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实验二 细胞膜的渗透性

[1]何为细胞膜？

[2]为何不同物质进入细胞的速度不同？

[3]何为溶血现象？

[4]你知道有哪些血液抗凝剂？

一、 实验目的
了解细胞膜[1]的渗透性及各类物质进入细胞的速度[2]

二、 实验原理
1、 在等渗溶液中，细胞对各种溶质的透过性不同。有的溶质可以进入，有的溶质不能渗入。
2、 渗入的溶质能提高细胞的渗透压，促进水分子进入细胞，引起溶血现象[3]。
3、 不同的溶质渗入到细胞内的速度不同，因此溶血时间也不同。

三、 实验材料
新鲜血液（鸡血、猪血、牛血等）

四、 实验器材
试管（1.5 cm X 18 cm）、试管架、10 ml移液管、1 ml移液管、200 ml烧杯（2个）、250ml容量瓶、移液枪、胶头滴管、菜刀、吸球、电子天平、显微镜、盖玻片、载玻片、秒表

五、 实验药品及试剂
0.17 M NaCl、 0.17 M NH4Cl、 0.17 M NH4Ac、 0.17 M NaNO3、 0.12 M Na2SO4、 0.12 M 草酸铵、 0.32 M 葡萄糖、 0.32 M 甘油、 0.32 M 乙醇、 0.32 M 丙酮、肝素抗凝剂[4]

六、 实验步骤
1、 制备血液稀释液
（1） 抗凝剂的制备：首先称取1克肝素钠粉末，然后加入0.17 M NaCl溶液 10 ml（1∶10的比例），混合均匀，制成肝素抗凝剂。
（2） 血液稀释液的制备：取新鲜血液，按比例（肝素抗凝剂:血液=1∶10）混合均匀，配制成经肝素抗凝的血[5]注意：这一步，动作要非常迅速，否则鸡血会凝固。或者先把抗凝剂加入到烧杯中，再加入新鲜的鸡血，边加边震荡即可。

[6]为什么新鲜的鸡血会凝固？

[7]为什么这一步要使用0.17 M 的 NaCl 溶液？

液[5] [6]。
（3） 按比例（经肝素抗凝的血液∶0. 17 M NaCl 溶液=1∶10）混合均匀，形成一种不透明的红色液体[7]。
2、 低渗溶液（空白对照）的观察
取试管一只，加入10 ml 蒸馏水，然后再加入1 ml 稀释的血液。注意观察溶液颜色的变化。结果是溶液由不透明的红色变为澄清。记录下这个过程所要的时间。
3、 红血球的渗透性
按表一的配制，分别在下列十种等渗溶液中进行实验。轻轻摇动，注意有无颜色变化，是否有溶血现象发生，记下时间（自加入稀释血液到溶液逐渐由红色变为透明澄清，红血球全部溶血所需时间），填入表一的空格中。
4、 显微观察
（1） 血液红细胞的观察
滴一滴稀释的血液于载玻片上，盖上盖玻片。用光学显微镜观察细胞的种类、形状和颜色。
（2） 细胞破碎的观察
在上一步的载玻片的一端滴加清水，在另一端吸水，并在显微镜下观察细胞的破裂。

七、 实验结果与分析
1、 比较和分析你所观察到的实验结果，并解释原因。
结果：
（1）在所提供的试剂中不溶血的有：

（2）在所提供的试剂中不完全溶血的有：

（3）在所提供的试剂中完全溶血的有：

结果分析与比较：

结论：

2、 绘制你所观察到的血液细胞图。

3、 讨论溶血实验在研究中应用的可能性。

附1：试剂配制表
1、 0.17 M NaCl 需要 ＿＿＿＿＿＿克NaCl，定容至100ml。
2、 0.17 M NH4Cl 需要 ＿＿＿＿＿＿克NH4Cl，定容至100ml。
3、 0.17 M NH4Ac 需要 ＿＿＿＿＿＿克NH4Ac，定容至100ml。
4、 0.17 M NaNO3 需要 ＿＿＿＿＿＿克NaNO3，定容至100ml。
5、 0.12 M Na2SO4 需要 ＿＿＿＿＿＿克Na2SO4，定容至100ml。
6、 0.12 M草酸铵 需要 ＿＿＿＿＿＿克草酸铵，定容至100ml。
7、 0.32 M葡萄糖 需要 ＿＿＿＿＿＿克葡萄糖，定容至100ml。
8、 0.32 M甘油 需要 ＿＿＿＿＿＿克甘油（100%），定容至250 ml。
9、 0.32 M乙醇 需要 ＿＿＿＿＿＿克无水乙醇，定容至250 ml。
10、0.32 M丙酮 需要 ＿＿＿＿＿＿克丙酮，定容至250 ml。

