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

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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