Question

【題目】研究發現，在低溫、低氧等環境條件脅迫下，生命個體會啟動適應性機制。北歐鯽魚能在冬季結冰的水底生活較長時間，在寒冷缺氧的環境中，腦組織的血流量大晝增加，其代謝途徑如圖所示。請回答下列問題：

（1）北歐鯽魚細胞產生丙酮酸的場所是__________，寒冷低氧脅迫下，北歐鯽魚細胞__________呼吸受阻。

（2）與人體肌細胞無氧呼吸的酶相比，北歐鯽魚肌細胞無氧呼吸的酶所具有的不同之處是_______________（答出兩項即可）。

（3）北歐鯽魚神經元的無氧呼吸產生乳酸，乳酸積累過多對腦組織有傷害，其減少腦組織乳酸量積累的機制是___________________________。

（4）在生物進化史上，先出現無氧呼吸，而后才出現有氧呼吸，繼而推測地球早期的單細胞生物只進行無氧呼吸。人體和動物體內骨骼肌細胞仍保留無氧呼吸的能力，可以理解為沒長的生物進化史在人類和其他動物身上留下的印記。請從細胞呼吸過程的角度分析，支持這一觀點的證據是__________________。

Answer 1

【答案】細胞質基質 有氧 具有將乳酸催化合成丙酮酸的酶和將丙酮酸催化分解產生酒精的酶 通過血流量增大迅速帶走乳酸 有氧呼吸與無氧呼吸的第一個階段完全相同：都不需要氧，都與線粒體無關

【解析】

1．無氧呼吸：一般是指在無氧條件下，通過酶的催化作用，動植物細胞把糖類等有機物分解成為不徹底的氧化產物，同時釋放出少量能量的過程。第一階段：在細胞質的基質中，與有氧呼吸的第一階段完全相同。即一分子的葡萄糖在酶的作用下分解成兩分子的丙酮酸，過程中釋放少量的[H]和少量能量。第二階段：在細胞質的基質中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解為酒精和二氧化碳，或者轉化為乳酸。

2．分析題圖可知，寒冷低氧脅迫下，北歐鯽魚有氧呼吸受阻，神經細胞進行無氧呼吸產生乳酸，通過血液循環，將產生的乳酸運送至肌細胞中，合成丙酮酸，在肌細胞中將丙酮酸分解產生酒精，并通過鰓將酒精排出體外。

（1）結合無氧呼吸反應的過程分析題圖可知，北歐鯽魚細胞產生丙酮酸的場所是細胞質基質，由題圖可知，寒冷低氧脅迫下，北歐鯽魚細胞只進行無氧呼吸，說明有氧呼吸受阻。

（2）與人體肌細胞進行無氧呼吸時，產生乳酸，含有催化丙酮酸分解產生乳酸的酶，北歐鯽魚肌細胞無氧呼吸時，具有將從血液中吸收進來的乳酸催化合成丙酮酸的酶，并且具有將丙酮酸催化分解產生酒精的酶。

（3）北歐鯽魚神經元的無氧呼吸產生乳酸，乳酸積累過多對腦組織有傷害，其減少腦組織乳酸量積累的機制是通過血流量增大迅速帶走乳酸，防止乳酸過多對腦組織的傷害。

（4）在生物進化史上，先出現無氧呼吸，而后才出現有氧呼吸，繼而推測地球早期的單細胞生物只進行無氧呼吸。人體和動物體內骨骼肌細胞仍保留無氧呼吸的能力，可以理解為沒長的生物進化史在人類和其他動物身上留下的印記。從細胞呼吸過程的角度分析：有氧呼吸與無氧呼吸的第一個階段完全相同：都不需要氧；都與線粒體無關。聯想到地球的早期以及原核細胞的結構，可以作出這樣的推測：在生物進化史上先出現無氧呼吸而后才出現有氧呼吸，即有氧呼吸是由無氧呼吸發展變化而形成的。先出現原核細胞而后出現真核細胞，即真核細胞是由原核細胞進化而來的。