高中生物“红细胞”的知识归纳

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  在高中生物课本中多处涉及红细胞相关的知识,尤其是哺乳动物成熟的红细胞,不仅结构特殊,作用重要,还常作为生物科究的好材料,因此有关红细胞的背景知识就成为历年来全国高考题、各省高考题命题的切入点。为了让学生对红细胞的知识有一个较为系统的认识,在做题时减少失误,现将有关红细胞的知识点归纳整理如下:
  1红细胞的生命历程
  1.1红细胞的来源
  红细胞由骨髓中的造血干细胞分裂、分化形成。哺乳类动物红细胞是高度分化的细胞,不再分裂。蛙的红细胞可通过无丝分裂增加细胞的数目。
  例1.青蛙红细胞的分裂方式是()
  A.二分裂 B.无丝分裂 C.有丝分裂 D.减数分裂
  解析:此题考查蛙的红细胞独特的分裂方式——无丝分裂。无丝分裂的特点是在分裂过程中无染色体变化和纺锤丝出现,它是真核细胞的一种分裂方式。
  1.2人体衰老红细胞的特征一般衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化:①细胞内水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低;③细胞内的色素会积累;④细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,颜色加深。线粒体数量减少,体积增大;⑤细胞膜通透性功能改变,使物质运输功能降低。老化的红细胞,主要在脾脏及肝脏的网状内皮系统中破坏分解,血色素变为胆红素、血球蛋白和铁。血浆的颜色就是由胆红素所构成的,因此血色素变为胆红素的这一过程使血浆变为淡黄色,被释出的铁离子大部分都会被保留起来,可利用于血色素的再合成,胆红素与白蛋白结合,运往肝脏,经处理后,以胆汁的形式排出。同时血球蛋白可成为氨基酸,利用于蛋白质的再合成。人体每天有四五万个红细胞在脾脏及肝脏被破坏。
  例2.细胞的衰老和死亡是一种正常的生命观象。下列属于哺乳动物衰老红细胞特征的是( )①水分减少,细胞萎缩②新陈代谢的速度减慢?③某些酶的活性降低④呼吸速率上升⑤色素积累增多⑥细胞的呼吸速率减慢?⑦细胞核体积增大?⑧细胞膜的通透性改变?
  A.①②③④⑤⑥B.①②③⑤⑥⑦⑧
  C.①②③⑥⑧D.①②③④⑤⑧
  解析:此题考查细胞衰老特征。衰老的细胞一般具有以上5项特征: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和色素积累这两个特征。所以答案应选C。
  1.3红细胞的寿命
  成熟的红细胞寿命极短约为120 天。哺乳动物成熟红细胞没有细胞核,无法表达细胞凋亡的基因,无法进行编程性死亡,成熟红细胞在120天以内都会被网状上皮细胞吞噬分解。
  例3:哺乳动物红细胞的部分生命历程如下图所示,图中除成熟红细胞外,其余细胞中均有核基因转录的RNA。下列叙述错误的是()
  
  A.成熟红细胞在细胞呼吸过程中不产生二氧化碳
  B.网织红细胞仍然能够合成核基因编码的蛋白质
  C.造血干细胞与幼红细胞中基因的执行情况不同
  D.成熟红细胞衰老后控制其凋亡的基因开始表达
  解析:成熟红细胞为动物细胞,没有线粒体,只进行无氧呼吸,其代谢产物为乳酸,在此过程中无CO2 生成,故A正确;网织红细胞虽然不具有细胞核,但是幼红细胞时期合成的核基因编码的蛋白质仍然可能存在,故B正确;C选项中,幼红细胞是由造血干细胞分化得到的,分化过程中基因选择性表达,故在这两个细胞内,基因执行情况不同,故C正确;D选项因为成熟红细胞已不具有细胞核与线粒体,故细胞内不可能在具有基因,也就没有控制其凋亡的基因开始表达这一过程,故D错误。
  例4.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,细胞只有保持完整性,才能够正常地完成各项生命活动。故答案选C。
  2红细胞的形态与结构
  2.1血红蛋白的组成及作用
