细胞膜的渗透性实验报告

细胞膜的渗透性实验报告
一、实验目的：
1．了解细胞膜的渗透性
2．了解各种小分子物质跨膜进入红细胞的速度
二、实验原理：
1.细胞膜具有对物质选择透过的生理功能。

脂溶性越高通透性越大，水
溶性越高通透性越小；非极性分子比极性容易透过，小分子比大分子容易透过。

水分子可通过由膜脂运动而产生的间隙。

非极性的小分子如 O2、CO2、N2可以很快透过脂双层，不带电荷的极性小分子，如尿素、甘油等也可以透过人工脂双层，尽管速度较慢，分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过，而膜对带电荷的物
质如： H+、 Na+、K+、Cl–、HCO3–是高度不通透的。

2.hemolysis（溶血现象）：渗入红细胞的溶质能提高红细胞的渗透压，使水
进入细胞，引起细胞吸水胀破；即红细胞膜破裂，血红蛋白从红细胞中逸出的
现象称为溶血现象。

3.i sotonic solution（等渗溶液）：渗透压与血浆渗透压相等的溶液称为等
渗溶液。

4.Hypertonic solution（高渗溶液）：渗透压高于血浆渗透压的溶液称为高
渗溶液。

5.Hypotonic solution（低渗溶液）：渗透压低于血浆渗透压的溶液称为低
渗溶液。

6.semipermeable（半透性）：膜或膜状结构只允许溶剂 (通常是水 )或部分溶质 (一般为小分子物质 )透过，而不允许其他溶质 (一般为大分子物质 )透过的特性。

7.osmosis（渗透作用）：膜两侧溶液浓度存在差异，造成化学势能差，在
势能差的驱动下，溶剂穿过对溶质不透膜的过程。

三、实验材料及作用：
150 mmol/L NaCl , 蒸馏水， 5 mmol/L NaCl，65 mmol/L NaCl，0.8 mol/L 甲醇，0.8 mol/L 乙醇，0.8 mol/L 丙醇，0.8 mol/L 乙二醇，0.8 mol/L 丙三醇，2%Triton X-100，氯仿 (三氯甲烷 )。

1.NaCl 的作用：将正常红细胞悬浮于不同浓度的NaCI 溶液中：等渗溶液中的红细胞保持正常大小和双凹圆碟形；渗透压递减的一系列溶液中，红细胞逐步胀大并双侧凸起，当体积增加30%时成为球形；体积增加45%～60%则细胞膜损伤而发生溶血，这时血红蛋白逸出细胞外，仅留下一个双凹圆碟形细胞膜空壳，
称为血影细胞（ ghost cell）。

正常人的红细胞一般在 0.42%NaCI溶液中时开始出现溶血 ,在 0.35%NaCI溶液中时完全溶血 .
2.甲醇：小分子、亲脂性的非极性分子甲醇为低渗溶液，容易溶解于脂双层，并迅速透过，提高红细胞的渗透压，促使水分进入细胞，引起溶血。

3.乙醇：乙醇是脂溶性小分子，可以自由扩散进出细胞。

红细胞外有相对高浓度的乙醇，大量乙醇分子顺浓度差进入红细胞，使红细胞内渗透压高于红细胞外
渗透压，水通道开放，大量水分子进入红细胞，发生溶血。

4.丙醇，丙二醇，丙三醇的作用与甲醇，乙醇的作用相似，都是脂溶性分子，随着分子量的增加，分子的增大，溶血时间增加。

5.去垢剂是一些具有亲水的极性基团和疏水的非极性基团的长链分子。

非离子型去垢剂如 TritonX-100((聚乙二醇辛基苯基醚 ))可与脂双层形成混合微团，它们主要与蛋白质疏水部位相互作用，一般不会引起蛋白质变性。

而离子型去垢剂与蛋白结合后可改变蛋白质结构，使之变性，尤其是加热后可使蛋白质解离为单体，如十二烷基磺酸钠（SDS）等。

多种去污剂可以溶解细胞膜上的磷脂化合物，从而使细胞膜破裂，释放出细胞内物质。

6.氯仿：氯仿是很好的脂类萃取剂，不能够发生溶血现象。

四、实验过程：
1.取新鲜羊血，加入适量抗凝剂备用
2.观察加入不同溶液之后的溶血现象。

3.渗透性计时比较
五、实验结果分析：
1.蒸馏水和 150 mmol/L NaCl：
试剂150 mmol/L NaCl蒸馏水
变化不溶血，静置半小时后分溶血，溶液通体一色，红
层，上层无色透明，下层色透明
红色不透明。

