哺乳动物成熟红细胞的呼吸方式

哺乳动物成熟红细胞的呼吸方式 ? 68?生物学教学2007年(第32卷)第8期 哺乳动物成熟红细胞的呼吸方式 李依新潘桂珍(山东省武城县第二中学253300) 哺乳动物的成熟红细胞结构很特殊,既没有细胞 核也无线粒体,核糖体等各种细胞器,却富含血红蛋 白,这种结构特点与其运输0的功能是相适应的. 因为无线粒体,红细胞进行无氧呼吸供能.有些 学生对此产生疑问:红细胞本身携带02,却进行无氧 呼吸供能,有02存在时,其无氧呼吸不会受抑制吗? 并列举如下理由:?很多种厌氧型的细菌若生活在空 气中,其无氧呼吸受到抑制,不能正常生存.?酵母菌 等兼性厌氧型的生物生活在氧气充足的环境中进行有 氧呼吸,在缺氧的条件下才进行无氧呼吸. 首先明确并不是所有厌氧型的生物都不能生活在 有氧环境中,只有那些严格厌氧菌才不能生活在空气 中(如光合细菌,产甲烷杆菌等),而耐氧性厌氧菌是 可以生活在空气中的.厌氧菌能否生活在空气中,与 其体内是否含有超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶 (或过氧化物酶)有关.细胞代谢过程中会产生自由 基,自由基是指那些带有奇数电子数的化学物质,它们 都带有未配对的自由电子,具有高度的化学活性.在 02存在时还会产生超氧阴离子自由基,它是活性氧的 (因为蚯蚓是用湿润的体呼吸的,所以要随时保持它 体表的湿润,以防止它生命力减弱甚至死亡.) (2)两个都存在同样的问题:如何测量蚯蚓的 路程?因为它爬行过程中不太可能是沿直线的,有学 生建议有两把尺子把两边拦起来,人为地使其不往两 边爬,但随即被另外的学生否定,因为这样就有了人为 的因素的存在,不能很好地说明问题.最后有学生根 据以往的经验说蚯蚓爬过后会留下痕迹,用笔画下它 的足迹,再用线沿笔迹划过,然后只要用尺子量出线的 长度就可以了,事实证明这种方法很好. (3)理论上,蚯蚓应该在硬纸板上爬得更快,那为什 么有的小组实验结果却相反呢?分析如下:?板对实 验的影响.有的小组购买玻璃板时间较长,板的表面 已经不够光滑了,而硬纸板较薄,粗糙程度也不够,使 两块板的粗糙程度没有太大的区别.?蚯蚓对实验的 影响.学生抓到蚯蚓后,一般把它放到铺有湿泥土或 烂树叶的容器中或者直接就用纸包来了,使蚯蚓的体 壁粘有土屑,导致即使光滑的玻璃也粗糙了.另外,要 注意蚯蚓的体能消耗,让其中途休息.?人对实验的 影响在实验过程中仍然看到学生有手指或笔触碰蚯 蚓的身体,这就影响了蚯蚓的运动,影响了实验结果. 形式之一,性质极不稳定,化学反应能力极强,在细胞 内可破坏各种重要生物大分子和膜结构,还可形成其 他活性氧化物,故对生物体极其有害.好氧性生物或 耐氧性厌氧菌细胞内可合成SOD和过氧化氢酶(或过 氧化物酶),超氧阴离子自由基在SOD作用下被歧化 成H202,在过氧化氢酶作用下H202又进一步转变成 无毒的H20,而严格厌氧菌不能合成SOD,在有0存 在时,由于无法歧化超氧阴离子自由基而身受毒害,无 法生存.红细胞内存在这两种酶(红细胞未成熟前已 合成),生活在有氧环境中,不会受自由基的危害而抑 制其代谢活动. 酵母菌等兼性厌氧型的生物,在缺氧的条件下进 行无氧呼吸,当氧气充足时进行有氧呼吸,其无氧呼吸 将会受到抑制.为什么在0充足时,酵母菌的无氧呼 吸会受到抑制呢?已知磷酸果糖激酶是无氧呼吸(糖 酵解)过程中关键的限速酶,ATP对磷酸果糖激酶具有 抑制作用,在有柠檬酸,脂肪酸时会加强抑制效应,而 ADP,AMP,无机磷则对此酶有激活作用,酵母菌有氧 呼吸会产生较多的ATP,使ATP/ADP比值增高,无机 (4)为什么要多做几次实验?为什么要统计全班的 实验结果?因为一次实验结果并不能代表所有的实验 结果,所以要统计多次的实验结果才能使得到的实验 结果更准确. (5)你们在实验中采用了对照实验吗?为什么? (6)土壤中的细菌,真菌等微生物会不会影响它们 的生活?人类的捕捉会不会影响它们? (7)实验结束后你准备如何处理蚯蚓?为什么? (教师适时地对学生进行情感教育,培养学生爱护动物 的情感) 5拓展探究 材料:现有2条大小接近,品种相同的金鱼,两个 大小相同的金鱼缸(里面装有等量的水),一个白色塑 料袋,用以探究氧气对金鱼呼吸的影响,请你帮助完成 相关的内容(单独或小组合作均可以).探究一 周后交给教师. (1)观察并提出问题:氧气对金鱼的呼吸有影响 吗? (2)假设: (3)实验: (4)结果: 生物学教学2007年(第32卷)第8期 C3植物,C4植物和阳生植物,阴生植物比较 魏跟东(甘肃省皋兰县第二t1】学730200) ? 