40.2B: 赤血球
Red Blood Cells
赤血球（erythrocytes、erythro- = “red”; -cyte = “cell”) は体中を循環しながら他の細胞へ酸素供給を行う特殊な細胞ですが、骨髄で幹細胞から形成されます。 哺乳類では、赤血球は成熟すると核やミトコンドリアを持たない両頭型の小さな細胞で、大きさはわずか7～8μmである。 鳥類と非鳥類爬虫類では、赤血球は核を含んでいる。
血液の赤い色は、鉄を含むタンパク質であるヘモグロビン（「ヘモグロビン」参照）に由来する。 このタンパク質の主な仕事は、酸素運搬だが、二酸化炭素の運搬も行っている。 ヘモグロビンは赤血球に約2億5千万個も詰まっている。 ヘモグロビン1分子あたり4個の酸素分子が結合しているので、赤血球1個あたり10億個の酸素が運ばれていることになる。 人体には5リットルの血液中に約25兆個の赤血球があり、いつでも最大25兆個（25×1021）の酸素分子を運ぶことができるのである。 哺乳類では、赤血球に小器官がないため、ヘモグロビン分子に余裕がある。 また、ミトコンドリアがないため、酸素を代謝呼吸に利用することができない。 無核の赤血球を持つのは哺乳類のみであるが、ラクダなど有核の赤血球を持つ哺乳類もいる。 有核赤血球の利点は、有核赤血球は分裂が可能なことである。 無核赤血球は嫌気性代謝を行い、原始的な代謝経路でATPを産生し、酸素運搬の効率を高めている＜9550＞。 さまざまな酸素運搬タンパク質。 (a)ほとんどの脊椎動物では、ヘモグロビンが体内に酸素を送り込み、二酸化炭素をある程度除去している。 ヘモグロビンは、2本のα鎖と2本のβ鎖の4つのタンパク質サブユニットと、鉄が結合したヘムグループから構成されている。 鉄は酸素と可逆的に結合し、その際、Fe2+からFe3+に酸化される。 (b）ほとんどの軟体動物や一部の節足動物では、ヘモシアニンが酸素を供給している。 ヘモグロビンと異なり、血球に運ばれず、血リンパ中に自由に浮遊している。 鉄の代わりに銅が酸素と結合するため、血リンパは青緑色をしています。 (c) ミミズなどの無脊椎動物では、ヘメルスリンが酸素を運搬している。 ヘモグロビンと同じように、ヘメリトリンは血球の中で運ばれ、鉄を伴っていますが、その名前に反してヘムを含んでいません。
すべての生物がヘモグロビンを酸素運搬の方法としているわけではないのです。 血液ではなく血流を利用する無脊椎動物では、銅や鉄を含む別の色素を使って酸素と結合している。 ヘモシアニンは青緑色の銅を含むタンパク質で、軟体動物、甲殻類、節足動物の一部に存在する（b）。 クロロクルオリンは、緑色の鉄を含む色素で、多毛類の管虫の4科に見られる。 ヘメリトリンは赤色の含鉄タンパク質で、多毛類と環形動物の一部に存在する( c)。 ヘメリトリンは名前の割にヘム基を持たない。ヘモグロビンに比べて酸素運搬能力は低い。
赤血球は小さく、表面積が大きいので、酸素と二酸化炭素が細胞膜を越えて急速に拡散される。 肺では二酸化炭素が放出され、酸素は血液に取り込まれる。 組織では、酸素は血液から放出され、二酸化炭素は肺に戻るために結合される。 ヘモグロビンは亜酸化窒素（NO）とも結合することが研究で分かっています。 亜酸化窒素は血管拡張剤であり、血管を拡張させ、血圧を下げる作用があります。 血管や毛細血管を弛緩させ、ガス交換や赤血球が狭い血管を通過するのを助けると考えられています。 狭心症や心筋梗塞の治療薬であるニトログリセリンは、NOに変換されて血管を弛緩させ、体内の酸素量を増加させる働きがあります。 赤血球の寿命は平均120日で、白血球の一種である貪食マクロファージによって肝臓や脾臓で分解され、再利用される。