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小分子团水与普通蒸馏水的红细胞渗透速率比较
2019-12-26
    【摘要】小分子团水的强溶解能力在很多方面已有所证明,但缺少小分子团水强渗透性的研究。用小分子团水与普通蒸馏水配制不同浓度的氯化钠溶液,加入到等量红细胞中,离心之后通过测定上清液吸光度比较血红蛋白含量,从而比较小分子团水与普通蒸馏水对红细胞的渗透速率快慢。
    【关键词】小分子团水 红细胞 渗透性
    1. 引言
    在液态水中除了存在单个的水分子外 ,还存在着由若干水分子通过氢键结合的水分子团簇 (water cluster)。水的这种团簇结构是引起它的粘度、表面张力、熔点、沸点以及热容等数值都很高的原因 [1]。医学博士林秀光 1985年开始研究小分子团水并提出其概念 [2],近年来,有研究者开始研究水的不同团簇结构可能对人体健康产生的影响。随着光谱科学和微观测试技术的发展及分子轨道理论的介入,水分子簇结构的研究进入了量子时期,各种理论和计算方法(ad initio method、the empirical force field approaches、density functional theory、quantum cluster equilibrium theory、Monte Carlosimulations、Car-Parrinello method等)揭示了液态水分子簇的存在结构、稳定能量、力学机制等特点 [3-8],总结出环状六水分子簇具有最稳定结构的结论 [9-10]。各种理论计算和实验研究证明,自然条件下水是以水分子簇形式存在,而且水的微观结构具有重要的生物功能。许多国内外学者认为,改变水分子簇大小可以使水在生物体中的作用发生变化,减少水分子簇中的水分子个数,可以增加水的生物膜透过率,增强生物体的新陈代谢功能,达到改变生物体机能的效果 [11]。一些研究表明,小分子团健康水具有强渗透力、强溶解力,在一定程度上可以增强生物体的新陈代谢、血脂代谢、酶活性以及免疫功能 [12]。人体液中最重要的成分是水,水是维持细胞生存,发挥功能最关键的因素。水迅速通过细胞膜出入细胞是保证细胞正常新陈代谢的关键,但细胞膜的结构不利于水的自由出入。早期生理学家已知膜上存在一些孔道便于水的出入,但直到 1990年才发现膜上存在由蛋白质组成的运输水的“水通道”。到目前为止,水通道的许多问题及与疾病发生的关系仍然是科学研究的前沿。有些对通道研究的结果已获得诺贝尔科学奖。除通道的改变能影响细胞内外水的交换外,水分子团的结构、形态也极大地影响水分子出入细胞的速率,分子团越小,水分子进出细胞的速度就越快。正常状态下红细胞内的渗透压与血浆渗透压大致相等,这对保持红细胞的形态甚为重要。将机体红细胞置于等渗溶液(NaCl/ 0.9%)中,它能保持正常的大小和形态。但如果将红细胞置于低渗 NaCl泡液中,水分进入细胞,红细胞膨胀变成球形,可至膨胀而破裂,血红蛋白释放入溶液中,称为溶血。本研究根据红细胞破裂释放出的血红素在 414nm[13]左右波长处具有最大吸收这一特性,采用紫外分光光度法精确地测定两种水配制的不同浓度 NaCl溶液对人体红细胞的溶血度,证明小分子团水比普通水更容易进入细胞。
    2. 实验部分
    2.1 实验仪器及材料
    试管、100.0ml容量瓶、烧杯、紫外可见分光光度计、NaCl(分
    析纯)、普通蒸馏水、小分子团水(用频谱仪制备)。
    2.2 实验方法
    1)用骏丰频谱仪制备小分子团水。
    2)用普通蒸馏水和小分子团水配制0. 3 %,0.6%,0. 8 %,0.9%NaCl溶液各100ml。分别设为 A组和 B组。
    3)取样品血液置有容器内,离心去血浆、血小板,白血球;用 0.9% NaCl溶液洗涤,离心 2~3次(3000r/min)至离心上清液不显红色,吸去上清液,留下红细胞备用。
    4)取 20ul红细胞置于容器底部,再分别同时加入配制的各种溶液3ml。
    5)溶血度测定离心 3min(3000r/min),吸取上清液,以 0.9% NaCl溶液空白对照,在 414nm波长处测定其吸收度。