69? c植物和c植物及阳生植物和阴生植物容易混维管束鞘的外侧密接一层成环状或近于环状的叶肉细 淆,本文拟就它们的不同和联系做一比较.胞,组成了"花环型"结构.c3植物的维管束鞘薄壁细 1分类不同胞较小,不含或含很少叶绿体,没有"花环型"结构,维 1.1C,C4植物依据光合作用暗反应阶段CO2最初管束鞘周围的叶肉细胞排列松散. 固定产物的不同命名.c3植物CO2最初固定的产物3.2阴生植物叶片较大较薄,叶肉细胞排列疏松,气 是3一磷酸甘油酸(PGA)是一种三碳化合物得名,c孔经常开放,叶绿素a/b值较小.由于叶绿素b对蓝 植物得名则是因其CO固定的初产物草酰乙酸紫光的吸收力大于叶绿素a,故阴生植物能很好地利 (OAA)是一种四碳化合物.用荫蔽条件下占优势的漫射光(蓝紫光).阳生植物 1.2阳生,阴生植物是依据植物生活所需光强度的差则相反. 别命名.阳生植物需强光照,阴生植物需弱光才可正4分布规律 常生长.4.1C植物约占全球植物总种类的95%,广泛分布于 2生理学侧重点不同各种气候条件,主要在温带地区.c4植物多分布在干 2.1C,C4植物主要反映植物对CO2需求的差异.旱,高温的热带,亚热带地区,温带草原地区也有分布, c4植物最初固定CO2的酶(磷酸烯醇式丙酮酸羧化随着海拔高度的提高,c4植物呈现明显的减少趋势. 酶)比c植物最初固定CO2的酶(核酮糖1,5一二磷4.2阴生植物和阳生植物广泛分布于各气候带.阴 酸羧化酶)活性强约60倍,所以c植物CO2的补偿点生植物多生长在潮湿背阴的地方或密林内,阳生植物 比较低(0,10mg/LCO2),而c3植物cO2的补偿点比分布在高温,干旱且阳光充足的地方,能很好的适应强 较高(50,150mg/LCO2),即c4植物利用CO2的浓度烈辐射. 比c植物低,在低浓度CO2条件下,c4植物比5相关性 c植物光合作用效率高.5.1在分类上,c4植物都是阳生植物,而c3植物既 2.2阳,阴生植物主要反映植物对光照强度需求的差有阳生植物也有阴生植物. 异.阳生植物在强光环境中才能生长,发育健壮,在弱5.2在光合作用上,c4植物在低光照强度下光合作 光条件下生长发育不良.阳生植物有较高的光补偿点用强度很低,但在高光照强度下,其光合作用强度比 (约500,1000lx)和光饱和点(约20000,25000lx),C3植物强的多,即使在中午直射阳光达100000lx时, 阴生植物在弱光下比强光下生长好,有较低的光补偿仍未完全饱和,可见,c植物对强光照的利用率很高. 点(约100k)和光饱和点(约5000,10000Ix).阴生植物对弱光的利用比较有效,对弱光的利用效率 3解剖结构的不同高于c4植物和阳生的c3植物,而对强光照的利用效 3.IC植物叶片的维管束薄壁细胞较大,其中含有率却很低,甚至随光照强度的增强,光合作用强度下 许多较大的叶绿体,叶绿体没有基粒或基粒发育不良.降. II?…I?川I?…I?…}?…I?…I?…I?…I??…I?…I?…I?…l?…I?…I?…I?…I?…I?…?…I?…I?川I?…I?川I?…I?…l?川I?…I?lIll?…I?…I?川I?…I?…I?…I?…I?…I?…I?…I?…I?…I?…I?…?…I?…I?ll 磷相对减少,有氧呼吸过程中还会使柠檬酸等物质增红细胞进行无氧呼吸是与其运输02的功能相适 多.最终抑制了磷酸果糖激酶的活性,同时NADH进入 线粒体中被有氧呼吸消耗,不能还原乙醛生成乙醇,还 会使糖酵解过程中的NAD和NADH不能发生周转,也 影响了糖酵解速度. 由以上可知,抑制无氧呼吸的直接原因,是生物细 胞进行了有氧呼吸,在有氧呼吸的过程中发生的物质 变化抑制了无氧呼吸的进行,并不是由于02的存在直 接抑制了无氧呼吸.成熟的红细胞内由于缺乏有氧呼 吸酶系,不能进行有氧呼吸,所以红细胞尽管携带较多 的0,也不会抑制其无氧呼吸. 应的,因其结合和携带02的过程中并不消耗02,从而 有效地提高了运输02的效率.红细胞自身生命活动 所消耗能量并不多,其无氧呼吸产生能量主要是保证 细胞膜上离子泵的正常运转,使红细胞维持细胞内高 钾,低钙和低钠的状态,还能保证低铁血红蛋白不被氧 化.(若血红蛋白中的Fe被氧化为Fe?,形成高铁 血红蛋白,高铁血红蛋白中的Fe?与02的结合非常 牢固.0,不能被释放出来,会造成组织细胞缺氧).红 细胞的以上特点是哺乳动物在长期进化过程中逐渐形 成的.