山東大學(xué) 細(xì)胞膜的通透性

1、 山東大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 2016年 3月 10 日 姓名 郭雪飛 系年級 2014級生物基地班 同組者 科目 細(xì)胞生物學(xué) 題目 細(xì)胞膜的滲透性 學(xué)號 201400140095 一、實(shí)驗(yàn)名稱 細(xì)胞膜的滲透性二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解細(xì)胞膜的滲透性原理以及各類物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。2、了解溶血現(xiàn)象及其發(fā)生機(jī)制。 3、比較不同大小或不同溶解性的物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的速度。 三、實(shí)驗(yàn)原理 1、細(xì)胞膜的選擇透過性：細(xì)胞膜是細(xì)胞與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的選擇通透性屏障，是一種半透膜，可選擇性地控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。將紅細(xì)胞放在低滲溶液中，水分子大量滲透到細(xì)胞內(nèi)，可使細(xì)胞脹破，血紅蛋白釋放到介質(zhì)中，溶液由不透明的紅細(xì)胞懸液變?yōu)榧t色透明

2、的血紅蛋白溶液，這種現(xiàn)象稱為溶血。由于溶質(zhì)滲透入細(xì)胞的速度不同，溶血時(shí)間也不同，因此，發(fā)生溶血現(xiàn)象所需的時(shí)間長短可作為測量物質(zhì)進(jìn)入紅細(xì)胞速度的一種指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)選用紅細(xì)胞作為細(xì)胞膜滲透性的實(shí)驗(yàn)材料，將其放入不同的介質(zhì)溶液中，觀察紅細(xì)胞的變化。 2、溶血現(xiàn)象：溶血是指紅細(xì)胞破裂，血紅蛋白逸出的現(xiàn)象。哺乳動物血漿的等滲溶液為0.85%NaCl溶液，紅細(xì)胞在低于0.45%NaCl溶液中，因水滲入，紅細(xì)胞膨脹而破裂，血紅蛋白逸出。在體內(nèi)，溶血可為溶血性細(xì)菌或某些蛇毒侵入、抗原-抗體反應(yīng)（如輸入配血不合的血液）、各種機(jī)械性損傷、紅細(xì)胞內(nèi)在（膜、酶）缺陷、某些藥物等引起。溶血性細(xì)菌，如某些溶血性鏈球菌和產(chǎn)氣

3、莢膜桿菌可導(dǎo)致敗血癥。瘧原蟲破壞紅細(xì)胞和某些溶血性蛇毒含卵磷脂酶，使血漿或紅細(xì)胞的卵磷脂轉(zhuǎn)變?yōu)槿苎蚜字辜t細(xì)胞膜分解。 3、不同物質(zhì)的溶血速度： 影響因素：脂溶性越大的分子越容易穿膜； 小分子比大分子容易穿膜； 非極性物質(zhì)比極性物質(zhì)越容易穿膜； 不帶電荷的分子容易穿膜。 有通道蛋白容易穿膜。 （1）等滲溶液，滲透壓與血漿滲透壓相等的溶液稱為等滲溶液，0.85%的NaCl溶液。 （2）低滲溶液，滲透壓低于血漿滲透壓的溶液稱為低滲溶液，0.085%的NaCl溶液。（3）甲醇：小分子、親脂性的非極性分子甲醇為低滲溶液，容易溶解于脂雙層，并迅速透過，提高紅細(xì)胞的滲透壓，促使水分進(jìn)入細(xì)胞，引起溶血。

4、（4）丙三醇，作用與甲醇的作用相似，都是脂溶性分子，由于分子量的增加，分子的增大，溶血時(shí)間增加。（5）葡萄糖，作用也和甲醇相似，脂溶性大分子，分子量更大，溶血時(shí)間更長。（6）TritonX-100，它是一些具有親水的極性基團(tuán)和疏水的非極性基團(tuán)的長鏈分子，可與脂雙層形成混合微團(tuán)，它們主要與蛋白質(zhì)疏水部位相互作用，一般不會引起蛋白質(zhì)變性。它是一種非離子型去垢劑，離子型去垢劑與蛋白結(jié)合后可改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，使之變性，尤其是加熱后可使蛋白質(zhì)解離為單體，如十二烷基磺酸鈉（SDS）等。多種去污劑可以溶解細(xì)胞膜上的磷脂化合物，從而使細(xì)胞膜破裂，釋放出細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)。四、實(shí)驗(yàn)材料 1、材料 雞血。2、試劑 0.85

5、%NaCl溶液、0.085%NaCl溶液、0.8mol/L甲醇溶液、0.8mol/L丙三醇溶液、6%葡萄糖溶液、2%TritonX-100 3、器材 離心管、試管架、滴管、顯微鏡。五、實(shí)驗(yàn)過程 1、取雞血6ml，加0.85%NaCl溶液4ml，在1000r/min條件下離心5分鐘；（RBC壓積量不少于 0.6mol） 2、將上述離心后的紅細(xì)胞按沉淀量配成50%濃度（已完成），每組取血1.5mL左右。 3、每組取6支離心管，分別加入如下溶液各3ml： （1）0.85%NaCl溶液 （2）0.085%NaCl溶液 （3）0.8mol/L（0.3mol/L等滲）甲醇溶液 （4）0.8mol/L（0.

