1、細(xì)胞膜的滲透性高熹（李安一）（天津理工學(xué)院生命大學(xué)班）摘要：細(xì)胞膜是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的結(jié)構(gòu)，可以選擇性地讓個(gè)別物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，并且各類物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方法是不同的。因?yàn)榧?xì)胞膜對(duì)于不同物質(zhì)的私密性不同，致使不同溶質(zhì)溶入細(xì)胞的速率相差很大，甚至有些不能滲進(jìn)細(xì)胞中。本次實(shí)驗(yàn)的目的在于了解分子量、脂胺類大小、電解質(zhì)和非電解質(zhì)堿液對(duì)細(xì)胞膜私密性的影響；觀察紅細(xì)胞的溶血現(xiàn)象；完善等滲概念并理解溶血原理。實(shí)驗(yàn)以人和雞的紅細(xì)胞為材料，用自然滲透的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過檢測(cè)紅細(xì)胞的溶血時(shí)間來(lái)恐怕細(xì)胞膜對(duì)各類物質(zhì)私密性的大小，得出了各物質(zhì)通過細(xì)胞膜的通常性規(guī)律。關(guān)鍵詞：紅細(xì)胞
2、；細(xì)胞膜；滲透性；實(shí)驗(yàn)序言新近國(guó)外外有關(guān)紅細(xì)胞膜的表面超精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究包括了紅細(xì)胞膜流動(dòng)性、膜載體與膜離子信道等各方面，涉及到信息和分子辨識(shí)傳導(dǎo)的有關(guān)問題。可見對(duì)于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的研究具有非常重要的意義和應(yīng)用價(jià)值，是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。細(xì)胞膜滲透性試驗(yàn)是細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)組成部份，有助于我們專科生對(duì)有關(guān)于細(xì)胞膜功能的理解，在對(duì)于各物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的通常規(guī)律進(jìn)行剖析的過程中進(jìn)一步加深對(duì)細(xì)胞膜本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)在其中提升我們剖析問題的能力。在等滲氨水中，紅細(xì)胞保持正常大小和雙凹圓碟形；在滲透壓遞減的一系列溶液中，因?yàn)樗葑拥臄z取超過水份子的流出，造成紅細(xì)胞逐步脹大，當(dāng)容積降低30%時(shí)成為球狀；容積增
3、加到45%-60%則細(xì)胞膜損傷而發(fā)生溶血，此時(shí)血紅蛋白逸出細(xì)胞外。一個(gè)十分顯著的現(xiàn)象就是在試管中細(xì)胞形態(tài)的絲狀物消失，濾液由細(xì)胞存在的懸濁液變?yōu)榉羌?xì)胞結(jié)構(gòu)的澄清液。這一現(xiàn)象是判斷細(xì)胞是否溶血的一個(gè)現(xiàn)象證據(jù)。將紅細(xì)胞裝入各類等滲氨水中，因?yàn)榧t細(xì)胞對(duì)于各類溶質(zhì)的私密性不同，有的溶質(zhì)可以溶入，有的不可以溶入，溶入的溶質(zhì)能提升紅細(xì)胞的滲透壓后使得水份步入細(xì)胞，進(jìn)而導(dǎo)致溶血；因?yàn)槿苜|(zhì)步入速率互不相同，因而溶血時(shí)間也不相同。按照溶血現(xiàn)象是否發(fā)生以及溶血時(shí)間的快慢，來(lái)判定細(xì)胞膜對(duì)各種溶質(zhì)滲透性的大小和強(qiáng)弱。影響物質(zhì)穿膜能力大小的誘因主要有三個(gè)：一是物質(zhì)脂胺類的大小，由于膜骨架是有脂單層分子構(gòu)成的，所以脂胺類
4、物質(zhì)便于穿過細(xì)胞膜；二是分子容積大小，較小的分子易穿過細(xì)胞膜；三是物質(zhì)帶電狀況，由于細(xì)胞表面通常帶電，不帶電的物質(zhì)易步入細(xì)胞。判斷細(xì)胞溶血不溶血的方式：溶血的氨水紅的程度更高，且堿液泛白，透明度也更高。二是可以在顯微鏡下觀察細(xì)胞的形態(tài)。細(xì)胞斷裂后細(xì)胞形態(tài)并沒有發(fā)生很大的變化，而是膜結(jié)構(gòu)上有一個(gè)小口，膜還是有結(jié)構(gòu)的，只不過容積變小了。須要說(shuō)明的等滲氨水中細(xì)胞也會(huì)是斷裂的，由于生活狀態(tài)下膜外側(cè)不斷交換物質(zhì)代謝產(chǎn)物的積累使細(xì)胞滲透壓的平衡破壞，同時(shí)有些代謝物質(zhì)對(duì)細(xì)胞是有毒性的所以長(zhǎng)時(shí)間放置會(huì)使細(xì)胞斷裂，所以做等滲實(shí)驗(yàn)時(shí)間不宜超過1h。實(shí)驗(yàn)器材及材料試劑0.17mol/L硫酸鈉，0.17mol/L硫酸
5、銨，0.17mol/L乙酸胺，0.17mol/L氯化鈉，0.12mol/L草酸銨，0.12mol/L鹽酸鈉，0.32mol/L獼猴桃糖，0.32mol/L甘油，0.32mol/L乙酸，0.32mol/L苯胺。材料小米辣。器材50ml小燒瓶，移液槍，試管，試管架。實(shí)驗(yàn)步驟文蛤細(xì)胞漂浮液：取50ml小燒瓶一只，加一份文蛤和10份0.17mol/L硝酸鈉堿液，產(chǎn)生一種不透明的白色堿液，即稀釋的羊肉。低滲氨水：取試管一只，加入5ml分餾水，再加0.5ml稀釋的羊肉，注意觀察堿液顏色變化，由不透明的白色漸漸澄清，說(shuō)明紅細(xì)胞發(fā)生斷裂導(dǎo)致溶血，全部紅細(xì)胞溶血后光線比較容易透過堿液。羊紅細(xì)胞滲透性:取試管一支，加
