时，就会阻止水继续进入细胞，故而植物细胞只会膨胀，不会爆裂。
当细胞置于等渗溶液时，等渗溶液的水势与细胞质相同，水分子以相同速率进出细胞，没有净移动，因此细胞的体积维持不变。
水分由组织液流回微血管，以及水分由组织液流至淋巴微细管均是渗透作用的例子。
干旱是影响植物生长的常见因素，会导致植物水分匮乏及细胞丧失水分，从而造成渗透胁迫。植物在长期的逆境环境中，往往会形成相应的响应机制。植物细胞为适应渗透胁迫的环境而通过在体内积累溶质，如可溶性糖及有机酸等，以增强渗透调节，从而降低植物细胞内的水势。这样可以维持植物体内的水分平衡，保证作物的正常生长[4]。
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