哺乳動物成熟紅細(xì)胞專題的復(fù)習(xí)

四川

一、概述

哺乳動物成熟紅細(xì)胞因其沒有細(xì)胞核及各種細(xì)胞器而特別受命題者關(guān)注，同時其關(guān)聯(lián)到的知識面很廣，因此在復(fù)習(xí)中有必要以它為專題進(jìn)行復(fù)習(xí)，以突破此部分知識的重難點(diǎn)。復(fù)習(xí)本專題應(yīng)達(dá)成的目標(biāo)有：能利用概念圖概括哺乳動物成熟紅細(xì)胞的來源、結(jié)構(gòu)、功能及相關(guān)的命題方向；能運(yùn)用結(jié)構(gòu)決定功能的基本生物學(xué)思想解答圍繞哺乳動物成熟紅細(xì)胞的特點(diǎn)設(shè)置的相關(guān)命題；正確解答與遺傳、免疫知識相關(guān)的綜合試題。

二、復(fù)習(xí)過程

（一）了解哺乳動物成熟紅細(xì)胞

材料1：（2013年四川卷，第7題節(jié)選）哺乳動物紅細(xì)胞的部分生命歷程如下圖所示：

材料2：人教版教材選修1專題5課題3“血紅蛋白的提取和分離”中，第66、67頁關(guān)于哺乳動物紅細(xì)胞的組成敘述為“在紅細(xì)胞的組成中，除水分以外，約90 %是血紅蛋白。血紅蛋白由四條肽鏈組成，包括兩條α-肽鏈和兩條β-肽鏈。其中每條肽鏈環(huán)繞一個亞鐵血紅素基團(tuán)，此基團(tuán)可攜帶一分子氧或一分子二氧化碳。血紅蛋白因含有血紅素而呈現(xiàn)紅色。”

材料3：ABO血型：人紅細(xì)胞表面所含不同的抗原（凝集原）構(gòu)成了人的不同血型。因為人的血型抗原物質(zhì)都是蛋白質(zhì)（糖蛋白），所以人的血型是由基因決定的。如人的ABO血型由IA、IB、i三個基因決定，其中IA和IB對i為顯性，IA和IB之間無顯隱性關(guān)系（或者說是共顯性），人的ABO血型包含A型、B型、AB型和O型這4種血型。

材料4：Rh血型：人類Rh血型有Rh+和Rh-兩種，分別由常染色體上顯性基因R和隱性基因r控制。血型為Rh+的人有Rh抗原，血型為Rh-的人無Rh抗原。

結(jié)合以上材料，筆者以填空題的形式將與紅細(xì)胞相關(guān)的基礎(chǔ)知識整理如下：

1.血細(xì)胞的類型、來源和功能

【答案】造血干細(xì)胞紅白血小板

2.哺乳動物成熟紅細(xì)胞呈__________形態(tài)，其最典型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是___________和____________退化消失掉，因此其細(xì)胞呼吸方式是____________，生物膜只含有____________。細(xì)胞膜的成分是____、___________、__________，細(xì)胞質(zhì)中最重要的物質(zhì)是_____________，顏色是____________，它的主要功能是__________________________________________。

【答案】圓餅 細(xì)胞核 細(xì)胞器 無氧呼吸 細(xì)胞膜蛋白質(zhì) 脂質(zhì)（或磷脂） 糖類 血紅蛋白 紅色 運(yùn)輸氧氣，結(jié)合二氧化碳

3.結(jié)合材料，根據(jù)遺傳、免疫相關(guān)知識填寫表1：

表1 ABO血型、Rh血型與基因型和抗原的關(guān)系

【答案】

_血型 __基因型 _血型抗原（凝集原） 血清抗體（凝集素）__A __IAIA、IAi ________A _______抗B__B __IBIB、IBi ________B _______抗A__AB ____IAIB _______A、B ___無抗A、抗B__O _____ii _____無A、B ____抗A、抗B_Rh+ __RR、Rr ____有Rh抗原 ____無Rh抗體Rh- rr 無Rh抗原 可能有Rh抗體

