細胞與生命分子 / 子課題
能量學
Energetics
酶的特性與影響因素；光合作用（光反應、暗反應）；有氧及無氧呼吸
核心考點 (Knowledge Groups)
1. 說明酶的特性及影響酶活性的因素
考評提示：酶的作用機制、影響因素（溫度/pH）
- 邏輯 酶屬球狀蛋白質，可降低反應的活化能；底物與酶的活性位點互補結合形成酶–底物複合物，加快反應速率；酶本身在反應中不被消耗，並可重覆使用
HKEAA 評卷員建議
2021 年 實驗設計題中，同學需理解pH操控的目的——模擬胃（酸性）和小腸（鹼性）環境，並關聯酶的最適pH。
2. 概述光合作用的光反應及暗反應
考評提示：光反應vs暗反應的位置與產物
- 考評重點 光合作用在葉綠體內進行：① 光反應 — 葉綠素吸收光能，水被分解產生氧氣，光能被轉化為化學能；② 碳固定反應 (暗反應) — 利用光反應產生的化學能將二氧化碳還原為葡萄糖
3. 比較有氧呼吸與無氧呼吸
考評提示：有氧vs無氧的 ATP 產量比較
- 考評重點 有氧呼吸：葡萄糖在氧氣存在下於細胞質及線粒體內被完全氧化，生成二氧化碳及水，並釋放大量能量以合成 ATP；總方程式：C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O (+ ATP)
- trap 無氧呼吸：人類肌肉細胞將葡萄糖部分分解為乳酸；酵母細胞則將葡萄糖分解為乙醇和二氧化碳 (酒精發酵)；無氧呼吸只局部氧化葡萄糖，ATP 產量遠少於有氧呼吸
常見題型 · scoring points
說明酶的特性及影響其活性的因素
- 特性：生物催化劑、蛋白質本質、具專一性（活性位點與底物匹配）、可重用。
- 影響因素：溫度及 pH 值。過高溫或極端 pH 會使酶變性（形狀改變並失去功能）。
概述光合作用與呼吸作用的過程
- 光合作用：在葉綠體進行，利用光能將 CO₂ 和水轉化為葡萄糖並釋放 O₂。
- 呼吸作用：在細胞質和線粒體進行，分解葡萄糖釋放能量 (ATP)。
- 有氧呼吸：需要 O₂，產生大量 ATP；無氧呼吸：不需 O₂, 產生少量 ATP 及乳酸或乙醇。
定義新陳代謝並區分同化作用與異化作用
- 新陳代謝：細胞內所有化學反應的總和。
- 同化作用：將小分子合成為大分子的過程，通常消耗能量（如光合作用）。
- 異化作用：將大分子分解為小分子的過程，通常釋放能量（如呼吸作用）。
解釋酶作用的「鎖與鑰匙」假設
- 酶具有特定形狀的活性位點（鑰匙孔）。
- 底物（鑰匙）的形狀與活性位點互補。
- 兩者結合形成酶-底物複合物，降低反應所需的活化能。
描述底物濃度對酶反應速率的影響
- 初期：隨底物濃度增加，碰撞機會增加，反應速率上升。
- 後期：當所有酶的活性位點被佔滿（飽和），速率達到最大值，不再上升。
- 限制因子：此時酶濃度成為限制速率的因素。
解釋溫度與 pH 值對酶活性的影響
- 溫度：酶反應速率隨溫度上升而增加，因分子動能增加、酶與底物碰撞機會提高。
- 最適溫度：人體酶約為 37°C；超過後酶蛋白的三級結構被破壞（變性），活性急劇下降。
- pH 值：每種酶都有特定最適 pH（如胃蛋白酶約 pH 2、胰蛋白酶約 pH 8）；過酸或過鹼會使酶變性。
- 變性不可逆：酶的活性位點形狀改變後無法與底物結合，反應停止。
描述葉綠體的結構如何適應光合作用
- 雙層膜結構：把葉綠體內部與細胞質分隔，維持反應所需的環境。
- 含葉綠素：吸收光能以進行光反應（光化學反應）。
- 含酶的內部環境：是暗反應（碳固定）進行的場所，把 CO₂ 轉化為碳水化合物。
比較光合作用與呼吸作用的異同
- 相同點：兩者均涉及能量轉換，且互為物質循環（O₂ 與 CO₂；葡萄糖與水）。
- 光合作用：發生於葉綠體；吸收光能轉化為化學能（儲存於葡萄糖）；吸 CO₂ 放 O₂；只在有光時進行。
- 呼吸作用：發生於所有活細胞（線粒體與細胞質）；釋放葡萄糖中的能量供 ATP 合成；吸 O₂ 放 CO₂；日夜不停進行。
- 整體方向：光合作用為同化作用（合成有機物）；呼吸作用為異化作用（分解有機物）。
描述光合作用的水光解過程
- 發生在光合作用的光反應階段。
- 光能將水分子分解成電子、氫離子 (H⁺) 和氧氣。
- 氧氣作為副產品釋放到大氣中。
說明光合作用的碳固定（暗反應）
- 在葉綠體內進行（光反應之後）。
- 利用光反應產生的 ATP 和 NADPH 將二氧化碳還原為葡萄糖。
- 不需要光直接參與，但依賴光反應的產物。
概述有氧呼吸的三個階段
- 糖酵解：在細胞質進行，將葡萄糖分解為丙酮酸。
- 克雷伯氏循環：在線粒體基質進行，產生二氧化碳及高能電子攜帶體。
- 氧化磷酸化：在線粒體內膜進行，產生大量 ATP 和水。
比較人體肌肉與酵母菌的無氧呼吸
- 人體肌肉：產物是乳酸，不釋放二氧化碳。
- 酵母菌：產物是乙醇和二氧化碳（發酵）。
- 共同點：都在細胞質進行，釋放能量極少（2 ATP）。
解釋為何無氧呼吸釋放的能量較少
- 葡萄糖沒有被完全氧化。
- 大部分能量仍儲存在產物（如乳酸或乙醇）的化學鍵中。
說明 ATP 作為「能量通貨」的角色
- ATP 可直接為多種細胞活動供能（如主動運輸、肌肉收縮）。
- ATP 分解為 ADP 和磷酸時釋放能量。
- 細胞可通過呼吸作用不斷再生 ATP。
列出影響光合作用速率的因素
- 光照強度：光反應的能量來源。
- 二氧化碳濃度：暗反應的原料。
- 溫度：影響參與反應的酶的活性。
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關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 生物神器 App。
