(一) 生物中的能量形式:ATP

A、 三磷酸腺苷(ATP)是一種含有高能量的核苷酸,由核糖、腺嘌呤和三個磷酸基所構成。

B、 如果核糖上只接一個磷酸基時,稱為單磷酸腺苷(AMP)

C、 若接上二個磷酸基,則稱為雙磷酸腺苷(ADP)

D、 核糖連接腺嘌呤,合稱為腺苷,腺苷連接三個磷酸基,稱為三磷酸腺苷(ATP)

E、 ATP三個磷酸基間的兩個磷酸鍵結為高能鍵,是蘊藏能量的鍵結。
ATP
2個高能磷酸鍵,ADP1個高能磷酸鍵,AMP則有0個高能磷酸鍵。

 

(二) ATP-ADP循環

A、 ATP分子水解時,會產生ADP和一個磷酸基(Pi),並釋出能量供細胞活動所需。
ATP
水解: 

B、 ADP可吸收呼吸作用所釋出的能量,再與一個磷酸基結合成ATP
ATP
合成:

C、 當細胞內的ATP多而ADP少時,表示細胞內的能量較充裕,此時生物體可進行運動或合成反應等需能反應;
但當細胞內ATP少而ADP多時,表示細胞內的能量較缺乏,此時生物體需加速進行呼吸作用等產能反應。

 

(三) ATP的功能:

A、 ATP為細胞中最重要的能量攜帶者,所含的能量較易釋出,可直接供應細胞能量。

B、 ATP是生物細胞暫時儲存與提供能量的分子,因此被稱為細胞內的能量貨幣。

C、 生物的體溫是藉著呼吸作用放出熱能來維持,不是來自於ATP

D、 細胞的吸能/放能反應,需與ATPADP間的轉換互相配合,稱為偶聯反應。

                     (1) 細胞中的大分子,如多醣類、脂質、蛋白質、核酸等都是由小分子吸收化學能(主要來源為ATP),藉合成作用產生;但大分子的分解作用,所釋放的能量,無法存於ATP分子,而是以熱能釋出。

                     (2) 葡萄糖、胺基酸、脂肪酸的氧化反應,所釋放的能量不直接提供細胞利用,而是將釋放的能量儲存在ATP分子中,細胞需要時,再將其水解直接供應。

                     (3) ATP水解產生ADP(二磷酸腺苷)與磷酸根(Pi),並釋放能量,產生的能量可經由酵素催化,驅動物質的合成、運動或是細胞的主動運輸。

                     (4) 細胞中的ATPADP是細胞代謝作用的調控者:
因為ATP不能儲存,所以細胞的需能和放能反應需與ATP配合進行。

                     (5) ATP的含量增加,ADP的含量相對減少時,即ATPADP1,表示能量充足,有利於進行需能的同化作用。

                     (6) ATP的含量減少,ADP的含量相對增加時,即ATPADP1,則會釋出能量的異化作用將會增快。

 

(四) 能量的獲得與轉換

A、 生物維持生命的能量,其最終來源大多為太陽能。

B、 ZDE021U-1-4-03藻類和綠色植物藉光合作用,將太陽能轉換成化學能而貯存於葡萄糖、澱粉、蛋白質和脂質等有機物中。

C、 生物可藉呼吸作用將有機物分解,使蘊含其中的化學能釋出,而轉存於ATP中。

D、 ATP所蘊藏的能量又可轉換成光能、電能、化學能和機械能等能量形式,來維持細胞的生理功能。

E、 在生命世界中,能量的獲得與轉換主要有三種類型:

 

類型

能量的獲得與轉換

說明

 

光合作用

太陽光能[有機物(醣類)的化學能

綠色植物利用光合作用,將太陽光能轉變為有機物(醣類)中的化學能,提供自身及其他生物利用。

 

細胞呼吸

養分的化學能[ATP的化學能

生物體藉由呼吸作用將有機物的化學能轉換為ATP化學能

 

ATP水解

ATP的化學能[其他形式的能量
[細胞進行合成反應與作功

ATP水解,轉變為其他化學能,進而提供細胞進行各種生理作用。

 

