细胞科研论文.doc

细胞膜对不同性质物质通透性差异的一般规律 摘要：本实验通过观察人血和鸡血的红细胞对不同物质的溶血现象，建立起等渗的概念，理解溶血原理，并进而了解分子大小、脂溶性和带电性对细胞膜通透性的影响，总结细胞膜对不同性质物质通透性的一般规律。关键字：细胞膜通透性；红细胞；人血；鸡血；差异1 前言：细胞对水是自由渗透的，但对大多数物质具有选择透过性，在等渗条件下，稀释的红细胞悬浮液呈浑浊状且透光性差。但当红细胞溶血后，其悬浮液就变得透明且光线容易透过。本实验用稀释的红细胞悬浮液在不同溶质中是否出现溶血现象，来验证细胞膜的选择透过性。 本实验将红细胞分别放在各种等渗溶液中，由于红细胞膜对不同溶质的通透性不同，使得不同溶质透入细胞的速度相差很大，有些溶质甚至不能透入细胞。当溶质分子进入细胞后，可引起渗透压升高，水分子随即进入细胞，使细胞膨胀，当膨胀到一定程度时，红细胞膜会发生破裂，血红素溢出，此时，原来不透明的红细胞悬液突然变成红色透明的血红蛋白溶液，这种现象称为红细胞溶血。由于各种溶质进入细胞的速度不同，所以不同的溶质导致红细胞溶血的时间不同。可通过测量溶血时间来估计细胞膜对各种物质通透性的大小。红细胞是观察膜通透性差异的良好实验材料，是因为红细胞没有细胞核，这样也就缺乏一个贯穿质膜与细胞核之间的细胞骨架的网络系统，易观察到溶血现象。2 材料与方法：2.1实验材料抗凝人血、鸡血的稀释液（1份血液加入9份生理盐水进行稀释）。2.2实验试剂0.17mol/l 氯化钠，0.17mol/l 氯化铵，0.17mol/l 醋酸胺，0.17mol/l 硝酸钠，0.12mol/l 草酸铵， 0.12mol/l 硫酸钠，0.32mol/l 葡萄糖，0.32mol/l 甘油，0.32mol/l 乙醇，0.32mol/l 丙酮。0.32mol/l乙二醇。2.3实验仪器15ml玻璃仪器，5ml移液管，计时秒表等 2.4实验方法（1）取试管2支，各加入5ml蒸馏 水，再分别加入0.5ml稀释的鸡血和人血，轻轻摇匀，注意观察溶液颜色变化，如发生溶血，记录溶血时间。 （2）取试管2支，各加入0.17mol/l 的氯化钠溶液5ml，再分别加入0.5ml稀释的鸡血和人血，轻轻摇匀，注意观察溶液颜色变化，如发生溶血，记录溶血时间。（3）分别在以下几种等渗溶液中重复同样实验，观察有无溶血，以及溶血时间。0.17mol/l氯化铵、0.17mol/l醋酸铵、0.17mol/l硝酸钠、 0.12mol/l草酸铵、0.12mol/l硫酸钠、0.32mol/l葡萄糖、0.32mol/l甘油、0.32mol/l乙醇、0.32mol/l丙酮、0.32mol/l乙二醇。 3 实验结果：将实验所得数据统计与下面的表格里，便于分析与讨论。试管编号溶剂是否溶血溶血时间1 3ml水+一滴人血稀释液是1 292 3ml水+一滴鸡血稀释液是103 3ml0.32mol/l乙二醇+一滴人血稀释液是1 294 3ml0.32mol/l乙二醇+一滴鸡血稀释液不完全溶不完全溶5 3ml0.32mol/l丙酮+一滴人血稀释液是1 426 3ml0.32mol/l丙酮+一滴鸡血稀释液不完全溶不完全溶7 3ml0.32mol/l乙醇+一滴人血稀释液是1 458 3ml0.32mol/l乙醇+一滴鸡血稀释液不完全溶不完全溶9 3ml0.32mol/l甘油+一滴人血稀释液否不溶10 3ml0.32mol/l甘油+一滴鸡血稀释液是2 0811 3ml0.17mol/l醋酸铵+一滴人血稀释液是2 2512 3ml0.17mol/l醋酸铵+一滴鸡血稀释液不完全溶不完全溶13 3ml0.12mol/l草酸铵+一滴人血稀释液是3 4714 3ml0.12mol/l草酸铵+一滴鸡血稀释液不完全溶不完全溶15 3ml 