1、细胞膜的渗透性高熹（李安一）（天津理工学院生命大学班）摘要：细胞膜是细胞与外界环境进行物质交换的结构，可以选择性地让个别物质进出细胞，并且各类物质进出细胞的方法是不同的。因为细胞膜对于不同物质的私密性不同，致使不同溶质溶入细胞的速率相差很大，甚至有些不能渗进细胞中。本次实验的目的在于了解分子量、脂胺类大小、电解质和非电解质碱液对细胞膜私密性的影响；观察红细胞的溶血现象；完善等渗概念并理解溶血原理。实验以人和鸡的红细胞为材料，用自然渗透的方式进行实验，通过检测红细胞的溶血时间来恐怕细胞膜对各类物质私密性的大小，得出了各物质通过细胞膜的通常性规律。关键词：红细胞
2、；细胞膜；渗透性；实验序言新近国外外有关红细胞膜的表面超精细结构的研究包括了红细胞膜流动性、膜载体与膜离子信道等各方面，涉及到信息和分子辨识传导的有关问题。可见对于细胞膜结构和功能的研究具有非常重要的意义和应用价值，是一个重要的研究内容。细胞膜渗透性试验是细胞生物学实验的一个组成部份，有助于我们专科生对有关于细胞膜功能的理解，在对于各物质进出细胞的通常规律进行剖析的过程中进一步加深对细胞膜本质的认识，同时在其中提升我们剖析问题的能力。在等渗氨水中，红细胞保持正常大小和双凹圆碟形；在渗透压递减的一系列溶液中，因为水份子的摄取超过水份子的流出，造成红细胞逐步胀大，当容积降低30%时成为球状；容积增
3、加到45%-60%则细胞膜损伤而发生溶血，此时血红蛋白逸出细胞外。一个十分显著的现象就是在试管中细胞形态的丝状物消失，滤液由细胞存在的悬浊液变为非细胞结构的澄清液。这一现象是判断细胞是否溶血的一个现象证据。将红细胞装入各类等渗氨水中，因为红细胞对于各类溶质的私密性不同，有的溶质可以溶入，有的不可以溶入，溶入的溶质能提升红细胞的渗透压后使得水份步入细胞，进而导致溶血；因为溶质步入速率互不相同，因而溶血时间也不相同。按照溶血现象是否发生以及溶血时间的快慢，来判定细胞膜对各种溶质渗透性的大小和强弱。影响物质穿膜能力大小的诱因主要有三个：一是物质脂胺类的大小，由于膜骨架是有脂单层分子构成的，所以脂胺类
4、物质便于穿过细胞膜；二是分子容积大小，较小的分子易穿过细胞膜；三是物质带电状况，由于细胞表面通常带电，不带电的物质易步入细胞。判断细胞溶血不溶血的方式：溶血的氨水红的程度更高，且碱液泛白，透明度也更高。二是可以在显微镜下观察细胞的形态。细胞断裂后细胞形态并没有发生很大的变化，而是膜结构上有一个小口，膜还是有结构的，只不过容积变小了。须要说明的等渗氨水中细胞也会是断裂的，由于生活状态下膜外侧不断交换物质代谢产物的积累使细胞渗透压的平衡破坏，同时有些代谢物质对细胞是有毒性的所以长时间放置会使细胞断裂，所以做等渗实验时间不宜超过1h。实验器材及材料试剂0.17mol/L硫酸钠，0.17mol/L硫酸
5、铵，0.17mol/L乙酸胺，0.17mol/L氯化钠，0.12mol/L草酸铵，0.12mol/L盐酸钠，0.32mol/L猕猴桃糖，0.32mol/L甘油，0.32mol/L乙酸，0.32mol/L苯胺。材料小米辣。器材50ml小烧瓶，移液枪，试管，试管架。实验步骤文蛤细胞漂浮液：取50ml小烧瓶一只，加一份文蛤和10份0.17mol/L硝酸钠碱液，产生一种不透明的白色碱液，即稀释的羊肉。低渗氨水：取试管一只，加入5ml分馏水，再加0.5ml稀释的羊肉，注意观察碱液颜色变化，由不透明的白色渐渐澄清，说明红细胞发生断裂导致溶血，全部红细胞溶血后光线比较容易透过碱液。羊红细胞渗透性:取试管一支，加