能量的取得多直接或間接來自於太陽,太陽是生物能量的主要來源,地球能量的最終來源。

(五) 光合作用

A、 藻類和綠色植物利用光能將CO2H2O合成醣類,並產生氧的過程稱為光合作用。

B、 描述: 01-29反應場所:

                     (1) 葉綠體是植物行光合作用的場所,含多個由葉綠囊相疊而成的葉綠餅和基質。

                     (2) 葉綠囊:

甲、 膜上含有葉綠素、葉黃素及胡蘿蔔素等光合色素。

乙、 葉綠素是主要的光合色素,葉黃素及胡蘿蔔素則是輔助葉綠素吸收光能。

                     (3) 基質:
內富含酵素,用以固定二氧化碳來合成醣類。

C、 反應過程

 

項目

光反應

碳反應

反應
條件

必須在光照下才能進行

與光照無直接關係,在有光照或無光照的情況下,都有可能發生

反應
位置

葉綠體的葉綠囊

葉綠體的基質

反應
過程

葉綠素吸收光能後,使水分子分解產生氧氣,並合成含高能量的ATPNADPH

利用光反應產生的ATPNADPH所釋出的能量,將CO2固定成醣類

能量
轉換

將太陽能轉換成化學能,貯存在ATPNADPH分子中

ATPNADPH中的化學能轉存在醣類分子中

反應式

H2OADPPiNADP+
→ O2
ATPNADPH

CO2ATPNADPH
→ C6H12O6
ADPPiNADP+

D、 影響反應速率的因素

                     (1) 光強度:
在一定範圍內,光愈強,光合作用的速率愈快;但若光照太強,則葉綠素會被破壞。

                     (2) 溫度:
在一定範圍內,溫度愈高,光合作用的速率愈快;但若溫度太高,則酵素會被破壞。

                     (3) 二氧化碳濃度:
二氧化碳為光合作用的反應物,濃度愈大,光合作用的速率愈快。

                     (4) 土壤中的水分含量:
水分為光合作用的反應物,量愈大,光合作用的速率愈快。

 

(六) 呼吸作用

A、 細胞分解有機物質以產生能量的過程,稱為呼吸作用。

B、 類型:

項目

有氧呼吸

醱酵作用

酒精醱酵

乳酸醱酵

意義

細胞利用氧氣將葡萄糖氧化以產生能量,並釋出CO2和水的過程

細胞在缺氧環境下,將葡萄糖分解產生能量的過程

反應
位置

細胞質+粒線體

細胞質

反應
過程

(1) 葡萄糖丙酮酸+少量ATP,此過程在細胞質中進行,不需氧參與

(2) 丙酮酸+O2→CO2H2O+大量ATP,此過程在粒線體中進行,需氧參與

(1) 葡萄糖丙酮酸+少量ATP

(2) 丙酮酸酒精+CO2
此過程不產生能量

(1) 葡萄糖丙酮酸+少量ATP

(2) 丙酮酸乳酸
此過程不產生能量

反應式

C6H12O66O23638ADP
3638Pi
→6CO2
6H2O3638ATP

C6H12O6ADPPi
→2C2H5OH
2CO2ATP

C6H12O6ADPPi
→2CH3CHOHCOOH
ATP

釋出
能量

較多

較少

較少

例子

大部分細胞

酵母菌、植物的根

人體的骨骼肌細胞

圖示

 

(七) 影響反應速率的因素

1.外在因素

溫度:
會影響酵素活性。在一定範圍內,溫度愈高,呼吸作用速率愈快;但溫度過高時,酵素會受到破壞。

氧濃度:
氧為有氧呼吸的反應物,氧濃度愈高,有氧呼吸速率愈快。

2.內在因素

生長速率:
生長速率快速的細胞,其呼吸作用的速率也較快。
如:生長快速的小麥,其呼吸作用速率較生長慢的仙人掌高。

代謝速率:
代謝速率愈快的細胞,其呼吸作用的速率也較快。
如:分生組織及幼苗內的細胞,其呼吸作用速率較快。

 

一、 【能量形式】

(   )1. ATP為細胞內的能量物質,下列關於此能量物質的敘述,何者正確? 
(A)中文名稱為腺苷三磷酸  (B)ATP為一種核酸  (C)結構中的五碳醣為去氧核糖  (D)ATP水解成ADP和磷酸,為需能反應。