0.17mol/l氯化铵+一滴人血稀释液是6 1616 3ml 0.17mol/l氯化铵+一滴鸡血稀释液不完全溶不完全溶17 3ml0.32mol/l葡萄糖+一滴人血稀释液不溶不溶18 3ml0.32mol/l葡萄糖+一滴鸡血稀释液不溶不溶19 3ml0.17mol/l的氯化钠+一滴人血稀释液不溶不溶20 3ml0.17mol/l的氯化钠+一滴鸡血稀释液不溶不溶21 3ml0.17mol/l硝酸钠+一滴人血稀释液不溶不溶22 3ml0.17mol/l硝酸钠+一滴鸡血稀释液不溶不溶23 3ml0.12mol/l硫酸钠+一滴人血稀释液不溶不溶24 3ml0.12mol/l硫酸钠+一滴鸡血稀释液不溶不溶4 分析讨论：鸡血红细胞因含细胞骨架，细胞不易膨胀，导致鸡血红细胞不易发生溶血现象。所以在实验中可观察到鸡的溶血现象均没有人的血红细胞明显。下面分析人的溶血现象：单纯考虑细胞膜的脂双层性质，仅疏水性小分子和某些极性小分子可以依浓度差自由通过细胞膜，绝大多数的极性分子和离子不能自由通过，但细胞膜的脂双层上分布有丰富的功能各异的膜转运蛋白，使得这些极性分子和离子的跨膜运输得以实现。膜转运蛋白包括两大类：载体蛋白和离子通道。细胞所需的营养如葡萄糖、氨基酸、核酸等极性分子通过载体蛋白的转运进入细胞；离子通道则是离子通过细胞膜的特有方式。实验结果表明 在不同的等渗溶液中不发生溶血的有4种，分别为氯化钠、硝酸钠和硫酸钠这三种钠盐溶液以及葡萄糖溶液。而发生溶血的7种等渗溶液根据引起溶血速度的不同由快到慢依次为乙二醇、丙酮、乙醇、甘油、醋酸铵、草酸铵和氯化铵。以上物质引起溶血/不溶血的机制各具特点，与物质本身的性质和生物膜的结构特征有关。中，细胞在低渗溶液中对水的通透性很高，原因为细胞膜上存在水通道蛋白，水大量进入细胞内，使红细胞溶血。4.1钠盐的比较：三种钠盐进入细胞的方式是通过钠离子通道，通道介导的是被动扩散运输，需顺浓度梯度或者电化学梯度的，而三种钠盐溶液是等渗溶液，所以通道不会开放，也就没有水进入细胞，因此不发生溶血。 4.2铵盐的比较：三种铵盐引起细胞溶血的机制既有相同处，又有区别。相同处是：铵根离子能与水反应有：nh4 + h2o nh3.h2o + h+，其中氨分子为小的非电解质的非极性分子，脂溶性强，生成后迅速由简单扩散进入细胞，进入细胞后，氨分子与水分子结合解离成铵根离子，铵根离子不能穿出细胞，导致细胞内的铵根离子浓度不断上升，水分子进入细胞，细胞肿胀，最终导致溶血。而三者之间的区别是：氯化铵溶液溶血时间比草酸铵长，这是由于二者虽然均为等渗溶液，但铵离子含量不同。氯化铵中铵离子含量比草酸铵几乎少了一半 ，相应地氨分子含量也少，因此氨分子进入红细胞的速率也慢，引起溶血的时间就长。而醋酸铵和草酸铵均为弱酸盐，醋酸铵相对分子质量小于草酸铵，醋酸铵更易进入细胞，所以溶血的时间短。 中，葡萄糖为大的不带电荷的极性分子，主要通过协助扩散进入细胞，其扩散需要膜上特异性蛋白协助，而这种蛋白是很少的，所以，进入细胞的葡萄糖很少。因此，等渗的葡萄糖溶液不会使红细胞发生溶血。4.3脂溶性的比较：甘油，乙醇，乙二醇，丙酮是脂溶性小分子，可以通过简单扩散的方式进入细胞，丙酮的脂溶性强于醇类，所以丙酮最易通过细胞膜；对于简单扩散而言，小分子易通过细胞膜，所以随着分子量的增加 （甘油乙二醇乙醇） ，扩散速度减慢，所以进入红细胞的速度应为：乙醇乙二醇甘油。4.4 分子大小的比较：在乙醇，乙二醇，甘油和葡萄糖中，相对分子质量大小为：葡萄糖甘油乙二醇乙醇，随着分子量的增加，扩散速度减慢，所以进入红细胞的速度应为：乙醇乙二醇甘油葡萄糖。总结以上实验结果：钠盐均不溶血；在铵盐中，铵根离子浓度越高，溶血速度越快，分子越小，溶血速度越快； 葡萄糖等大的通过协助扩散进入细胞的极性分子由于