溶血时间——1s 以内
显微观察完整的红细胞无完整的红细胞，有絮状
物质
结论：Na+和 Cl-不能以自由扩散方式通过细胞膜，0.15mol/L NaCl 不能导致溶血；而 H2O 可以很快地进入细胞内，使细胞膨胀溶血。

2.不同浓度的 NaCl
试剂 5 mmol/L NaCl65 mmol/L NaCl150 mmol/L NaCl 变化迅速溶血溶血不溶血，静置半小
溶血时间5s10s 时后分层，上层无色透明，下层红色不透明。

——
显微观察无完整红细胞，絮无完整红细胞，有完整的红细胞
状物质，能看见少
量血影细胞
血影细胞
结论： 150 mmol/L NaCl 溶液与羊血细胞是等渗溶液，所以不能溶血， 5 mmol/L NaCl 与 65 mmol/L NaCl 溶液为低渗溶液，能够是红细胞吸水涨裂。

浓度越低，与细胞的渗透压相差越大，渗透作用越强，越容易发生溶血。

3.相同浓度的甲醇，乙醇，丙醇
试剂0.8 mol/L 甲醇0.8 mol/L 乙醇0.8 mol/L 丙醇
变化溶血溶血溶血
溶血时间7s10s12s
显微观察无完整红细胞，有无完整红细胞，有
絮状沉淀，血影细絮状沉淀，血影细
胞胞
结论：血细胞在相同浓度的甲醇，乙醇，丙醇中都能溶血，但是时间不同，随着分子量的增加，分子增大，溶血时间增长，这说明溶血时间的长短不但与分子的
极性有关，还与分子的大小有关。

4.相同浓度的丙醇，丙二醇，丙三醇
试剂0.8 mol/L 丙醇0.8 mol/L 丙二醇0.8 mol/L 丙三醇变化溶血溶血长时间放置后溶
血
溶血时间12s20s30min
显微观察无完整红细胞，可无完整红细胞，絮未溶血前，可观察
观察到血影细胞状物质，可观察到到完整的红细胞，
血影细胞变小，30 分钟后溶
血，无完整红细胞结论：丙醇，丙二醇，丙三醇都是极性分子，都能使红细胞溶血，但是丙三醇的
分子较大，所以溶血时间较长。

5.2%Triton X-100，氯仿
试剂2%Triton X-100氯仿
变化快速溶血不溶
溶血时间6s——
显微观察无完整红细胞，可观察到
无法观察
血影细胞
结论：非离子型去垢剂 TritonX-100((聚乙二醇辛基苯基醚 ))可与脂双层形成混合微团，主要与蛋白质疏水部位相互作用，不会引起蛋白质变性，从而是红细胞内物
质渗出，发生溶血现象。

而氯仿根本无法溶解红细胞。

六、讨论
1.试分析水进入红细胞膜的速度是由于扩散吗?如果不是 , 如何证明 ?
答：不是。

因为水进入红细胞的速度很快，而渗透作用不能这么快。

红细胞膜上
存在水通道，控制水的进出。

证明方法：可以用同位素标记的方法，将水通道蛋白标记，如果发现其中有水通过，说明水不是仅仅通过渗透作用进入细胞的。

2.为什么溶液中微量的去垢剂可对活细胞产生严重的影响？
答：因为去垢剂是一些具有亲水的极性基团和疏水的非极性基团的长链分子。

非离子型去垢剂如 TritonX-100((聚乙二醇辛基苯基醚 ))可与脂双层形成混合微团，它们
主要与蛋白质疏水部位相互作用，一般不会引起蛋白质变性。

而离子型去垢剂与蛋白结合后可改变蛋白质结构，使之变性，尤其是加热后可使蛋白质解离为单体，如十二烷基磺酸钠（ SDS）等。

多种去污剂可以溶解细胞膜上的磷脂化合物，从而使细胞膜破裂，释放出细胞内物质。

3.实验结果并分析不同类型的醇透过细胞膜的速度不同的原因（按极性、分子大小等分析）。

（答案见实验结果与分析）
4.请解释： semipermeable，osmosis，Hypertonic(hyperosmotic) solution ，Hypotonic (hypoosmotic）solution ，isotonic or isosmotic solution，hemolysis 。

（答案见实验原理）。