  血红蛋白是由四条多肽链组成的——二条α链(每条α链含141个氨基酸残基)和二条β链(每条β链含146个氨基酸残基)。每条多肽链的螺旋结构形成一个疏水性的空间,可保护血红素分子不与水接触,Fe2+不被氧化。Fe2+位于血红素卟啉环的中央,每个血红蛋白分子可结合4个氧分子。血红蛋白因含有血红素而呈现红色。血红蛋白含蛋白质与铁元素,营养不良或缺铁会导致贫血。血红蛋白( Hb )在氧浓度高的地方与氧容易结合,在氧浓度低的地方与氧容易分离,从而使红细胞具有运输 O2 的能力。
  例 5.严重缺铁的病人可能会出现()
  A.丙酮酸中毒B.乳酸中毒C.尿素中毒D.CO2 中毒解析:此题考查红细胞内血红蛋白组成和生理作用。Fe2+是血红蛋白的组成成分,缺Fe2+血红蛋白无法合成,组织细胞缺氧进行无氧呼吸产生乳酸。故答案选B 。
  例6.某乳酸亚铁口服液可以有效地治疗人类缺铁性贫血症,这是因为其中的Fe2+进入人体后能( )
  A.调节血液的酸碱平衡B.调节血液的渗透压
  C.构成血红蛋白D.促使更多红细胞的产生
  解析:此题考查红细胞内血红蛋白特有的无机盐组成和无机盐的生理作用。某些无机盐可以用来构造细胞内某些复杂化合物的重要组成部分,如Fe2+进入人体后构成血红蛋白的主要成分。故答案选C。
  例7.在下列物质中,不属于人体内环境组成成分的是( )
  A.血红蛋白B.氨基酸C.葡萄糖D.CO2和O2
  解析:此题考查内环境组成成分,血红蛋白存在于红细胞里,不在内环境中。故答案选A。
  2.2哺乳动物成熟红细胞的结构
  鸟类、两栖类、鱼类的红细胞是有细胞核的。而哺乳动物未成熟的红细胞不但有细胞核,细胞质中也有各种细胞器,可以转录、翻译,从而形成血红蛋白与呼吸作用相关的酶等。成熟后细胞核、细胞器退化,细胞质中绝大部分成分为血红蛋白,成熟的红细胞成两面凹的圆饼状,平均直径约8000nm(8μm),这些形态特点,使红细胞的代谢率较低,表面积较大,有利于与周围血浆充分进行气体交换。
  例8.下列细胞分裂过程中,能用显微镜观察到染色体的是()
  A.蛙的红细胞
  B.乳酸菌C.人成熟的红细胞D.变形虫解析:此题考查细胞分裂。蛙的红细胞进行无丝分裂不形成染色体;乳酸菌为原核生物无染色体;人成熟的红细胞无细胞核,不能分裂;变形虫进行有丝分裂能在分裂期用显微镜观察到染色体。故答案选D。
  例9.下列二倍体生物的各种细胞中存在等位基因的是()A.次级性母细胞B.人的成熟红细胞
  C.卵原细胞D.雄兔的精细胞
  解析:此题考查细胞分裂和等位基因的概念,次级性母细胞无同源染色体,无等位基因;人成熟的红细胞无细胞核,不存在等位基因;卵原细胞和正常的体细胞相同,存在同源染色体和等位基因;雄兔的精细胞经减数分裂形成,也无等位基因。故答案选C。
  3红细胞的代谢活动
  3.1红细胞的呼吸方式
  哺乳动物红细胞高度特化前可以进行有氧呼吸,成熟后因核糖体、线粒体等细胞器退化,红细胞因缺乏有氧呼吸酶系,只能进行无氧呼吸产生乳酸。
  例10.有人从某种哺乳动物体内提取出一种成熟细胞,经化学分析,细胞中不含有 DNA 而有红色含铁的蛋白质,请分析最可能发生在该细胞中的生理活动是()
  A.DNA→mRNA→蛋白质
  B.葡萄糖2C3H6O3(乳酸)+少量能量
  C.丙酮酸+H2O→CO2+[H]+ATP
  D.氨基酸甲+氨基酸乙+氨基酸丙+……蛋白质+H20解析:此题考查哺乳动物红细胞的特殊结构和生命活动的特殊性。人和哺乳动物成熟红细胞无线粒体(只能进行无氧呼吸)等细胞器,也无细胞核结构(不能进行基因的表达),不含有DNA而富有红色含铁的蛋白质(起运输氧气作用),体现了结构和功能的统一性。故答案选B。
  3.2红细胞吸收葡萄糖的方式
  成熟红细胞不仅无细胞核,而且也无线粒体、核糖体等细胞器,不能进行核酸和蛋白质的生物合成,也不能进行有氧呼吸,不能利用脂肪酸。血糖是其唯一的能源,红细胞摄取葡萄糖属于协助扩散。
  例11. 红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是( )
  A.都可以从低浓度一边到高浓度一边
  B.都需要供给ATP
  C.都需要载体协助
  D.既需要载体协助又需要消耗能量
  解析:红细胞吸收无机盐的方式是主动运输,吸收葡萄糖的方式是协助扩散,故都需要载体。答案:C
