蚌埠市生物论文评比

略论哺乳动物（人类）红细胞

       安徽省蚌埠铁路中学      彭介刚

略论哺乳动物（人类）红细胞

摘要：有关哺乳动物（人类）红细胞的相关知识点散布在现行高中生物教材(必修、选修)中，常成为高考命题的切入点。本文从红细胞的形成、自身代谢、凝集等方面进行总结，

关键词：哺乳动物   红细胞   血红蛋白   代谢   凝集

我们知道哺乳动物（人类）成熟的红细胞内没有细胞核和相应的各种细胞器，不仅在动物体内起着非常重要的生理作用，还可作为生物科学某些领域研究的好材料, 且高中生物教材涉及的地方有多处。哺乳动物（人类）的红细胞是双面凹的圆饼状。边缘较厚，而中间较薄，就好像是一个甜甜圈一样，只是当中没有一个洞而已。这种形状可以最大限度的从周围摄取氧气。同时它还具有柔韧性，使得它可以通过毛细血管，并释放氧分子，直径通常是6μm～8μm。那么其中的血红蛋白是怎么产生的？它是如何进行相关代谢活动的？它与血型的决定有着怎样的关系？因此，有关红细胞知识点常成为高考命题的切入点，高三的复习试卷中多次出现以此为背景的题目，学生多有困惑，下文就此问题，说说笔者的看法：

一． 红细胞中的血红蛋白来源及无核、无细胞器的问题

一个原始红细胞是由骨髓造血干细胞经过连续地增殖分化，依次经过早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞、网织红细胞等阶段而形成的。网织红细胞形成后，还需要经过大约48小时，才发育成为成熟的红细胞，然后离开骨髓进入血液循环。一个原始红细胞经过增殖分化，可产生16个成熟的红细胞。在原始红细胞发育早期，即早幼红细胞阶段，细胞体积变小，细胞质呈强嗜碱性，游离核糖体丰富，开始合成血红蛋白，核内染色体浓缩成块，核仁消失．以后的发育中，血红蛋白合成量增加，细胞中缺乏细胞器。最后，核被排出，成了终末分化的无核红细胞。那么为什么红细胞会“丢失”了核与其他的细胞器呢？这恰恰是红细胞分化（特化）的结果。按照结构和功能相适应的原则，红细胞的这些特点与其交换CO₂ 和O₂密切相关。细胞体积小，呈圆形，有利于在血管内快速运行，体积小则相对表面积大，有利于提高气体交换效率。细胞内主要是血红蛋白，有助于结合更多的CO₂ 和O₂。红细胞的机能主要由血红蛋白完成，但血红蛋白只有在红细胞内才能发挥作用，如果红细胞破裂，血红蛋白被释放到血浆中，将丧失作用。所以红细胞这种高度特化结构是与其功能紧密相关的。这样，红细胞就成为仅有细胞膜包围着的内含大量血红蛋白的特殊细胞。由于无细胞核，成熟的红细胞的寿命一般只有120天左右。

例、人的红细胞和精子的寿命都很短，这一事实体现了（     ）

A、环境因素的影响          B、功能对寿命的决定 

 C、核质相互依存的关系      D、遗传因素的作用
[解析]  此题考查红细胞的寿命和细胞的完整性。细胞的各个部分不是彼此孤立的，而是互相紧密联系、协调一致的，实际上一个细胞就是一个有机的统一整体，细胞只有保持完整性，才能够正常地完成各项生命活动。例如人体成熟的红细胞、人工去核的细胞和丢弃大部分细胞质的精子细胞，一般不能存活多久，有力地说明细胞完整性的重要意义。故答案选C。

例、下列属于衰老的人体红细胞特征（     ）
①细胞内水分减少，细胞萎缩   ②某些酶活性降低    ③色素积累增多   ④核体积增大
   A、①②③④   B、①②③    C、①②④   D、②③④

