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细胞生物学实验报告——细胞膜渗透性实验

山东大学细胞生物学实验报告

鸡血红细胞细胞膜的渗透性实验

姜政2012/9/18

实验目的：

了解细胞膜的渗透性与不同物质进入细胞的速度，观察鸡血红细胞发生溶血时的细胞形态变化和细胞

悬液通透性变化，理解溶血现象的机制和动态过程。

实验原理：

细胞膜是一种选择透过性生物膜，胞外分子可通过自由扩散、协助扩散或主动运输进入细胞。通常，

水分子，气体分子如C0、O，脂溶性分子如甘油、维生素，有机小分子如乙醇、尿素等均通过自由扩散以

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渗透的方式进入细胞。细胞最主要的单糖营养物质——葡萄糖以协助扩散或主动运输进入细胞。

在体外适宜浓度的盐溶液中，红细胞可保持等渗状态而维持正常形态，但当体外溶液中盐浓度过低时，

细胞内的渗透压高于细胞外渗透压，水分子将大量渗透进入红细胞，最终导致红细胞胀破，血红蛋白泄露，

形成血红蛋白溶液，即发生溶血。在溶血过程中破裂的红细胞并不会完全失去正常红细胞的形态，有研究

表明低渗导致的血红蛋白泄露是由红细胞表面形成的孔道造成的。此外，常造成溶血的因素还有速冻、机

械力、生物或化学毒素等，某些等渗溶液由于细胞膜对不同种溶质通透性不同也可能发生溶血。一般把低

渗溶液中发生溶血后，红细胞破裂留下的细胞结构被称为血影。

StomatocytesDiscocyteEchinocytes

图1.口形红细胞，盘状红细胞和棘状红细胞之间的平衡（引自W.H.Reinhart等，1986）。

扫描电镜图从左到右依次为0.002Mm、0.1mM、0.5mM氯丙嗪处理的口形红细胞，正常盘状红细胞，7.5mM、

30mM和120mM水杨酸钠处理的棘状红细胞。在左数第二幅电镜图中可以看到膨胀红细胞表面的孔洞。

不同分子渗透进入细胞的能力与分子的性质有关，按照相似相容原理，脂溶性分子易于穿过细胞膜，

同时，小分子和非电性分子易于穿膜。因此，不同物质由于分子本身差异，渗透进入红细胞的原理不同，

速度不同，导致溶血的时间也不同，因而可以用溶血时间作为衡量物质进入红细胞速度的一个指标。

本实验以鸡血红细胞为实验材料，分别以NaCl溶液、甲醇溶液、丙三醇溶液、葡萄糖溶液和TritonX-100

溶液进行渗透处理。其中等渗和低渗NaCl溶液处理是为了得到正常形态的红细胞和迅速溶血的红细胞（血

影），并作为实验的对照。甲醇、丙三醇和葡萄糖三种溶液浓度都高于鸡血红细胞的等渗浓度，三种分子的

分子量依次递增且三种分子都可以通过渗透进入细胞，使细胞胀破，因此通过比较三种溶液溶血的时间可

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以比较不同分子量有机分子进入红细胞的速度。甲醇和丙三醇除了可以渗透进入红细胞，还能直接破坏细

胞膜磷脂双分子层或膜内细胞骨架蛋白的稳定结构，而葡萄糖可能介导红细胞间的粘合。TritonX-100是一

种非离子表面活性剂，可以溶解脂质和部分膜蛋白，一般认为其溶血作用的原理是TritonX-100分子可以插

入细胞膜的磷脂双分子层，导致膜结构的破坏[2]。有研究表明TritonX-100对细胞磷脂膜具有双重作用，当

浓度很低(0.0001-0.01%,v/v)时，TritonX-100能够抑制溶血，但当其浓度稍高时又将促进溶血[3]。

图2.三种两性分子结合磷脂双分子层的可能机制（引自ArnoldM.Katz等，1981）。

①.膜膨胀；②.钙离子置换；③.环形分裂。

实验材料和试剂：

冷藏鸡血，0.85%NaCl溶液（鸡血红细胞等渗溶液），0.0085%NaCl溶液，0.8mol/L甲醇溶液（对鸡血

红细胞的等渗浓度为0.3mo