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22 呼吸作用

22.1 呼吸作用的基本概念（課本 3，p. 22-3）

A 呼吸作用是甚麼？（課本 3，p. 22-3）

� (1) _______________ (respiration) 是指生物透過體內一連串受控制的

(2) _______________ 分解反應，從食物釋出(3) _______________ 的過程。

� (4) _______________ 是呼吸作用最常用的受質。

� 在呼吸作用的過程中，葡萄糖透過一連串由(5) _______________ 控制的化學

反應，逐步分解成(6) _______________ 和(7) _______________。

� 葡萄糖儲存的化學能經不同步驟逐步釋出，所儲存的能量中，約 45% 轉移至

(8) _______________，其餘約 55% 以(9) _______________ 的形式散失。

� 總結呼吸作用過程的方程式：

B ATP 在細胞新陳代謝的角色是甚麼？（課本 3，p. 22-4）

� 呼吸作用中釋出的部分能量會用來把磷酸鹽 (P) 和 ADP 結合，形成

(11) _______________，這個過程稱為(12) _______________ (phosphorylation)。

� ATP 在其產生的細胞中用作(13) _______________。ATP 能夠迅速分解成 ADP 和磷

酸鹽，過程會提供(14) _______________（少量 / 大量）能量。ATP 分解時所產生

的 ADP 和磷酸鹽可以(15) _______________ 於呼吸作用中，產生更多 ATP。

ATP

ADP + P

分解葡萄糖

釋出的能量

供給細胞活動

的能量

▲ ATP 的形成和分解

葡萄糖 + 氧 (10) _______________ + 水 + 能量 (ATP) 酶

�

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� 細胞裏很多代謝活動都由 ATP 所提供的能量推動，例如：

- 食物分子藉(16) _______________ 在消化道被吸收

- (17) _______________ 分裂

- (18) _______________ 的傳遞

- (19) _______________ 收縮

- 生物分子的(20) _______________（例如氨基酸縮合成蛋白質）

C 呼吸作用有哪些種類？（課本 3，p. 22-5）

� 需要氧的呼吸作用稱為(21) _______________ (aerobic respiration)。

� 不需要氧的呼吸作用稱為(22) _______________ (anaerobic respiration)。

� 與需氧呼吸相比，缺氧呼吸所產生的 ATP 數目較(23) _______________（多 / 少），

兩者的生成物也(24) _______________（相同 / 不同）。

22.2 呼吸作用發生的部位（課本 3，p. 22-6）

� 兩種呼吸作用的首個階段都是在(1) _______________ 進行，需氧呼吸的其他階段

則在(2) _______________ 進行。

� 線粒體的結構：

� 較(7) _______________ 的細胞，例如肌肉細胞、脂肪細胞、肝細胞和精子都含有

許多線粒體。

(4) _______________

（高度摺疊，附有呼吸作用

所需的(5) ______________）

膜間腔

(3) _______________

(6) _______________

(mitochondrial matrix)

