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红细胞的主要生理功能是运输氧及二氧化碳，这主要是通过红细胞中的血红蛋白实现的。血红蛋白具有运输氧及二氧化碳的能力。与氧结合的血红蛋白称为氧合血红蛋白，色鲜红。动脉血所含的血红蛋白大部分为氧合血红蛋白，所以呈鲜红色；与二氧化碳结合的血红蛋白称为碳酸血红蛋白。氧及二氧化碳同血红蛋白的结合都不牢固，很容易分离。在氧分压较高的肺内，静脉血中的碳酸血红蛋白解离，并与氧结合转变为氧结合血红蛋白；而在氧分压较低的组织内，动脉血中的氧合血红蛋白解离，并与二氧化碳结合转变为碳酸血红蛋白。红细胞依靠其血红蛋白的这种特殊性而完成运输氧及二氧化碳的任务。

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