呼吸作用過程

有關呼吸作用機制

 

前設知識

1.      呼吸作用的定義是甚麼?

2.      呼吸作用對生物的重要性。

3.      呼吸作用的整體文字化學方程式是甚麼?

4.      可供進行呼吸作用的原料有哪些類別?

 

相關知識

1.      光合作用機制

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以下的問題用以協助記憶，亦方便檢測自己對這內容的熟悉程度。

建議根據以下每一問題，繪畫相關的資料。(建議答案在最後)

留意，不要死背這些問題的答案，這樣很難完整記下整個呼吸作用的機制的，亦不能掌握不同反應之間的關係。

 

整體上

1.      呼吸作用(需氧呼吸)分為多少個主要階段? 各於細胞內甚麼位置進行?

 

[有關糖酵解]

1.      糖酵解是甚麼?(即是起始化合物與最終化合物是甚麼?)

2.      DSE程度中，糖酵解過程中涉及多少種化合物? 分別是甚麼?

3.      糖酵解中哪(些)化合物，於光合作用中也曾出現過?

4.      葡萄糖要加入甚麼分子，才能轉變成磷酸丙糖? 這過程是釋放能量抑或是需要吸收能量?

5.      由磷酸丙糖至丙酮酸鹽過程，會釋出能量。這些能量會轉移至甚麼分子?

6.      整體而言，糖酵解的產物有多少種? 分別是甚麼?

7.      糖酵解的產物，分別的去向是甚麼?

8.      完成糖酵解過程後，原來於葡萄糖內的化學能會轉移至甚麼分子中?

9.      丙酮酸鹽並不直接進入克雷伯氏循環的，而是轉變成甚麼分子才進入?

 

 

[有關克雷伯氏循環]

1.      DSE程度中，克雷伯氏循環內有多少種化合物? 分別稱為甚麼? 流向是如何的?

2.      四碳化合物如何變成六碳化合物? 需要加入甚麼分子?

3.      六碳化合物變成四碳化合物，需要加入甚麼分子? 又會釋出甚麼分子?

4.      完成克雷伯氏循環，原先位於乙酰輔酶A的化學能，會轉移至甚麼分子?

5.      克雷伯氏循環釋出的不同能量載體，分別的去向是甚麼?

 

[有關氧化磷酸化]

1.      NADH及FADH透過氧化磷酸化過程，分別釋出多少ATP?

2.      經過氧化磷酸化過程後，NADH及FADH分別會變回NAD及FAD。這樣有甚麼重要性?

3.      氧化磷酸化過程中，NADH及FADH的氫原子，最終與甚麼分子結合? 結合後的產物是甚麼?

 

[有關發酵發用]

1.      發酵是甚麼?

2.      發酵有多少種，分別的產物是甚麼?

3.      無論哪一種發酵作用，也需要一種能量載體的參與。是哪一種能量載體? 這能量載體來自甚麼過程?

4.      乳酸發酵於人體哪些組織才會進行?

5.      酒精發酵(乙醇發酵)於甚麼生物細胞進行?

6.      實際上，缺氧呼吸分為兩個階段。是哪兩個?

7.      缺氧呼吸釋出的能量，來自缺氧呼吸中哪一階段?

 

進階問題

1.      如氧氣不足話，哪些過程會停止運作? 試加以解釋。

2.      氧氣不足的話，克雷伯氏循環中的四碳化合物及六碳化合物濃度分別有甚麼變化? 試加以解釋。

3.      根據你對呼吸作用過程的認識，如細胞內沒有進行任何生命活動的話，細胞內的葡萄糖將不會被消耗。試加以解釋。

4.      氰化合物(俗稱山埃)會抑制氧化磷酸化過程中的酶的活性。試估計氰化合物對人體的影響。

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建議答案

 

整體上

1.      呼吸作用(需氧呼吸)分為多少個主要階段? 各於細胞內甚麼位置進行?

答: 三個階段。

   糖酵解於細胞質內進行。

   克雷伯氏循環於線粒體基質內。

   氧化磷酸化(電子傳遞)於線粒體內膜上。

 

[有關糖酵解]

1.      糖酵解是甚麼?(即是起始化合物與最終化合物是甚麼?)

答: 葡萄糖(起始化合物)變成丙酮酸鹽(最終化合物)的過程。

2.      DSE程度中，糖酵解過程中涉及多少種化合物? 分別是甚麼?

答: 三種。分別是葡萄糖-->磷酸丙糖--->丙酮酸鹽。

3.      糖酵解中哪(些)化合物，於光合作用中也曾出現過?

答: 磷酸丙糖。這是重要的中間產物，其他呼吸受質，例如脂肪及蛋白質會透過轉成磷酸丙糖或其他呼吸作用過程中的中間產物進入呼吸作用過程，以釋出能量。

4.      葡萄糖要加入甚麼分子，才能轉變成磷酸丙糖? 這過程是釋放能量抑或是需要吸收能量?

