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高考申論題 105年 [園藝] 園藝植物生理學

第 三 題

📖 題組:
一般的植物體,糖解作用產生的丙酮酸分子經由丙酮酸‒氫氧離子反向運輸載體(pyruvate-OH- antiport carrier)進入粒線體的基質中進行檸檬酸循環,在此代謝路徑中:
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (三)

假設蘋果酸(malate)、琥珀酸(succinate)及粒線體外部的 NADH 其 ADP/O 比分別為 2.5、1.5 及 1.5,請計算一分子丙酮酸所產生的 NADH、FADH2經電子傳遞系統可獲得多少分子的 ATP(需寫出對的計算式才給分)?(8 分)

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看到此題,應先盤點一分子丙酮酸完全氧化至二氧化碳的過程中,在『丙酮酸氧化脫羧』與『檸檬酸循環』兩個階段分別產生多少 NADH 與 FADH2。接著辨識題目給予的 ADP/O 比值意義,判斷丙酮酸皆在粒線體基質內反應,不需使用外部 NADH 的數值,最後代入數量相乘即可得出正確 ATP 數。

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【解題關鍵】釐清一分子丙酮酸在粒線體基質內完全氧化所產生的 NADH 與 FADH2 數量,並對應正確的 ADP/O 比值(內部 NADH=2.5,FADH2=1.5)進行計算。 【解答】 Step 1 分析 NADH 與 FADH2 產生數量:

小題 (一)

請說明參與 CO2釋放的主要酵素。(6 分)

思路引導 VIP

看到此題,應立即聯想粒線體內「丙酮酸氧化」與「檸檬酸循環(TCA cycle)」的生化路徑。精準抓出發生「氧化去羧作用(Oxidative decarboxylation)」的三個關鍵步驟,並明確寫出催化這三個反應的去氫酶(Dehydrogenase)名稱與其作用機制即可精準得分。

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【破題】丙酮酸進入粒線體基質後,經由「丙酮酸氧化」及「檸檬酸循環」完全氧化的過程中,會經歷三次「氧化去羧作用(Oxidative decarboxylation)」,每次反應皆會釋放出一分子 CO2,參與此過程的主要酵素有以下三種: 【論述】 一、丙酮酸去氫酶複合體(Pyruvate dehydrogenase complex, PDC)

小題 (二)

請說明參與 NADH、ATP 及 FADH2合成的主要酵素。(6 分)

思路引導 VIP

看到此題,應立即在腦海中回想粒線體內「檸檬酸循環(TCA Cycle)」的生化路徑圖。解題關鍵在於精確定位發生『氧化脫羧/氧化反應』產生還原態輔酶(NADH、FADH2)的步驟,以及發生『受質階層磷酸化』產生 ATP 的步驟,並準確寫出催化該反應的去氫酶或合成酶名稱。

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【破題】在粒線體基質進行的檸檬酸循環(含丙酮酸氧化階段)中,透過一系列的氧化脫羧與受質階層磷酸化來合成 NADH、ATP 與 FADH2。 【論述】 一、參與 NADH 合成的主要酵素(發生氧化及脫羧反應):

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