(   )2. 關於ATP的結構和特性的敘述,何者正確? 
(A)由腺嘌呤、核糖和三個磷酸構成  (B)具有三個高能磷酸鍵  (C)組成元素有CHONS  (D)不同的細胞中,其ATP構造亦不同。

(   )3. ATP 的組成分子中,除了一個腺嘌呤外尚有: 
(A)
一個磷酸,一個六碳醣  (B)三個磷酸,一個六碳醣  (C)二個磷酸,二個三碳醣  (D)三個磷酸,一個五碳醣

(   )4. ATP具有幾個高能磷酸鍵? 
(A) 1  (B) 2  (C) 3  (D) 4

(   )5. 下列關於ATP的敘述,何者正確? 
(A) ATP
和葡萄糖皆是能量貨幣 (B) ATP最多可釋出三個磷酸根以提供能量  (C) ATP含量高則可抑制氧化作用  (D) ATP含量低則可促進合成作用

(   )6. ATP的結構中不含下列哪一成分? 
(A)
含氮鹼基  (B)五碳醣  (C)脂肪酸  (D)磷酸。

(   )7. 下列化學反應,何者屬於同化作用? 
(A) ATP → ADP
Pi+能量  (B)葡萄糖+葡萄糖 麥芽糖+水 
(C)
蛋白質+水 → (胺基酸)n  (D)蔗糖+水 葡萄糖+果糖。

(   )8. 下列何者直接供給細胞生物生理活動所需的能量? 
(A)
葡萄糖  (B)胺基酸  (C) ATP  (D) DNA

(   )9. 下列哪一化學反應完成後,細胞內的ATP量會隨著增加? 
(A)
蔗糖轉變為澱粉  (B)脂肪酸轉變為脂質  (C)胺基酸轉變為蛋白質  (D)葡萄糖轉變為二氧化碳

(   )10. 下列關於ATP的敘述,何者錯誤? 
(A)
是一種核苷酸  (B)在粒線體產生  (C)可供肌肉收縮的能量  (D)動植物細胞內所含的ATP均不相同

(   )11. 下列關於ATP的敘述,何者錯誤? 
(A)
氧化作用常會放出ATP  (B)是一種核酸  (C)細胞內,若ADP的含量偏高時,表示細胞缺乏能量  (D)含有3個磷酸

(   )12. 下列關於ATPADPAMP的敘述哪些正確? 
(A) ATP
量多時會促進脂質形成醣類  (B)能量大小順序為ATPAMPADP  (C)均為核酸的一種  (D) ATP所用的含氮鹼基為胸腺嘧啶,簡稱T  (E)三者所用的五碳醣和RNA所用的五碳醣相同

(   )13. 下列關於ATP的敘述,何者正確? 
(A) ATP
可釋出三個磷酸根以提供能量  (B) ATP含量高則可抑制氧化作用  (C) ATP含量低則可促進合成作用  (D)細胞可藉ATP和葡萄糖作為直接的供能物質

(   )14. 在細胞內進行下列哪一代謝作用,常伴隨ATP的水解反應同時進行? 
(A)
葡萄糖丙酮酸  (B)丙酮酸乳酸  (C)葡萄糖+葡萄糖麥芽糖  (D)雙肽胺基酸+胺基酸。

 

二、 【光合作用】

(   )1. 下列關於光合作用的敘述,何者正確? 
(A)
光反應將光能儲存在ATPNADPH  (B)產生的氧氣是由二氧化碳分解而來  (C)碳反應中,大多數的三碳醣會轉變成葡萄糖  (D)碳反應中,三碳醣轉變成五碳醣的過程,需要消耗ATPNADPH

(   )2. 下列關於光合作用的敘述,何者正確? 
(A)
葉綠體基質含有葉綠素  (B)光反應在葉綠體基質中進行  (C)碳反應的產物只有氧氣及ATP  (D)碳反應將化學能轉換為化學能

(   )3. 下列何者不是光反應的產物? 
(A)O2  (B)H2O  (C)ATP  (D)NADPH

(   )4. 光合作用產物葡萄糖分子的氧原子來源為何? 
(A)
  (B)二氧化碳  (C)二氧化碳和水各提供三個  (D)胡蘿蔔素。

(   )5. 關於光合作用的敘述,下列何者錯誤? 
(A)
碳反應的進行會受溫度影響  (B)強光可破壞葉綠素,導致光合作用速率減緩  (C)植物白天行光合作用,晚上行呼吸作用  (D)與維持大氣中CO2O2的平衡有關。

