小分子團水在雞血紅細胞膜上的轉運速率*1

洪康康， 邵鄰相

(浙江師范大學 化學與生命科學學院,浙江 金華 321004)

小分子團水在雞血紅細胞膜上的轉運速率*1

洪康康， 邵鄰相

(浙江師范大學 化學與生命科學學院,浙江 金華 321004)

研究了小分子團水在雞血紅細胞膜上的轉運速率．采用低滲水樣處理雞血紅細胞懸液、倒置顯微鏡觀察細胞吸脹過程并拍照記錄，統計了顯微拍攝照片中的細胞脹破率，比較了各水樣在雞血紅細胞膜上的轉運速率．結果表明，在低滲條件下，小分子團水在雞血紅細胞膜上的轉運速率小于普通水．雞血紅細胞懸液和碳酸氫鈉水溶液混合后觀察細胞脹破率，發現隨著pH值增大，水分子在雞血紅細胞膜上的轉運速率變慢.小分子團水低滲處理效果與碳酸氫鈉水溶液(較高pH值)低滲處理效果類似．在低滲條件下小分子團水在雞血紅細胞膜上的轉運速率比普通水更慢，可能與小分子團水的高pH值相關．

小分子團水；脹破率；pH；轉運速率；雞血紅細胞

水是細胞最重要的組成部分．普通水由10個以上水分子組成一個水分子團簇，叫大分子團水.小分子團水由5～6個水分子締結而成．小分子團水的開發利用具有巨大的經濟價值，水分子團簇結構已逐漸成為科學研究的熱點之一[1-4]．用17O核磁共振譜線寬技術發現小分子團水的團簇比普通水更小[5]，拉曼誘導克爾效應實驗發現小分子團水的存在結構不如普通水穩定[6]．普通水轉變為小分子團水后,會對蛋白質的水合特性、氨基酸分子間氫鍵的強弱及溶菌酶的活性產生影響[7-11]，能促進人血紅細胞對Cu2+的攝入[12]，增強水自身的溶解力、滲透力、代謝力、擴散力和乳化力[13-14]．

一些企業的宣傳資料認為，小分子團水具有比普通水更快的進出細胞的速率，具有促進細胞新陳代謝的作用.然而，小分子團水的團簇結構對水分跨膜轉運速率影響的相關研究文獻甚少，筆者檢索到的文獻僅有1篇：葉紅梅等[15]用駿豐頻譜儀制備的小分子團水與普通蒸餾水配制不同濃度的氯化鈉溶液，加入紅細胞后離心，測上清液的吸光度比較血紅蛋白含量，從而對小分子團水與普通蒸餾水對紅細胞的滲透速率進行了比較．

小分子團水是否能更快地進出細胞、促進新陳代謝，存在巨大的爭議．本文采用小分子團水低滲處理雞血紅細胞，倒置顯微鏡觀察細胞吸脹過程并拍照記錄，統計了顯微圖片中的細胞脹破率，從細胞水平驗證了小分子團水的團簇結構是否具有促進水分子跨膜轉運速率的能力，為小分子團水的商業開發提供實驗依據．

1 材料與方法

1.1水樣來源

蒸餾水由SZ-96A型自動純水蒸餾器制備；超純水由南京易普易達純水器制備；娃哈哈純凈水購自杭州娃哈哈集團；農夫山泉礦泉水購自農夫山泉股份有限公司；自來水來自本實驗室.1號小分子團水購自××××生物科技有限公司；2號小分子團水購自×××生物營養科技有限公司．

1.2雞血紅細胞懸液的制備

杏花雞購自農貿市場．雞翅根部取血[16]，肝素鈉抗凝[17]，鳥類生理鹽水清洗，Sigma離心機1 000 r/min離心5 min，清洗3遍，制備成400倍的雞血紅細胞懸液．

1.3水樣理化性質的檢測

HANNA 213型離子酸度計(HI1053純水專用電極)測量水樣的pH；2WAJ型阿貝折射儀測量水樣的折光率；DDS-307型電導率儀測量水樣的電導率；BZY-101表面張力儀測量水樣的表面張力；Ultrospec 4000紫外光譜儀測量水樣在190～300 nm波長的紫外吸收光譜．

1.4雞血紅細胞脹破率的檢測

在48孔細胞板上，每孔加入雞血紅細胞懸液70 μL和水樣130 μL，混勻后立即開啟顯微鏡定時拍照攝影功能，將48孔細胞板放置于倒置顯微鏡載物臺上，13 min后拍照結束，統計顯微拍攝照片中的細胞脹破率．

1.5水樣和雞血紅細胞懸液混合液pH的測定

雞血紅細胞懸液35 mL，處理組水樣65 mL，混勻，測定pH值．

1.6pH對雞血紅細胞脹破率的影響

分別配置濃度為0.037，0.074，0.111，0.148，0.185，0.222，0.259，0.296，0.333和0.370 mol/L碳酸氫鈉溶液，與紅細胞懸液按體積比為65∶35混合后，測量混合液的pH值．

另取上述不同濃度的碳酸氫鈉溶液，與紅細胞懸液作用后測定細胞脹破率．

1.7數據分析

2 結果與討論

2.17種水樣的理化性質

如表1和圖1所示：電導率高低和水樣本身的離子濃度呈正相關，1號小分子團水和2號小分子團水的電導率差異顯著；折光率高低和水樣的密度相關，7種水樣的折光率相同；表面張力是液體表面由于分子引力不均衡而產生的沿表面作用于任一界線上的張力，小分子團水與普通水在液體表面張力上無明顯差異；紫外吸收值與水樣中所含雜質相關，小分子團水含有雜質的量比農夫山泉礦泉水少，比蒸餾水多；小分子團水與普通水在理化性質上相比，最顯著的差異是小分子團水具有較高的pH值．

