小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运速率*1

洪康康， 邵邻相

(浙江师范大学 化学与生命科学学院,浙江 金华 321004)

小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运速率*1

洪康康， 邵邻相

(浙江师范大学 化学与生命科学学院,浙江 金华 321004)

研究了小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运速率．采用低渗水样处理鸡血红细胞悬液、倒置显微镜观察细胞吸胀过程并拍照记录，统计了显微拍摄照片中的细胞胀破率，比较了各水样在鸡血红细胞膜上的转运速率．结果表明，在低渗条件下，小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运速率小于普通水．鸡血红细胞悬液和碳酸氢钠水溶液混合后观察细胞胀破率，发现随着pH值增大，水分子在鸡血红细胞膜上的转运速率变慢.小分子团水低渗处理效果与碳酸氢钠水溶液(较高pH值)低渗处理效果类似．在低渗条件下小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运速率比普通水更慢，可能与小分子团水的高pH值相关．

小分子团水；胀破率；pH；转运速率；鸡血红细胞

水是细胞最重要的组成部分．普通水由10个以上水分子组成一个水分子团簇，叫大分子团水.小分子团水由5～6个水分子缔结而成．小分子团水的开发利用具有巨大的经济价值，水分子团簇结构已逐渐成为科学研究的热点之一[1-4]．用17O核磁共振谱线宽技术发现小分子团水的团簇比普通水更小[5]，拉曼诱导克尔效应实验发现小分子团水的存在结构不如普通水稳定[6]．普通水转变为小分子团水后,会对蛋白质的水合特性、氨基酸分子间氢键的强弱及溶菌酶的活性产生影响[7-11]，能促进人血红细胞对Cu2+的摄入[12]，增强水自身的溶解力、渗透力、代谢力、扩散力和乳化力[13-14]．

一些企业的宣传资料认为，小分子团水具有比普通水更快的进出细胞的速率，具有促进细胞新陈代谢的作用.然而，小分子团水的团簇结构对水分跨膜转运速率影响的相关研究文献甚少，笔者检索到的文献仅有1篇：叶红梅等[15]用骏丰频谱仪制备的小分子团水与普通蒸馏水配制不同浓度的氯化钠溶液，加入红细胞后离心，测上清液的吸光度比较血红蛋白含量，从而对小分子团水与普通蒸馏水对红细胞的渗透速率进行了比较．

小分子团水是否能更快地进出细胞、促进新陈代谢，存在巨大的争议．本文采用小分子团水低渗处理鸡血红细胞，倒置显微镜观察细胞吸胀过程并拍照记录，统计了显微图片中的细胞胀破率，从细胞水平验证了小分子团水的团簇结构是否具有促进水分子跨膜转运速率的能力，为小分子团水的商业开发提供实验依据．

1 材料与方法

1.1水样来源

蒸馏水由SZ-96A型自动纯水蒸馏器制备；超纯水由南京易普易达纯水器制备；娃哈哈纯净水购自杭州娃哈哈集团；农夫山泉矿泉水购自农夫山泉股份有限公司；自来水来自本实验室.1号小分子团水购自××××生物科技有限公司；2号小分子团水购自×××生物营养科技有限公司．

1.2鸡血红细胞悬液的制备

杏花鸡购自农贸市场．鸡翅根部取血[16]，肝素钠抗凝[17]，鸟类生理盐水清洗，Sigma离心机1 000 r/min离心5 min，清洗3遍，制备成400倍的鸡血红细胞悬液．

1.3水样理化性质的检测

HANNA 213型离子酸度计(HI1053纯水专用电极)测量水样的pH；2WAJ型阿贝折射仪测量水样的折光率；DDS-307型电导率仪测量水样的电导率；BZY-101表面张力仪测量水样的表面张力；Ultrospec 4000紫外光谱仪测量水样在190～300 nm波长的紫外吸收光谱．

1.4鸡血红细胞胀破率的检测

在48孔细胞板上，每孔加入鸡血红细胞悬液70 μL和水样130 μL，混匀后立即开启显微镜定时拍照摄影功能，将48孔细胞板放置于倒置显微镜载物台上，13 min后拍照结束，统计显微拍摄照片中的细胞胀破率．

1.5水样和鸡血红细胞悬液混合液pH的测定

鸡血红细胞悬液35 mL，处理组水样65 mL，混匀，测定pH值．

1.6pH对鸡血红细胞胀破率的影响

分别配置浓度为0.037，0.074，0.111，0.148，0.185，0.222，0.259，0.296，0.333和0.370 mol/L碳酸氢钠溶液，与红细胞悬液按体积比为65∶35混合后，测量混合液的pH值．

