國立台南二中

(1)

1

國立台南二中 109 學年度第一學期高二生物科期末考試題

選修生物 I：2-2 細胞的能量來源-呼吸作用、2-3 能量的來源、流轉及使用一、

閱讀題(共 10 題，皆單選，每題 3 分，共 30 分)

【NADH 和 FADH

2

在生物體中扮演的角色】

我們都知道能量貨幣是 ATP，那為何書上也把 NADH 和 FADH2視為高能分子呢？其實這兩者都由維生素 B 群和核苷酸化合而來，其中 NADH 是由維生素 B3(即菸鹼醯胺)衍生物，中文名稱為菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸；FADH2是維生素 B2的衍生物，稱為核黃素腺嘌呤二核苷酸。他們在生物體中都扮演去氫酶的輔酶，還原狀態時有攜帶氫離子和電子的功能，也是抗氧化劑。由於 NADH 和 FADH2在有氧呼吸中會將電子丟出，進入電子傳遞鏈，進而促進 ATP 的合成，故我們也將他們視為高能分子。下列為其反應式：

NADH NAD⁺+H⁺+2e^- FADH2 FAD+ 2H⁺+2e^-

1. ( )下列何者為 NADH 和 FADH2被視為高能分子最可能原因？ (A)因他們有抗氧化的功能 (B)因為他們可丟出電子 (C)因為他們可以促使 ATP 的合成 (D)因為他們是維生素 B 群的衍生物。

2. ( )關於 NADH 的敘述，下列何者正確？ (A)為氧化態輔酶 (B)可促進電子載體還原 (C)是可直接使用的能量貨幣 (D)為還原態的酵素。

【米契爾提出化學滲透作用】

1961 年，米契爾提出化學滲透假說來解釋有氧呼吸 ATP 產生的可能過程：葡萄糖逐步氧化釋能的過程可帶動 H⁺的移動，使其累積在粒線體膜間腔中，此 H⁺濃度的累積本身就種勢能。當累積的 H⁺回流到基質時，其勢能的釋放就可用來合成 ATP。這原理就像用抽水機將水抽到高處的水壩中，

水壩中的水就有了勢能，而 ATP 合成酶就像一個洩洪道，當水壩的水順著洩洪道洩流而下時就會釋出能量使 ATP 合成。他把這個過程稱為化學滲透作用(chemiosmosis)，且他認為光合作用 ATP 合成的過程也是同一個原理。

3. ( )依照本文，下列比喻的組合何者不正確？ (A)抽水機—葡萄糖氧化釋能 (B)水—H⁺ (C)水壩

—粒線體基質 (D)洩洪道—ATP 合成酶。

【氮循環】

氮元素為合成核酸和蛋白質的重要元素，然而氮氣佔了大氣的 78%，卻無法直接被生物體利用，必須透過一些微生物，如藍綠菌、和豆科植物根共生的根瘤菌等，進行固氮作用，將 N2轉變為 NH3，NH3溶於水後轉變為 NH4+，再透過硝化細菌的協助，將 NH4+轉變為 NO2-再轉變為 NO3-。其中植物主要可吸收 NH4+及 NO3-，吸收後再將其轉變為自己所需的核酸和蛋白質。而硝化細菌可利用硝化作用的釋出的能量將 CO2轉變為醣類做為自己養分的來源。

4. ( )關於下列敘述，何者正確？ (A)藍綠菌及根瘤菌為生產者 (B)藍綠菌和硝化菌為生產者 (C) 藍綠菌、根瘤菌及硝化菌都是分解者 (D)硝化菌可自己產生有機養分，為光合自營生物。

(2)

2

【傑根洛夫證實化學滲透作用】

1967 年，生化學家傑根洛夫分離葉綠體類囊體，在不照光的情況下設計一實驗，步驟如下：

step1 將類囊體放在 pH4 的緩衝液中，使膜內外的 pH 值達到平衡(pH4)。

step2 快速將類囊體移到 pH8 的緩衝液中，使膜內外的 pH 值相差 4 個單位。

Step3 在緩衝液中加入 ADP 及磷酸

結果在緩衝液中測得由 ATP 合成酶產生的 ATP 請依此實驗回答下列問題：

5. ( )此實驗主要證實什麼？ (A)植物不照光也可以進行光反應產生 ATP (B)電子傳遞鏈會驅動 H⁺ 的累積 (C)電子傳遞鏈會驅使 ATP 的合成 (D)有 H⁺的濃度差即可驅動 ATP 的合成。