答: ATP。屬吸收能量過程。葡萄糖必須要先被活化(透過提供能量)，才能轉成其他分子。

5.      由磷酸丙糖至丙酮酸鹽過程，會釋出能量。這些能量會轉移至甚麼分子?

答: ATP及NADH。留意，並不是全部能量，因為部分能量以熱的形式散失了。

6.      整體而言，糖酵解的產物有多少種? 分別是甚麼?

答: 丙酮酸鹽。NADH 及ATP。

7.      糖酵解的產物，分別的去向是甚麼?

答: 丙酮酸鹽會再變成乙酰輔酶A，然後乙酰輔酶A加入克伯雷氏循環前會先釋出輔酶A(再循環再用)。真正加入克伯雷氏循環的分子叫甚麼名字，不屬DSE範圍。

ATP會直接用於進行各類生理反應，例如肌肉收縮、主動轉運等。

部分NADH可能留在細胞質，部分會透過氧化磷酸化過程，轉成ATP。(一個NADH可轉成3個ATP)

8.      完成糖酵解過程後，原來於葡萄糖內的化學能會轉移至甚麼分子中?

答: ATP及NADH及丙酮酸鹽。

9.      丙酮酸鹽並不直接進入克雷伯氏循環的，而是轉變成甚麼分子才進入?

答: 與輔酶A結合變成乙酰輔酶A，這過程會釋出一個二氧化碳分子。然後輔酶A會釋出，沒有輔酶A的乙酰輔酶A的分子會進入克雷伯氏循環。

 

[有關克雷伯氏循環]

1.      DSE程度中，克雷伯氏循環內有多少種化合物? 分別稱為甚麼? 流向是如何的?

答: 2種。四碳化合物--->六碳化合物--->四碳化合物。

2.      四碳化合物如何變成六碳化合物? 需要加入甚麼分子?

答: 沒有輔酶A的乙酰輔酶A的分子。

3.      六碳化合物變成四碳化合物，需要加入甚麼分子? 又會釋出甚麼分子?

答: ADP、FAD及NAD。ADP會變成ATP; FAD會變成FADH; 而NAD會變成NADH。

另外，也會釋出二氧化碳分子。(因為由六碳變四碳化合物)

4.      完成克雷伯氏循環，原先位於乙酰輔酶A的化學能，會轉移至甚麼分子?

答: ATP、FADH及NADH。

5.      克雷伯氏循環釋出的不同能量載體，分別的去向是甚麼?

答: ATP會直接用於進行各類生理反應，例如肌肉收縮、主動轉運等。

NADH及FAH皆會透過氧化磷酸化過程，把能量轉移至ATP。(一個NADH可轉移給3個ATP，而一個FADH會轉移給2個ATP。)

 

[有關氧化磷酸化]

1.      NADH及FADH透過氧化磷酸化過程，分別釋出多少ATP?

答: 一個NADH可轉移給3個ATP，而一個FADH會轉移給2個ATP。

2.      經過氧化磷酸化過程後，NADH及FADH分別會變回NAD及FAD。這樣有甚麼重要性?

答: 重新回至克伯雷伯氏循環，作為原料，以便六碳化合物轉四碳化合物的過程能持續進行。

3.      氧化磷酸化過程中，NADH及FADH的氫原子，最終與甚麼分子結合? 結合後的產物是甚麼?

答: 氫原子與氧氣結合，形成水分子。

留意，這是體內水分子其中一個重要來源。

 

[有關發酵發用]

1.      發酵是甚麼?

答: 丙酮酸鹽於缺氧情況下，變成乳酸或乙醇的過程。

2.      發酵有多少種，分別的產物是甚麼?

答: 2種。乳酸發酵及乙醇發酵。乳酸發酵的產物是乳酸; 而乙醇發酵的產物是乙醇及二氧化碳。

3.      無論哪一種發酵作用，也需要一種能量載體的參與。是哪一種能量載體? 這能量載體來自甚麼過程?

答: NADH。來自糖酵解中磷酸丙糖轉成丙酮酸鹽的過程。

4.      乳酸發酵於人體哪些組織才會進行?

答: 骨骼肌。(留意，不是肌肉!)

5.      酒精發酵(乙醇發酵)於甚麼生物細胞進行?

答: 非動物。主要是真菌或細菌。例如釀酒的酵母菌(是真菌)。

留意，不是植物! 米會發酵變米酒，但這過程靠的是酵母菌，而不是植物本身細胞。

6.      實際上，缺氧呼吸分為兩個階段。是哪兩個?

答: 糖酵解及發酵(乳酸或乙醇)

7.      缺氧呼吸釋出的能量，來自缺氧呼吸中哪一階段?

答: 糖酵解。