    6)重复 10次。2.3 实验结果及分析
    1)加入 0.3 NaCl溶液后,由于渗透压太高,红细胞溶血速度很快,最后上清液中血红素含量太高,超过了仪器的检测范围。
    2 )加入 0.6 NaCl溶液后,结果如下:
    A组:1、0.407;2、0.172;3、0.175;4、0.376;5、0.304 ;6、0.321 7、0.367;8、0.223;9、0.302;10、
    B组:1、0.592;2、0.580;3、0.409;4、0.419;5、0.281;6、0.233;7、0.282;8、0.200;9、0.223;10、
    3)加入 0.8% NaCl溶液后,结果如下:
    A组:1、0.123;2、0.114;3、0.094;4、0.277;5、0.173 ;6、0.153;7、0.164;8、0.401;9、0.392;10、
    B组:1、0.145;2、0.163;3、0.115;4、0.148;5、0.168;6、0.117;7、0.126;8、0.216;9、0.300;10、
    4)加入 0.9%的 NaCl溶液后,结果如下:
    A组:1、0.245 2、0.315;3、0.372 4、0.265;5、0.147 6、0.219;7、0.417 8、0.512;9、0.548 10、
    B组:1、0.340;2、0.651;3、0.452;4、0.305;5、0.176;6、
    ;7、0.826;8、0.991;9、0.569;10、
    根据实验数据可看出,当 NaCl溶液浓度为0.6%和0.8%时,实验结果很不规律不能比较出小分子团水与普通蒸馏水进入细胞的快慢;而 NaCl泡液浓度为 0.9%时,小分子团水组的吸光度均大于普通蒸馏水组。可能原因:NaCl溶液浓度为 0.9%时,溶液渗透压与红细胞渗透压接近,红细胞溶血非常缓慢,主要是靠水通道吸水,而小分子团水又比普通蒸馏水更易通过水通道进入细胞,所以测出的血红蛋白含量更大;而当 NaCl溶液浓度更小时,渗透压的影响较大,红细胞很快破裂 (需要离心等步骤,耗时较长 )已不能再比较出两种水进入细胞的快慢了。
    并且在之前做观察实验时也发现,最开始的时候,小分子团水中红细胞破裂更快,但是几分钟后,两种水中扩散情况差不多了,已不能再比较溢出的血红蛋白含量高低。
    3. 结论
    当 NaCl泡液浓度为 0.9%时,B组吸光度均大于 A组,说明用小分子团水配制的溶液中红细胞溶血速度更快,小分子团图 3 0.8%的 NaCl溶液实验结果分布图0.9%的 NaCl溶液实验结果分布图水更容易进入细胞,具有更好的渗透性。
    参考文献
    [1]李福志,张晓健,吕木坚 .用 170核磁共振研究液态水的团簇结构 [J] .环境科学学报,2004,24,
    [2] 张敏,李青山,秦凯 .小分子团水对化合物溶解性影响的微型实验设计 [J] .内蒙古民族大学学报,2009,15,
    [3] Z.Z.Yang, Y.Wu, D.X Zhao. J. Chem. Phys. 2004,
    [5] J.L.Kuo, M.L.Klein. J. Chem. Phys. 2005,
    [9]张建平 .水分子团簇结构的改变及其生物效应 [J].化学通报,2004,4,
    [10]赵林 .水的六环结构及其对溶菌酶热变性的影响 [J] .天津大学学报,2000,33,
    [11]张俊峰 .水分子簇研究进展及在血液透析中的应用前景 [J] .国外医学移植与血液净化,2005,3,
    [12]郭润霞 .磁力活化水对骨钙、高脂血症和脂质过氧化的影响 [J].环境与健康杂志, 2000,17,
    [13]邹静,张青,唐冰,尚北城 .紫外分光光度法测定吐温 80对人红细胞和兔红细胞的溶血度[J]. 西南国防医药,2004,14,
 
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