（含有酶）

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22.3 需氧呼吸（課本 3，p. 22-9）

� 需氧呼吸需要(1) _______________ 才能進行，過程可分為三個主要階段，分別是

(2) _______________ (glycolysis)、(3) _______________ (Krebs cycle) 和

(4) _______________ (oxidative phosphorylation)。

A 糖酵解（課本 3，p. 22-9）

� 糖酵解是需氧呼吸的首個階段，它在(5) _______________ 發生，並不需要

(6) _______________。糖酵解包括兩個主要步驟，反應由位於(7) _______________

的酶催化。

1 葡萄糖分解形成丙糖磷酸

� 葡萄糖分子首先經(8) _______________（即加添磷酸鹽團基）而活化，磷酸鹽由

(9) _______________ 提供。磷酸化的過程會消耗(10) _____________ 個 ATP 分子，

活化後的葡萄糖分子會分解成兩個(11) _______________ 分子。

2 丙糖磷酸氧化形成丙酮酸鹽

� 每個丙糖磷酸分子會(12) _______________ 成另一個三碳化合物——

(13) _______________，過程中會產生兩個 ATP 分子。同時，丙糖磷酸會失去

(14) _______________，即(15) _______________（氧化 / 還原），氫由載體分子

(16) _______________（菸酰胺腺嘌呤二核苷酸）接受，使它(17) ______________

（氧化 / 還原）成(18) _______________。NADH 會在呼吸作用的最後階段用作

(19) _______________ 供體，用來形成更多 ATP 分子。

葡萄糖（六碳） 2 丙糖磷酸（三碳） 2 丙酮酸鹽（三碳）

2 ATP 2 ADP + 2 P 2 NAD 2 NADH

4 ATP 4 ADP + 4 P

▲ 糖酵解

� 葡萄糖分解形成

丙糖磷酸 � 丙糖磷酸氧化形成

丙酮酸鹽

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糖酵解與克雷伯氏循環之間的連繫

� 糖酵解產生的(20) _______________ 會運送到(21) _______________ 內，並進入

克雷伯氏循環。不過，丙酮酸鹽並不會直接進入循環，而是首先轉化為一種稱為

(22) _______________ (acetyl-CoA) 的化學物。

� 在轉化過程中，丙酮酸鹽的其中一個(23) _______________ 原子會除去，以

(24) _______________ 的形式釋出。餘下的二碳化合物會失去(25) _____________，

氫由 NAD 接受，形成(26) _______________。接著，二碳化合物與輔酶 A 結合，形

成(27) _______________。上述轉化過程由位於(28) _______________ 的酶催化。

� 每個經糖酵解後的葡萄糖分子，會形成(29) _______________ 個乙酰輔酶 A 分子。

換句話說，輔酶 A 成為把乙酰團基帶到克雷伯氏循環的(30) ______________ 分子。

B 克雷伯氏循環（課本 3，p. 22-11）

� 克雷伯氏循環在(31) _______________ 中發生，它包括兩個主要步驟，由基質內特

定的(32) _______________ 催化。

1 乙酰輔酶 A 與四碳化合物結合

� 乙酰輔酶 A（二碳）與一個已存在於線粒體基質的四碳化合物結合，形成一個

(33) _______________ 化合物，並釋出輔酶 A。因此，輔酶 A 可以不停地

(34) _______________，把其他從丙酮酸鹽形成的乙酰團基帶到克雷伯氏循環中。

丙酮酸鹽（三碳）

NAD NADH

輔酶 A CO2

乙酰輔酶 A（二碳）

乙酰輔酶 A（二碳）+ 四碳化合物 六碳化合物

輔酶 A

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2 四碳化合物的再生

� 六碳化合物會逐步(35) _______________，使原來的四碳化合物再生。過程中，

六碳化合物的其中(36) ____________ 個碳原子會除去，並以(37) _______________

的形式釋出。同時，六碳化合物也會失去(38) _______________，氫由 NAD 接受，

使 NAD 還原成(39) _______________。

� 除 NAD 外，另一種載體分子(40) _______________（黃素腺嘌呤二核苷酸）也會

接受氫，並還原成(41) _______________。另外，過程中還會產生一個

(42) _______________ 分子。

六碳化合物

四碳化合物

3 NAD 3 NADH 2 CO2

ATP ADP + P FADH FAD

六碳化合物 四碳化合物

乙酰輔酶 A（二碳） （由糖酵解生成的一個

丙酮酸鹽分子轉化而成）

輔酶 A

乙酰輔酶 A 與

四碳化合物結合

四碳化合物

再生

2 CO2

3 NAD 3 NADH

ATP ADP + P

FADH

FAD

克雷伯氏循環

▲ 克雷伯氏循環

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C 氧化磷酸化（課本 3，p. 22-13）

� 需氧呼吸的最後階段在線粒體的(43) _______________（外膜 / 內膜）進行。由於

這階段透過把 NADH 和 FADH (44) _______________，進行(45) _______________ 來

產生 ATP 分子，因此這階段又稱為氧化磷酸化。

� 在糖酵解和克雷伯氏循環產生的 NADH 和 FADH 分子失去(46) ______________，分

別(47) _______________ 成 NAD 和 FAD。NAD 和 FAD 失去氫而再生，可再次用於

糖酵解和克雷伯氏循環中接受(48) _______________。

� 氫原子會分裂成(49) _______________ 離子和(50) _______________。

� 電子經一系列(51) _______________ 反應釋出能量，產生(52) _______________ 分

子。這些反應由線粒體(53) _______________（外膜/ 內膜）上的酶催化。

� 最後，氫離子和電子與最終電子受體—— (54) _______________ 結合，形成

(55) _______________。

註： 每個 NADH 分子的氧化會產生 3 個 ATP 分子；

每個 FADH 分子的氧化會產生 2 個 ATP 分子。

NADH NAD 氧化

FADH FAD 氧化

+ H+

e–

+

+ e–

+

由氧 (O2) 接受 水 (H2O)

