1，蛋白质多肽链中个别氨基酸的变化，归根到底是遗传物质DNA中个别碱基的改变。,镰刀型细胞贫血症，就是遗传物质DNA中一个CTT变成CAT，即其中一个碱基T变成A，以致产生病变。患者常有严重而剧烈的骨骼、关节和腹部疼痛的感觉。
2，在HbS中，由于带负电的极性亲水谷氨酸被不带电的非极性疏水缬氨酸所代替，致使血红蛋白的溶解度下降。在氧张力低的毛细血管区，HbS形成管状凝胶结构(如棒状结构)，导致红细胞扭曲成镰刀状(即镰变)。这种僵硬的镰状红细胞不能通过毛细血管，加上HbS的凝胶化使血液的黏滞度增大，阻塞毛细血管,引起局部组织器官缺血缺氧，产生脾肿大、胸腹疼痛(又叫做“镰形细胞痛性危象”)等临床表现。时，不易变形通过，挤压时易破裂，导致溶血性贫血。
1，大多数α地中海贫血是由于α珠蛋白基因的缺失所致，少数由基因点突变造成。
2，一条染色体上的一个α基因缺失或缺陷，则α链的合成部分受抑制，称为α地贫2；若每一条染色体上的2个α基因均缺失或缺陷，称为α地贫1。重型α地贫是α地贫1的纯合子状态。
3，重型α地贫患者在胎儿期即发生大量γ链合成γ4（Hb Bart's）。Hb Bart's对氧的亲合力极高，造成组织缺氧而引起胎儿水肿综合征。中间型和α地贫是α地贫1和α地贫2的杂合子状态，是由3个α珠蛋白基因缺失或缺陷所造成，患者仅能合成少量α链，其多余的β链即合成HbH（β4）。HbH对氧亲合力较高，又是一种不稳定血红蛋白，容易在红细胞内变性沉淀而形成包涵体，造成红细胞膜僵硬而使红细胞寿命缩短。
1,镰型细胞贫血症，a地中海贫血症发生的分子机制和特点
镰型细胞贫血症
a地中海贫血症
机制
由于β珠蛋白基因缺陷（突变），使其编码的β珠蛋白N端第6位氨基酸由正常的谷氨酸变成了缬氨酸，使血红蛋白异常，形成HbS
由于16 p13上的a珠蛋白基因缺陷（突变或缺失）导致a珠蛋链的合成部分或全部缺失使Hb异常
特点
轻型α地贫是α地贫2纯合子或α地贫1杂合子状态，它仅有2个α珠蛋白基因缺失或缺陷，故有相当数量的α链合成，病理生理改变轻微。静止型α地贫是α地贫2的杂合子状态，它仅有一个α基因缺失或缺陷，α链的合成略为减少，病理生理改变非常轻微。