民國115年 高考三級 昆蟲 昆蟲生理與毒理學
第1題
請說明何謂呼吸作用、呼吸作用在何處進行？以及昆蟲如何經由呼吸作 用產生細胞活動所需能量來源ATP 的完整過程。（25 分）
題目
請說明何謂呼吸作用、呼吸作用在何處進行？以及昆蟲如何經由呼吸作 用產生細胞活動所需能量來源ATP 的完整過程。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、呼吸作用的定義：呼吸作用（respiration）是指細胞將有機養分（以葡萄糖為主）逐步氧化分解，釋放能量並以腺苷三磷酸（ATP）形式保存的異化代謝過程，同時產生二氧化碳與水。廣義上包含氣管系統的氣體交換與細胞內的氧化代謝；本題所指為細胞呼吸。
- 二、進行的場所：真核細胞的呼吸作用主要在粒線體（mitochondrion）進行。醣解（glycolysis）在細胞質；丙酮酸氧化與三羧酸循環（TCA cycle）在粒線體基質；電子傳遞鏈與氧化磷酸化則在粒線體內膜與嵴上。昆蟲飛行肌含大量粒線體，以供應高速代謝所需能量。
- 三、氧氣與二氧化碳的運送：昆蟲以氣管系統（tracheal system）行氣體交換，氧氣經氣門（spiracle）進入氣管、氣管微支（tracheole）直接擴散至組織與粒線體附近，二氧化碳亦由此排出。此種直接供氧方式使呼吸作用能高效率進行，是昆蟲呼吸代謝的重要特徵。
- 四、醣解與丙酮酸氧化：葡萄糖在細胞質經醣解生成兩分子丙酮酸，淨產生2 ATP與2 NADH。丙酮酸進入粒線體基質後，經丙酮酸去氫酶複合體氧化脫羧，形成乙醯輔酶A（acetyl-CoA），並產生NADH與二氧化碳，為進入TCA循環作準備。
- 五、TCA循環：乙醯輔酶A與草醯乙酸結合生成檸檬酸，經一連串氧化脫羧反應，每輪產生3 NADH、1 FADH2、1 GTP（相當於ATP）及2 CO2。循環中間產物亦可供胺基酸與脂質代謝，故TCA循環是醣類、脂質與蛋白質分解代謝的共同樞紐。
- 六、電子傳遞與氧化磷酸化：NADH與FADH2將電子交給內膜電子傳遞鏈（complex I–IV），電子最終傳給氧生成水；電子傳遞所釋放的能量將質子泵入膜間隙，形成質子梯度，驅動ATP合成酶（ATP synthase）產生大量ATP。理論上每分子葡萄糖約可淨得30至32 ATP，實際產量因運送與漏能而略低。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。