經一系列氧化還原反應

產生 ATP

�

▲ NADH 和 FADH 的氧化，及所釋出的氫離子與電子的去向

H+

�

�

�

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D 需氧呼吸的總結（課本 3，p. 22-14）

1 需氧呼吸產生的 ATP 數目

� 每個葡萄糖分子產生的 ATP 總數：

階 段 產生的載體分子數目 產生的 ATP 數目

糖酵解 2 ATP

2 NADH

2

2 × 3 = 6

丙酮酸鹽轉化為

乙酰輔酶 A 2 NADH 2 × 3 = 6

克雷伯氏循環

2 ATP

6 NADH

2 FADH

2

6 × 3 = 18

2 × 2 = 4

每個葡萄糖分子產生的 ATP 總數 (56) _______________

2 需氧呼吸的反應式

� 要把一個葡萄糖分子完全分解共需要(57) _______________ 個氧分子，過程中會

釋放(58) _______________ 個二氧化碳分子和(59) _______________ 個水分子，並

產生(60) _______________ 個 ATP 分子。

3 氧對需氧呼吸的重要性

� 氧只參與(61) _______________，作為最終(62) _______________ 受體。

� 可是，如果沒有氧，NADH 和 FADH 分子釋放的電子便不能參與一系列氧化還原

反應，(63) _______________ 也會終止，使 NAD 和 FAD 分子無法再生。結果，

(64) _______________ 無法進行，只有(65) _______________ 能繼續進行，於是產生

的 ATP 分子數目會大幅(66) _______________。

C6H12O6 + 6 O2

葡萄糖 氧

6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

二氧化碳 水 能量

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E 探究生物的需氧呼吸（課本 3，p. 22-17）

� 生物的需氧呼吸會產生二氧化碳。利用(67) ___________________ (hydrogencarbonate

indicator) 或(68) _____________ (lime water) 可測試生物產生的氣體中有沒有二氧化碳。

� 呼吸作用釋出的能量中，大約 55% 會以(69) _______________ 的形式散失。因此，

如果圍繞生物身體的(70) _______________ 上升，便顯示生物正在進行呼吸作用。

� 參 閱

實驗 22.1 探究萌發種子會否產生二氧化碳

（課本 3，p. 22-17；校本評核實驗作業 3 • 4，p. 22-1）

實驗 22.2 探究活鼠會否產生二氧化碳

（課本 3，p. 22-18；校本評核實驗作業 3 • 4，p. 22-4）

實驗 22.3 探究萌發種子會否產生熱

（課本 3，p. 22-19；校本評核實驗作業 3 • 4，p. 22-7）

實驗 22.4 探究活鼠會否產生熱

（課本 3，p. 22-20；校本評核實驗作業 3 • 4，p. 22-10）

2 NADH

2 NADH

2 FADH

6 NADH

2 ATP

2 ATP

34 ATP

2 CO2

4 CO2

2 乙酰輔酶 A

2 丙酮酸鹽

葡萄糖

糖酵解

克雷伯氏循環

氧化磷酸化

O2

細胞質

線粒體基質

線粒體內膜

▲ 需氧呼吸的總結

H2O

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22.4 缺氧呼吸（課本 3，p. 22-22）

� 缺氧呼吸不需要(1) _______________，過程只在(2) _______________ 進行。

� 跟需氧呼吸相似，缺氧呼吸由(3) _______________ 開始，葡萄糖會氧化成丙酮酸

鹽。可是，由於沒有氧，丙酮酸鹽無法繼續進行克雷伯氏循環和氧化磷酸化，只

能進入另一個途徑，產生不同的生成物。

A 乙醇和二氧化碳在酵母中的形成（課本 3，p. 22-22）

� 酵母是一種單細胞(4) _______________。在氧供應不足的情況下，酵母會進行缺氧