[解析]  此题考查红细胞衰老特征。人和哺乳动物的成熟红细胞无细胞核和细胞器，衰老的红细胞没有核体积变化这个特征，所以答案应选B。

例、科学家在进行细胞膜化学成分的分析时，需制备较纯净的细胞膜。从真核细胞分离出纯的细胞膜较为困难，因为会有细胞内其他膜的混杂。而哺乳动物（或人）的成熟的红细胞，没有内膜，没有细胞核，将其特殊处理后造成细胞破裂发生溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构就是较纯净的细胞膜，在生物学上称为“血影”。对“血影”的分析得知其化学组成如下：蛋白质49%，脂类43%，糖类8%。1925年E•Gorter和F•Gredel用有机溶剂将“血影”中的脂类提取出来，使其在空气—水面上铺展成单分子层，所形成的薄膜面积是原来细胞整个表面积的二倍。请分析作答：
（1）磷脂分子参与构成动物细胞的________________等（至少答出4个）。
（2）如何处理红细胞才能使其发生溶血现象？____________________。
（3）红细胞溶血后，溶出细胞外的物质应该是________。这种物质特性是_________，  

因而使红细胞具有_________的功能。
（4）“血影”的化学成分中的脂类主要是哪一类？________。它是构成细胞膜_______。
（5）脂类单分子层的面积是细胞表面积的二倍。这说明了_______________。
答案   此题考红细胞的应用研究――制备较纯净的细胞膜（在生物学上称为“血影”）
     （１）细胞膜、核膜、线粒体、内质网、高尔基体

（2）置于蒸馏水中，使其渗透吸水而胀裂
（3）血红蛋白；容易与氧结合，也容易与氧分离；运输氧气  

（4）磷脂；基本骨架      （5）磷脂在细胞膜中是双分子层。

例：在人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能进行的生理活动是（    ）

A．DNA复制  B．转录和翻译  C．ATP合成  D．着丝点分裂

[解析]  红细胞的情况如下：1生物未成熟的红细胞中都有细胞核和众多细胞器  2哺乳动物成熟的红细胞中由于分化，没有细胞核和细胞器   3鸟类、爬行类、两栖类、鱼类等以及低等动物的成熟的红细胞中有细胞核和各种细胞器。蛙属于两栖纲，鸡属于鸟纲，根据上面的第3条，其红细胞中有细胞器，也就应该有线粒体，能合成ATP，根据第2条，人体成熟的红细胞中就没有线粒体，也就无法合成ATP了。不过上述说法只是中学生物课考察人的成熟红细胞中是否有ATP的，事实上，没有线粒体也会产生ATP，只不过产生的少而已。线粒体是大型生物进行有氧呼吸的场所，有氧呼吸可以高效率地利用葡萄糖产生ATP，而如果不用线粒体的话，在细胞质中就可以进行糖酵解产生少量的ATP。还可以进而通过无氧呼吸途径再进一步产生ATP，只不过没有有氧呼吸产生ATP的效率高。人的成熟红细胞得到ATP的方式主要通过糖酵解，1摩尔葡萄糖通过酵解可获得2摩尔的ATP。红细胞产生的ATP主要用于维持红细胞膜“钠泵”的正常功能，以保证红细胞的离子平衡。所以答案应选C

二．红细胞如何吸收葡萄糖的问题

红细胞摄取葡萄糖的方式是协助扩散。也就是在载体蛋白的协助下，葡萄糖沿着浓度梯度（电化学梯度）减小的方向进行。若以葡萄糖浓度为横坐标，转运速率为纵坐标，将会发现，协助运输曲线和酶促反应（横坐标为底物浓度）相似，也就是存在最大转运速度的现象（载体蛋白全部发挥作用）。这与小肠上皮细胞吸收葡糖糖的方式相异：上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，这是一种间接消耗能量的过程，也就是葡萄糖跨膜时要靠膜外侧所积累的Na+势（离子势的建立需要消耗ATP）来驱动，载体蛋白上两个结合位点必须同时与Na+和葡萄糖结合才能完成运输。

例：．某哺乳动物的一种成熟细胞不含DNA。下图中能正确表示在一定O2浓度范围内，K+进入该细胞的速度与O2浓度关系的是（   A   ）

  三．红细胞代谢的问题

红细胞的具体内环境是血浆，红细胞主要能源物质是血浆中的葡萄糖，葡萄糖以协助扩散的形式被吸收到红细胞内变成６－磷酸葡萄糖，其中约９０％－９５％经糖酵解被利用，约５％－１０％通过磷酸戊糖途径。成熟红细胞没有线粒体，糖酵解（也就是中学教材中提到的无氧呼吸）是其获能的主要方式。１摩尔葡糖糖酵解生成２摩尔ATP，虽然红细胞携带着大量的氧气，但是其自身并不消耗之，此时可深刻理解糖酵解过程是不需要氧气参与的。红细胞内电解质以钾最多，钠较少，血浆相反。所以红细胞产生的ATP主要用于维持红细胞“钠泵”的功能，以保证红细胞的离子平衡。当然，红细胞还有其他代谢途径，比如，2、3-DPG支路，氧化还原系统等，但是由于与中学教学关系不大，这里不再赘述。

