第 18 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 |
| 根據上表數據,下列何項敘述最能合理解釋條件 B 下乳酸濃度高於條件 A 的原因? |
A.低 pH 值增加糖解作用的速率,導致乳酸累積增加
B.低 pH 值誘導細胞膜通透性改變,促進乳酸外排效率降低
C.低 pH 值影響酵素活性,降低乳酸的代謝速率,導致濃度升高
D.低 pH 值加速糖解產物的丙酮酸向乳酸轉化,提升乳酸濃度✓ 官方正解
詳解
根據表格數據，條件 B 的糖解速率（150 nMol/min）低於條件 A（200 nMol/min），因此選項 (A) 敘述「低 pH 值增加糖解作用的速率」與實驗數據明顯不符。
在無氧環境（0% O2）下，細胞會進行乳酸發酵，利用乳酸去氫酶（LDH）將糖解作用產生的丙酮酸還原為乳酸，同時使 NADH 氧化為 NAD+ 以維持糖解作用的進行。條件 B 的 pH 值較低（6.5），雖然整體糖解速率下降，但乳酸濃度卻高於條件 A，這表示低 pH 值環境可能改變了反應平衡或酵素特性，促使較大比例的丙酮酸加速轉化為乳酸，導致乳酸累積量提升，故選項 (D) 最為合理。
選項 (B) 提及細胞膜通透性與乳酸外排效率，這屬於細胞運輸層次，無法從題幹的代謝數據中直接推論。
選項 (C) 敘述降低乳酸的代謝速率，但在無氧條件下，乳酸即為發酵作用的最終產物，不會再進一步被代謝分解，因此乳酸濃度的升高是源於「生成轉化加速」而非「分解代謝減少」。