Question

【题目】研究发现，在低温、低氧等环境条件胁迫下，生命个体会启动适应性机制。北欧鲫鱼能在冬季结冰的水底生活较长时间，在寒冷缺氧的环境中，脑组织的血流量大昼增加，其代谢途径如图所示。请回答下列问题：

（1）北欧鲫鱼细胞产生丙酮酸的场所是__________，寒冷低氧胁迫下，北欧鲫鱼细胞__________呼吸受阻。

（2）与人体肌细胞无氧呼吸的酶相比，北欧鲫鱼肌细胞无氧呼吸的酶所具有的不同之处是_______________（答出两项即可）。

（3）北欧鲫鱼神经元的无氧呼吸产生乳酸，乳酸积累过多对脑组织有伤害，其减少脑组织乳酸量积累的机制是___________________________。

（4）在生物进化史上，先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸，继而推测地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。人体和动物体内骨骼肌细胞仍保留无氧呼吸的能力，可以理解为没长的生物进化史在人类和其他动物身上留下的印记。请从细胞呼吸过程的角度分析，支持这一观点的证据是__________________。

Answer 1

【答案】细胞质基质 有氧 具有将乳酸催化合成丙酮酸的酶和将丙酮酸催化分解产生酒精的酶 通过血流量增大迅速带走乳酸 有氧呼吸与无氧呼吸的第一个阶段完全相同：都不需要氧，都与线粒体无关

【解析】

1．无氧呼吸：一般是指在无氧条件下，通过酶的催化作用，动植物细胞把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。第一阶段：在细胞质的基质中，与有氧呼吸的第一阶段完全相同。即一分子的葡萄糖在酶的作用下分解成两分子的丙酮酸，过程中释放少量的[H]和少量能量。第二阶段：在细胞质的基质中，丙酮酸在不同酶的催化下，分解为酒精和二氧化碳，或者转化为乳酸。

2．分析题图可知，寒冷低氧胁迫下，北欧鲫鱼有氧呼吸受阻，神经细胞进行无氧呼吸产生乳酸，通过血液循环，将产生的乳酸运送至肌细胞中，合成丙酮酸，在肌细胞中将丙酮酸分解产生酒精，并通过鳃将酒精排出体外。

（1）结合无氧呼吸反应的过程分析题图可知，北欧鲫鱼细胞产生丙酮酸的场所是细胞质基质，由题图可知，寒冷低氧胁迫下，北欧鲫鱼细胞只进行无氧呼吸，说明有氧呼吸受阻。

（2）与人体肌细胞进行无氧呼吸时，产生乳酸，含有催化丙酮酸分解产生乳酸的酶，北欧鲫鱼肌细胞无氧呼吸时，具有将从血液中吸收进来的乳酸催化合成丙酮酸的酶，并且具有将丙酮酸催化分解产生酒精的酶。

（3）北欧鲫鱼神经元的无氧呼吸产生乳酸，乳酸积累过多对脑组织有伤害，其减少脑组织乳酸量积累的机制是通过血流量增大迅速带走乳酸，防止乳酸过多对脑组织的伤害。

（4）在生物进化史上，先出现无氧呼吸，而后才出现有氧呼吸，继而推测地球早期的单细胞生物只进行无氧呼吸。人体和动物体内骨骼肌细胞仍保留无氧呼吸的能力，可以理解为没长的生物进化史在人类和其他动物身上留下的印记。从细胞呼吸过程的角度分析：有氧呼吸与无氧呼吸的第一个阶段完全相同：都不需要氧；都与线粒体无关。联想到地球的早期以及原核细胞的结构，可以作出这样的推测：在生物进化史上先出现无氧呼吸而后才出现有氧呼吸，即有氧呼吸是由无氧呼吸发展变化而形成的。先出现原核细胞而后出现真核细胞，即真核细胞是由原核细胞进化而来的。