6、入0.17mol/L硫酸鈉堿液5ml，再加入0.5ml稀釋的羊肉，輕輕搖晃，觀察顏色變化及溶血現(xiàn)象，說(shuō)明緣由。取試管一支，加入0.17mol/L硝酸銨堿液5ml，再加入0.5ml稀釋的羊肉，輕輕搖晃，觀察顏色變化及溶血現(xiàn)象，說(shuō)明緣由。另外8種等滲堿液進(jìn)行同上實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果并簡(jiǎn)單剖析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖1不同低滲氨水中紅細(xì)胞溶血現(xiàn)象圖1從左至右依次編號(hào)為1、2、3、4、5、6、7、8、9和10。可以顯著地觀察到1、2、8和10號(hào)的四支試管中依然是混濁液，而其余的機(jī)制試管為澄清液。另外，作為對(duì)照組水的溶血時(shí)間是26s。表1不同低滲堿液中紅細(xì)胞溶血現(xiàn)象編號(hào)1試劑卩是否溶血卩溶血時(shí)間屮獼猴桃糖否乜A2.硫酸鈉
7、袒否絕A3.硫酸安是卩乙酸是滬混和即溶-5.乙酸臻是心20“6.甘油卩是卩8mim7*草酸安是滬30&氯化鈉袒否絕A%乙醇卩是卩混和即溶屮10.硝酸鈉空否乜A結(jié)果剖析剖析上述實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，細(xì)胞的溶血時(shí)間與溶質(zhì)步入細(xì)胞的速率成反比，各溶血時(shí)間不同，說(shuō)明細(xì)胞膜對(duì)于不同分子的透性不同。物質(zhì)透過細(xì)胞膜的被動(dòng)運(yùn)輸受限于物質(zhì)的脂胺類、分子大小和帶電性，即脂胺類強(qiáng)、小分子易通過細(xì)胞膜細(xì)胞膜流動(dòng)性，而水溶性強(qiáng)、大分子、離子等不易通過細(xì)胞膜；水份子為小的不帶電荷的極性分子，因?yàn)榧?xì)胞膜上有水孔蛋白的存在，因?yàn)橛兴椎鞍讌⑴c了水份子的易化擴(kuò)散，其步入細(xì)胞的速率遠(yuǎn)比水份子的簡(jiǎn)單擴(kuò)散快得多，最終致使紅細(xì)胞的吸水脹破
8、。離子通過細(xì)胞膜的效應(yīng)和通過脂單層的效應(yīng)是一樣的，都是高度不透的。細(xì)胞膜上存在一些離子通道，如Na+,K+,Ca2+通道，它的開放是有條件的，當(dāng)上述離子遭到機(jī)械剌激、脅迫或是卟啉的結(jié)合時(shí)，只有在離子通道開放的條件下才才能步入細(xì)胞而導(dǎo)致溶血。弱電解質(zhì)在堿液中是以完全電離的離子存在的，因而，在本實(shí)驗(yàn)中弱電解質(zhì)的谷氨酸鈉（硫酸鈉、硝酸鈉和氯化鈉）都是不能引發(fā)溶血的；小的不帶電荷的極性分子可以通過細(xì)胞膜但其速率極慢，大的不帶電荷的極性分子不能通過細(xì)胞膜。本實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)電解質(zhì)的鹽（硝酸銨、醋酸銨和草酸銨）都是才能造成溶血的。由于對(duì)于強(qiáng)電解質(zhì)鹽來(lái)說(shuō)，盡管強(qiáng)電解質(zhì)可以電離出一部分離子，并且在動(dòng)態(tài)平衡下大部份是以分子
9、形態(tài)存在的，它們實(shí)際上歸屬于小的不帶電荷的極性分子，可以透過細(xì)胞膜并且速率較慢。獼猴桃糖是一種大的不帶電荷的極性分子，通過脂單層的行為和細(xì)胞膜的行為是一致的，也是高度不通透的。而可以觀察到乙酸和乙醇兩個(gè)試劑是混和就溶，幾乎中間沒有間隔，考慮是實(shí)驗(yàn)室打算時(shí)稀釋錯(cuò)誤，導(dǎo)致乙酸和乙醇的含量過低，將細(xì)胞膜的脂類溶化引起的。6實(shí)驗(yàn)反省本次實(shí)驗(yàn)為細(xì)胞生物學(xué)的第一次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完成的情況較為良好，而且也反映了一些問題，做實(shí)驗(yàn)的時(shí)侯開始沒有經(jīng)驗(yàn)，在甘油組沒有等足夠的時(shí)間，等發(fā)覺溶血現(xiàn)象后已經(jīng)停止計(jì)時(shí)，后來(lái)又重做了一遍耽擱了一定的時(shí)間，因而在未來(lái)的實(shí)驗(yàn)中細(xì)胞膜流動(dòng)性，一定要做好預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)中及時(shí)觀察，做好記錄。還有丙酮和乙酸兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與我個(gè)人的預(yù)期不符合，然后實(shí)驗(yàn)要及時(shí)提出指責(zé)，得到老師解答。參考文獻(xiàn)王棕發(fā)，何炎明.細(xì)胞生物學(xué)教程.上海：科學(xué)出版社.2004,9.楊漢民細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)M.2版成都：高等教育出版社，1997.程旺元，余光輝，陳雁，等.紅細(xì)胞膜私密性實(shí)驗(yàn)及剖析J.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2009,7(5):39-41.
