Question

2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了“发现细胞如何感知和适应氧气的可用性”的三位科学家。他们发现了调控基因活性的分子机器，即当氧气不足时，细胞里的氧气含量下降，此时低氧应答元件能指导细胞大量合成促红细胞生成素，制造更多的红细胞来运输氧气，从而适应于不同水平的氧气。请回答下列问题。

（1）氧气对于生物至关重要。在人和动物体内氧气的作用是：在线粒体中，氧气与__________。生活在平原地区的人到低压、缺氧的高原旅游，经过一段时间的“高原反应”，后会逐渐适应的原因是：当氧气不足时，人体肾脏、肝脏会合成促红细胞生成素，它会刺激骨髓中的____分裂和分化，使血液中红细胞数量增多，从而促进机体细胞进行有氧呼吸。

（2）—般人在剧烈运动后，会出现肌肉酸胀乏力感，原因是运动时机体对氧气的消耗量增大，骨骼肌细胞氧气供应不足，在细胞质基质中____，最终在____形成酸胀乏力感。运动结束一段时期后这种酸胀乏力的感觉会自然消失，对于维持内环境的稳态具有重要意义。

（3）已知有氧呼吸的过程含有无氧呼吸的步骤，请结合原始大气中没有氧气以及原核细胞没有线粒体的事实，谈谈你的启示________。

（4）将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有氧气释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光，___________（填“有”或“没有”）氧气释放，原因是_______。

Answer

NADH结合形成水，同时释放大量的能量 造血干细胞 积累的丙酮酸与NADH在酶的催化下转化成乳酸，乳酸刺激相应的感受器 大脑皮层 无氧呼吸进化为有氧呼吸 有 类囊体是水分解成氧的场所，叶绿体双层膜破裂不影响类囊体的功能

【解析】

人体有氧呼吸和无氧呼吸的过程：

（1）有氧呼吸可以分为三个阶段：

第一阶段：在细胞质的基质中：1分子葡萄糖被分解为2分子丙酮酸和少量的还原型氢，释放少量能量；

第二阶段：在线粒体基质中进行，丙酮酸和水在线粒体基质中被彻底分解成二氧化碳和还原型氢；释放少量能量；

第三阶段：在线粒体的内膜上，前两个阶段产生的还原型氢和氧气发生反应生成水并释放大量的能量。

（2）无氧呼吸的二阶段：

第一阶段：和有氧呼吸第一阶段相同。

第二阶段：在细胞质基质中丙酮酸重新生成乳酸。

光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物。

（1）在线粒体中，氧气和NADH（[H]）反应生成水，同时释放大量能量；骨髓中的造血干细胞分裂和分化，形成红细胞。

（2）在无氧条件下，细胞进行无氧呼吸，在细胞质基质中积累的丙酮酸与NADH在酶的催化下转化成乳酸，乳酸刺激相应的感受器，最终在大脑皮层形成酸胀乏力感。

（3）原始大气中没有氧气，有氧呼吸的过程含有无氧呼吸，原核细胞没有线粒体，说明了生物的呼吸作用方式是从无氧呼吸进化为有氧呼吸。

（4）类囊体是水分解成氧的场所，叶绿体双层膜破裂不影响类囊体的功能，所以叶绿体外表的双层膜破裂后再照光，依然有氧气产生。