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红血球

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血液的光学显微镜照片,大量显现红血球。中央有1个的细胞是白血球,红血球之间看上去象小碎片一样的东西是血小板
血液中常见的血细胞。从左到右依次为:红血球血小板白血球

红血球,又称为红细胞血红细胞,是血液中数量最多的一种血球,同时也是脊椎动物体内通过血液将氧气运送到身体各个组织的最主要的媒介。破裂中的红血球或其碎片则称为裂红细胞schistocyte)。

历史[编辑]

1658年,荷兰生物学家简·施旺麦丹Jan Swammerdam)应用早期的显微镜首先发现了红血球,并对其形态进行了描述[1][2]

生物学功能[编辑]

红血球的主要功能分子是血红蛋白(红血球的90%由血红蛋白组成)。血红蛋白是一种含有血红素蛋白质分子,它可以在部或部与氧气分子结合,然后在身体的组织中将结合的氧气分子释放。氧气分子可以很容易地以扩散方式通过红血球的细胞膜。血红蛋白也可以运送有机体使用氧气后产生的二氧化碳(不到氧气总量的2%,更多的二氧化碳由血浆来运输)。另一种相关的蛋白质分子肌红蛋白,可以在肌肉细胞中存储氧气。此外,血红蛋白与一氧化碳的结合活性要远高于氧气,因此当空气中存在一定量的一氧化碳时,血红蛋白失去携氧能力,导致一氧化碳中毒,严重时可致死。

红血球的颜色是来自于血红蛋白中所含的血红素。血浆本身是无色的,而红血球则可以根据血红素状态的不同而呈现不同的颜色:结合氧气分子时,处于氧化态的血红素分子显鲜红色;而当氧气分子被释放后,处于去氧化态的血红素显暗红色,而且会使血管壁看起来带有蓝色(这时的血管俗称“青筋”)。脉动式氧合测量器(Pulse oximetry)正是利用了这一颜色变化的原理,采用比色法实现对动脉中血氧饱和度的测定。

红血球这种携氧细胞(即将携氧蛋白质包含在细胞中而不是直接包含于体液中)的出现,是脊椎动物进化过程中的重要一步,它使得血液在低黏度情况下仍具有高携氧性。

哺乳动物的红血球[编辑]

哺乳动物中,成熟的红血球是无核(细胞核)的,这意味着它们不含有储存于细胞核中的DNA。相比较而言,包括鸟类在内的其他几乎所有的脊椎动物的红血球都是有核的(除了两栖动物有尾目中的蝾螈[3])。哺乳动物的红血球也没有线粒体,它们通过糖酵解产生能量。而且红血球表面也没有胰岛素受体,因此其糖摄入不能被胰岛素所调控。由于缺少细胞核和细胞器,因此红血球不能生产结构蛋白、修复蛋白或,使得其只有有限的寿命。

哺乳动物的红血球为扁平状,且两面中心都向内凹陷。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,这使得它可以通过毛细血管,并释放氧分子。哺乳动物的红血球基本为圆形,只有在骆驼中为椭圆形。

在大血管中,有时红血球可以以扁平的侧面互相堆积在一起,形成钱串状。当特定血清蛋白含量提高时(如炎症反应时),这一堆积情况发生的几率会增大。

脾脏是红血球的储存器官。在一些哺乳动物,如中,脾脏积存了大量的红血球,在必要时可以释放到血液中,以提供更大的携氧量。但在人类中,其作用有限。

人类的红血球[编辑]

人类红血球形态简图。a.从顶面上观察;b.从侧面观察,多个红血球堆积在一起,形成钱串状;c.在水中吸水胀大;d.在盐溶液中失水萎缩。

人类的红血球同其他哺乳动物相似,也是扁平的卵状,中间凹陷。红血球的直径通常是6~8µm,比大多其他类型的人类细胞要小。成人体内大约有2~3×1013个红血球(女性大约为4~5百万/微升血液,男性为5~6百万/微升血液;生活在高海拔地区的人由于低氧压力,会有更高的红血球含量)。相比于其他血细胞(白血球含量为4000~11000/微升,血小板为15万~40万/微升),红血球在血液中更为常见。一个红血球中含有约2.7亿个血红蛋白,每个血红蛋白中含有4个血红素分子;因此血液中的红血球中共存储了约3.5克,比其他组织中的铁含量多5倍。

紅血球生成(Erythropoiesis[编辑]

  1. 鐵(iron):維持血紅素數值的主要物質。
  2. 維生素B12及內在因子:維生素B12在紅血球的成熟與製造扮演重要的角色。
  3. 葉酸
  4. 紅血球生成素
  5. 睪固酮

生命周期[编辑]

红血球的生成过程被称为红血球生成。红血球是由大骨中的紅骨髓中的造血干细胞持续製造,产率为每秒两百万个(在胚胎中,肝脏是主要的红血球生产地)。促红细胞生成素(一种荷尔蒙,主要由腎臟產生,在肝脏中亦可生成小量)可以促进红血球生成;其经常在体育比赛中被用作兴奋剂。在离开骨髓前后,初生的红血球被称为网织红细胞reticulocyte),约占循环红血球数量的1%。红血球由干细胞到网织红细胞,再到成熟的红血球,需要约7天;此后,还能够存活约120天。衰老的红血球被脾脏、肝脏等处的巨噬细胞吞噬并破坏,残余物质被释放到血液中。组成血红蛋白的血红素则最终被分解为胆红素

表面蛋白质[编辑]

红血球表面的蛋白质主要有两类:

人类的不同血型正是来自于红血球表面所含的不同的血型糖蛋白。

血液分离与回输[编辑]

人类红血球可以通过离心血浆中分离出来。在献血过程中,红血球被很快回输到献血者体内,而血浆则被收集。

一些运动员通过血液回输技术(或称“血液兴奋剂”)来提高比赛成绩。这一技术是首先从自身体内抽取约一升血液,然后将红血球分离出来,并冷冻保存(红血球在-79 °C下可以保存三个星期),在比赛之前再重新输回体内。这种作弊很难被检测,但这一方法不仅会导致血液黏度过高,而且对于使用者的循环系统会有极大的损害。

疾病与诊断[编辑]

镰刀型红血球疾病对红血球的影响:红血球外形变为镰刀型,严重影响其内部构造,导致其生物学功能丧失

与红血球相关的血液疾病包括:

红血球相关的血检包括红血球计数(单位体积的血液中红血球数量)和红血球比积(血液中红血球所占的体积百分比)。在输血或进行器官移植前,需要进行血型检测

参见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ "Swammerdam, Jan (1637–1680)", McGraw Hill AccessScience, 2007. Accessed 27 December 2007.
  2. ^ Red Gold - Blood History Timeline, PBS 2002. Accessed 27 December 2007.
  3. ^ W. D. Cohen. The cytomorphic system of anucleate non-mammalian erythrocytes. Protoplasma, vol 113 no 1, February 1982

外部链接[编辑]