(   )6. 實驗過程中,如欲測定植物光合作用的光反應效率時,試問下列何種方式最為適當? 
(A)
測定葡萄糖的生成量  (B)測定ATP的消耗量  (C)測定二氧化碳的消耗量  (D)測定氧氣的釋放量

(   )7. 下列關於光合作用的「光反應產物」參與碳反應的作用,下列敘述,何者正確? 
(A)ADP
提供能量  (B)NADPH提供電子  (C)氧氣參與葡萄糖的合成  (D)二氧化碳經固定產生醣類。

(   )8. 植物光合作用中的光反應,其主要功能為何? 
(A)
固定二氧化碳  (B)產生ATPNADPH  (C)利用ATP產生葡萄糖  (D)由二氧化碳和水產生葡萄糖。

(   )9. 在光合作用的過程中,下列何者在葉綠體的基質中進行? 
(A) NADP → NADPH+  (B) ADP + Pi + ATP  (C)
產生氧氣  (D)固定二氧化碳

(   )10. 光合作用的反應步驟有:
甲、NADP + 形成;乙、ATP合成;丙、水分解產生氧;丁、葡萄糖合成,請問發生先後順序如何? 
(A)
甲乙丙丁  (B)甲丙乙丁  (C)丙甲乙丁  (D)丙乙甲丁

(   )11. 下列有關被子植物光合作用的光反應過程何者正確? 
(A)
基質中的葉綠素負責吸收光能,使水分子分解  (B)過程中不需要氧的參與  (C)光反應產生的二氧化碳可作為碳反應的原料  (D)其主要產物為葡萄糖。

(   )12. 光合作用的光反應進行處是: 
(A)
葉綠體外膜  (B)葉綠體內膜  (C)類囊體  (D)基質。

(   )13. 下列何者不是影響光合作用的主要因素? 
(A) O2  (B) CO2  (C) H2O  (D)溫度。

(   )14. 溫度會影響光合作用的速率,主要原因為何? 
(A)
溫度影響葉綠素的量  (B)溫度影響酵素的作用  (C)溫度影響水的滲透壓  (D)溫度影響二氧化碳的濃度。

(   )15. 下列有關光合作用生態意義的敘述,何者不正確? 
(A)
所合成的養分是地球上其他生物的養分來源  (B)可以補充呼吸作用消耗的氧氣  (C)可以補充大氣中的二氧化碳  (D)對維持大氣中二氧化碳與氧的平衡扮演重要的角色。

(   )16. 光合作用的反應步驟雖然繁雜,但其反應可歸納為下列哪一種? 
(A)
化學能轉變為化學能的反應  (B)光能轉變為熱能的反應  (C)熱能轉變為化學能的反應  (D)光能轉變化學能的反應

(   )17. 在光合作用中,光直接參與何種反應? 
(A)
澱粉的形成  (B)水分的分解  (C)葡萄糖分子的形成  (D)氫和二氧化碳的結合。

(   )18. 下列何種狀況下,會增加光合作用的速率? 
(A)
二氧化碳減少  (B)植物缺水  (C)氣孔關閉  (D)增加適當的光照

(   )19. 關於光合作用的敘述,何者正確? 
(A)
光反應在囊狀膜進行,主要吸收綠光  (B)吸收的光能可形成ATP直接提供細胞內所需  (C)多餘的ATP,在細胞質中進行葡萄糖合成  (D)光反應產生氧氣,碳反應吸收二氧化碳

(   )20. 光合作用的步驟包括:
甲、形成葡萄糖;乙、水分子分解;丙、產生O2;丁、形成NADPH;戊、CO2固定;己、葉綠素吸收光能,哪些發生於光反應? 
(A)
甲丙丁己  (B)乙丙丁己  (C)丙丁戊己  (D)乙丙己。

(   )21. 下列有關葉綠體的敘述,何者正確? 
(A)
僅見於植物細胞  (B)外膜上具有葉綠素等光合色素  (C)內膜上具有葉綠素等光合色素  (D)基質內含有多種光合作用所需的酵素

(   )22. 何種現象會降低光合作用的速率? 
(A)
光照增強  (B)溫度升高  (C)二氧化碳濃度降低  (D)土壤中的水分增加。

(   )23. 有關光合作用光反應和碳反應的比較,下列何者正確?