6、3mol/L等滲）丙三醇溶液 （5）6%（5%等滲）葡萄糖溶液 （6）2%（1.5%等滲）TritonX-100 4、小組各成員分工合作，向上述6支試管中分別加入50%紅細(xì)胞懸液2滴，輕搖混勻，宏觀觀察離心管中是否有溶血現(xiàn)象發(fā)生，記錄溶血時(shí)間，并于顯微鏡下觀察各溶液的細(xì)胞。對于丙三醇溶液，每10分鐘對比一次顏色，每20分鐘鏡檢一次細(xì)胞；對于葡萄糖溶液，每20分鐘對比一次顏色，每30分鐘觀察一次細(xì)胞。時(shí)間為1個(gè)小時(shí)即可。5、拍照記錄，清晰裝片，整理實(shí)驗(yàn)臺。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、比色結(jié)果： 等滲與低滲 甲醇與等滲 等滲與TritonX-100 等滲與葡萄糖30分鐘 等滲與葡萄糖60分鐘 等滲與甘油20分

7、鐘 等滲與甘油40分鐘 等滲與甘油60分鐘2、鏡檢結(jié)果：（1）甘油： 10分鐘 20分鐘 30分鐘 40分鐘 50分鐘 60分鐘（2） 葡萄糖： 20分鐘 40分鐘 60分鐘（3）甲醇： （4）低滲： （5）TritonX-100： （6）等滲：3、破裂過程展示4、溶血速度比較表：編號溶液類型溶血程度溶血速度溶血所需要的時(shí)間結(jié)果分析10.85%氯化鈉溶液不溶血0不溶血作比色用，顏色暗紅，渾濁，不透明20.0085%氯化鈉完全溶血+5s溶液透明，顏色鮮紅，由于濃度較大，細(xì)胞完全溶血 30.8mol/L甲醇完全溶血+16s前期細(xì)胞不完全溶血，然后細(xì)胞完全溶血40.8mol/L丙三醇不完全

8、溶血+1h部分細(xì)胞先溶血，隨著時(shí)間的增加，溶血細(xì)胞逐漸增加56%葡萄糖溶液 不完全溶血+1h部分細(xì)胞先溶血，隨著時(shí)間的增加，溶血細(xì)胞逐漸增加66%Triton X-100 完全溶血+10s表面活性劑，結(jié)果不明顯，溶液渾濁，但顏色鮮紅7、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 分析上述實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，細(xì)胞的溶血時(shí)間與溶質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的速度成正比 ，各溶血時(shí)間不同，說明細(xì)胞膜對于不同的物質(zhì)通透性不同，具體解釋如下： 1、0.85% NaCl溶液與雞血細(xì)胞是等滲溶液，所以不能溶血。2、0.085% NaCl溶液為低滲溶液，能夠使紅細(xì)胞吸水漲裂。濃度越低，與細(xì)胞的滲透壓相

9、差越大，滲透作用越強(qiáng)，越容易發(fā)生溶血。水分子引起細(xì)胞溶血的速度最快，是由于細(xì)胞膜上有水孔蛋白的存在，由于有水孔蛋白參與了水分子的易化擴(kuò)散，其進(jìn)入細(xì)胞的速度遠(yuǎn)比水分子的簡單擴(kuò)散快得多。3、血細(xì)胞在相同濃度的甲醇，丙三醇，葡萄糖中都能溶血，但是時(shí)間不同，甲醇最快，其次是丙三醇，葡萄糖最慢。也就是說，隨著分子量的增加，分子增大，溶血時(shí)間增長，這說明溶血時(shí)間的長短不但與分子的極性有關(guān)，還與分子的大小有關(guān)。4、非離子型去垢劑TritonX-100(聚乙二醇辛基苯基醚)可與脂雙層形成混合微團(tuán)，主要與蛋白質(zhì)疏水部位相互作用，不會引起蛋白質(zhì)變性，從而是紅細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)滲出，發(fā)生溶血現(xiàn)象，溶血速度相對較快。5、影響

10、溶血速度的因素：脂溶性越大的分子越容易穿膜；小分子比大分子容易穿膜；非極性物質(zhì)比極性物質(zhì)越容易穿膜；不帶電荷的分子容易穿膜。存在特定通道的物質(zhì)容易穿膜。6、溶血細(xì)胞變透明的原因？ 紅細(xì)胞懸浮液之所以不透明,有兩個(gè)因素是因?yàn)榧t細(xì)胞較大,具有遮光能力，另一個(gè)因素是紅細(xì)胞內(nèi)部有大量血紅蛋白，周圍溶質(zhì)的屈光度略有不同。這兩個(gè)因素結(jié)合起來使得紅細(xì)胞可以折射光線,最終變得不透明。而當(dāng)紅細(xì)胞溶血后，血紅蛋白釋放到溶質(zhì)中,其直徑在10納米數(shù)量級,不足以反射或折射波長在400800納米的可見光。同時(shí)細(xì)胞膜內(nèi)外的介質(zhì)相同，于是就變得相對透明了。7、溶血細(xì)胞懸液變紅的原因？ 細(xì)胞脹破后，內(nèi)容物流出，血紅蛋白流出，直接暴露在視野下，沒有細(xì)胞膜的遮擋，所以會變紅。八、總結(jié)改進(jìn)1、低滲、甲醇溶血太快，可以提前調(diào)整好顯微鏡的焦距，以免在調(diào)節(jié)焦距的過程中浪費(fèi)時(shí)間。另外，要通過小組合作完成，避免自己操作是取放物品浪費(fèi)時(shí)間。2、試管中有紅細(xì)胞和測試溶液時(shí),不應(yīng)強(qiáng)力搖晃,以免