附2： 表一 在不同低渗溶液下溶血现象的调查
编号
试 剂
是否溶血
时间
1
10 ml 0.17 M NaCl + 1 ml稀释的鸡血

2
10 ml 0.17 M NH4Cl + 1 ml稀释的鸡血

3
10 ml 0.17 M NH4Ac + 1 ml稀释的鸡血

4
10 ml 0.17 M NaNO3 + 1 ml稀释的鸡血

5
10 ml 0.12 M Na2SO4 + 1 ml稀释的鸡血

6
10 ml 0.12 M 草酸铵 + 1 ml稀释的鸡血

7
10 ml 0.32 M 葡萄糖 + 1 ml稀释的鸡血

8
10 ml 0.32 M 甘油 + 1 ml稀释的鸡血

9
10 ml 0.32 M 乙醇 + 1 ml稀释的鸡血

10
10 ml 0.32 M 丙酮 + 1 ml稀释的鸡血

附3： 溶血结果的判断
（1） 不溶血：液体分2层，上层浅黄色透明，下层红色不透明，镜检红细胞完好。
（2） 不完全溶血：溶液混浊，上层变红色，镜检有部分红细胞破裂。
（3） 完全溶血：液体变红而且透明，镜检发现细胞全成碎片。

附4： 细胞膜内外物质交换示意图
你知道吗？

原始生命向细胞进化所获得的重要形态特征之一，是生命物质外面出现了一层膜性结构，即细胞膜。细胞膜和细胞内膜系统总称为生物膜(biomembrane)。
细胞膜(cell membrane)，又称原生质膜，是细胞结构中分隔细胞内、外不同介质和组成成分的界面。其厚度通常为7～8nm，由脂类和蛋白质组成。一般蛋白质占60%-80%，类脂占20%-40%，碳水化合物约占5%。
关于细胞膜的结构模型，流体镶嵌模型是目前被最广泛接受和认可的观点。该模型由美国加州大学的辛格(S. J. Singer)和尼克森(G. L. Nicolson)于1972年提出。该模型突出了膜的流动性和不对称性，其结构特征是：生物膜的骨架是磷脂双分子层，其中磷脂分子的疏水性尾部相对，极性头部朝向水相。蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个脂双层，表现出分布的不对称性。根据在膜上的位置不同，膜蛋白可分为两类：通过强疏水或亲水作用同膜脂牢固结合不易分开的，称为整合蛋白(integral protein)或内在蛋白；附着在膜表层，与膜结合比较疏松容易分离的，称为外周蛋白(peripheral protein)。细胞膜的表面还有糖类分子，形成糖脂、糖蛋白。因脂双层具有流动性，故蛋白质分子也可以在脂双层中横向移动；又因膜的内外表面上脂类和蛋白质的分布不均匀，反映了膜两侧的功能不同。
细胞膜是细胞与周围环境和细胞与细胞间进行物质交换和信息传递的重要通道。其最重要的特性是半透性，或称选择透过性，对进出入细胞的物质有很强的选择透过性。这是细胞膜最基本的一种功能，如果丧失了这种功能，细胞就会死亡。
细胞膜的功能有：
1) 分隔形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境，膜的面积大大增加，提高了发生在膜上的生物功能；
2) 屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过；
3) 选择性物质运输，伴随着能量的传递；
4) 生物功能：激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等；
5) 物质转运功能：细胞与周围环境之间的物质交换，是通过细胞膜的转运功能实现的，其主要转运方式有四种，即单纯扩散、易化扩散、主动转运、入胞和出胞作用。
6) 细胞膜的受体功能：受体是细胞识别和结合化学信息的特殊结构，其本质是蛋白质。

图1 红细胞

图2 细胞膜结构图