红细胞的结构与功能
红细胞是无细胞核的双凹圆盘,充满血红蛋白,这些适应使其吸收、运送与释放氧气的能力达到最大化。
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红细胞又称红血球,把氧气从肺部运送到体内每一个进行呼吸作用的细胞。它的形状与内含物都紧密地适应了这一单一任务。
红细胞在骨髓中起初是一个普通细胞,但随着成熟,它失去细胞核与大部分细胞器,并充满血红蛋白。关于这一结构的考题通常要求你把每个特征与氧气的运输联系起来,因此可以把这个细胞想象成一个被简化并为单一目的而塑形的容器。
组成与功能
| 特征 | 功能 |
|---|---|
| 双凹圆盘形状 | 增加表面积体积比,加快气体扩散;中央较薄也缩短了氧气必须扩散的距离 |
| 无细胞核 | 留出更多内部空间以填充血红蛋白,使每个细胞携带更多氧气 |
| 无线粒体 | 细胞进行无氧呼吸,不消耗自身运送的氧气,因此全部氧气都能送到组织 |
| 血红蛋白 | 含铁的红色色素蛋白,与氧气可逆结合,形成氧合血红蛋白 |
| 富弹性的质膜 | 使细胞能弯曲并改变形状,挤过比自身更窄的毛细血管 |
| 体积小(直径约7微米) | 使细胞能通过最狭窄的毛细血管,并贴近毛细血管壁 |
| 数量极其庞大 | 数百万细胞合起来的巨大表面积使血液能携带大量氧气 |
结构如何与功能相配
红细胞的每一项特征都与影响其载氧量或氧气移动速度的因素相关。考试中给分看的是这层联系,而不只是列出特征。
双凹圆盘形状使细胞相对于其体积拥有比球形更大的表面积,中央较薄又使扩散距离保持短,因此氧气快速进出。失去细胞核与线粒体腾出了内部空间,也意味着细胞不消耗自身正在运送的氧气,因此最大量的氧气能到达组织。
- 双凹形状,高表面积体积比与短扩散距离加快氧气的装载与卸载。
- 无细胞核,多出的内部空间填满血红蛋白,提高每个细胞的载氧量。
- 无线粒体,细胞不进行有氧呼吸,因此不动用它正在输送的氧气。
- 血红蛋白,它与氧气可逆结合,在氧气充足的肺部摄取,在氧气不足的呼吸组织中释放。
- 富弹性的膜与小体积,细胞变形以通过仅比自身略宽的毛细血管,把氧气送到每一处组织深部。
相关过程
在肺部,氧气从肺泡气扩散进入血液,溶于血浆,并与血红蛋白结合形成氧合血红蛋白。由于那里氧气充足,几乎所有血红蛋白都达到饱和。
这是装载阶段,它依靠的正是发生在薄而湿润的肺泡壁上的同一种扩散。
在进行呼吸作用的组织中,氧浓度较低,因此氧合血红蛋白分解并释放氧气,氧气扩散出去供细胞在线粒体中进行有氧呼吸。红细胞随后帮助带走一部分产生的二氧化碳,不过大部分二氧化碳以碳酸氢根离子的形式溶于血浆中运输。
因此,红细胞对氧气的输送正是肺部气体交换与其他每个细胞呼吸作用之间的纽带。
常见标注错误
例题与参考答案
题目(试卷二 A 部分风格):图中显示一个红细胞。(a) 说出该细胞的形状。
[1 分] (b) 解释该细胞适应运送氧气的两种方式。[4 分] (c) 血红蛋白过少的人运动时常感到疲倦,解释原因。
[2 分]
参考答案:(a) 双凹圆盘。(b) 细胞没有细胞核,因此有更多空间容纳血红蛋白,能携带更多氧气。
双凹形状带来大的表面积体积比与短的扩散距离,因此氧气能快速装载与卸载。(备选要点:血红蛋白与氧气可逆结合,在肺部摄取并在组织中释放。
)(c) 血红蛋白较少时,血液向肌肉运送的氧气减少,因此有氧呼吸减少、释放的能量减少;肌肉便很快疲倦。
评分说明:(b) 部分每项适应各得一分特征分与一分相关解释分。只写特征而不解释只能得一半分数。
来源:SRC-DSKP-EN
常见问题
为什么红细胞没有细胞核?
为什么红细胞呈双凹形状?
血红蛋白如何把氧气运送到全身?
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