紅細胞專題復習

鄭靜霞

摘??要：高中階段關于紅細胞的知識頻繁出現，其中以哺乳動物紅細胞最為常見，歷年高考真題考題幾次以紅細胞為知識背景進行考查，由此可見紅細胞相關知識在高中階段的重要性，故在此加以總結，便于考生們系統掌握有關紅細胞的知識點。

關鍵詞：紅細胞;鐮刀型細胞貧血癥;呼吸方式

據統計，紅細胞的相關知識點分散在人教版高中生物三本必修教材的多個章節中，知識點比較零散。哺乳動物成熟紅細胞的形態、結構特殊，細胞成熟后沒有細胞核及眾多的細胞器，因此細胞的代謝、呼吸方式等也隨之發生變化，本文結合高中生物課本，從以下幾個方面分別介紹進行專題復習。

1.紅細胞的起源

紅細胞由骨髓中的造血干細胞分裂、分化形成（必修一P119），造血干細胞首先分化為原始紅細胞，再經過早幼紅細胞、中幼紅細胞、晚幼紅細胞和網織紅細胞階段，最后才發育為成熟紅細胞。

2.生存環境

紅細胞生活的直接環境是血漿，與血漿直接進行物質交換（必修三P5）。

3.形態與顏色

顯微鏡下可見人的紅細胞呈雙凹型結構、紅色（必修二P80）。這種形態有什么意義？物質運輸效率與細胞的相對表面積成正比，紅細胞雙面凹結構，增大了細胞的表面積，有利于提高氣體交換效率，同時使紅細胞易變形，更容易通過毛細血管。

4.結構和功能

在發育成熟過程中，哺乳動物的核逐漸退化，并從細胞中排出，為能攜帶氧氣的血紅蛋白騰出空間，故人和其他哺乳動物成熟紅細胞中沒有細胞核和眾多的細胞器（必修一P40-41），這與紅細胞運輸氧氣的功能相適應。紅細胞的功能主要是由血紅蛋白來完成的，血紅蛋白的特點是在氧氣濃度高的地方與氧氣結合，在氧氣濃度低的地方與氧氣分離，就是依靠特性完成氧氣的運輸。

5.紅細胞的跨膜運輸方式

哺乳動物成熟的紅細胞分別通過哪種方式吸收氧氣、葡萄糖和K離子？氧氣屬于氣體，分子很小，很容易自由地通過細胞膜的磷脂雙分子層，故氧氣以自由擴散的形式進入紅細胞，借助血液的流動，將氧氣運輸到全身各處。紅細胞膜表面有一種特殊的蛋白質，它對葡萄糖有特殊的親和力，在運輸過程中蛋白質發生構象變化，使葡萄糖從紅細胞外運輸到紅細胞內，此過程不需要能量，因此紅細胞吸收葡萄糖的方式是協助擴散，而紅細胞吸收離子一般都是通過主動運輸完成的。

6.紅細胞的呼吸方式

大多數真核細胞存在兩類呼吸酶系，即無氧呼吸酶系和有氧呼吸酶系，哺乳動物紅細胞屬于真核細胞，成熟后喪失線粒體，而線粒體是真核細胞進行有氧呼吸的主要場所，故其只能進行無氧呼吸，紅細胞自身攜帶氧氣，都自身并不能利用氧氣，葡萄糖以協助擴散的方式被吸收到紅細胞內，變成6-磷酸葡萄糖，其中90%-95%經糖酵解被利用，1mol葡萄糖產生2molATP，這也與紅細胞成熟后自身代謝速率大大降低相適應的。

7.哺乳動物紅細胞的生命歷程和基因表達情況

哺乳動物紅細胞在分化過程中排核和喪失細胞器，細胞本身已高度分化，永久失去分裂能力，只能由骨髓中的造血干細胞分裂分化而來，而正常細胞都有一定的壽命，在特定基因的指導下，細胞最終發生衰老、凋亡，形成的凋亡小體最后由吞噬細胞消化分解，實現個體內細胞的自然更新。雖然成熟紅細胞沒有細胞核及眾多細胞器，細胞內沒有基因及其表達，但細胞質早期儲備的RNA和蛋白質發揮重要作用，細胞內主要成分血紅蛋白，是在核退化前就已經合成的，核退化消失后就不能再合成。一般來說，紅細胞的壽命比較短，只能存活120天左右。并不是所有生物的紅細胞都沒有細胞核、都不會分裂，鳥類、兩棲類、魚類等的紅細胞都是有核的，人教版生物教材中介紹蛙的紅細胞進行無絲分裂，分裂過程無染色體和紡錘絲的產生，但有DNA復制。

8.與紅細胞相關的實驗

紅細胞不僅在動物體內起著非常重要的生理作用，還可以作為生物學實驗的好材料。比如，體驗制備細胞膜的方法實驗（必修一P40），哺乳動物紅細胞成熟后無核膜和細胞器膜，將豬等哺乳動物新鮮的紅細胞置于清水中，細胞吸水漲破，即可獲取純凈的細胞膜，從而為鑒定細胞膜化學組成提供材料。

人教版高中必修一課本中介紹，1925年，德國科學家Gorter和Grended用丙酮提取人紅細胞膜的脂質，并在水-空氣界面鋪展成單層分子，結果測定單層分子的面積為紅細胞表面積的兩倍，由此得出結論：細胞中的脂質分子排列為連續的兩層（必修一P65）。

在做DNA的粗提取和鑒定實驗時，選用有細胞核的雞血為材料，且DNA含量較多，而人和哺乳動物成熟的紅細胞內沒有細胞核，不宜做實驗材料。

9.基因突變——鐮刀型細胞貧血癥

鐮刀型細胞貧血癥是一種常染色體隱性遺傳病，該癥發生的直接原因是組成血紅蛋白的某個氨基酸發生替換，如下圖所示。基因上T//A變為A//T，則其基因對應編碼的氨基酸種類由原來的谷氨酸變成纈氨酸，使血紅蛋白的上氨基酸序列發生變化，血紅蛋白的結構異常，其攜帶氧氣的功能只有正常紅細胞的一半，患者的紅細胞呈鐮刀狀，這樣的紅細胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴重時會導致死亡，取患者血液制片，光學顯微鏡觀察紅細胞的形態，或在分子水平上進行基因診斷。

參考文獻

[1]??李星婷.“紅細胞專題復習課”的教學設計[J].生物學教學.2018（06）

[2]??杜惠東.對哺乳動物成熟紅細胞的幾點思考[J].生物學教學.2016（1）