不同性质物质对细胞膜通透性的影响
陈亮*崔梦梦景冬和
（东北师范大学生命科学学院长春130024*联系人.E-mail:Chenl831@）
摘要：以人的红细胞和鸡的红细胞为材料，同过观察发生溶血现象时间的长短来观察不同性质物质的等渗溶液通透细胞膜的速度，通过分析物质的相对分子质量大小、脂溶性大小、电解质和非电解质溶液，研究不同理化性质对细胞膜通透性的影响。
关键词：红细胞细胞膜通透性理化性质
Abstract:Human red blood cells and chicken red blood cells as material,with observations on the occurrence of hemolysis time to observe the different material of isotonic solution permeability of cell membrane of the speed,through the analysis of material relative molecular mass,size of fat soluble electrolyte and nonelectrolyte solution,to study different physicochemical properties on cell membrane permeability.
Key word:Red blood cell,Cell membrane,Permeability,Physical and chemical properties
血红细胞没有细胞核，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，所以血红细胞是观察细胞膜通透性差异的良好实验材料。
通过发生溶血现象的时间的长短来确定不同物质通透细胞膜的时间，从而分析研究相对分子质量大小、脂溶性大小、电解性和非电解性等理化性质对细胞膜通透性的影响。
1材料与方法
（i）材料用抗凝剂EDTA处理过的人血、抗凝剂柠檬酸钠处理过的鸡血，各取1mol至两个试管中，分别加入9mol生理盐水，配制成体积分数为1/10人血、鸡血溶液。
（ii）试剂0.17mol•L﹣1氯化钠溶液，0.17mol•L﹣1氯化铵溶液，0.17mol•L﹣1醋酸铵溶液，0.17mol•L﹣1硝酸钠溶液，0.12mol•L﹣1草酸铵溶液，0.12mol•L﹣1硫酸钠溶液，0.32mol•L﹣1葡萄糖溶液，0.32mol•L﹣1甘油，0.32mol•L﹣1乙醇，0.32mol•L﹣1丙酮，0.32mol•L﹣1乙二醇。
（iii）仪器15mL玻璃试管，5mL移液管，0.5mL移液管，计时秒表。
（iv）红细胞溶血将体积分数为1/10的人血溶液、鸡血溶液分别取0.5mL于两支试管之中，再分别加入5mL蒸馏水，由于红细胞吸水而涨破，出现溶血现象，血液颜色发生变化，并记录溶血时间。
将体积分数为1/10的人血溶液、鸡血溶液分别去0.5mL放于盛有5mL各种等渗溶液的各支试管之中，由于红细胞对不同溶质的通透性不同，使得不同溶质透入细胞的速度相差很大，有些溶质甚至不能透入细胞；当溶质分子进入细胞后，可引起渗透压升高，水分子随即进入细胞，使
细胞膨胀，当膨胀到一定程度时，红细胞膜会发生破裂，血红素溢出，此时，原来不透明的红细胞悬液突然变成红色透明的血红蛋白溶液，并记录从加入红细胞到变成透明的溶液的时间。
2实验结果
各种不同物质的等渗溶液在10min内造成人血红细胞溶血所需的时间，如表1所示。
表1各种等渗溶液造成人红细胞溶血时间
编号123456789101112物质H2O NaCl NH4Cl NH4Ac NaNO3(NH4)2C2O4Na2SO4C6H12O6C3H8O3C2H6O C3H6O C2H6O2时间/min 1.00―9.677.65― 5.22――7.17 2.04 1.65 1.11鸡血红细胞在十分钟内，只有在水，甘油溶液，乙二醇溶液中出现不完全溶解现象；其他均不发生溶血现象。
3分析讨论
（i）离子蛋白对膜通透性的影响实验结果表明，铵盐发生溶血时间明显比钠盐要快，三种铵盐在10min中内均能发生溶血现象，而钠盐却不能发生溶解现象，也就是说铵盐透过细胞的速度比钠盐快。
我认为膜蛋白对细胞膜通透性有一定的影响。
以氯化钠和氯化铵为例，两者具有相同的氯负离子，阳离子不同，然而机体为了细胞内的反应顺利进行，细胞膜上形成了钠钾泵；钠钾泵将钠离子从细胞内泵到细胞外，钠离子不能大量的进入细胞形成胞内高渗透压，从而吸水涨破，发生溶血现象。
然而铵根离子通过主动运输进入细胞，形成高渗透压，吸水涨破。
（ii）脂溶性大小对膜通透性的影响实验结构表明，甘油发生溶血的时间明显比葡萄糖长，葡萄糖在10min内不发生溶血现象。
甘油为非极性脂溶性物质，而葡糖糖为极性非脂溶性物质，由于细胞膜的骨架是磷脂双分子层，脂溶性越大越大越溶液透过细胞膜，所以甘油能在较短的时间之内透过细胞膜，以致发生溶血现象。
（iii）电解质与非电解质溶液对细胞膜通透性的影响本实验中，氯化钠、氯化铵、醋酸铵、硝酸钠、草酸铵、硫酸钠为电解质溶液，葡萄糖、甘油、乙醇、丙酮、乙二醇、水为非电解质溶液，根据实验的结果，电解质溶液明显比非电解质溶液发生溶血的时间长，电解质透过细胞膜的能力要比非电解质透过细胞膜的能力弱。
细胞膜对带电荷的物质如H+、Na+、K+、Cl﹣、HCO3﹣是高度不通透的，我觉得电解质与非电解质溶液对细胞膜通透性的影响还跟细胞膜表明的膜蛋白、通道蛋白以及细胞膜的磷脂双分子层的结构有关。
（iv）相对分子质量大小对细胞膜通透性的影响各种铵盐发生溶血所需时间、阴离子种类、相对分子质量大小等理化性质及相对分子质量大小和溶血时间关系，分别如表2和图1所示。
表2铵盐溶血及其理化性质表
氯化铵醋酸铵草酸铵
溶血时间9.677.65 5.22
相对分子质量53.577.0124.0
阴离子Cl﹣CH3COO﹣﹣OOCCOO﹣
阴离子分子质量35.559.088.0
阴离子性质无机物有机物有机物
图1溶血时间与相对分子质量关系图
铵盐溶血时间及其理化性质表和溶血时间与相对分子质量关系图显示，铵盐发生溶血的时间与铵盐的相对分子质量成反比，即相对分子质量越大，溶血时间越快，铵盐通透细胞膜的速度也就越快，所以，我认为在一定范围内，随着相对分子质量越大，铵盐通透细胞膜的速度越快。
但是我认为相对分子质量大小仅仅是影响铵盐通透细胞膜的一个因素，我觉得还与阴离子电荷量的多少、阴离子的性质以及分子极性强弱有关。
通过本实验我们从相对分子质量大小、脂溶性大小、电解性和非电解性等理化性质多个方面研究了物质对细胞膜通透性的影响因素，加深了我们对细胞膜的结构和各种物质通过细胞膜的机理的理解，这对与我们构建人工膜系统有很大的帮助，使我们可以构建出更加接近细胞膜的人工膜，以用于解决医疗、制药、生产、生活以及人工净水等诸多方面的问题。
参考文献：
[1]曾宪录，巴雪青，朱筱娟．细胞生物学实验指导．高等教育出版社,2011.12
[2]孙颖，郝美璞.铵盐透过细胞膜机理的探讨.河北师范大学学报（自然科学版），1998.6。