表1 7種水樣的pH、電導率、折光率和表面張力

注：與對照組比較，*表示P<0.05，**表示P<0.01．

圖1 7種水樣190～300 nm紫外光吸收光譜

2.2不同水樣對雞血紅細胞脹破率的影響

由表2可見，7種水樣按細胞脹破率由大到小排序，依次是：超純水、娃哈哈純凈水、蒸餾水、自來水、農夫山泉礦泉水、2號小分子團水和1號小分子團水．1號小分子團水和2號小分子團水的脹破率無明顯的差異(卡方值P<0.05)．

表2 7種水樣處理13 min后雞血紅細胞的脹破率

由圖2可見：正常雞血紅細胞在形態上呈尖梭狀；蒸餾水(pH 6.54)、超純水(pH 6.50)和娃哈哈純凈水(pH 6.58)的雞血紅細胞脹破的細胞內容物大量外泄，僅留下血影，而未脹破的細胞在形態上呈圓球狀;農夫山泉礦泉水(pH 7.11)的未脹破雞血紅細胞一部分呈圓球狀，一部分呈圓梭狀;1號小分子團水(pH 7.49)的未脹破雞血紅細胞大部分呈圓梭狀，小部分呈尖梭狀;2號小分子團水(pH 8.53)的未脹破雞血紅細胞大部分呈尖梭狀．雞血紅細胞在脹破率和形態上的變化可能與水樣的pH相關．

圖2 7種水樣低滲處理13 min對雞血紅細胞形態的影響

2.3pH對雞血紅細胞脹破率的影響

小分子團水在雞血紅細胞膜上的轉運比普通水更慢，是否與pH相關？筆者設計了pH對水分子在雞血紅細胞膜上轉運速率影響的實驗．由表3、表4和圖3可見，隨著pH值升高，雞血紅細胞的脹破率先顯著下降、再保持穩定，且穩定后的脹破率和小分子團水處理組的脹破率十分接近(約9.5%)，說明小分子團水和較高pH值的碳酸氫鈉水溶液在雞血紅細胞膜上的轉運速率相似．對小分子團水和近似pH的水溶液關于細胞脹破率進行卡方檢驗，結果如表5所示：1號小分子團水的pH值介于7.39和7.48之間，1號小分子團水與pH 7.39混合液、pH 7.48混合液在細胞脹破效果上無顯著差異(卡方值P<0.05)；2號小分子團水的pH值介于7.75和7.83之間，2號小分子團水和pH 7.75混合液、pH 7.83混合液在細胞脹破效果上無顯著差異(卡方值P<0.05)．由圖4可見：隨著水樣pH值的升高，尖梭形細胞的比例逐漸提高，圓梭形細胞的比例逐漸減少；當水樣的pH值達到7.90及以上時，雞血紅細胞低滲處理13 min后的形態與正常狀態下的雞血紅細胞形態相似．

表3 添加雞血紅細胞懸液前后水樣的

表4 pH對雞血紅細胞脹破率的影響

圖3 11種不同pH水樣低滲處理13 min對雞血紅細胞形態的影響

表5 小分子團水和相似pH水溶液細胞脹破率的卡方檢驗結果

注：以對應的小分子團水為對照，*表示P<0.05，**表示P<0.01．

本研究表明，小分子團水在雞血紅細胞質膜上的跨膜轉運速率主要受pH影響．Gordon等[18]指出，較高pH能起到抑制水通道蛋白1(AQP1)的作用.小分子團水可能通過較高的pH對雞血紅細胞的APQ1產生抑制作用，導致小分子團水比普通水在雞血紅細胞膜上轉運的速率更慢．

圖4 pH對雞血紅細胞脹破率的影響

3 結 論

1)在低滲條件下，小分子團水在雞血紅細胞膜上的轉運速率小于普通水．2)小分子團水的pH值高于普通水．3)隨著pH值升高，水分子在雞血紅細胞膜上的轉運速率變慢．4)在低滲條件下小分子團水在雞血紅細胞膜上轉運速率比普通水更慢，可能與小分子團水的高pH值相關．

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(責任編輯 薛 榮)

Smallmoleculesofwater′stransmembranetransportspeedwithinchickenerythrocytemembrane

HONG Kangkang, SHAO Linxiang

(CollegeofChemistryandLifeSciences,ZhejiangNormalUniversity,JinhuaZhejiang321004,China)

It was studied the transmembrane transport speed of small water molecules within chicken erythrocyte membrane. Several kinds of hypotonic water were used in the experiment with chicken erythrocytes, inverted microscope was used to observating and recording. The results showed that small molecules of waters′ transmembrane transport speed were lower than that of ordinary water′s. When different concentrations of sodium bicarbonate solution acted on chicken erythrocytes, it was found that the higher of the pH, the higher of the cell burst rate. When the pH of sodium bicarbonate solution was high, the effect on cells burst rate of sodium bicarbonate solution was more similar to small molecules of water′s. The transmembrane transport speed of small molecules of water was lower than ordinary water′s, because the value of small molecules of water′s pH was high.

small molecules of water; cell burst rate; pH; transport rate; chicken erythrocyte membrane

10.16218/j.issn.1001-5051.2015.02.015

2014-12-15

洪康康(1990-)，男，浙江金華人，碩士研究生．研究方向：細胞生物學．

邵鄰相．E-mail： shaolinxiang@zjnu.cn

Q331

A

1001-5051(2015)02-0206-06