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氧气抑制无氧呼吸的原因——酵母菌细胞质基质有氧时能不能将葡萄糖分解产生酒精和二氧化碳

生物100 生物100 2023-02-13

在学习细胞呼吸的时候,有一个“经典”的老题,此题虽年代久远(害人不浅),但想玩出高度还需火眼金睛。下面就来考考你:


请听题

将酵母菌研磨,离心分离后,得到上清液(含细胞质基质)和沉淀物(含细胞器)。把等量的上清液、沉淀物和未经离心的匀浆分别放入甲、乙、丙3支试管中(如下图所示),分别进行以下四项独立的实验,请回答:

【供选答案】A.H2O+CO2  B.乙醇+CO2  C.丙酮酸  D.无反应

(1)实验一:向三支试管中分别滴加等量的葡萄糖溶液,甲、乙、丙中的终产物分别是:甲________,乙________,丙________。

(2)实验二:向三支试管中分别滴加等量的丙酮酸,甲、乙、丙中的终产物分别是:甲________,乙________,丙________。

(3)实验三:在隔绝空气的条件下,重复实验一,甲、乙、丙中的终产物分别是:甲________,乙________,丙________。

(4)实验四:在隔绝空气的条件下,重复实验二,甲、乙、丙中的终产物分别是:甲________,乙________,丙________。


参考答案:

(1)C D A (2)D A A (3)B D B (4)B D B


你答对了吗?等下,先别急着说对还是错,且听我慢慢道来。

此题的焦点是实验一、二、四的甲试管。也即是氧气到底能不能抑制无氧呼吸?能的话是如何抑制的?在什么情况下会抑制无氧呼吸?

通过查阅文献,得出如下结论:

敲黑板:

1.氧气的存在并不会影响无氧呼吸酶的活性。

2.在完整细胞中,由于有线粒体的存在,底物(NADH和H+)会进入线粒体,也就是说线粒体会与细胞质基质竞争底物,所以氧气能抑制无氧呼吸。

具体来说,第一阶段产生的丙酮酸的还原需要NADH和H+,而在有氧和线粒体的的情况下,因线粒体内膜上的呼吸链有最终受体(O2),因此NADH和H+有更好的去处,即进入线粒体,通过线粒体内膜上的呼吸链而被氧化,丙酮酸也就因细胞质基质中缺乏NADH和H+而未能按糖酵解的过程被还原,而是不断进人线粒体内进行脱羧。也就是说氧气促进了三梭酸循环和氧化磷酸化的过程,同时也就抑制了无氧呼吸的过程。

3.对于只有细胞质基质的情况下,就不会有竞争,氧气的存在不影响进行无氧呼吸。即如果将葡萄糖加人只含酵母菌细胞质基质的试管中,在有O2且其他条件适宜的情况下,能进行完整的无氧呼吸过程,产物为酒精和CO2

其中有一个典型的例子就是哺乳动物成熟的红细胞,成熟红细胞无线粒体,细胞内氧气浓度高,但能进行无氧呼吸。

开头的题目的答案如下:

参考资料:

1.浅谈O2抑制无氧呼吸的原因_陈淑丽

2.酵母菌细胞质基质有氧时能将葡萄糖分解产生酒精和二氧化碳_杨涌

3.对一道有关酵母菌呼吸作用习题的分析


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