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      影響細(xì)胞膜通透性的因素研究

      2015-08-02 01:26:14張喜納趙錦慧
      周口師范學(xué)院學(xué)報 2015年5期
      關(guān)鍵詞:雞血銨鹽通透性

      張喜納,趙錦慧

      (周口師范學(xué)院 生命科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院,河南 周口466001)

      細(xì)胞膜位于細(xì)胞的最外層這一特殊位置,不僅為細(xì)胞提供了穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境,并且細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸、信號的傳導(dǎo)以及能量的傳遞都有密切的聯(lián)系,這就決定了對細(xì)胞膜通透性的認(rèn)識是對整個細(xì)胞乃至生命體認(rèn)識的基礎(chǔ)[1].細(xì)胞的生理活動與細(xì)胞膜的通透性息息相關(guān),同時,細(xì)胞膜的通透性也能反映細(xì)胞所處的生理狀態(tài).通過對細(xì)胞膜通透性大小的研究,人們能夠更好地了解生命體的各種生理狀態(tài),從而弄清相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)理,最終生產(chǎn)出更好的藥物來治療疾病[2-3].另外,通過對細(xì)胞膜通透性改變的研究,實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞代謝的人工調(diào)控.此外,細(xì)胞膜通透性的研究對發(fā)酵工業(yè)也具有十分重要的意義[4].筆者以兔和雞血紅細(xì)胞膜為材料,研究不同因素對細(xì)胞膜通透性的影響,以期為相關(guān)方面的研究提供科學(xué)的依據(jù).

      1 材料、器具與方法

      1.1 材料

      雞血和兔血,購于周口市農(nóng)貿(mào)市場.蒸餾水、葡萄糖、檸檬酸鈉、檸檬酸、氯化鈉、醋酸銨、草酸銨、硫酸鈉、無水乙醇等,由周口師范學(xué)院生命科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院提供.

      1.2 器具

      高壓蒸汽滅菌鍋、離心機(jī)、電子天平、移液管、計時秒表、試管、容量瓶、燒杯、試管架等,由周口師范學(xué)院生命科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院提供.

      1.3 方法

      1.3.1 抗凝劑阿氏液的制備

      分別稱取葡萄糖20.5g、檸檬酸鈉80g、檸檬酸0.55g、氯化鈉4.2g,溶解后定容至1 000mL,用檸檬酸鈉調(diào)節(jié)pH到6.1,115℃下滅菌10min后放入4 ℃冰箱保存,備用[5-6].

      1.3.2 抗凝雞血及兔血的制備

      取2個250mL的燒杯,分別加入100mL的阿氏液,并分別標(biāo)記為抗凝雞血和抗凝兔血,然后按5∶1的體積比分別加入20mL的新鮮雞血和兔血,得到120mL的抗凝雞血和兔血[7-8].

      1.3.3 0.75%及0.9%的生理鹽水的制備

      0.75%的兔血生理鹽水:稱取氯化鈉0.75g,溶解后,倒入100mL的容量瓶中,最后加入蒸餾水定容到100mL,然后貼上寫有兔血生理鹽水的標(biāo)簽.

      0.9%的雞血生理鹽水:稱取氯化鈉0.90g,溶解后,倒入100mL的容量瓶中,最后加入蒸餾水定容到100mL,然后貼上寫有雞血生理鹽水的標(biāo)簽.

      1.3.4 10%的抗凝雞及兔血紅細(xì)胞懸浮液的制備

      抗凝雞血紅細(xì)胞懸浮液的制備:用移液管分別量取4mL抗凝雞血于6個刻度離心管中,2 000 r/min離心10min,棄上清,取沉淀;分別在所得的沉淀中加入適量0.9%的雞血生理鹽水,輕輕搖勻,制成懸浮液,2 000r/min再離心10min,取沉淀;重復(fù)上述操作,得到壓積雞血紅細(xì)胞;將壓積雞血紅細(xì)胞按照1∶9的體積比加入0.9%的雞血生理鹽水,制得10%的抗凝雞血紅細(xì)胞懸液[9].

