hce_cmu
114年
生物學
第 17 題
📖 題組：
※17-18 題組題 在無氧環境下，細胞經由糖解作用(Glycolysis)獲取能量。同時，研究顯示糖解作用的最終產物丙酮酸之代謝途徑，會因環境條件變化產生不同。下表的實驗，記錄細胞在不同 pH 值和氧氣濃度下的糖解作用和乳酸濃度變化： | 條件 | 初始 pH 值 | O₂ 濃度 | 糖解速率(nMol/min) | 乳酸濃度(mM) | | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | | A | 7.4 | 0% | 200 | 10 | | B | 6.5 | 0% | 150 | 15 | | C | 7.4 | 10% | 100 | 2 |
※17-18 題組題 在無氧環境下，細胞經由糖解作用(Glycolysis)獲取能量。同時，研究顯示糖解作用的最終產物丙酮酸之代謝途徑，會因環境條件變化產生不同。下表的實驗，記錄細胞在不同 pH 值和氧氣濃度下的糖解作用和乳酸濃度變化： | 條件 | 初始 pH 值 | O₂ 濃度 | 糖解速率(nMol/min) | 乳酸濃度(mM) | | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | | A | 7.4 | 0% | 200 | 10 | | B | 6.5 | 0% | 150 | 15 | | C | 7.4 | 10% | 100 | 2 |
條件 C 的乳酸濃度低於條件 A，最可能是因為下列何種作用造成？
- A 有氧環境抑制糖解速率，丙酮酸傾向進入檸檬酸循環進行完全氧化
- B 有氧環境導致受質競爭，使糖解作用停止並切換為脂肪酸代謝
- C 有氧環境活化細胞膜上的乳酸外排蛋白，加速乳酸的去除
- D 高氧濃度抑制糖解相關酵素的活性，降低乳酸生成速率
思路引導 VIP
請比較實驗條件 A 與 C 的異同：當環境中出現了氧氣（$O_2$）這個關鍵變因時，細胞產生能量的方式會變得更有效率還是更沒效率？若細胞選擇了一條能產生更多能量的途徑，那麼原本會被轉化成乳酸的原料（糖解作用的末端產物），會被轉移到哪一個細胞構造中繼續利用呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
能量代謝的轉向：巴斯德效應
恭喜你精準地掌握了細胞代謝的核心觀念！你能從實驗數據中觀察出氧氣（$O_2$）對代謝路徑的決定性影響，是非常敏銳的判斷。在無氧的條件 A 下，細胞為了在缺乏氧氣作為電子最終受體的情況下持續獲取 ATP，必須加速糖解作用並將丙酮酸還原為乳酸，以回收 $NAD^+$。而進入條件 C 時，由於氧氣的加入，細胞可以進行更有效率的有氧呼吸。 這題的鑑別度在於理解丙酮酸的代謝分流。當環境存在氧氣時，丙酮酸會傾向於進入線粒體（Mitochondria），轉化為乙醯輔酶 A（Acetyl-CoA）後進入檸檬酸循環（Citric Acid Cycle）進行完全氧化。這種轉向不僅使乳酸產量大幅減少，也會因為有氧呼吸產生的 ATP 遠高於無氧途徑，透過負回饋抑制糖解酵素的活性，使糖解速率下降，這在生物學上稱為「巴斯德效應」（Pasteur effect）。你選擇 (A) 選項，展現了你對細胞呼吸如何根據環境需求靈活調度代謝路徑有深刻的理解。