小分子團水與普通蒸餾水的紅細胞滲透速率比較

摘 要:小分子團水的強溶解能力在很多方面已有所證明，但缺少小分子團水強滲透性的研究。用小分子團水與普通蒸餾水配制不同濃度的氯化鈉溶液，加入到等量紅細胞中，離心之后通過測定上清液吸光度比較血紅蛋白含量，從而比較小分子團水與普通蒸餾水對紅細胞的滲透速率快慢。

關鍵詞:小分子團水 紅細胞 滲透性

中圖分類號:R446 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0006-02

1 引言

在液態水中除了存在單個的水分子外，還存在著由若干水分子通過氫鍵結合的水分子團簇(water cluster)。水的這種團簇結構是引起它的粘度、表面張力、熔點、沸點以及熱容等數值都很高的原因[1]。醫學博士林秀光1985年開始研究小分子團水并提出其概念[2]，近年來，有研究者開始研究水的不同團簇結構可能對人體健康產生的影響，圖1。

隨著光譜科學和微觀測試技術的發展及分子軌道理論的介入，水分子簇結構的研究進入了量子時期，各種理論和計算方法(ab initio method、the empirical force ?eld approaches、density functional theory 、quantum cluster equilibrium theory 、Monte Carlo simulations、Car-Parrinello method等)揭示了液態水分子簇的存在結構、穩定能量、力學機制等特點[3-8]，總結出環狀六水分子簇具有最穩定結構的結論[9-10]。各種理論計算和實驗研究證明，自然條件下水是以水分子簇形式存在，而且水的微觀結構具有重要的生物功能。許多國內外學者認為，改變水分子簇大小可以使水在生物體中的作用發生變化，減少水分子簇中的水分子個數，可以增加水的生物膜透過率，增強生物體的新陳代謝功能，達到改變生物體機能的效果[11]。一些研究表明，小分子團健康水具有強滲透力、強溶解力，在一定程度上可以增強生物體的新陳代謝、血脂代謝、酶活性以及免疫功能[12]。

人體液中最重要的成分是水，水是維持細胞生存，發揮功能最關鍵的因素。水迅速通過細胞膜出入細胞是保證細胞正常新陳代謝的關鍵，但細胞膜的結構不利于水的自由出入。早期生理學家已知膜上存在一些孔道便于水的出入，但直到1990年才發現膜上存在由蛋白質組成的運輸水的“水通道”。到目前為止，水通道的許多問題及與疾病發生的關系仍然是科學研究的前沿。有些對通道研究的結果已獲得諾貝爾科學獎。除通道的改變能影響細胞內外水的交換外，水分子團的結構、形態也極大地影響水分子出入細胞的速率，分子團越小，水分子進出細胞的速度就越快。

正常狀態下紅細胞內的滲透壓與血漿滲透壓大致相等，這對保持紅細胞的形態甚為重要。將機體紅細胞置于等滲溶液(NaCl/0.9％)中，它能保持正常的大小和形態。但如果將紅細胞置于低滲NaCl溶液中，水分進入細胞，紅細胞膨脹變成球形，可至膨脹而破裂，血紅蛋白釋放入溶液中，稱為溶血。本研究根據紅細胞破裂釋放出的血紅素在414nm左右波長處具有最大吸收這一特性，采用紫外分光光度法精確地測定兩種水配制的不同濃度NaCl溶液對人紅細胞的溶血度，證明小分子團水比普通水更容易進入細胞。

2 實驗部分

2.1 實驗儀器及材料

試管、100.0ml容量瓶、燒杯、紫外可見分光光度計、NaCl(分析純)、普通蒸餾水、小分子團水(用頻譜儀制備)。

2.2 實驗方法

1)用駿豐頻譜儀制備小分子團水。2)用普通蒸餾水和小分子團水配制0.3%，0.6%，0.8%，0.9%NaCl溶液各100ml，分別設為A組和B組。3)取樣品血液置有容器內，離心去血漿、血小板，白血球;用0.9%NaCl溶液洗滌，離心2～3次(3000r/min)，至離心上清液不顯紅色，吸去上清液，留下紅細胞備用。4)取20ul紅細胞置于容器底部，再分別同時加入配制的各種溶液3ml。5)溶血度測定離心3min(3000r/min)，吸取上清液，以0.9%NaCl溶液為空白對照，在414nm波長處測定其吸收度。

6)重復10次。

2.3 實驗結果及分析

1)加入0.3%的NaCl溶液后，由于滲透壓太高，紅細胞溶血速度很快，最后上清液中血紅素含量太高，超過了儀器的檢測范圍。

2)加入0.6%的NaCl溶液后，結果如下:

A組

1、0.4072、0.172

3、0.1754、0.376

5、0.3046、0.321

7、0.3678、0.223

9、0.30210、0.228

B組

1、0.5922、0.580

3、0.4094、0.419

5、0.2816、0.233

7、0.2828、0.200

9、0.22310、0.193

3)加入0.8%的NaCl 溶液后，結果如下:

A組

1、0.1232、0.114

3、0.0944、0.277

5、0.1736、0.153

7、0.1648、0.401

9、0.39210、0.364

B組

1、0.1452、0.163

3、0.1154、0.148

5、0.1686、0.117

7、0.1268、0.216

9、0.30010、0.274

4)加入0.9%的NaCl 溶液后，結果如下:

A組

1、0.2452、0.315

3、0.3724、0.265

5、0.1476、0.219

7、0.4178、0.512

9、0.54810、0.438

B組

1、0.3402、0.651

3、0.4524、0.305

5、0.1766、0.331

7、0.8268、0.991

9、0.56910、0.588

根據實驗數據可看出，當NaCl溶液濃度為0.6%和0.8%時，實驗結果很不規律，不能比較出小分子團水與普通蒸餾水進入細胞的快慢;而NaCl溶液濃度為0.9%時，小分子團水組的吸光度均大于普通蒸餾水組。

可能原因:NaCl溶液濃度為0.9%時，溶液滲透壓與紅細胞滲透壓接近，紅細胞溶血非常緩慢，主要是靠水通道吸水，而小分子團水又比普通蒸餾水更易通過水通道進入細胞，所以測出的血紅蛋白含量更大;而當NaCl溶液濃度更小時，滲透壓的影響較大，紅細胞很快破裂(需要離心等步驟，耗時較長)，已不能再比較出兩種水進入細胞的快慢了。并且，在之前做觀察實驗時，也發現，最開始的時候，小分子團水中紅細胞破裂更快，但是幾分鐘后，兩種水中擴散情況差不多了，已不能再比較溢出的血紅蛋白含量高低。

3 結論

當NaCl溶液濃度為0.9%時，B組吸光度均大于A組，說明用小分子團水配制的溶液中紅細胞溶血速度更快，小分子團水更容易進入細胞，具有更好的滲透性。

參考文獻

[1]李福志，張曉健，呂木堅.用170核磁共振研究液態水的團簇結構[J].環境科學學報，2004.

[2]張敏，李青山，秦凱.小分子團水對化合物溶解性影響的微型實驗設計[J].內蒙古民族大學學報，2009.

[3]Z.Z.Yang，Y.Wu，D.X Zhao.J. Chem. Phys.2004.

[4]H.M.Lee，S.B.Suh， P.Tarakeshwar， K.S. Kim.J.Chem.Phys.2005.

[5]J.L.Kuo，M.L.Klein.J.Chem.Phys. 2005.

[6]B.Kirchnera.J.Chem.Phys.2005.

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