例、缺乏有氧氧化酶系统的成熟红细胞，其直接依赖的能源物质为（    ）
A、蛋白质       B、葡萄糖       C、乳酸       D、脂肪

[解析]  此题考查红细胞生命活动直接依赖的能源物质是什么的问题。葡萄糖是任何活细胞直接依赖的、最常利用的能源物质，其代谢途径有无氧呼吸和有氧呼吸，缺乏有氧氧化酶系统的成熟红细胞仍然可以通过糖酵解（无氧呼吸）释放能量，只不过能量的利用效率较低而已。脂肪和蛋白质虽然可以分解释放能量，但需要经过转变，不能成为直接依赖的能源物质。乳酸是无氧呼吸的产物，更不是直接依赖的能源物质。故答案选B 。

例:下列物质中，不属于内环境组成成分的是(    )

A.血红蛋白     B.葡萄糖       C.二氧化碳和氧     D.抗体

[解析]  此题考查红细胞的成分和内环境的概念。血红蛋白是红细胞内部的成分，不在细胞外液（相对人体外部环境来说，又称为内环境），即血红蛋白不属于人体内环境组成成分。故答案选A。

 四．红细胞的凝集与血型系统

当一个人的红细胞同另一个人的血清混合时，有时可看到红细胞彼此凝集在一起，这种现象称为红细胞凝集反应。发生凝集反应是因为在红细胞膜上存在不同的抗原性物质，统称为凝集原，其实质是细胞膜上的糖蛋白，而在血清中则含有相应的特异性抗体，总称为凝集素。根据红细胞膜上所含凝集原的不同，可把人的血液分为不同的类型。现已发现的有ABO、MN、Rh等几十个血型系统。在常见的人类ABO血型系统中，红细胞含有两种不同的凝集原，分别称为A凝集原和B凝集原。与此相对应的的，血浆中含有两种不同的凝集素，即抗A凝集素和抗B凝集素。凡红细胞中含有凝集原A的血液，其血浆中不含抗A凝集素；凡红细胞中含有凝集原B的血液，其血浆中不含抗B凝集素。根据红细胞所含凝集原的种类，可将人类ABO血型系统分成四种主要类型。

ABO血型系统的凝集原和凝集素

例：红细胞内K+浓度是膜外的30倍，膜内的Na+浓度是膜内的6倍，维持这种K+、Na+分布不均匀是由膜上的____________所控制；红细胞膜上糖蛋白的糖支链具有高度的特异性，若去掉这些糖支链，就不会发生红细胞的凝集反应，说明细胞膜表面这些糖蛋白是 __________。                                            （载体蛋白  抗原）

例：假如科学家通过转基因技术，成功改造了某患血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能恢复正常。如果她与正常男性结婚，则婚后所生子女的表现型为（  C  ）

A．儿子、女儿全部正常           B．儿子、女儿中各一半正常

C．儿子全部有病，女儿全部正常   D．儿子全部正常，女儿全部有病

[解析]：通过转基因技术，成功改造了某患血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能恢复正常。但没有改变其原始生殖细胞基因型，仍为X^hX^h，所产生的卵细胞仍为X^h型。

五、有关红细胞的医学问题

我国成年男子正常每立方毫米血液平均约含红细胞500万个，女子较少约为420万。红细胞的数量常随年龄、季节、居住地方的海拔高度等因素而有增减，初生儿较多，可超过600万。儿童期较少，并保持于较低水平，至青春期逐渐增至成人水平。在长期居住于高原空气稀薄处的慢性缺氧情况下，使造血功能亢进，红细胞增多，网织红细胞也大量出现 (正常循环血液中网织红细胞仅为0.5%～1.5％)。
    正常情况下，单位容积中红细胞的数量和血红蛋白的含量高低一致，我国成年男子每100毫升血液中约含血红蛋白12～15克，女子约为11～14克(初生儿的血红蛋白含量较高，儿童期较低，以后渐增，至15～16岁接近成人水平)。
    红细胞数或血红蛋白量过少时，由于携带的O2和CO2不足，就不能适应机体代谢的需要。反之，红细胞过多则增加血流粘滞性等，出现红细胞过多症。