調查局三等申論題
105年
[化學鑑識組] 生物化學
第 一 題
📖 題組：
六、巴斯德從酵母菌做酒精發酵的實驗發現，在無氧環境發酵葡萄汁過程中，突然加入氧氣會大大地降低葡萄糖的消耗速率，此稱為「巴斯德效應」。但若加入 2,4 二硝基苯酚（2,4-dinitrophenol，an uncoupler of oxidative phosphorylation），則會防止「巴斯德效應」的產生。
六、巴斯德從酵母菌做酒精發酵的實驗發現，在無氧環境發酵葡萄汁過程中，突然加入氧氣會大大地降低葡萄糖的消耗速率，此稱為「巴斯德效應」。但若加入 2,4 二硝基苯酚（2,4-dinitrophenol，an uncoupler of oxidative phosphorylation），則會防止「巴斯德效應」的產生。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
為什麼有氧的存在，酵母菌會消耗較少的葡萄糖？大概少幾倍的葡萄糖？（10 分）
思路引導 VIP
看到此題應立刻聯想到「能量產量差異」與「酵素異位調節」。先分別寫出無氧發酵與有氧呼吸每分子葡萄糖所產生的 ATP 數量來計算倍數差異；接著說明細胞如何透過高濃度 ATP 及 Citrate 對糖解作用關鍵酵素 PFK-1 進行異位抑制（allosteric inhibition），從而解釋葡萄糖消耗速率下降的分子機轉。
小題 (二)
為什麼 2,4 二硝基苯酚會防止「巴斯德效應」的產生？（5 分）
思路引導 VIP
看到這題，首先要聯想「巴斯德效應」的分子調控核心是因有氧呼吸產生大量 ATP，進而異位抑制糖解作用的關鍵酵素 PFK-1；接著分析 2,4-DNP 作為「解偶聯劑」的機轉（破壞質子梯度使 ATP 無法合成）。最後將兩者結合，說明 DNP 如何導致細胞內 ATP 濃度下降而解除對 PFK-1 的抑制，進而維持高葡萄糖消耗速率。