      抗凝兔血紅細(xì)胞懸浮液的制備:用移液管分別量取4mL抗凝兔血于6個刻度離心管內(nèi),2 000 r/min離心10min,棄上清,取沉淀;分別在所得的沉淀中加入適量0.75%的兔血生理鹽水,輕輕搖勻,制成懸浮液,2 000r/min再離心10min,取沉淀;重復(fù)上述操作,得到壓積兔血紅細(xì)胞;將壓積兔血紅細(xì)胞按照1∶9的體積比加入0.9%的兔血生理鹽水,制得10%的抗凝兔血紅細(xì)胞懸液[9].

      1.3.5 等滲溶液的制備

      取7個燒杯和7個100mL容量瓶,將燒杯和容量瓶依次標(biāo)記為氯化鈉、氯化銨、醋酸銨、硝酸鈉、草酸銨、硫酸鈉、葡萄糖,然后依次稱取氯化鈉0.99g、氯化銨0.91g、醋酸銨1.31g、硝酸鈉1.45 g、草酸銨1.70g、硫酸鈉1.70g、葡萄糖5.76g,放入貼有對應(yīng)標(biāo)記的燒杯中,各自溶解后,分別倒入標(biāo)記好的相應(yīng)的容量瓶中,再分別用蒸餾水定容至100mL.

      另取3個100mL容量瓶,并依次標(biāo)記為甘油、乙醇、丙酮,然后依次量取甘油2.33mL、乙醇1.86mL、丙酮2.38mL于標(biāo)記好的容量瓶中,再分別用蒸餾水定容至100mL.

      1.3.6 溶血現(xiàn)象的觀察

      先取試管2支,分別標(biāo)記為雞血和兔血,再向2支試管中各加入3mL蒸餾水,最后再分別加入1mL的抗凝雞和兔血紅細(xì)胞懸浮液,輕輕晃動試管搖勻,注意觀察是否發(fā)生溶血現(xiàn)象,如果發(fā)生溶血現(xiàn)象,則記錄溶血時間.

      同樣地,其他10種溶質(zhì)分子的等滲溶液也分別按照上述蒸餾水的操作方法來進(jìn)行,觀察是否發(fā)生溶血現(xiàn)象,如果發(fā)生溶血現(xiàn)象,則記錄溶血時間.實(shí)驗(yàn)設(shè)3次重復(fù),溶血時間取平均值.

      2 結(jié)果與分析

      不同溶質(zhì)分子滲入紅細(xì)胞的速度有所不同,因此不同的溶質(zhì)分子引發(fā)紅細(xì)胞產(chǎn)生溶血現(xiàn)象的時間不同,可以用紅細(xì)胞發(fā)生溶血的時間來估算不同溶質(zhì)分子對細(xì)胞膜通透性的影響程度[10],實(shí)驗(yàn)得到的溶血時間如表1所示.

      表1 各類等滲溶液中紅細(xì)胞的溶血時間

      根據(jù)表1溶血時間可知,相對于雞血紅細(xì)胞而言,兔血紅細(xì)胞更易發(fā)生溶血現(xiàn)象.

      表2 脂溶性物質(zhì)與兔血紅細(xì)胞溶血時間的關(guān)系

      表3 水溶性物質(zhì)與兔血紅細(xì)胞溶血時間的關(guān)系

      根據(jù)溶質(zhì)的溶解性不同,可以把溶質(zhì)分為兩大類:脂溶性溶質(zhì)與水溶性溶質(zhì).根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見表2、表3)可知,相對于水溶性溶質(zhì)而言,脂溶性溶質(zhì)更容易使兔血紅細(xì)胞發(fā)生溶血,即細(xì)胞膜對脂溶性溶質(zhì)的通透性較大.