（二）相關(guān)命題方向預(yù)測

1.以細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)為核心的命題

【例1】下列關(guān)于細(xì)胞呼吸的敘述錯誤的是 （ ）

A.原核細(xì)胞無線粒體也能進(jìn)行有氧呼吸

B.無線粒體的真核細(xì)胞不能進(jìn)行有氧呼吸

C.人的幼紅細(xì)胞既能進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無氧呼吸

D.葡萄糖進(jìn)入人的成熟紅細(xì)胞后利用血紅蛋白攜帶的氧氣最終分解成CO2和水

【答案】D

【解析】需氧型原核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中具有與有氧呼吸相關(guān)的酶，因此此類型原核細(xì)胞中沒有線粒體也能進(jìn)行有氧呼吸，故A項正確；真核細(xì)胞中與有氧呼吸相關(guān)的酶在線粒體中，若無線粒體則不能進(jìn)行有氧呼吸，故B項正確；人的幼紅細(xì)胞具有線粒體，具備有氧呼吸的條件，因此人幼紅細(xì)胞既能進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無氧呼吸，故C項正確；人成熟紅細(xì)胞沒有線粒體，不具備有氧呼吸的條件，因此葡萄糖不能在人成熟紅細(xì)胞中被分解為CO2和水，故D項錯誤。

【說明】本題考查細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其對應(yīng)功能（細(xì)胞呼吸方式）的判斷。哺乳動物的成熟紅細(xì)胞因其能運(yùn)輸氧氣，常被誤解其細(xì)胞呼吸方式為有氧呼吸。

2.鐮刀型細(xì)胞貧血癥（基因突變）問題

首先以概念圖的形式梳理鐮刀型細(xì)胞貧血癥的相關(guān)內(nèi)容，然后了解相關(guān)命題，如圖1：

圖1

【例2】關(guān)于鐮刀型細(xì)胞貧血癥的相關(guān)描述正確的是（ ）

A.可以通過基因診斷檢測白細(xì)胞中是否具有致病基因來判定新生兒是否患此病

B.患病的直接原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常，該病可通過顯微鏡直接觀察

C.患者經(jīng)骨髓移植治好該病后，其后代可能不攜帶該病的致病基因

D.患者可以通過補(bǔ)鐵緩解癥狀

【答案】B

【解析】鐮刀型細(xì)胞貧血癥是常染色體隱性遺傳病，患病的根本原因是控制血紅蛋白合成的基因發(fā)生突變，通過基因診斷出白細(xì)胞中含有致病基因也不能說明一定患此病，也可能是攜帶者，故A項錯誤；患此病的直接原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常導(dǎo)致紅細(xì)胞呈鐮刀狀，可通過顯微鏡直接觀察到，故B項正確；患者經(jīng)骨髓移植治愈后，并不能改變生殖細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)，其后代一定攜帶該病的致病基因，故C項錯誤；鐮刀型細(xì)胞貧血癥不是缺鐵引起的，因此補(bǔ)鐵并不能緩解癥狀，故D項錯誤。

【說明】本題考查鐮刀型細(xì)胞貧血癥的相關(guān)知識。解答此題需要明確掌握鐮刀型細(xì)胞貧血癥的發(fā)病機(jī)理。

3.血型（遺傳與免疫知識的綜合）問題

【例3】人的血型是由紅細(xì)胞表面抗原決定的，ABO血型由IA、IB、i三個基因決定，其中IA和IB對i為顯性，IA和IB之間無顯隱性關(guān)系，人的ABO血型包含A、B、AB和O型4種類型。表2為A型血和O型血的紅細(xì)胞表面相關(guān)抗原的有無及其抗原決定基因的顯隱性對比，圖2為某家庭的血型遺傳圖譜。

表2 A型血、O型血和抗原的關(guān)系

圖2

根據(jù)以上內(nèi)容回答下題：

（1）控制人血型的基因位于_________（填“?！被颉靶浴保┤旧w上。

（2）母嬰血型不匹配易引起新生兒溶血癥。原因是在母親妊娠期間，胎兒紅細(xì)胞可通過胎盤進(jìn)入母體，刺激母體產(chǎn)生新的血型抗體。該抗體又通過胎盤進(jìn)入胎兒體內(nèi)與胎兒紅細(xì)胞發(fā)生抗原-抗體反應(yīng)，可引起紅細(xì)胞破裂。因個體差異，母體產(chǎn)生的血型抗體量及進(jìn)入胎兒體內(nèi)的量各有不同，當(dāng)胎兒體內(nèi)的抗體達(dá)到一定量時，會導(dǎo)致胎兒體內(nèi)較多紅細(xì)胞破裂，引發(fā)新生兒溶血癥。

①Ⅱ1出現(xiàn)新生兒溶血癥，引起該病的抗原是_________；母嬰血型不匹配___________（填“一定”或“不一定”）發(fā)生新生兒溶血癥。

②Ⅱ2的溶血癥狀較Ⅱ1嚴(yán)重，原因是第一胎后，母體已產(chǎn)生___________，當(dāng)相同抗原再次刺激時，母體會快速產(chǎn)生大量血型抗體，引起Ⅱ2溶血癥狀加重。

（3）若Ⅱ4出現(xiàn)新生兒溶血癥，則其基因型最有可能是______________________________。Ⅱ4的血型________________（填“能”或“不能”）為B型，原因是______________________________。

