Question

【題目】為揭示有氧呼吸過(guò)程中的生化反應(yīng)途徑，科學(xué)家經(jīng)歷了復(fù)雜的探索。請(qǐng)回答問(wèn)題：

（1）科學(xué)家用鴿子的飛行肌作為研究材料，因?yàn)轱w行肌細(xì)胞呼吸速率較高，適合用于研究氧化分解過(guò)程。葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中經(jīng)糖酵解（有氧呼吸第一階段）產(chǎn)生的______進(jìn)入線粒體，最終分解為______。該過(guò)程釋放的能量，除了大部分以熱能形式散失用于維持體溫外，還有一部分______。

（2）20世紀(jì)30年代，科學(xué)家分別發(fā)現(xiàn)線粒體內(nèi)存在兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程，表示如下（字母代表不同中間產(chǎn)物）。

過(guò)程1：A-B-C-D-E 過(guò)程2：E-F-G-H

兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程存在什么關(guān)系呢？科學(xué)家利用丙二酸（抑制E→F過(guò)程）和中間產(chǎn)物F進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，過(guò)程1與過(guò)程2最可能連成______（填“線性”或“環(huán)形”）代謝途徑，請(qǐng)寫出三點(diǎn)推測(cè)證據(jù)。

證據(jù)1：______。

證據(jù)2：______。

證據(jù)3：______。

（3）現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)為研究代謝過(guò)程提供了更直接的手段。例如，科學(xué)家曾用______法追蹤各種有氧呼吸中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的詳細(xì)過(guò)程。

Answer 1

【答案】丙酮酸 二氧化碳和水 儲(chǔ)存在ATP中，為肌細(xì)胞供能 環(huán)形 第2組和第1組相比，注射物質(zhì)F，使過(guò)程1中的A和C增加，說(shuō)明過(guò)程2可以促進(jìn)過(guò)程1 第3組和第2組相比，由于第3組注射了丙二酸，抑制了E→F的過(guò)程，但第3組注射F后，缺導(dǎo)致E物質(zhì)積累，使 E含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第2組，支持環(huán)形代謝的假設(shè) 第3組和第1組相比，雖然都注射了丙二酸，抑制了E→F的過(guò)程，但第3組因?yàn)樽⑸淞薋，使得A、C、E逗比第1組增加許多，說(shuō)明過(guò)程1與過(guò)程2并非環(huán)形代謝途徑 同位素示蹤

【解析】

有氧呼吸的三個(gè)階段：

階段	場(chǎng)所	反應(yīng)物	產(chǎn)物	物質(zhì)變化	產(chǎn)能情況
第一階段	細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)	主要是葡萄糖	丙酮酸、[H]	C6H12O62丙酮酸+4[H]+能量	少量能量
第二階段	線粒體基質(zhì)	丙酮酸、H2O	CO2、[H]	2丙酮酸+6H2O6CO2+20[H]+能量	少量能量
第三階段	線粒體內(nèi)膜	[H]、O2	H2O	24[H]+6O212H2O+能量	大量能量

（1）葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中經(jīng)糖酵解（有氧呼吸第一階段）產(chǎn)生的丙酮酸進(jìn)入線粒體，最終分解為二氧化碳和水；該過(guò)程釋放的能量，除了大部分以熱能形式散失用于維持體溫外，還有一部分儲(chǔ)存在ATP中，為肌細(xì)胞供能。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，過(guò)程1與過(guò)程2最可能連成環(huán)形代謝途徑。

證據(jù)1：第2組和第1組相比，注射物質(zhì)F，使過(guò)程1中的A和C增加，說(shuō)明過(guò)程2可以促進(jìn)過(guò)程1。

證據(jù)2：第3組和第2組相比，由于第3組注射了丙二酸，抑制了E→F的過(guò)程，但第3組注射F后，缺導(dǎo)致E物質(zhì)積累，使 E含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第2組，支持環(huán)形代謝的假設(shè)。

證據(jù)3：第3組和第1組相比，雖然都注射了丙二酸，抑制了E→F的過(guò)程，但第3組因?yàn)樽⑸淞薋，使得A、C、E逗比第1組增加許多，說(shuō)明過(guò)程1與過(guò)程2并非環(huán)形代謝途徑。

（3）現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)為研究代謝過(guò)程提供了更直接的手段，例如科學(xué)家曾用同位素示蹤法追蹤各種有氧呼吸中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的詳細(xì)過(guò)程。