红细胞专题复习获奖科研报告

红细胞专题复习获奖科研报告摘

要：高中阶段关于红细胞的知识频繁出现，其中以哺乳动物红细胞最为常见，历年高考真题考题几次以红细胞为知识背景进行考查，由此可见红细胞相关知识在高中阶段的重要性，故在此加以总结，便于考生们系统掌握有关红细胞的知识点。

关键词：红细胞;镰刀型细胞贫血症;呼吸方式

据统计，红细胞的相关知识点分散在人教版高中生物三本必修教材的多个章节中，知识点比较零散。哺乳动物成熟红细胞的形态、结构特殊，细胞成熟后没有细胞核及众多的细胞器，因此细胞的代谢、呼吸方式等也随之发生变化，本文结合高中生物课本，从以下几个方面分别介绍进行专题复习。

1.红细胞的起源

红细胞由骨髓中的造血干细胞分裂、分化形成（必修一P119），造血干细胞首先分化为原始红细胞，再经过早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞和网织红细胞阶段，最后才发育为成熟红细胞。

2.生存环境

红细胞生活的直接环境是血浆，与血浆直接进行物质交换（必修三P5）。

3.形态与颜色

显微镜下可见人的红细胞呈双凹型结构、红色（必修二P80）。这种形态有什么意义？物质运输效率与细胞的相对表面积成正比，红细胞双面凹结构，增大了细胞的表面积，有利于提高气体交换效率，同时使红细胞易变形，更容易通过毛细血管。

4.结构和功能

在发育成熟过程中，哺乳动物的核逐渐退化，并从细胞中排出，为能携带氧气的血红蛋白腾出空间，故人和其他哺乳动物成熟红细胞中没有细胞核和众多的细胞器（必修一P40-41），这与红细胞运输氧气的功能相适应。红细胞的功能主要是由血红蛋白来完成的，血红蛋白的特点是在氧气浓度高的地方与氧气结合，在氧气浓度低的地方与氧气分离，就是依靠特性完成氧气的运输。

5.红细胞的跨膜运输方式

哺乳动物成熟的红细胞分别通过哪种方式吸收氧气、葡萄糖和K离子？氧气属于气体，分子很小，很容易自由地通过细胞膜的磷脂双分子层，故氧气以自由扩散的形式进入红细胞，借助血液的流动，将氧气运输到全身各处。红细胞膜表面有一种特殊的蛋白质，它对葡萄糖有特殊的亲和力，在运输过程中蛋白质发生构象变化，使葡萄糖从红细胞外运输到红细胞内，此过程不需要能量，因此红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，而红细胞吸收离子一般都是通过主动运输完成的。

6.红细胞的呼吸方式

大多数真核细胞存在两类呼吸酶系，即无氧呼吸酶系和有氧呼吸酶系，哺乳动物红细胞属于真核细胞，成熟后丧失线粒体，而线粒体是真核细胞进行有氧呼吸的主要场所，故其只能进行无氧呼吸，红细胞自身携带氧气，都自身并不能利用氧气，葡萄糖以协助扩散的方式被吸收到红细胞内，变成6-磷酸葡萄糖，其中90%-95%经糖酵解被利用，1mol葡萄糖产生2molATP，这也与红细胞成熟后自身代谢速率大大降低相适应的。

7.哺乳动物红细胞的生命历程和基因表达情况

哺乳动物红细胞在分化过程中排核和丧失细胞器，细胞本身已高度分化，永久失去分裂能力，只能由骨髓中的造血干细胞分裂分化而来，而正常细胞都有一定的寿命，在特定基因的指导下，细胞最终发生衰老、凋亡，形成的凋亡小体最后由吞噬细胞消化分解，实现个体内细胞的自然更新。虽然成熟红细胞没有细胞核及众多细胞器，细胞内没有基因及其表达，但细胞质早期储备的RNA和蛋白质发挥重要作用，细胞内主要成分血红蛋白，是在核退化前就已经合成的，核退化消失后就不能再合成。一般来说，红细胞的寿命比较短，只能存活120天左右。并不是所有生物的红细胞都没有细胞核、都不会分裂，鸟类、两栖类、鱼类等的红细胞都是有核的，人教版生物教材中介绍蛙的红细胞进行无丝分裂，分裂过程无染色体和纺锤丝的产生，但有DNA复制。

8.与红细胞相关的实验

红细胞不仅在动物体内起着非常重要的生理作用，还可以作为生物学实验的好材料。比如，体验制备细胞膜的方法实验（必修一P40），哺乳动物红细胞成熟后无核膜和细胞器膜，将猪等哺乳动物新鲜的红细胞置于清水中，细胞吸水涨破，即可获取纯净的细胞膜，从而为鉴定细胞膜化学组成提供材料。

人教版高中必修一课本中介绍，1925年，德国科学家Gorter和Grended用丙酮提取人紅细胞膜的脂质，并在水-空气界面铺展成单层分子，结果测定单层分子的面积为红细胞表面积的两倍，由此得出结论：细胞中的脂质分子排列为连续的两层（必修一P65）。

在做DNA的粗提取和鉴定实验时，选用有细胞核的鸡血为材料，且DNA含量较多，而人和哺乳动物成熟的红细胞内没有细胞核，不宜做实验材料。

9.基因突变——镰刀型细胞贫血症

镰刀型细胞贫血症是一种常染色体隐性遗传病，该症发生的直接原因是组成血红蛋白的某个氨基酸发生替换，如下图所示。基因上T//A变为A//T，则其基因对应编码的氨基酸种类由原来的谷氨酸变成缬氨酸，使血红蛋白的上氨基酸序列发生变化，血红