細(xì)胞科研論文.doc

1、細(xì)胞膜對(duì)不同性質(zhì)物質(zhì)通透性差異的一般規(guī)律 摘要：本實(shí)驗(yàn)通過(guò)觀察人血和雞血的紅細(xì)胞對(duì)不同物質(zhì)的溶血現(xiàn)象，建立起等滲的概念，理解溶血原理，并進(jìn)而了解分子大小、脂溶性和帶電性對(duì)細(xì)胞膜通透性的影響，總結(jié)細(xì)胞膜對(duì)不同性質(zhì)物質(zhì)通透性的一般規(guī)律。關(guān)鍵字：細(xì)胞膜通透性；紅細(xì)胞；人血；雞血；差異1 前言：細(xì)胞對(duì)水是自由滲透的，但對(duì)大多數(shù)物質(zhì)具有選擇透過(guò)性，在等滲條件下，稀釋的紅細(xì)胞懸浮液呈渾濁狀且透光性差。但當(dāng)紅細(xì)胞溶血后，其懸浮液就變得透明且光線容易透過(guò)。本實(shí)驗(yàn)用稀釋的紅細(xì)胞懸浮液在不同溶質(zhì)中是否出現(xiàn)溶血現(xiàn)象，來(lái)驗(yàn)證細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性。 本實(shí)驗(yàn)將紅細(xì)胞分別放在各種等滲溶液中，由于紅細(xì)胞膜對(duì)不同溶質(zhì)的通透性不同

2、，使得不同溶質(zhì)透入細(xì)胞的速度相差很大，有些溶質(zhì)甚至不能透入細(xì)胞。當(dāng)溶質(zhì)分子進(jìn)入細(xì)胞后，可引起滲透壓升高，水分子隨即進(jìn)入細(xì)胞，使細(xì)胞膨脹，當(dāng)膨脹到一定程度時(shí)，紅細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生破裂，血紅素溢出，此時(shí)，原來(lái)不透明的紅細(xì)胞懸液突然變成紅色透明的血紅蛋白溶液，這種現(xiàn)象稱(chēng)為紅細(xì)胞溶血。由于各種溶質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的速度不同，所以不同的溶質(zhì)導(dǎo)致紅細(xì)胞溶血的時(shí)間不同?？赏ㄟ^(guò)測(cè)量溶血時(shí)間來(lái)估計(jì)細(xì)胞膜對(duì)各種物質(zhì)通透性的大小。紅細(xì)胞是觀察膜通透性差異的良好實(shí)驗(yàn)材料，是因?yàn)榧t細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核，這樣也就缺乏一個(gè)貫穿質(zhì)膜與細(xì)胞核之間的細(xì)胞骨架的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，易觀察到溶血現(xiàn)象。2 材料與方法：2.1實(shí)驗(yàn)材料抗凝人血、雞血的稀釋液（1份血液

3、加入9份生理鹽水進(jìn)行稀釋?zhuān)?.2實(shí)驗(yàn)試劑0.17mol/l 氯化鈉，0.17mol/l 氯化銨，0.17mol/l 醋酸胺，0.17mol/l 硝酸鈉，0.12mol/l 草酸銨， 0.12mol/l 硫酸鈉，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實(shí)驗(yàn)儀器15ml玻璃儀器，5ml移液管，計(jì)時(shí)秒表等 2.4實(shí)驗(yàn)方法（1）取試管2支，各加入5ml蒸餾 水，再分別加入0.5ml稀釋的雞血和人血，輕輕搖勻，注意觀察溶液顏色變化，如發(fā)生溶血，記錄溶血時(shí)間。 （2）取試管2支，各加入0.17mol/l 的

4、氯化鈉溶液5ml，再分別加入0.5ml稀釋的雞血和人血，輕輕搖勻，注意觀察溶液顏色變化，如發(fā)生溶血，記錄溶血時(shí)間。（3）分別在以下幾種等滲溶液中重復(fù)同樣實(shí)驗(yàn)，觀察有無(wú)溶血，以及溶血時(shí)間。0.17mol/l氯化銨、0.17mol/l醋酸銨、0.17mol/l硝酸鈉、 0.12mol/l草酸銨、0.12mol/l硫酸鈉、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 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：將實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與下面的表格里，便于分析與討論。試管編號(hào)溶劑是否溶血溶血時(shí)間1 3ml水+一滴人血稀釋液是1 292 3ml水+一滴雞血稀釋

5、液是103 3ml0.32mol/l乙二醇+一滴人血稀釋液是1 294 3ml0.32mol/l乙二醇+一滴雞血稀釋液不完全溶不完全溶5 3ml0.32mol/l丙酮+一滴人血稀釋液是1 426 3ml0.32mol/l丙酮+一滴雞血稀釋液不完全溶不完全溶7 3ml0.32mol/l乙醇+一滴人血稀釋液是1 458 3ml0.32mol/l乙醇+一滴雞血稀釋液不完全溶不完全溶9 3ml0.32mol/l甘油+一滴人血稀釋液否不溶10 3ml0.32mol/l甘油+一滴雞血稀釋液是2 0811 3ml0.17mol/l醋酸銨+一滴人血稀釋液是2 2512 3ml0.17mol/l醋酸銨+一滴雞血

6、稀釋液不完全溶不完全溶13 3ml0.12mol/l草酸銨+一滴人血稀釋液是3 4714 3ml0.12mol/l草酸銨+一滴雞血稀釋液不完全溶不完全溶15 3ml 0.17mol/l氯化銨+一滴人血稀釋液是6 1616 3ml 0.17mol/l氯化銨+一滴雞血稀釋液不完全溶不完全溶17 3ml0.32mol/l葡萄糖+一滴人血稀釋液不溶不溶18 3ml0.32mol/l葡萄糖+一滴雞血稀釋液不溶不溶19 3ml0.17mol/l的氯化鈉+一滴人血稀釋液不溶不溶20 3ml0.17mol/l的氯化鈉+一滴雞血稀釋液不溶不溶21 3ml0.17mol/l硝酸鈉+一滴人血稀釋液不溶不溶22 3m