呼吸。過程中，丙酮酸鹽還原成(5) _______________（一種酒精），並釋出

(6) _______________，而再生的(7) _______________ 可重新用於糖酵解中，再次接

受氫。

� 葡萄糖經缺氧途徑形成乙醇的過程，稱為(8) ______________ (alcoholic fermentation)。

� 進行酒精發酵時，葡萄糖只局部分解成(9) _____________ 和(10) ______________。

� 與需氧呼吸比較，每個葡萄糖分子進行酒精發酵時，只能透過糖酵解產生

(11) ______________ 個 ATP 分子，大量(12) _______________ 能仍然被困在生成物

乙醇內，因此缺氧呼吸比需氧呼吸釋放的能量(13) ______________（多 / 少）。

� 某些植物的細胞也能夠在氧供應不足的情況下進行酒精發酵。例如有些植物的

種子和根細胞在(14) ______________ 的土壤中會進行酒精發酵。

葡萄糖（六碳） 2 乙醇（二碳）

2 NADH 2 NAD

2 CO2 2 ATP 2ADP + 2 P

2 丙酮酸鹽（三碳）

2 NAD 2 NADH

糖酵解

能量 (2 ATP) + 2 乙醇 + 2 二氧化碳 葡萄糖

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B 乳酸在肌肉中的形成（課本 3，p. 22-24）

� 一般情況下，骨骼肌細胞會進行需氧呼吸。但如果(15) ______________ 需求突然

增加，它們也會進行缺氧呼吸。當我們在短時間內進行劇烈運動時，這情況便可

能發生。

� 骨骼肌細胞進行缺氧呼吸時，葡萄糖會首先進行糖酵解，氧化成

(16) _______________。在沒有氧的情況下，丙酮酸鹽會接受 NADH 的氫，還原成

(17) _______________ (lactic acid)，過程中再生的 NAD 可重新用於糖酵解，乳酸則

會釋進(18) _______________ 中。

� 葡萄糖經缺氧途徑產生乳酸的過程，稱為(19) _______________ (lactic acid

fermentation)。

� 進行乳酸發酵時，只能透過糖酵解產生(20) ____________ 個

ATP 分子。可是，由於這個過程十分(21) ______________，

當進行劇烈運動時，缺氧呼吸能在短時間內提供

(22) _______________ 能量，使肌肉收縮更有力和更頻密。

▲ 進行單車速度賽時能量主要由缺氧呼吸提供

葡萄糖（六碳） 2 乳酸（三碳）

2 NADH 2 NAD

2 ATP 2 ADP + 2 P

2 丙酮酸鹽（三碳）

2 NAD 2 NADH

糖酵解

能量 (2 ATP) + 2 乳酸 葡萄糖

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� 做劇烈運動後，我們會加快和加深呼吸一段時間，以吸入額外的(23) _____________

來把(24) _______________ 分解成二氧代碳和水，肝也會把乳酸轉化為

(25) _______________。用來移除血液中的乳酸而額外吸入的氧，稱為

(26) _______________ (oxygen debt)。

C 缺氧呼吸的工業用途（課本 3，p. 22-26）

� 酵母的酒精發酵可應用於：

- 釀製(27) _______________ 和(28) _______________；

- 烘焙麵包時使(29) _______________ 脹起；

- 製造乙醇作為(30) _______________ (biofuel)。

� 細菌的乳酸發酵可應用於：

- 製造(31) _______________；

- 製造(32) _______________。

� 參 閱

實驗 22.5 設計實驗以探究酵母的酒精發酵

（課本 3，p. 22-23；校本評核實驗作業 3 • 4，p. 22-13）

休息 運動 恢復期 休息

時間

吸入

氧的

速率

氧債

▲ 運動時和運動後吸入氧速率的變化

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22.5 比較需氧呼吸和缺氧呼吸（課本 3，p. 22-29）