【鈉鉀幫浦】

鈉鉀幫浦是細胞膜上的一種酵素蛋白，又稱 ATP 磷酸水解酶，需消耗 ATP 使運輸蛋白磷酸化後並且變形，然後將 3 個 Na⁺ 釋出；當運輸蛋白去磷酸化時又恢復原來形狀並同時將 2 個 K⁺ 運送進入細胞，因此鈉鉀幫浦屬於反向運輸。人體小腸細胞上的鈉鉀幫浦可協助葡萄糖的吸收，動物也藉由此機制維持細胞膜電位(即細胞膜內外的電位差)，使神經衝動得以順利傳輸。

6. ( )關於下列敘述何者正確？ (A)鈉鉀幫浦磷酸化時可協助 Na⁺ 釋出細胞 (B)鈉鉀幫浦可協助 Na⁺和 K⁺的促進性擴散和主動運輸 (C)有鈉鉀幫浦的協助，可維持細胞外的 K⁺濃度較細胞內高 (D) 有鈉鉀幫浦的協助，可維持細胞內的 Na⁺濃度較細胞外高。

【光反應—ATP、NADPH 產生的機制】

記得高一學過光合作用嗎？其實，光反應產生 ATP 的過程也和電子傳遞鏈(Elctron Transport Chain，簡稱 ETC)有關喔！在光照下，由葉綠素釋出電子，進入類囊體膜上的電子傳遞鏈，造成 H⁺往類囊體腔內累積，形成類囊體腔和基質間的 H⁺濃度梯度，

此梯度使類囊體腔的 H⁺藉由類囊體膜上的 ATP 合成酶進入基質，並促使 ATP 的合成。但和有氧呼吸不同的是，光反應電子傳遞鏈的最終電子接受者不是 O2，而是 NADP⁺，其接受 H⁺和 e^-後形成 NADPH，和 ATP 一起協助碳反應的進行。

7. ( )關於真核光合作用和有氧呼吸中電子傳遞鏈的比較，下列何者正確？

光合作用有氧呼吸 (A)釋出電子進入 ETC 者葉綠素 NADH、FADH2

(B)進行地點葉綠體內膜粒線體內膜 (C)最終電子接受者 NADPH O2

(D)ATP 合成的位置葉綠體基質粒線體膜間腔

(3)

3

【激烈運動後，肌肉為何會痠痛？】

運動會跑完大隊接力的隔天，你是否鐵腿了呢？鐵腿是乳酸堆積所造成的嗎？當骨骼肌劇烈運動時，氧氣來不及供應給肌肉細胞，細胞便會開始進行乳酸發酵產生能量，然而運動後約 1~2 小時內，累積的乳酸便可轉換為丙酮酸，再進到粒線體中進行有氧呼吸。而未進行上述代謝的乳酸，會經由血液循環送到肝臟重新合成為葡萄糖。故劇烈運動隔天的鐵腿，稱為延遲性肌肉痠痛，主要是肌肉纖維輕微斷裂傷害所致，好好休息 3~5 天讓肌肉自行修復即可。