(   )24. 下列關於光合作用的相關敘述,何者正確? 
(A)
固定二氧化碳的過程會產生NADPH  (B)葉綠素吸收光能可形成ATP  (C)二氧化碳被光分解產生氧  (D)卡氏循環產生的水可供光反應使用。

(   )25. 有關光合作用的敘述,下列何者正確? 
(A)
含有葉綠體的細胞,才可以行光合作用  (B)植物皆可進行光合作用  (C)具細胞壁的細胞皆可進行光合作用  (D)光合作用、呼吸作用兩者可同時進行

(   )26. 光合作用之碳反應進行時,所需的能量直接來自 
(A)
光能  (B)ATP  (C)NADP  (D)葡萄糖。

(   )27. 下列有關植物光合作用的光反應與碳反應的比較,何者正確? 
(A)
前者在葉綠餅進行,後者在葉綠囊進行  (B)前者需要酵素參與,後者不需要酵素參與  (C)前者需要能量才能進行,後者不需要能量即可進行  (D)前者水分解釋出氧,後者將CO2轉為葡萄糖

 

三、 【呼吸作用】

(   )1. 有氧呼吸與無氧呼吸在進行時,兩者有哪一項特性是相同的? 
(A)
一分子的葡萄糖所釋放的能量  (B)需要在粒線體內進行  (C)將葡萄糖分解成為丙酮酸  (D)會產生酒精或乳酸。

(   )2. 下列有關生物進行無氧呼吸的敘述,何者正確? 
(A)
反應中不需氧氣,也不會產生二氧化碳  (B)不需粒線體,不需酵素催化  (C)只有植物才能進行無氧呼吸  (D)只釋放少量能量,大部分能量存於產物

(   )3. 發酵作用和有氧呼吸的比較,何者正確?

(   )4. 對有氧呼吸及無氧呼吸(酒精發酵)之比較,選出正確的? 
(A)有氧呼吸產生的ATP比酒精發酵多  (B)有氧呼吸的反應物是葡萄糖,酒精發酵的是酒精  (C)有氧呼吸會產生CO2,酒精發酵不會  (D)有氧呼吸中每個小反應都消耗氧,無氧呼吸所有反應都不消耗氧。

(   )5. 下列生物體內所進行的化學反應,何者所釋出的能量最多? 
(A)
葡萄糖 丙酮酸  (B)丙酮酸 → CO2 + H2O  (C)葡萄糖 酒精 + CO2  (D)葡萄糖 乳酸。

(   )6. 酵母菌進行有氧呼吸獲得的能量,主要來自下列哪一個步驟? 
(A)
葡萄糖丙酮酸  (B)丙酮酸→ CO2 + H2O  (C)丙酮酸酒精  (D)丙酮酸乳酸。

(   )7. 有氧呼吸是一種將葡萄糖代謝產生能量的過程,下列關於此過程中的敘述,何者正確? 
(A)
有氧呼吸為一種同化代謝過程  (B)葡萄糖轉變成丙酮酸的過程需要氧氣的參與  (C)葡萄糖轉變成丙酮酸的反應可產生大多數ATP  (D)丙酮酸於粒線體中經一系列反應代謝為二氧化碳和水

(   )8. 無氧呼吸是有些生物在缺氧環境下代謝有機物以獲得能量的方式,下列關於此作用的敘述,何者正確? 
(A)
無氧呼吸屬於同化代謝作用  (B)葡萄糖在粒線體內分解為丙酮酸  (C)丙酮酸代謝成乙醇或乳酸的過程,無ATP的合成  (D)酵母菌可進行乳酸發酵,將丙酮酸轉變成乳酸。

(   )9. 有氧呼吸與無氧呼吸的相同點為何? 
(A)
可產生酒精或乳酸  (B)在粒線體內進行  (C)可產生ATP  (D)要消耗O2

(   )10. 下列生物體內所進行的化學反應,何者需要氧氣參與? 
(A)
葡萄糖 丙酮酸  (B)丙酮酸 → CO2 + H2O  (C)丙酮酸 酒精 + CO2  (D)葡萄糖 乳酸。

