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  1658年,荷蘭生物學家簡·施旺麥丹()應用早期的顯微鏡首先發現了紅細胞,並對其形態進行了描述。

  紅細胞的主要功能分子是血紅蛋白,佔紅細胞的90%。血紅蛋白是一種含有血紅素的蛋白質分子,它可以在肺部或鰓部與氧氣分子結合,然後在身體的組織中將結合的氧氣分子釋放。氧氣分子可以很容易地以擴散方式通過紅細胞的細胞膜。血紅蛋白也可以運送有機體使用氧氣後產生的二氧化碳(不到氧氣總量的2%,更多的二氧化碳由血漿來運輸)。另一種相關的蛋白質分子肌紅蛋白,可以在肌肉細胞中儲存氧氣。此外,血紅蛋白與一氧化碳的結合活性要遠高於氧氣,因此當空氣中存在一定量的一氧化碳時,血紅蛋白失去攜氧能力,導致一氧化碳中毒,嚴重時可致死。  紅細胞的顏色是來自於血紅蛋白中所含的血紅素。血漿本身是無色的,而紅細胞則可以根據血紅素狀態的不同而呈現不同的顏色:結合氧氣分子時,處於氧化態的血紅素分子顯鮮紅色;而當氧氣分子被釋放後,處於去氧化態的血紅素顯暗紅色,而且會使血管壁看起來帶有藍色(這時的血管俗稱“青筋”)。脈動式氧合測量器(Pulse oximetry)正是利用了這一顏色變化的原理,採用比色法實現對動脈中血氧飽和度的測定。  紅細胞這種攜氧細胞(即將攜氧蛋白質包含在細胞中而不是直接包含於體液中)的出現,是脊椎動物進化過程中的重要一步,它使得血液在低黏度情況下仍具有高攜氧性。

  在哺乳動物中,成熟的紅細胞(除駱駝和羊駝之外),是無細胞核的,這意味著它們不含有儲存於細胞核中的DNA。相比較而言,包括鳥類在內的其他幾乎所有的脊椎動物的紅細胞都是有核的(除了兩棲動物有尾目中的蠑螈)。哺乳動物的紅細胞也沒有線粒體,它們通過糖酵解產生能量。而且紅細胞表面也沒有胰島素受體,因此其糖攝入不能被胰島素所調控。由於缺少細胞核和細胞器,因此紅細胞不能生產結構蛋白、修復蛋白或酶,使得其只有有限的壽命。  哺乳動物的紅細胞為扁平狀,且兩面中心都向內凹陷。這種形狀可以最大限度的從周圍攝取氧氣。同時它還具有柔韌性,這使得它可以通過毛細血管,並釋放氧分子。哺乳動物的紅細胞基本為圓形,只有在駱駝中為橢圓形。  在大血管中,有時紅細胞可以以扁平的側面互相堆積在一起,形成錢串狀。當特定血清蛋白含量提高時(如炎症反應時),這一堆積情況發生的機率會增大。  脾臟是紅細胞的儲存器官。在一些哺乳動物,如馬和狗中,脾臟積存了大量的紅細胞,在必要時可以釋放到血液中,以提供更大的攜氧量。但在人類中,其作用有限。

  人類的紅細胞同其他哺乳動物相似,也是扁平的卵狀,中間凹陷。紅細胞的直徑通常是6～8μm,比大多其他型別的人類細胞要小。成人體內大約有2～3×10個紅細胞(女性大約為4～5百萬/微升血液,男性為5～6百萬/微升血液;生活在高海拔地區的人由於低氧壓力,會有更高的紅細胞含量)。相比於其他血細胞(白血球含量為4000～11000/微升,血小板為15萬～40萬/微升),紅細胞在血液中更為常見。一個紅細胞中含有約2.7億個血紅蛋白,每個血紅蛋白中含有4個血紅素分子;因此血液中的紅細胞中共儲存了約3.5克鐵,比其他組織中的鐵含量多5倍。

  紅血球生成,即 英語:Erythropoiesis,需要以下養分作為原料:

  產生紅細胞的過程叫做紅血球生成。紅細胞是由大骨中的紅骨髓中的造血幹細胞持續製造,產率為每秒兩百萬個(在胚胎中,肝臟是主要的紅細胞生產地)。促紅細胞生成素(一種荷爾蒙,主要由腎臟產生,在肝臟中亦可生成小量)可以促進紅細胞生成;其經常在體育比賽中被用作興奮劑。在離開骨髓前後,初生的紅細胞被稱為網狀紅血球,約佔迴圈紅細胞數量的1%。紅細胞由幹細胞到網狀紅血球,再到成熟的紅細胞,需要約7天;此後,還能夠存活約120天。衰老的紅細胞被脾臟、肝臟等處的巨噬細胞吞噬並破壞,殘餘物質被釋放到血液中。組成血紅蛋白的血紅素則最終被分解為膽紅素。

  紅細胞表面的蛋白質主要有兩類: 人類的不同血型正是來自於紅細胞表面所含的不同的血型糖蛋白。

  人類紅細胞可以通過離心從血漿中分離出來。在獻血過程中,紅細胞被很快回輸到獻血者體內,而血漿則被收集。  一些運動員通過血液回輸技術(或稱“血液興奮劑”)來提高比賽成績。這一技術是首先從自身體內抽取約一升血液,然後將紅細胞分離出來,並冷凍儲存(紅細胞在-79 °C下可以儲存三個星期),在比賽之前再重新輸回體內。這種作弊很難被檢測,但這一方法不僅會導致血液黏度過高,而且對於使用者的迴圈系統會有極大的損害。

  與紅細胞相關的血液疾病包括:  紅細胞相關的血檢包括紅細胞計數(單位體積的血液中紅細胞數量)和紅細胞比積(血液中紅細胞所佔的體積百分比)。在輸血或進行器官移植前,需要進行血型檢測
紅細胞(),又稱為紅血球或血紅細胞,是血液中數量最多的一種血球,同時也是脊椎動物體內通過血液將氧氣從肺或鰓運送到身體各個組織的最主要的媒介。破裂中的紅細胞或其碎片則稱為裂紅細胞(英語:schistocyte)。