科研论文

成都师范学院

课题：不同性质物质细胞膜通透性的观察比较系院：化学与生命科学学院

专业：生物科学1301

姓名：刘茹

学号：130009071061

2015年11月

不同性质物质细胞膜通透性的观察比较

陈海英高迪李婷婷陈韬何春霞刘茹张珲玲

摘要：相对分子质量、脂溶性大小，电解质和非电解质溶液对细胞膜通透性的影响。由于各种溶质进入细胞的速度不同，所以不同的溶质诱导红细胞溶血的时间不同。可以通过测量溶血的时间来粗略比较细胞膜对不同物质通透能力的强弱。

关键词：溶血细胞膜通透性

1.前言：

细胞膜的存在将胞内物质与细胞周围环境隔开，为细胞内发生的各种代谢反应提供了一共相对封闭、稳定的内环境。但这种屏蔽作用是相对的，因为细胞要与周围环境间进行物质和能量的交换，因此细胞膜也是细胞与外界环境进行物质交换的结构。细胞膜可以选择性的让某些物质进出细胞。各种物质进出细胞的方式不同，大体可以分为三种方式：第一种是被动运输，疏水性小分子和某些极性小分子以自由扩散的形式通过细胞膜；第二种是主动运输，离子通过离子通道进入细胞，需要载体和能量；第三种是胞吞和胞吐。

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（如水分子）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。

红细胞师观察膜通透性差异的良好材料，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。其他有核细胞，因为其质膜成分与骨架成分的相互结合，而使细胞膜抗低渗的机械强度大大增加，低渗溶液中这些细胞会吸水膨胀，显微镜下可以观察到细胞体积显著增大，但很难像红细胞那样在短时间内胀破。

由于各种溶质进入细胞的速度不同，所以不同的溶质诱导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。

2.材料与方法：

2.1 材料：鸡血的稀释液（1份血液加入9份生理盐水进行稀释）。

0.17mol/L的氯化钠溶液，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。

2.2 实验仪器：15ml玻璃试管，5ml移液管，计时秒表等。

2.3 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，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，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

溶血现象以及溶血时间。

0.17mol/L的氯化钠、0.17mol/L的氯化铵、0.17mol/L

醋酸钠、0.17mol/L的硝酸钠、0.12mol/L的草酸铵、

0.12mol/L硫酸钠、0.32mol/L的葡萄糖、0.32mol/L的

甘油、0.32mol/L乙醇、0.32mol/L丙酮。

3．结果与分析：

3.1结果：

3.2分析:

通过对比实验数据，得到各个组溶血时间快慢排序如下：

水（134.37s）＜丙酮(301.08s)＜乙醇(347.15s)＜甘油(365.03s)＜草酸铵(417.15s)＜氯化铵(459.7s)

鸡血红细胞在氯化钠、醋酸钠、硝酸钠、硫酸钠、葡萄糖溶液中在10min内没有观察到溶血现象)

4．分析讨论：

鸡血中的红细胞在不同的溶液中表现为一些溶一些不溶，但是溶血的时间除了蒸馏水中时间较短之外，在其余溶液中溶血的时间都超过了5min，因此我们可以从两者的生理结构及组分进行解释。鸡血的红细胞为有核细胞，其质膜成分与骨架成分相结合，使细胞膜抗低渗的机械强度大大增加，细胞会吸水膨胀，在显微镜下会发现体积明显增大，但很难像红细胞那样在短时间（10min）内胀破。

4.1 通过电解质与非电解质间进行比较

通过对实验结果的分析，得到非电解质的溶血速度整体上比电解质要快。

4.1.1 电解质

本实验中，电解质部分能产生溶血现象，部分不能，根据阳离子的不同，可以分为铵盐和钠盐两类。

4.1.1.1 钠盐与铵盐

在电解质中，铵盐出现溶血现象，钠盐不出现溶血现象。原因在于铵盐为弱电解质，溶液中存在电离平衡，有许多分子形式存在的氨。氨通过与水结合形成一水合氨，作为分子形式的一水合氨小分子，可自由扩散进出红细胞。实验中，红细胞外氨浓度相对高，氨分子顺浓度差进入红细胞，使红细胞内渗透压升高，促使水通道开放，大量水分子进入红细胞发生溶血。而钠离子为强电解质，在溶液中完全电离，

不存在分子形式。钠离子是通过细胞膜上的选择性离子通道进入细胞的，由离子通道介导的易化扩散是顺浓度梯度或电化学梯度的。等渗的钠盐溶液不能引起红细胞膜上的离子通道开放，因而钠离子无法进入红细胞，红细胞内渗透压不会升高，因而水分子不会进入红细胞，不会发生溶血。

但是，同样是铵盐，实验结果表明其溶血速度草酸铵最快，氯化铵最慢。氯化铵引起红细胞溶血的机制与草酸铵引起溶血的机制相同，但其时间比草酸铵长，这是由于二者虽然均为等渗溶液，但铵离子含量不同。红细胞发生溶血的时间与氨分子的浓度有关，换言之就是与铵根离子的浓度有关，所以与阴离子对铵根离子水解程度的影响有关，阴离子越能促进铵根离子解离的溶液中，红细胞发生溶血的时间就越短。

4.1.2 非电解质

非电解质中，分子量越小，溶血越快。（葡萄糖180；甘油92；乙醇46；丙酮58；），乙醇的溶血速度最快。本次试验选取的非电解质除了水之外，都是有机物，有机物多数为脂溶性物质。因为细胞膜的主要成分是磷脂，根据相似相容原理，物质脂溶性越强，越容易通过细胞膜，所以红细胞在脂溶性物质中发生溶血的时间相对于非脂溶性物质短。

4.1.2.1 水

水是一种极性小分子物质，虽然脂双层是疏水的，但其中并非没有空间，水分子可以通过氢键在其中形成类似冰的结构，以自由扩散