（4）人類Rh血型有Rh+和Rh-兩種，分別由常染色體上顯性基因R和隱性基因r控制。血型為Rh+的人有Rh抗原，血型為Rh-的人無Rh抗原。若血型為Rh+的胎兒的Rh抗原進(jìn)入血型為Rh-的母親體內(nèi)且使母體產(chǎn)生Rh抗體，隨后抗體進(jìn)入胎兒體內(nèi)則引起胎兒血液凝集和溶血；若這位血型為Rh-的母親又懷一血型為Rh+的胎兒，下列對這兩個胎兒的分析中，正確的是_________________________（填序號）。

①相關(guān)基因型與父親的一定相同 ②相關(guān)基因型與父親的不一定相同 ③兩胎兒血液凝集和溶血程度相同 ④第二胎血液凝集和溶血程度比第一胎嚴(yán)重

【答案】（1）常 （2）①胎兒紅細(xì)胞表面A抗原

不一定 ②記憶細(xì)胞 （3）IAi 不能 雙親都不含有IB基因，所以不能生出B型血的孩子 （4）②④

【解析】（1）根據(jù)所學(xué)知識可知，血型是由IA、IB、i這三個復(fù)等位基因決定的。根據(jù)伴性遺傳的遺傳特點(diǎn)，如果決定血型的基因位于X染色體上，則血型遺傳圖譜中的女兒的血型應(yīng)都與父親的血型一樣，即均為A型血；如果決定血型的基因位于Y染色體上，則血型遺傳圖譜中女兒的血型應(yīng)都與母親的血型一樣，即均為O型血。但圖譜中的女兒顯然有兩種不同的血型，所以決定血型的基因在常染色體上。（2）從題干可知，由于在第一胎時已經(jīng)出現(xiàn)過溶血癥狀，母體內(nèi)保存了針對該抗原的記憶細(xì)胞，所以在第二胎遇到相同抗原時會出現(xiàn)二次免疫，引起新生兒溶血癥狀加重。（3）胎兒與母親血型不同引發(fā)溶血癥的可能性更大，因而Ⅱ4的血型應(yīng)為A型，根據(jù)雙親的基因型可以判斷出Ⅱ4基因型為IAi；由于雙親都不含有IB基因，因此不能生出B型血的孩子。（4）根據(jù)題意可知母親的基因型為rr，父親的基因型為RR或Rr，由于兩個兒子均為Rh+，因此兩個兒子的基因型均為Rr，不一定與父親相同，所以①錯誤、②正確；在懷第二胎時，相當(dāng)于二次免疫，因此免疫反應(yīng)的強(qiáng)度增大，所以③錯誤、④正確。

【說明】本題考查人體的血型決定方式、遺傳學(xué)及免疫學(xué)知識。因現(xiàn)用教材版本對血型沒有相關(guān)闡述，不作要求，但將它作為信息題考查遺傳學(xué)和免疫學(xué)知識的可能性是極大的。

【例4】請運(yùn)用遺傳學(xué)知識完成下面兩個與血型相關(guān)的概率計算題：

（1）Rh血型決定于R和r兩個等位基因，已知人群中Rh陽性（顯性基因控制）出現(xiàn)的比例是96 %，則兩個Rh陽性個體結(jié)婚生出一個Rh陰性孩子的概率是多少？

（2）人的ABO血型中通過抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)血型頻率：A型血頻率=0.45，B型血頻率=0.13，AB型血頻率=0.06，O型血頻率=0.36。試計算IA、IB、i這3個等位基因的基因頻率。

【答案】（1）1/36 （2）0.3 0.1 0.6

【解析】（1）由R_=96/100可知rr=4/100，根據(jù)遺傳平衡定律知r=1/5，R=4/5，RR=16/25，Rr=8/25，列出交配計算式得1/3 Rr×1/3 Rr→rr=1/3×1/3×1/4=1/36。（2）設(shè)p、q、r分別代表IA、IB、i的基因頻率，根據(jù)遺傳平衡定律計算公式：(p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1得出p2+2pr代表A型血頻率，q2+2qr代表B型血頻率，2pq代表AB型血頻率，r2代表O型血頻率，然后將題干信息依次代入公式計算得p=0.3，q=0.1，r=0.6。

【說明】本題考查遺傳平衡定律的相關(guān)知識。雖然教材沒有關(guān)于復(fù)等位基因的介紹，但以此訓(xùn)練遺傳平衡定律的熟練運(yùn)用及基因頻率、基因型頻率的計算是有必要的。

三、總結(jié)

將文中關(guān)于哺乳動物成熟紅細(xì)胞的知識以概念圖的方式總結(jié)如下：