另取上述不同浓度的碳酸氢钠溶液，与红细胞悬液作用后测定细胞胀破率．

1.7数据分析

2 结果与讨论

2.17种水样的理化性质

如表1和图1所示：电导率高低和水样本身的离子浓度呈正相关，1号小分子团水和2号小分子团水的电导率差异显著；折光率高低和水样的密度相关，7种水样的折光率相同；表面张力是液体表面由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力，小分子团水与普通水在液体表面张力上无明显差异；紫外吸收值与水样中所含杂质相关，小分子团水含有杂质的量比农夫山泉矿泉水少，比蒸馏水多；小分子团水与普通水在理化性质上相比，最显著的差异是小分子团水具有较高的pH值．

表1 7种水样的pH、电导率、折光率和表面张力

注：与对照组比较，*表示P<0.05，**表示P<0.01．

图1 7种水样190～300 nm紫外光吸收光谱

2.2不同水样对鸡血红细胞胀破率的影响

由表2可见，7种水样按细胞胀破率由大到小排序，依次是：超纯水、娃哈哈纯净水、蒸馏水、自来水、农夫山泉矿泉水、2号小分子团水和1号小分子团水．1号小分子团水和2号小分子团水的胀破率无明显的差异(卡方值P<0.05)．

表2 7种水样处理13 min后鸡血红细胞的胀破率

由图2可见：正常鸡血红细胞在形态上呈尖梭状；蒸馏水(pH 6.54)、超纯水(pH 6.50)和娃哈哈纯净水(pH 6.58)的鸡血红细胞胀破的细胞内容物大量外泄，仅留下血影，而未胀破的细胞在形态上呈圆球状;农夫山泉矿泉水(pH 7.11)的未胀破鸡血红细胞一部分呈圆球状，一部分呈圆梭状;1号小分子团水(pH 7.49)的未胀破鸡血红细胞大部分呈圆梭状，小部分呈尖梭状;2号小分子团水(pH 8.53)的未胀破鸡血红细胞大部分呈尖梭状．鸡血红细胞在胀破率和形态上的变化可能与水样的pH相关．

图2 7种水样低渗处理13 min对鸡血红细胞形态的影响

2.3pH对鸡血红细胞胀破率的影响

小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运比普通水更慢，是否与pH相关？笔者设计了pH对水分子在鸡血红细胞膜上转运速率影响的实验．由表3、表4和图3可见，随着pH值升高，鸡血红细胞的胀破率先显著下降、再保持稳定，且稳定后的胀破率和小分子团水处理组的胀破率十分接近(约9.5%)，说明小分子团水和较高pH值的碳酸氢钠水溶液在鸡血红细胞膜上的转运速率相似．对小分子团水和近似pH的水溶液关于细胞胀破率进行卡方检验，结果如表5所示：1号小分子团水的pH值介于7.39和7.48之间，1号小分子团水与pH 7.39混合液、pH 7.48混合液在细胞胀破效果上无显著差异(卡方值P<0.05)；2号小分子团水的pH值介于7.75和7.83之间，2号小分子团水和pH 7.75混合液、pH 7.83混合液在细胞胀破效果上无显著差异(卡方值P<0.05)．由图4可见：随着水样pH值的升高，尖梭形细胞的比例逐渐提高，圆梭形细胞的比例逐渐减少；当水样的pH值达到7.90及以上时，鸡血红细胞低渗处理13 min后的形态与正常状态下的鸡血红细胞形态相似．

表3 添加鸡血红细胞悬液前后水样的

表4 pH对鸡血红细胞胀破率的影响

图3 11种不同pH水样低渗处理13 min对鸡血红细胞形态的影响

表5 小分子团水和相似pH水溶液细胞胀破率的卡方检验结果

注：以对应的小分子团水为对照，*表示P<0.05，**表示P<0.01．

本研究表明，小分子团水在鸡血红细胞质膜上的跨膜转运速率主要受pH影响．Gordon等[18]指出，较高pH能起到抑制水通道蛋白1(AQP1)的作用.小分子团水可能通过较高的pH对鸡血红细胞的APQ1产生抑制作用，导致小分子团水比普通水在鸡血红细胞膜上转运的速率更慢．

图4 pH对鸡血红细胞胀破率的影响

3 结 论

1)在低渗条件下，小分子团水在鸡血红细胞膜上的转运速率小于普通水．2)小分子团水的pH值高于普通水．3)随着pH值升高，水分子在鸡血红细胞膜上的转运速率变慢．4)在低渗条件下小分子团水在鸡血红细胞膜上转运速率比普通水更慢，可能与小分子团水的高pH值相关．

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(责任编辑 薛 荣)

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，浙江金华人，硕士研究生．研究方向：细胞生物学．

邵邻相．E-mail： shaolinxiang@zjnu.cn

Q331

A

1001-5051(2015)02-0206-06