探究14 呼吸作用的丙酮酸-【探究教材】2022-2023学年高一生物教材疑点难点问题权威解读（人教版2019必修1）

补充说明14：5.3 丙酮酸的相关知识 新教材•人教版•必修一 一.丙酮酸的相关知识 在细胞呼吸过程中，葡萄糖氧化分解为丙酮酸， ①有氧气存在，丙酮酸就会进入线粒体完成有氧呼吸， ②没有氧气，丙酮酸则不会进入线粒体，就在细胞质基质中和还原氢产生酒精和CO2或者乳酸。 1.丙酮酸进入线粒体的方式 ①丙酮酸穿过外膜的方式：线粒体外膜对物质的通透性较高，膜上有孔蛋白(如下图中的⑥)，很多物质可以通过，丙酮酸也不例外。 ②丙酮酸穿过内膜的方式：线粒体内膜对物质的通透性低，不存在孔蛋白。线粒体内膜上存在有丙酮酸转运体（如下图中的⑦所示），该转运体能够同时转运丙酮酸和氢离子，氢离子是顺着浓度梯度被转运的，因此，丙酮酸是借助氢离子顺浓度转运时释放的来转运的。也就是说丙酮酸进入线粒体基质时需要能量，所需能量是由氢离子顺浓度转运提供的。 一.丙酮酸的相关知识 2.线粒体内膜两侧氢离子浓度差是如何形成的？ 有氧呼吸第1阶段和第2阶段中，有机物脱下的氢形成还原氢，如下图：NADH和FADH2，在有氧呼吸第3阶段，还原氢将氢拿出来，形成高能电子和氢离子，高能电子经过线粒体内膜上的蛋白质（如下图①、②、③、④）进行传递，将电子传递给O2形成水。高能电子在传递过程中，利用释放的能量将氢离子从线粒体基质泵到线粒体膜间隙，从而形成从膜间隙到线粒体基质的氢离子浓度差。 一.丙酮酸的相关知识 3.线粒体内膜两侧的氢离子浓度差有什么用？ 线粒体内膜两侧的氢离子浓度差主要是用来合成ATP的，如上图中的蛋白质⑤(称为ATP合酶)，当然了，氢离子浓度差也可以帮助丙酮酸穿过线粒内膜而进入线粒体基质。 一.丙酮酸的相关知识 4.无氧时丙酮酸不进入线粒体原因 根据以上分子可知，无氧时，线粒体内膜上通过蛋白质①~④进行电子传递受阻，因为电子的最终受体是O2，电子传递受阻，就不能把氢离子从线粒体基质泵入线粒体膜间隙，也就不能建立线粒体内膜两侧的氢离子浓度差，丙酮酸也就不能进入线粒体，只好留在细胞质基质中和还原氢反应。 一.丙酮酸的相关知识 5.有氧时丙酮酸进入线粒体的原因 有氧时，线粒体内膜通过蛋白质①~④进行电子传递，最终传递给氧气。电子传递过程中会将氢离子从线粒体基质中泵出，形成跨线粒体内膜的氢离子浓度差，丙酮酸可以借助氢离子浓度差提供的能量，通过线粒体内膜上的丙酮酸转运体(如图中的⑦)进入线粒体基质。 一.丙酮