8. ( )什麼原因最能解釋運動隔天的肌肉痠痛？ (A)肌肉細胞內 ATP 含量降低 (B)肌肉輕微受損 (C)乳酸堆積 (D)肌肉細胞缺氧。

9. ( )由文章可知，下圖哪一個曲線最能呈現運動前後乳酸濃度的變化？(A)甲 (B)乙 (C)丙 (D) 丁。

【喝酒為什麼會臉紅紅？】

釀酒的歷史很悠久，可追朔到新石器時代。酒精發酵的過程包括丙酮酸代謝為乙醇及 CO2，但其實其詳細流程如下：

在此過程中可看出酸還原可得醛，醛還原可得醇。

飲酒後，酒精在肝臟代謝需要透過兩個步驟，首先酒精經過乙醇去氫酶代謝成有毒的乙醛，再由乙醛去氫酶（簡稱 ALDH2）代謝成無毒的乙酸。當身體缺乏 ALDH2，會導致清除「乙醛」速度緩慢，造成血液中乙醛濃度升高，由於乙醛會刺激末稍微血管，使血管擴張，產生酒後臉潮紅，甚至全身紅。不僅如此，乙醛還易引起頭痛、心悸、嘔吐、宿醉，並提高心血管疾病和失智症風險，因此，喝酒臉紅的人，代表身體中缺乏 ALDH2，無法清除酒精代謝後的毒性乙醛，而比一般喝酒的人，更容易罹患食道癌、口腔癌、心臟病，而台灣高達近一半的人有 ALDH2 缺陷，通通必須加強警戒！

10. ( )喝酒後會臉紅主要的原因為何？(A)乙醇會促進血管擴張 (B)缺乏乙醛 (C)乙醛去氫酶累積 (D)血液中乙醛濃度升高。

(4)

4

二、 單選題(共 20 題，每題 2 分，共 40 分)

11. ( )當細胞內 ATP/ADP 的比值偏低時，會促進細胞會做出什麼反應？

(A)促進肝糖合成 (B)抑制氧化作用 (C)加速異化反應 (D)水解 ATP。

12. ( )植物細胞代謝過程中，會釋放 CO2的是下列哪一個作用？

(A)檸檬酸循環 (B)糖解作用 (C)電子傳遞鏈 (D)乙醯輔酶 A 形成。

13. ( )粒線體內有機物氧化分解時，電子傳遞中，最終接受電子的物質為何？

(A)NAD^＋ (B)FAD (C)NADP^＋ (D) O2。

14. ( )下列何者是有氧呼吸、無氧呼吸與發酵作用的共同特徵？

(A)電子傳遞鏈 (B)糖解作用 (C)產生 CO2 (D)在粒線體內進行。

15. ( )有關受質層次磷酸化和氧化磷酸化的敘述，下列何者正確？

(A)有氧呼吸中的受質層次磷酸化都是發生在細胞質中 (B)PEP+ADP→丙酮酸+ATP 的過程即為受質層次磷酸化

(C)氧化磷酸化是受質層次磷酸化的一種，只是受質為 O2而已 (D)粒線體中 ATP 的形成都是氧化磷酸化而來。

16. ( )科學家收集甲、乙兩種生物，觀察不同處理條件下其二氧化碳的生成量（μmol/min），結果如附表所示，下列推論何者正確？

(A)乙生物必無法進行發酵作用 (B)乙生物每分鐘有氧呼吸產生的能量較甲生物高 (C)甲生物可同一時間進行有氧呼吸與無氧呼吸 (D)乙生物應具有粒線體構造。

細胞行呼吸作用後 CO2生成量（μmol/min）

試管有氧氣供應無氧氣供應

甲 200 40

乙 400 0

17. ( )附圖為呼吸作用之化學方程式，其中甲為氣態，則下列敘述何者正確？

(A)反應一的丙數量必比反應二的丙少 (B)丁產物必為乙醇

(C)人類的肌肉細胞可能進行反應二 (D)產物丁為不含碳的化合物。

18. ( )下列何者是生物體分解葡萄糖以產生能量的必要條件？

(A)O2 (B)粒線體 (C)細胞質 (D)細胞膜。

19. ( )酒精發酵與乳酸發酵都需要下列何種物質參與，才能讓丙酮酸進一步反應？

(A)ATP (B)NADH (C)FADH2 (D)NADPH。

20. ( )生物體進行呼吸作用的主要目的為何？

(A)供給氧氣 (B)排出二氧化碳 (C)產生能量 (D)消化葡萄糖。

(5)

