山東大學(xué)-細(xì)胞膜的通透性

1、一、實驗名稱細(xì)胞膜的滲透性二、實驗?zāi)康? 、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)生機制.3、比擬不同大小或不同溶解性的物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的速度.三、實驗原理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, 可選擇性地限制物質(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, 溶血時間也不同, 因此, 發(fā)生溶血現(xiàn)象所需的時間長短可作為測量物質(zhì)進(jìn)入紅細(xì)胞速度的一種指

2、標(biāo). 本實驗選用紅細(xì) 胞作為細(xì)胞膜滲透性的實驗材料,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%NaCI溶液,紅細(xì)胞在低于 0.45%NaCI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 - 抗體反響(如輸入配血不合 的血液)、各種機械性損傷、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?使紅細(xì)胞膜分解.3 、

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NaCI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 NaCI 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,提升紅細(xì)胞的滲透壓,促使水分進(jìn)入細(xì)胞,引起溶血.( 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,溶血時間增加.( 5)葡萄糖,作用也和甲

4、醇相似,脂溶性大分子,分子量更大,溶血時間更長.( 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、實驗材料1 、材料雞血.2、試劑0.85%NaCI 溶液、 0.085%NaCI 溶液、 0.8moI/L 甲醇溶液、 0.8moI/L 丙

5、三醇溶液、 6% 葡萄糖溶液、 2%TritonX-1003 、器材離心管、試管架、滴管、顯微鏡.五、實驗過程1 、取雞血 6ml,力口 0.85%NaCI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%農(nóng)度已完成,每組取血1.5mL左右.3、 每組取 6支離心管,分別參加如下溶液各3ml：10.85%NaCI 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 0.3mol/L 等滲丙三醇溶液 5 6% 5%等滲葡萄糖溶液6 2%1.5%等滲 T

6、ritonX-1004、 小組各成員分工合作,向上述6 支試管中分別參加 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 分鐘比照一次顏色,每 20 分鐘鏡檢一次細(xì)胞；對于葡萄糖溶液, 每 20 分鐘比照一次顏色,每 30 分鐘觀察一次細(xì)胞.時間為1 個小時即可.5、拍照記錄,清楚裝片,整理實驗臺.六、實驗結(jié)果1 、比色結(jié)果：等滲與低滲甲醇與等滲等滲與 TritonX-100葩耳09黯舉矍耳彖昜葩耳0£黯舉矍耳彖昜等滲與甘油 20分鐘 等滲與甘油 40分鐘 等滲與甘油 60 分鐘2、鏡檢結(jié)

7、果:(1)甘油：10分鐘20分鐘30分鐘40分鐘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、溶血速度比擬表:編號溶液類型溶血程度溶血速度溶血所需 要的時間結(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丙三醇不完全溶血+> 1h局部細(xì)胞先溶血,隨著 時間的增加,溶血細(xì)胞 逐漸增加56%葡萄糖溶液不完全溶血+>

8、 1h局部細(xì)胞先溶血,隨著 時間的增加,溶血細(xì)胞 逐漸增加66%Trito n X-100完全溶血+10s外表活性劑,結(jié)果不明 顯,溶液渾濁,但顏色 鮮紅七、實驗結(jié)果分析分析上述實驗所得數(shù)據(jù), 細(xì)胞的溶血時間與溶質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的速度成正比,各溶血時間不同,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% NaCI溶液與雞血細(xì)胞是等滲溶液,所以不能溶血.2、0.085% NaCI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)胞的滲透壓相差越大,滲透作用越強,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散,其進(jìn)入

9、細(xì)胞的速度遠(yuǎn)比水分子的簡單擴散快得多.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,溶血時間增長,這 說明溶血時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 Trit on X-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

10、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 , 有兩個因素是由于紅細(xì)胞較大 , 具有遮光水平, 另一個 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 , 缺乏以反射或折射波長在 400800 納米的可見光. 同時細(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)改良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 費時間.另外,要通過小組合作完成,防止自己操作是取放物品浪費時間.2、試管中有紅細(xì)胞和測試溶液時 ,不應(yīng)強力搖晃