细胞缺氧,丙酮酸为什么不能进入线粒体

从“结构和功能相适应”的角度出发分析问题:

丙酮酸生成之后的去路是由细胞内线粒体的状态决定的，在有氧或缺氧时，细胞内的线粒体呈现完全不同的状态。实验证明在缺氧时，酵母菌细胞内线粒体数目会减少，大量的嵴会消失，特别是细胞色素分子消失，跨膜运输受阻，线粒体变为很小的无功能的囊泡。如果恢复供氧，线粒体又恢复正常形态，数量增加，同时细胞色素重新合成。也就是说细胞因缺氧，会使得线粒体功能暂时丧失，同时因细胞色素消失，丙酮酸不能跨线粒体膜进入线粒体内部，从而只能在细胞质基质中进行原始的无氧呼吸。

从生化反应的角度解释：

1、（细胞质基质）NAD+需要重生：NAD+是糖酵解过程中一种重要反应物，须通过NADH 进行再生。否则，3-磷酸甘油醛的氧化将无法发生，后续反应也不能进行。

2、细胞质基质中的NADH不能进入线粒体：NADH与丙酮酸一样都是糖酵解的产物，在细胞质基质中糖酵解生成的NADH不能进入线粒体。但是NADH所带的电子被用来还原低相对分子质量代谢物，这些代谢物可以通过苹果酸-天冬氨酸穿梭途径进入线粒体，并将NAD+还原成NADH；或者通过甘油磷酸穿梭途径把电子转移成FAD生成FADH2。

3、由于线粒体中缺乏氧气（电子受体），细胞质基质中的NADH通过穿梭途径生成线粒体FADH2和NDAH的途径受到影响；伴随糖酵解的持续进行，在细胞质基质产生大量NADH，这些NADH还原丙酮酸从而重新生成NAD+。