将酵母菌研磨,取一部分匀浆离心,得到上清液(含细胞质溶胶)和沉淀物(含细胞器)。将等量的上清液、沉淀物和未离心的匀浆分别加入甲、乙、丙三支试管,进行四组实验。下列对实验的叙述,正确的是:
A.实验一:向三支试管中分别滴加等量的葡萄糖溶液,只有乙没有反应
B.实验二:向三支试管中分别滴加等量的丙酮酸溶液,只有甲没有反应
C.实验三:要隔绝空气的条件下,重复实验一,甲乙都没有反应
D.实验三:要隔绝空气的条件下,重复实验二,甲乙丙都没有反应
答案是A
《金榜》P45上也有这样的题目:将酵母菌研磨,取一部分匀浆离心,得到上清液(含细胞溶胶)和沉淀物(含细胞器)。将等量的上清液、沉淀物和未离心的匀浆分别加入甲、乙、丙三支试管,分别进行以下几项实验: 实验一:向三支试管中分别加入等量的葡萄糖溶液,三支试管中的最终产物分别是甲:丙酮酸 、乙:_葡萄糖、 丙:CO2和H2O。 实验二:向三支试管中分别加入等量的丙酮酸溶液,三支试管中的最终产物分别是甲:丙酮酸 、乙:CO2和H2O、 丙:CO2和H2O。
实验三:隔绝空气的情况下,重复实验一,三支试管中的产物分别是甲: 乙醇和CO2、 乙: 丙酮酸 、丙:乙醇和CO2。
这二题的答案上(我用红字标出的)有矛盾,那么到底是那个答案正确?是不是作业本上有二个答案AB?
本人认为,作业本上答案是对的,也就是说B不是正确答案。现分析如下:
总的来说可用1葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD+→2丙酮酸+2NADH+2H++2ATP+2H2O这个反应式来表示,但细胞溶胶中NAD+、ADP和无机磷的存量都很少,如果全部被消耗了,且不能循环使用,糖酵解就会停止。
在没有氧气的情况下,NADH就在细胞溶胶中还原丙酮酸,生成酒精和二氧化碳。而本身被氧化重新生成NAD+,ATP则被细胞代谢消耗生成ADP和磷酸,这样就使得发酵过程得以不断地进行;若有氧气存在时,因线粒体内膜上的呼吸链(电子传递链)有最终受体(O2),三羧酸循环和电子传递都得以顺利进行,因此2NADH和2H+有更好的去路,即能迅速进入线粒体,通过线粒体内膜上的呼吸链而被氧化,丙酮酸也就因细胞溶胶中缺乏NADH和H+而未能按厌氧呼吸的方式被还原,而是不断进入线粒体内进行脱羧,生成乙酰辅酶A而进入三羧酸循环,也就是说氧气促进了三羧酸循环和氧化磷酸化的过程,同时也就抑制了厌氧呼吸过程。
对于酵母菌在有氧条件下发酵被抑制的现象还可用巴斯德效应来解释,其主要观点是:ATP能抑制6-磷酸果糖激酶的活性,而无机磷和ADP能促进其活性,同时三羧酸循环的第一个产物柠檬酸也能抑制6-磷酸果糖激酶的活性。因此需氧呼吸进行时,ADP和无机磷进入线粒体,其产物ATP和柠檬酸进入细胞溶胶,这些过程都会促使6-磷酸果糖激酶的活性会下降,最终导致6-磷酸葡萄糖的积累。而过多的6-磷酸葡萄糖对已糖激酶有反馈抑制作用,使葡萄糖磷酸化减慢,这样就抑制了糖酵解的过程,使葡萄糖的分解速度变慢了。需氧呼吸需要分解的葡萄糖要比厌氧呼吸少得多,也可以看出需氧呼吸的效率要远远大于厌氧呼吸。酵母菌的酒精发酵速度还与糖酵解过程中NAD+和NADH的周转有关,在无氧条件下,糖酵解生成的丙酮酸,在细胞溶胶中经过脱羧生成乙醛和二氧化碳,NADH能将乙醛还原成酒精,而本身被氧化成NAD+,使NADH和NAD+周转速度加快,糖酵解加快。然而,在有氧条件下,糖酵解产生的NADH,不能用于还原乙醛,而是通过穿梭系统进入线粒体,通过呼吸链的传递生成水,由于NAD+和NADH不能周转,发酵作用便受到抑制。但不管怎么说,上述实验一的甲试管中具有发酵作用所需的酶,最终产物应当是二氧化碳和酒精,尽管没有隔绝空气,发酵作用也不会受抑制。
以上过程说明,对既能进行需氧呼吸又能进行厌氧呼吸的真核细胞如酵母菌,氧气抑制厌氧呼吸并不是因为破坏或抑制了厌氧呼吸过程中某些酶的催化活性。因此,如将葡萄糖加入只含酵母菌细胞溶胶的试管中,在有氧气但其它条件适宜的情况下,应该是进行完整的厌氧呼吸过程,即产物为酒精和二氧化碳。
综上所述,作业本上的B答案错误,因为甲也发生了反应;金榜上的错在实验一和二的甲应该是酒精和二氧化碳,而不是不反应即仍然是丙酮酸。
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