6、入0.17mol/L硫酸钠碱液5ml，再加入0.5ml稀释的羊肉，轻轻摇晃，观察颜色变化及溶血现象，说明缘由。取试管一支，加入0.17mol/L硝酸铵碱液5ml，再加入0.5ml稀释的羊肉，轻轻摇晃，观察颜色变化及溶血现象，说明缘由。另外8种等渗碱液进行同上实验记录实验结果并简单剖析。实验结果图1不同低渗氨水中红细胞溶血现象图1从左至右依次编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9和10。可以显著地观察到1、2、8和10号的四支试管中依然是混浊液，而其余的机制试管为澄清液。另外，作为对照组水的溶血时间是26s。表1不同低渗碱液中红细胞溶血现象编号1试剂卩是否溶血卩溶血时间屮猕猴桃糖否乜A2.硫酸钠
7、袒否絕A3.硫酸安是卩乙酸是沪混和即溶-5.乙酸臻是心20“6.甘油卩是卩8mim7*草酸安是沪30&氯化钠袒否絕A%乙醇卩是卩混和即溶屮10.硝酸钠空否乜A结果剖析剖析上述实验所得数据，细胞的溶血时间与溶质步入细胞的速率成反比，各溶血时间不同，说明细胞膜对于不同分子的透性不同。物质透过细胞膜的被动运输受限于物质的脂胺类、分子大小和带电性，即脂胺类强、小分子易通过细胞膜细胞膜流动性，而水溶性强、大分子、离子等不易通过细胞膜；水份子为小的不带电荷的极性分子，因为细胞膜上有水孔蛋白的存在，因为有水孔蛋白参与了水份子的易化扩散，其步入细胞的速率远比水份子的简单扩散快得多，最终致使红细胞的吸水胀破
8、。离子通过细胞膜的效应和通过脂单层的效应是一样的，都是高度不透的。细胞膜上存在一些离子通道，如Na+,K+,Ca2+通道，它的开放是有条件的，当上述离子遭到机械剌激、胁迫或是卟啉的结合时，只有在离子通道开放的条件下才才能步入细胞而导致溶血。弱电解质在碱液中是以完全电离的离子存在的，因而，在本实验中弱电解质的谷氨酸钠（硫酸钠、硝酸钠和氯化钠）都是不能引发溶血的；小的不带电荷的极性分子可以通过细胞膜但其速率极慢，大的不带电荷的极性分子不能通过细胞膜。本实验中强电解质的盐（硝酸铵、醋酸铵和草酸铵）都是才能造成溶血的。由于对于强电解质盐来说，尽管强电解质可以电离出一部分离子，并且在动态平衡下大部份是以分子
9、形态存在的，它们实际上归属于小的不带电荷的极性分子，可以透过细胞膜并且速率较慢。猕猴桃糖是一种大的不带电荷的极性分子，通过脂单层的行为和细胞膜的行为是一致的，也是高度不通透的。而可以观察到乙酸和乙醇两个试剂是混和就溶，几乎中间没有间隔，考虑是实验室打算时稀释错误，导致乙酸和乙醇的含量过低，将细胞膜的脂类溶化引起的。6实验反省本次实验为细胞生物学的第一次实验，实验完成的情况较为良好，而且也反映了一些问题，做实验的时侯开始没有经验，在甘油组没有等足够的时间，等发觉溶血现象后已经停止计时，后来又重做了一遍耽搁了一定的时间，因而在未来的实验中细胞膜流动性，一定要做好预习，实验中及时观察，做好记录。还有丙酮和乙酸两个实验结果与我个人的预期不符合，然后实验要及时提出指责，得到老师解答。参考文献王棕发，何炎明.细胞生物学教程.上海：科学出版社.2004,9.杨汉民细胞生物学实验M.2版成都：高等教育出版社，1997.程旺元，余光辉，陈雁，等.红细胞膜私密性实验及剖析J.实验科学与技术，2009,7(5):39-41.