(   )11. 有關細胞進行呼吸作用的敘述,下列何者正確? 
(A)
酵母菌只會進行無氧呼吸作用  (B)植物細胞只會進行有氧呼吸作用  (C)動物細胞可進行有氧及無氧呼吸作用  (D)原核細胞在細胞質進行有氧呼吸作用產生ATP

(   )12. 有關呼吸作用的敘述何者為正確? 
(A)
植物呼吸作用的過程,都在粒線體中進行  (B)呼吸作用產生的能量通常以醣類、脂質、蛋白質形式存在  (C)無論是有氧呼吸或無氧呼吸的過程中皆有丙酮酸  (D)呼吸作用和呼吸運動意義上是相同的

(   )13. 下列生物體內所進行的化學反應,何者發生於粒線體中? 
(A)
葡萄糖 丙酮酸  (B)丙酮酸 → CO2 + H2O  (C)葡萄糖 酒精 + CO2  (D)丙酮酸 乳酸。

(   )14. 有氧呼吸過程中,進入粒線體進行反應的是哪一化合物? 
(A)
葡萄糖  (B)丙酮酸  (C)二氧化碳  (D)乙醯輔酶A

(   )15. ZWD23C-23-3右圖中,13代表細胞內與呼吸作用有關的化學反應式;xyz為數值,代表ATP的生產量,下列反應中,何者屬於發酵作用? 
(A)
反應1  (B)反應1、反應2  (C)反應2、反應3  (D)反應1、反應3

(   )16. 承上題,有關xyz的比較,何者正確? 
(A) x
y相同  (B) yz  (C) zx18  (D) yz相同

(   )17. 承上題,有關化學反應式的敘述,何者正確? 
(A)
反應12為無氧呼吸  (B)反應2不會在植物細胞中進行  (C)反應3只會在動物細胞中進行  (D)反應23只在細胞質中進行

(   )18. 酒精發酵和乳酸發酵的比較: 
(A)
兩者皆產生CO2  (B)兩者皆不產生CO2  (C)前者產生CO2,後者則無  (D)後者產生CO2,前者則無

(   )19. 當細胞內 ATPADP 的比值偏低時,細胞會做出什麼反應? 
(A)
促進肝醣合成  (B)抑制細胞內物質的氧化  (C)加速有氧呼吸  (D)水解ATP

(   )20. 關於葉綠體與粒線體的敘述,何者錯誤? 
(A)
皆含有DNA  (B)皆含有核糖體  (C)有些動物細胞缺乏粒線體,有些植物細胞缺乏葉綠體  (D)葉綠體只在白天行光合作用,粒線體只在白天參與細胞呼吸

(   )21. 酒精發酵與乳酸發酵的主要不同處為何? 
(A)
有無產生二氧化碳  (B)有無進行糖解作用  (C)產生ATP的多寡  (D)進行反應的場所不同。

(   )22. 細胞有氧呼吸產生能量的整個過程發生在何處? 
(A)
細胞質及粒線體  (B)細胞質及葉綠體  (C)粒線體及核糖體  (D)細胞質及葉綠體

(   )23. 植物行呼吸作用所產生的能量,通常以何種形式存在? 
(A)
葡萄糖  (B) ATP  (C) NADP+  (D) NADPH

(   )24. 當細胞內 ATPADP 比值較小時,則對細胞內進行的代謝作用影響為何? 
(A)
促進大分子的異化作用  (B)促進小分子的同化作用  (C)此時細胞內儲存更多的肝醣  (D)此時植物細胞加速光合作用以產生葡萄糖

(   )25. 關於呼吸作用糖解過程的敘述,何者正確? 
(A)
會消耗氧氣  (B)必須在有氧條件下進行  (C)在粒線體中進行  (D)在細胞質中進行

(   )26. 下列關於光合作用與呼吸作用的敘述何者正確? 
(A)
皆為分解有機養分以產生能量  (B)因場所限制,光合作用產生的氧氣無法作為呼吸作用的材料  (C)當光合作用速率高於呼吸作用時,有利於植物的生長  (D)不同植物在相同的環境下,其光合作用速率皆相同