      表4 鈉鹽與兔血紅細(xì)胞溶血時間的關(guān)系

      表5 銨鹽與兔血紅細(xì)胞溶血時間的關(guān)系

      表4、表5實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:相對于鈉鹽來講,銨鹽則更易使紅細(xì)胞發(fā)生溶血現(xiàn)象.此外,在銨鹽中,不同的銨鹽促使兔血紅細(xì)胞發(fā)生溶血的時間也不同.

      3 討論

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,兔血紅細(xì)胞比雞血紅細(xì)胞更易發(fā)生溶血現(xiàn)象,脂溶性溶質(zhì)比水溶性溶質(zhì)更易使血紅細(xì)胞發(fā)生溶血,弱電解質(zhì)比強(qiáng)電解質(zhì)更易使血紅細(xì)胞發(fā)生溶血.總之,溶血現(xiàn)象是由多種因素共同決定的,不僅與血紅細(xì)胞來源有關(guān),與溶質(zhì)種類和性質(zhì)也有關(guān).

      兔血紅細(xì)胞之所以比雞血紅細(xì)胞更易發(fā)生溶血現(xiàn)象,可能是由于兔血紅細(xì)胞膜機(jī)械強(qiáng)度小,抗壓能力弱;而雞血紅細(xì)胞膜機(jī)械強(qiáng)度大,抗壓能力強(qiáng).當(dāng)水分子進(jìn)入雞血紅細(xì)胞時,雖然雞血紅細(xì)胞會出現(xiàn)吸水膨脹,但不會出現(xiàn)像兔血紅細(xì)胞一樣在短時間內(nèi)發(fā)生細(xì)胞溶血的現(xiàn)象.

      脂溶性溶質(zhì)之所以比水溶性溶質(zhì)更容易使兔血紅細(xì)胞發(fā)生溶血,其原因主要是,脂溶性物質(zhì)的化學(xué)成分與細(xì)胞膜的化學(xué)成分類似,而且這些脂溶性溶質(zhì)大多數(shù)屬于相對分子質(zhì)量較小的有機(jī)物.這些性質(zhì)都決定了脂溶性溶質(zhì)比水溶性溶質(zhì)更容易透過細(xì)胞膜,促使兔血紅細(xì)胞發(fā)生溶血現(xiàn)象[11].

      銨鹽之所以更易使紅細(xì)胞發(fā)生溶血現(xiàn)象,其主要原因是,銨鹽屬于弱電解質(zhì),在水溶液中銨鹽不完全解離,有電離平衡現(xiàn)象,銨根離子與水會發(fā)生可逆反應(yīng)生成氨分子,氨分子則可以順濃度梯度透過細(xì)胞膜,促使兔血紅細(xì)胞發(fā)生溶血現(xiàn)象;而鈉鹽屬于強(qiáng)電解質(zhì),在水溶液中不存在電離平衡現(xiàn)象,鈉離子是通過紅細(xì)胞膜上的鈉通道進(jìn)入紅細(xì)胞的,由于離子通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散是順電化學(xué)梯度的,氯化鈉等滲溶液則不會引起兔血紅細(xì)胞膜上鈉通道的開放,這也就決定了鈉鹽的等滲溶液不會促使兔血紅細(xì)胞發(fā)生溶血[12-13].

      不同的銨鹽促使兔血紅細(xì)胞發(fā)生溶血的時間也不同,主要是因?yàn)殇@鹽促使兔血紅細(xì)胞發(fā)生溶血的原因是銨根離子在水溶液中存在電離平衡,因此銨根離子的濃度也就決定了兔血紅細(xì)胞發(fā)生溶血的時間長短.在等滲的氯化銨、醋酸銨和草酸銨溶液中,草酸銨等滲溶液中的銨根離子濃度是0.12 mol/L,相對低于氯化銨和醋酸銨等滲溶液中的銨根離子濃度(0.17mol/L),因此,氯化銨和醋酸銨比草酸銨更易使兔血紅細(xì)胞發(fā)生溶血現(xiàn)象[12-14].

      [1]段學(xué)輝,葉勤,張嗣良,等.啤酒酵母的通透性對ATP生產(chǎn)活性的影響[J].華東理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2000,3(1):33-36.

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