107年:營養生理生化(1)

為確認電子傳遞與 ATP合成偶合的呼吸控制( respiratory control )現象,當 ADP加入新鮮萃取的粒線體,結果會發生:

A氧需求減少, ATP合成減少
B氧需求增加, ATP合成減少
C氧需求減少, ATP合成增加
D氧需求增加, ATP合成增加

詳細解析

本題觀念:

本題考查的核心觀念是呼吸控制 (Respiratory Control),亦稱為受體控制 (Acceptor Control)。

這是指粒線體的氧化磷酸化速率(電子傳遞鏈的活性與氧氣消耗)受到 ADP 濃度調節的現象。在功能正常且偶合 (coupled) 的粒線體中,電子傳遞鏈建立質子梯度(Proton Motive Force),而 ATP 合成酶 (ATP Synthase) 利用此梯度將 ADP 磷酸化為 ATP。這兩個過程是緊密「偶合」的:若沒有 ADP 轉變為 ATP(無法消耗質子梯度),電子傳遞鏈就會因為質子梯度過高(背壓)而減速,導致氧氣消耗下降;反之,若加入 ADP,質子通道開啟,電子傳遞鏈必須加速運作以維持梯度,氧氣消耗隨之上升。

選項分析

  • (A) 氧需求減少, ATP合成減少

    • 這是錯誤的。這通常發生在受質耗盡或電子傳遞鏈被抑制劑(如氰化物)阻斷的情況。加入 ADP 應該會促進反應而非抑制。
  • (B) 氧需求增加, ATP合成減少

    • 這是錯誤的。這種情況通常發生在加入解偶合劑 (Uncoupler)(如 DNP, thermogenin)時。解偶合劑會破壞質子梯度,使質子不經由 ATP 合成酶流回基質,導致電子傳遞鏈為了重建梯度而

...(解析預覽)...