7、l0.17mol/l硝酸鈉+一滴雞血稀釋液不溶不溶23 3ml0.12mol/l硫酸鈉+一滴人血稀釋液不溶不溶24 3ml0.12mol/l硫酸鈉+一滴雞血稀釋液不溶不溶4 分析討論：雞血紅細(xì)胞因含細(xì)胞骨架，細(xì)胞不易膨脹，導(dǎo)致雞血紅細(xì)胞不易發(fā)生溶血現(xiàn)象。所以在實(shí)驗(yàn)中可觀察到雞的溶血現(xiàn)象均沒(méi)有人的血紅細(xì)胞明顯。下面分析人的溶血現(xiàn)象：?jiǎn)渭兛紤]細(xì)胞膜的脂雙層性質(zhì)，僅疏水性小分子和某些極性小分子可以依濃度差自由通過(guò)細(xì)胞膜，絕大多數(shù)的極性分子和離子不能自由通過(guò)，但細(xì)胞膜的脂雙層上分布有豐富的功能各異的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，使得這些極性分子和離子的跨膜運(yùn)輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白包括兩大類(lèi)：載體蛋白和離子通道。細(xì)胞所需

8、的營(yíng)養(yǎng)如葡萄糖、氨基酸、核酸等極性分子通過(guò)載體蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞；離子通道則是離子通過(guò)細(xì)胞膜的特有方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 在不同的等滲溶液中不發(fā)生溶血的有4種，分別為氯化鈉、硝酸鈉和硫酸鈉這三種鈉鹽溶液以及葡萄糖溶液。而發(fā)生溶血的7種等滲溶液根據(jù)引起溶血速度的不同由快到慢依次為乙二醇、丙酮、乙醇、甘油、醋酸銨、草酸銨和氯化銨。以上物質(zhì)引起溶血/不溶血的機(jī)制各具特點(diǎn)，與物質(zhì)本身的性質(zhì)和生物膜的結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。中，細(xì)胞在低滲溶液中對(duì)水的通透性很高，原因?yàn)榧?xì)胞膜上存在水通道蛋白，水大量進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使紅細(xì)胞溶血。4.1鈉鹽的比較：三種鈉鹽進(jìn)入細(xì)胞的方式是通過(guò)鈉離子通道，通道介導(dǎo)的是被動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)輸，需順濃度梯度

9、或者電化學(xué)梯度的，而三種鈉鹽溶液是等滲溶液，所以通道不會(huì)開(kāi)放，也就沒(méi)有水進(jìn)入細(xì)胞，因此不發(fā)生溶血。 4.2銨鹽的比較：三種銨鹽引起細(xì)胞溶血的機(jī)制既有相同處，又有區(qū)別。相同處是：銨根離子能與水反應(yīng)有：nh4 + h2o nh3.h2o + h+，其中氨分子為小的非電解質(zhì)的非極性分子，脂溶性強(qiáng)，生成后迅速由簡(jiǎn)單擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞后，氨分子與水分子結(jié)合解離成銨根離子，銨根離子不能穿出細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的銨根離子濃度不斷上升，水分子進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞腫脹，最終導(dǎo)致溶血。而三者之間的區(qū)別是：氯化銨溶液溶血時(shí)間比草酸銨長(zhǎng)，這是由于二者雖然均為等滲溶液，但銨離子含量不同。氯化銨中銨離子含量比草酸銨幾乎少了一半

10、 ，相應(yīng)地氨分子含量也少，因此氨分子進(jìn)入紅細(xì)胞的速率也慢，引起溶血的時(shí)間就長(zhǎng)。而醋酸銨和草酸銨均為弱酸鹽，醋酸銨相對(duì)分子質(zhì)量小于草酸銨，醋酸銨更易進(jìn)入細(xì)胞，所以溶血的時(shí)間短。 中，葡萄糖為大的不帶電荷的極性分子，主要通過(guò)協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞，其擴(kuò)散需要膜上特異性蛋白協(xié)助，而這種蛋白是很少的，所以，進(jìn)入細(xì)胞的葡萄糖很少。因此，等滲的葡萄糖溶液不會(huì)使紅細(xì)胞發(fā)生溶血。4.3脂溶性的比較：甘油，乙醇，乙二醇，丙酮是脂溶性小分子，可以通過(guò)簡(jiǎn)單擴(kuò)散的方式進(jìn)入細(xì)胞，丙酮的脂溶性強(qiáng)于醇類(lèi)，所以丙酮最易通過(guò)細(xì)胞膜；對(duì)于簡(jiǎn)單擴(kuò)散而言，小分子易通過(guò)細(xì)胞膜，所以隨著分子量的增加 （甘油乙二醇乙醇） ，擴(kuò)散速度減慢，所以進(jìn)入紅細(xì)胞的速度應(yīng)為：乙醇乙二醇甘油。4.4 分子大小的比較：在乙醇，乙二醇，甘油和葡萄糖中，相對(duì)分子質(zhì)量大小為：葡萄糖甘油乙二醇乙醇，隨著分子量的增加，擴(kuò)散速度減慢，所以進(jìn)入紅細(xì)胞的速度應(yīng)為：乙醇乙二醇甘油葡萄糖。總結(jié)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果：鈉鹽均不溶血；在銨鹽中，銨根離子濃度越高，溶血速度越快，分子越小，溶血速度越快； 葡萄糖等大的通過(guò)協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的極性分子由于