葡萄糖氧化為細胞產生能量的過程，該過程由糖解作用、檸檬酸循環與 氧化磷酸化等三個過程所組成，最終能量以三磷酸腺苷（ATP）形式儲存。 其反應方程式為： gluc…

題目

葡萄糖氧化為細胞產生能量的過程，該過程由糖解作用、檸檬酸循環與 氧化磷酸化等三個過程所組成，最終能量以三磷酸腺苷（ATP）形式儲存。 其反應方程式為： glucose + 6O2 + 38ADP +38Pi 6CO2 + 6H2O + 38ATP 說明前述三個過程在細胞內何處發生？（9分） 根據反應方程式，分別說明前述三個過程消耗或產生的氧氣、二氧化 碳及三磷酸腺苷之當量數。（9分） 人類於高山失溫可能致死，假設某人體重是60 kg，登山過程衣物被大 雨打溼而造成體溫降低5 度，假設體內葡萄糖氧化產生的熱量完全用 來增加體溫，試計算需多少克的葡萄糖才能回到原來的體溫。假設人 體的比熱（Cp）為4.2 J K-1 g-1，每莫耳葡萄糖（C6H12O6）可產生686 仟卡（kCal）的熱量且每卡（Cal）熱量等於4.184 焦耳（J）。（10 分） 若該人攜帶的能量補充品每公克可以增加身體40仟焦耳（kJ）的熱量，

參考解答（AI 生成，非官方）

• 一、發生位置：糖解作用（glycolysis）在細胞質（cytosol）中進行，將葡萄糖分解為丙酮酸，並產生少量ATP與NADH；檸檬酸循環（TCA cycle／Krebs cycle）主要線上粒體基質（mitochondrial matrix）中進行，其中琥珀酸脫氫酶位於內膜；氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）線上粒體內膜（inner mitochondrial membrane）上進行，由電子傳遞鏈與ATP合成酶（ATP synthase）完成，質子梯度存在於內膜兩側。
• 二、當量數（以題目給定的總反應式、每莫耳葡萄糖為基準）：糖解作用消耗O2 0、產生CO2 0、淨產生ATP 2（另產生2 NADH）；檸檬酸循環若含丙酮酸氧化脫羧，消耗O2 0、產生CO2 6、產生ATP（GTP）2（另產生8 NADH、2 FADH2）；氧化磷酸化消耗O2 6、產生CO2 0、產生ATP 34，並生成6 H2O。三階段合計O2 6、CO2 6、ATP 38，與總式一致；實際ATP產率隨穿梭系統與P/O比而異。
• 三、葡萄糖需要量：人體升溫所需熱量Q=m Cp ΔT=60,000 g×4.2 J K^-1 g^-1×5 K=1,260,000 J=1,260 kJ。葡萄糖氧化熱為686 kcal/mol×4.184 kJ/kcal=2,870.2 kJ/mol，莫耳質量180 g/mol，故每克提供2,870.2/180=15.95 kJ/g。所需質量=1,260/15.95=79.0 g，即約79克葡萄糖。此為理想上限，未計熱損失與代謝效率。
• 四、計算與判讀限制：上述38 ATP為傳統最大理論值，現代生化的P/O比常使實際值約30至32 ATP；且人體比熱取4.2 J K^-1 g^-1、假設全身均勻降溫、葡萄糖氧化熱全數留體內，均屬簡化。真實情況有蒸發、對流、傳導與輻射熱損失，低體溫時代謝與酵素活性下降，故實際所需葡萄糖通常高於79克；本題僅在題設理想條件下得此數值。

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