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浅析氧气抑制无氧呼吸的原因

汪路长

(安徽省砀山中学安徽宿州235300)

摘要:生物是中学阶段的一门重要的基础课程,在培养学生学习科学的兴趣、提高学生科学思维能力、增强学生解决科学问题能力等方面发挥着

重要作用。在中学生物教学过程中,常常会遇到氧气对细胞呼吸影响的相关内容,很多学生对这部门内容理解起来难度较大,甚至很多生物教师对此也

解释不清,存在很大的争议。鉴于此,本文对氧气抑制无氧呼吸的原因进行了肤浅的探讨,以期有所借鉴意义。

关键词:有氧呼吸无氧呼吸丙酮酸糖酵解

中图分类号:G62文献标识码:A文章编号:1674-2060(2015)11-0215-01

1关于氧气抑制无氧呼吸的悖论而被氧化NAD+和水,这样导致细胞质基质中的NAD+、ADP和无机

在“ATP的主要来源——细胞呼吸”(人教版必修1《分子与细磷酸的含量都很少,使糖酵解过程变慢甚至停止,丙酮酸也会因为

胞》模块,第5章第3节:)的教学过程中,常常会遇到氧气对细胞呼吸细胞质基质中缺乏NADH和H+而不能被还原,而是不断进入线粒

影响的一类试题,如:酵母菌是兼性厌氧生物,既能进行有氧呼吸,体内进行脱羧,生成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。简单地说,由于氧

也能无氧呼吸。没有氧气时,进行无氧呼吸,学生很容易理解;低氧气促进了三羧酸循环和氧化磷酸化,使丙酮酸在细胞质基质中的还

和氧气较高时,无氧呼吸(酒精发酵)却受到抑制,抑制的原因是什么原减少或停止,从而表现为无氧呼吸受到抑制。

呢？学生难以理解,不少生物教师对此也解释不清。在低氧状态下,无氧呼吸和有氧呼吸可以同时进行,主要原因

有人认为氧气抑制了无氧呼吸有关的酶活性。这种观点是错误时由于产能相对较少,在开始阶段产物还相对较多,同时有氧呼吸

的,氧气不会抑制无氧呼吸酶的活性,原因有三个:首先,影响酶活的速率较慢。因此,无氧呼吸在第二阶段中依然可以争取到底物

性的因素有温度、pH等。高温、过酸、过碱会破坏酶的空间结构(这里NADH和H+等物质,这也是二者可以同时共存的主要原因。这也直

注意的是,在低温的状态下并不能对酶的结构带来破坏作用,但可接证明了氧气并不能导致无氧呼吸酶破坏观点的正确性。此外,在

以使其化学反应变得缓慢)而导致酶变性失活。对氧气而言,自然不有氧的条件下,酵母菌的发酵过程被抑制的现象还可以用巴斯德效

会造成蛋白质结构的损坏,对呼吸酶的活性自然没多大影响。其次,应来解释。巴斯德是法国注明的微生物学家,他在研究酵母的酒精

影响酶活性的因素还有辅助因子。辅助因子会对呼吸酶的化学反应发酵量和氧分压之间的关系中,发现了生物细胞和组织中的糖发酵

活性带来影响,与氧气并没有明显的关系。再次,就是产物积累产生为氧所抑制,这就是著名的巴斯德效应。根据巴斯德效应,在呼吸的

抑制。随着无氧呼吸的进行,反应中累积的物质不断增多,影响了化过程中产生的重要的一种酶——磷酸果糖激酶的活性,被ATP和第

学反应速度,直接导致活性酶的活跃性降低。氧气并不属于无氧呼一个产物柠檬酸所抑制,使ATP和柠檬酸的浓度增大。因此,有氧呼

吸的产物。综上,我们可以明显的看出,将氧气作为降低无氧呼吸酶吸进行时,进行柠檬酸循环,产生的檬酸和ATP进入线粒体,其产物

活性的重要元素是解释不通的。ATP和柠檬酸进入细胞质基质,使这个酶受到抑制,因而发酵作用

也受到抑制,最终导致6-磷酸葡萄糖的积累,而过多的6-磷酸葡萄

2氧气抑制无氧呼吸的原理

糖对已糖激酶