1、O2会不会抑制无氧呼吸的第二阶段?如会,是怎样抑制的?在高中教学中,要求学生掌握“O2是会抑制无氧呼吸过程的”这一知识点。但是,O2究竟怎样抑制无氧呼吸的过程,学生自然是不清楚的,这就给解答相关题目带来了困难甚至会误解。下面是我对这个问题的一些认识。对既会进行有氧呼吸又会进行无氧呼吸的真核细胞,在有O2时无氧呼吸受到抑制的原因是:发生反应“1葡萄糖→2丙酮酸+4〔H〕+2ATP”后,若无O2,则进行反应“2丙酮酸+4〔H〕→2酒精+2CO2”;若有O2,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“4〔H〕”有更好的去路,即通过线粒体内膜上的呼吸链而被重氧化,丙酮酸也就因细胞质基质中缺乏〔H〕而未能按无氧呼吸的方式被还原,反而不断进入线粒体内进行脱羧进而进入三羧酸循环。以上说明,对既会进行有氧呼吸又会进行无氧呼吸的真核细胞,O2抑制无氧呼吸并不是因为破坏或抑制了反应“2丙酮酸+4〔H〕→2酒精+2CO2”中某种酶的活性。因此,如将葡萄糖加入只含酵母菌细胞质基质的试管中,通入O2且其它条件适宜的情况下,应该是进行完整的无氧呼吸过程,即产物为“酒精+CO2”。另,O2虽不抑制无氧呼吸第二阶段中任何酶的活性,却反而会因巴斯德效应而间接抑制无氧呼吸第一阶段(即糖酵解)中主要是6-磷酸果糖激酶的活性,这主要是为了限制葡萄糖的分解速度。具体原因是,细胞有氧呼吸产生的ATP和柠檬酸会成为6-磷酸果糖激酶的变构抑制剂。对如破伤风杆菌等专性厌氧菌,在有O2时难以存活(实际上不只是无氧呼吸受到抑制的现象)的原因是:有O2时细胞内极易产生O2-(超氧物阴离子自由基),而O2-反应力极强,性质不稳定,可破坏各种重要高分子和膜,也可形成其它活性氧化物,故对细胞十分有害。那么为何非专性厌氧菌可以在空气中存活呢,因它的细胞内具有SOD(超氧化合物歧化酶),它可以催化反应“O2-+H+→H2O2+O2”进行,进而H2O2被过氧化氢酶或过氧化物酶转变为H2O。以上说明,即使对专性厌氧菌,O2也并不是特异性地抑制无氧呼吸第二阶段中某种酶的活性。2、将丙酮酸加入到只含酵母菌细胞质基质的试管中,会不会反应?如会,产物是什么?首先,必须阐明的是,要准确回答这个问题,只有做了实验才知道,这也是一直以来都在争议的一个问题。但只从理论上来分析,无氧呼吸第二阶段的具体过程是这样的:①丙酮酸在丙酮酸脱羧酶并以TPP(焦磷酸硫胺)为辅酶的作用下,先脱羧变为乙醛和CO2;②乙醛在醇脱氢酶的作用下,被无氧呼吸第一阶段(按高中教材讲)产生的〔H〕还原为酒精。以上说明,将丙酮酸加入到只含酵母菌细胞质基质的试管中,因为基质中并不缺乏丙酮酸脱羧酶和TPP,因此会发生反应(注:这个反应不是可逆反应,完全由酶和反应物来限速,也就是说生成物的量不影响反应速度),但是,因细胞质基质中NAD+的含量极少,且不以NADH(即〔H〕)形式永久存在,因此,虽不缺乏醇脱氢酶,但乙醛仍不能被还原,所以产物是乙醛和CO2。3、将丙酮酸加入到只含酵母菌线粒体(实际是离心得到的沉淀物)的试管中,在隔绝空气的条件下,会不会反应?如会,产物是什么?同样的,要准确回答这个问题,也只有做了实验才知道。若只从理论上来分析,丙酮酸在线粒体内的全部反应过程包括:①丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合物的作用下,发生反应“丙酮酸+辅酶A+NAD+→乙酰辅酶A+CO2+NADH+H+”;②乙酰辅酶A经三羧酸循环脱下辅酶A 和生成CO2,并产生〔H〕等。在无O2的情况下,因线粒体内膜上的呼吸链没有最终受体(O2),则如NADH与NAD+不能被循环转变,因此三羧酸循环无法进行,辅酶A与乙酰辅酶A也不能被循环转变,也就是说反应①因缺乏原料肯定是不能持续进行下去了。所以我认为将丙酮酸加入到只含酵母菌线粒体的试管中,在隔绝空气的条件下,可以认为不反应,至少实验中应该是难以检测到其产物的出现。