  4红细胞的应用
  4.1提取细胞膜及细胞膜结构的研究
  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”。
  例12.将下列细胞的磷脂分子抽提出来,在水平上铺成单分子层,该层分子膜面积为细胞膜面积两倍的是:()
  A.根尖细胞
  B.神经细胞 C.动物成熟红细胞D.变形虫
  解析:生物膜的结构是以磷脂双分子层作哺乳基本骨架的。只有哺乳动物成熟红细胞除了细胞膜外,没有核膜、细胞器膜。故答案选C。
  4.2DNA粗提取与鉴定
  选用鸡血做为实验材料,是因为鸡的红细胞、白细胞都有细胞核,且细胞核的DNA含量丰富,材料易得;二是鸡血细胞极易吸水涨破。实验不能用哺乳动物成熟的红细胞,因为其没有细胞核。
  例13.关于DNA粗提取的实验材料的选择,也经过了多次实验结果的比较,最终选择鸡血作实验材料。据图回答问题:
  
   (1)鸡血细胞中有_________________,家鸡属于鸟类,新陈代谢旺盛,因而血液中____细胞数目多,可提供丰富的__________。
  (2)实验前,教师可制备鸡血细胞液供学生作实验材料,而不用鸡全血,其主要原因是________________________________________。
  (3)生活在牧区的人们,采集牛羊和马的血比较方便,若他们按照实验完成步骤后,结果是______________________________,这是因为这些动物和人类一样,_____________________________,但若改用动物肝脏作实验材料,实验能顺利进行,这是因为__________________________________。
  解析:人和哺乳动物成熟红细胞无细胞器和细胞核等结构,而非哺乳类动物红细胞如鱼类、鸟类等成熟红细胞仍然有细胞核。答案:(1)完整成形的细胞核红 DNA (2)鸡的全血包括血浆和血细胞,血浆中无DNA。全血中除去血浆即是浓缩的血细胞,DNA含量也会相对提高 (3)很难提取出DNA红细胞?? 无细胞核,仅有白细胞和淋巴细胞含有少数DNA肝脏细胞含有细胞核,并且肝组织易破坏,利于DNA提取
  例14.选用红细胞作分离蛋白质的实验材料,下列不是其优点的是()
  A.血红蛋白是有色蛋白B.红细胞无细胞核
  C.红细胞蛋白质含量高D.红细胞DNA含量高
  解析:哺乳动物及人的成熟的红细胞是双凹圆饼状,没有细胞核和细胞器。其含有的血红蛋白是有色蛋白,因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观,大大简化了实验操作。故选D。
  5异常的红细胞
  镰刀型细胞贫血症是一种常染色体上隐性基因控制的遗传病。患者的血液红细胞表现为镰刀状,其携带氧的功能只有正常红细胞的一半。造血干细胞分裂分化形成红细胞的过程中还要不断地分裂形成新的干细胞,若这个过程发生基因突变,则可能诱发镰刀型细胞贫血症。例15.根据图示分析人类镰刀型细胞贫血症的病因,回答:
  (1)请给予图中①②③以特定的含义:
  ①__________;②__________; ③__________。
  (2)患镰刀型细胞贫血症的根本原因是,控制________合成的____________,从而改变了遗传信息。
  (3)镰刀型细胞贫血症是常染色体上隐性遗传病,该隐性致病基因在图中对应的碱基组成为__________;正常基因在图中对应的组成为__________。
  (4)根据镰刀型细胞贫血症的发病率和表现特征,说明基因突变具有_________和__________的特点。
  解析:镰刀型细胞贫血症的病因是由于病人的血红蛋白分子的一条多肽链上,有一个氨基酸发生了改变,即由正常的谷氨酸变成了异常的缬氨酸;根本原因是合成血红蛋白分子的遗传物质DNA的碱基序列发生了改变,就是发生了基因突变,由突变成。
  答案:(1)①基因突变②CAT③GUA(2)血红蛋白DNA碱基序列发生了改变(3)(4)突变率低有害性
  
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