5

21. ( )下列有關 ATP 的敘述，何者正確？

(A)含有二個高能量的磷酸鍵 (B)由去氧核糖、腺嘌呤和磷酸基所構成 (C)是一種核酸 (D)皆因氧化磷酸化而形成。

22. ( ) (甲)糖解作用、(乙)克氏循環、(丙)丙酮酸乙醯化、(丁)化學滲透作用、(戊)電子傳遞鏈。以上為有氧呼吸的進行步驟，請排列出其正確順序？

(A)甲乙丙丁戊 (B)甲乙丙戊丁 (C)甲丙乙丁戊 (D)甲丙乙戊丁。

23. ( )下列對於粒線體的敘述，何者正確？

(A)粒線體擁有自己的 DNA 及 RNA，可合成自己所需的所有蛋白質 (B)粒線體內含有核糖體

(C)粒線體基質中的檸檬酸循環需 NADH、FADH2等分子提供能量才能進行 (D)糖解作用是發生在粒線體中。

24. ( )附圖為甲烷菌呼吸電子傳遞鏈所進行的反應。其中電子由甲丟出，傳到乙，再依序移動到己。關於下列敘述，何者正確？

(A)對電子的親和力為乙＞丙＞丁＞戊 (B)此過程在粒線體內膜上進行 (C)己為 CO2，負責接受電子 (D)此反應使 Na^＋經 2 的路徑移動。

25. ( ) 下列何者可在黑暗環境下，將環境中的無機物(CO2)轉變為有機養分(醣類)？

(A)酵母菌 (B)甲烷菌 (C)大腸桿菌 (D)硝化菌。

26. ( )下列有關植物呼吸作用速率的敘述，何者正確？

(A)儲藏根＞土壤中的根 (B)成熟的皮層組織＞分生組織 (C)成熟的葉片與莖枝＞幼芽 (D)發芽的種子＞未發芽的種子。

27. ( )關於輔酶的描述，何者正確？

(A)屬於小分子有機物 (B)成分為蛋白質 (C)NAD^＋是一種還原態輔酶 (D)為高能分子。

28. ( )肌肉收縮所需能量的直接供應來源為何？

(A)乳酸 (B)磷酸肌酸 (C)葡萄糖 (D)ATP

29. ( )下列有關有氧呼吸和發酵作用的比較，何者正確？

(A)皆在細胞質中將葡萄糖分解為丙酮酸 (B)皆直接將丙酮酸分解產生 CO2 (C)皆在粒線體基質中形成 NADH 及 FADH2 (D)皆經化學滲透作用過程產生 ATP 30. 細胞內缺乏下列何種物質時，最有可能造成糖解作用的立即停止？

(A)NAPD+ (B)ATP (C)NAD+ (D)O2

(6)

6

三、 多選題(共 6 題，每題 5 分，每錯一選項倒扣題分之 1/5 至該題 0 分為止，共 30 分) 31. ( )下列哪些反應需消耗 ATP 才能進行？

(A)細胞質流動 (B)胞飲 (C)蒸散作用 (D)氣孔關閉 (E)植物根吸收土壤中的無機鹽。

32. ( )下列哪些反應中有NADH之生成？

(A)光反應 (B)糖解作用 (C)乙醯輔酶A的形成 (D)克氏循環 (E)丙酮酸醱酵形成乳酸。

33. 附圖為ATP代謝所伴隨的反應示意圖，請選出正確的選項：

(A)A → B為同化作用 (B)D → C是異化作用 (C)A → B可在粒線體發生

(D)D → C可在葉綠體囊狀膜發生 (E) D → C可以是丙酮酸→乙醯輔酶A。

34. ( )下列哪些生物為生產者？

(A)藍綠菌 (B)硫化菌 (C)硝化菌 (D)酵母菌 (E)乳酸菌。

35. ( )呼吸作用的哪些反應會產生ATP？

(A)葡萄糖→丙酮酸 (B)電子傳遞鏈 (C)形成乙醯輔酶A (D)丙酮酸→乳酸 (E)檸檬酸循環。

36. ( )附圖為真核細胞呼吸作用的代謝路徑，下列敘述哪些正確？

(A)乙步驟需要氧，甲丙丁步驟不需要

(B)甲步驟在粒線體基質進行，乙步驟在粒線體內膜進行 (C)甲丁步驟有二氧化碳的釋放

(D)乙步驟有電子傳遞鏈的參與 (E)植物組織缺氧時，可進行甲乙步驟

(7)

7