哺乳动物成熟红细胞的呼吸方式

哺乳动物成熟红细胞的呼吸方式

哺乳动物的成熟红细胞结构很特殊，既没有细胞核也无线粒体、核糖体等各种细胞器，却富含血红蛋白，这种结构特点与其运输O2的功能是相适应的。

因为无线粒体，红细胞进行无氧呼吸供能。有些学生对此产生疑问：红细胞本身携带O2，却进行无氧呼吸供能，有O2存在时，其无氧呼吸不会受抑制吗？并列举如下理由：①很多种厌氧型的细菌若生活在空气中，其无氧呼吸受到抑制，不能正常生存。②酵母菌等兼性厌氧型的生物生活在氧气充足的环境中进行有氧呼吸，在缺氧的条件下才进行无氧呼吸。

首先明确并不是所有厌氧型的生物都不能生活在有氧环境中，只有那些严格厌氧菌才不能生活在空气中（如光合细菌，产甲烷杆菌等），而耐氧性厌氧菌是可以生活在空气中的。厌氧菌能否生活在空气中，与其体内是否含有超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（或过氧化物酶）有关。细胞代谢过程中会产生自由基，自由基是指那些带有奇数电子数的化学物质，它们都带有未配对的自由电子，具有高度的化学活性。在O2存在时还会产生超氧阴离子自由基，它是活性氧的形式之一，性质极不稳定，化学反应能力极强，在细胞内可破坏各种重要生物大分子和膜结构，还可形成其他活性氧化物，故对生物体极其有害。好氧性生物或耐氧性厌氧菌细胞内可合成SOD和过氧化氢酶（或过氧化物酶），超氧阴离子自由基在SOD作用下被歧化成H2O2，在过氧化氢酶作用下H2O2又进一步转变成无毒的H2O，而严格厌氧菌不能合成SOD，在有O2存在时，由于无法歧化超氧阴离子自由基而身受毒害，无法生存。

红细胞内存在这两种酶（红细胞未成熟前已合成），生活在有氧环境中，不会受自由基的危害而抑制其代谢活动。

酵母菌等兼性厌氧型的生物，在缺氧的条件下进行无氧呼吸，当氧气充足时进行有氧呼吸，其无氧呼吸将会受到抑制。为什么在O2充足时，酵母菌的无氧呼吸会受到抑制呢？已知磷酸果糖激酶是无氧呼吸（糖酵解）过程中关键的限速酶，ATP对磷酸果糖激酶具有抑制作用，在有柠檬酸、脂肪酸时会加强抑制效应，而ADP、AMP、无机磷则对此酶有激活作用，酵母菌有氧呼吸会产生较多的ATP，使ATP/ADP比值增高，无机磷相对减少，有氧呼吸过程中还会使柠檬酸等物质增多，最终抑制了磷酸果糖激酶的活性，同时NADH进入线粒体中被有氧呼吸消耗，不能还原乙醛生成乙醇，还会使糖酵解过程中的NAD和NADH不能发生周转，也影响了糖酵解速度。

由以上可知，抑制无氧呼吸的直接原因，是生物细胞进行了有氧呼吸，在有氧呼吸的过程中发生的物质变化抑制了无氧呼吸的进行，并不是由于O2的存在直接抑制了无氧呼吸。成熟的红细胞内由于缺乏有氧呼吸酶系，不能进行有氧呼吸，所以红细胞尽管携带较多的O2也不会抑制其无氧呼吸。

红细胞进行无氧呼吸是与其运输O

2的功能相适应的，因其结合和携带O

2

的过

程中并不消耗O

2，从而有效地提高了运输O

2

的效率。红细胞自身生命活动所消

耗能量并不多，其无氧呼吸产生能量主要是保证细胞膜上离子泵的正常运转，使红细胞维持细胞内高钾、低钙和低钠的状态，还能保证低铁血红蛋白不被氧化。（若血红蛋白中的Fe2＋被氧化为Fe3+，形成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白中的Fe3+

与O

2的结合非常牢固，O

2

不能被释放出来，会造成组织细胞缺氧）。红细胞的以

上特点是哺乳动物在长期进化过程中逐渐形成的。

哺乳动物的成熟红细胞能产生酶吗

学习“新陈代谢与酶”这节内容时,学生们对于酶的产生场所发生了争论。有的认为:活细胞进行各种化学反应都离不开酶,那么所有的活细胞都应该能够产生酶。有的则认为:人的成熟的红细胞没有细胞器,所以不能产生酶。那么,人以及哺乳动物的成熟红细胞是否有细胞器?是否能产生酶呢? 这首先要了解一下红细胞的产生过程:多能造血干细胞一单能造血干细胞一原红细胞一早幼红细胞*中幼红细胞、晚幼红细胞、网织红细胞、红细胞。在红细胞分化系列中,各阶段的血细胞分别表现出特有的形态特征。人类原红细胞的核大而且有1-2个核仁,有一薄层嗜碱性细胞质。至早幼红细胞阶段,细胞体积变小,细胞质呈强嗜碱性,游离核糖体丰富,开始合成血红蛋白和生命活动所需要的酶(如碳酸醉酶)等,核内染色体浓缩成块,核仁消失。在以后的发育中,血红蛋白合成量增加,细胞质中缺乏细胞器,只有很少量的线粒体。到网织红细胞中尚有残留的核糖体,说明细胞还有继续合成血红蛋白和酶的功能。发育到成熟红细胞,核消失,成了终末分化的无核红细胞。核糖体则完全消失,就不再合成蛋白质了。另有资料表明只有哺乳动物的成熟的红细胞和少数高度分化的细胞没有核..