需氧呼吸 缺氧呼吸

相同之處

� 把有機物(1) _______________ 分解，釋出能量

� 能量轉移至能量載體(2) _______________，部分能量會以

(3) _______________ 的形式散失

� 涉及一連串由(4) _______________ 控制的反應

� 在細胞質和(5) ______________

發生

� 只在(6) _______________ 發生

� (7) _______________（需要 /

不需要）氧

� (8) _______________（需要 /

不需要）氧

� 有機物完全分解成二氧化碳和

(9) _______________

� 有機物只局部分解，產生

(10) _______________，或

(11) _______________ 及

二氧化碳

不同之處

� 釋出(12) _______________

（較少 / 大量）能量

（每個葡萄糖分子產生 38 個

ATP 分子）

� 釋出(13) _______________

（較少 / 大量）能量

（每個葡萄糖分子產生 2 個

ATP 分子）

22.6 呼吸作用和光合作用的關係（課本 3，p. 22-30）

1 分子的相互轉換

� 環境中部分二氧化碳和水是由(1) _______________ 作用產生的。透過光合作用，

環境中的二氧化碳和水會轉化為(2) _______________ 化合物，把來自太陽的光能

儲存起來。透過呼吸作用，光合作用製造的有機化合物被分解，釋出能量來產生

(3) _______________。

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2 能量的流動

� 呼吸作用和光合作用之間不斷有分子相互轉換。這樣的分子轉換可作為環境與生

物之間(4) _______________ 流的橋樑，容許能量在(5) _______________ 中流動。

光合作用

呼吸作用

二氧化碳 水

能量

葡萄糖

氧

植物進行光合作用，

把 (6) ________ 能

轉換為

(7) ________ 能，

儲存在食物內。

生物進行呼吸作

用，把有機化合

物分解，釋出能

量，產生

(8) _________。

▲ 呼吸作用和光合作用之間分子的轉換，怎樣帶動環境與生物間能量的流動

太陽

▲ 呼吸作用和光合作用之間分子的相互轉換

葡萄糖

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� ATP 是光合作用和呼吸作用的(9) _______________ 載體。

- 在(10) _______________（光合作用 / 呼吸作用）中，ATP 把葉綠素吸收的光

能輸送到(11) _______________ 循環，以產生有機化合物。

- 在(12) _______________（光合作用 / 呼吸作用）中，ATP 把有機化合物氧化

分解時釋出的能量，供應給細胞以推動代謝活動。

� 呼吸作用和光合作用過程的異同：

呼吸作用 光合作用

發生的部位 � 所有活細胞

（細胞質和線粒體）

� 含(13) _____________ 的細胞

新陳代謝

種類

� (14) _______________ 代謝；

藉氧化把有機食物分解，釋出

能量

� (15) _______________ 代謝；

藉還原產生有機食物，儲存

能量

能量轉換

� 儲存於食物中的

(16) _______________ 能轉換

成 ATP 和熱

� (17) _______________ 能轉換

成食物的化學能

光合作用

呼吸作用

ATP

ADP + P

ATP

ADP + P

能量儲存在

有機化合物內 葉綠素

吸收光能

能量釋出，

以推動細胞

的代謝活動

▲ ATP 在光合作用和呼吸作用中的角色

接下

頁

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呼吸作用 光合作用

� 兩者均涉及活化步驟

活化

過程

和

產生

的生

成物

� 透過利用 ATP 把葡萄糖磷酸

化，活化葡萄糖

� 活化的葡萄糖透過

(18) _______________ 受控地

分解，形成 ATP 和 NADH

� 透過吸收光活化

(19) _______________

� 電子被激發至高能量水平

循環

過程

和

產生

的生

成物

克雷伯氏循環

� 除去(20) _______________ 中

的二氧化碳

� 形成 NADH、FADH 和 ATP

卡爾文循環

� 二氧化碳被(21) ____________

化合物固定在循環中

� 利用 NADPH 和 ATP 形成

(22) _______________，再結合

成葡萄糖

� ATP 也用來再生五碳化合物

� 兩者均涉及電子傳遞

� 電子傳遞時，逐步釋出能量，形成(23) _______________

能量

轉換

過程

中涉

及的

反應

電子

傳遞

和A

TP的

形成

� NADH 和 FADH 所攜帶的

電子最終由(24) ____________

接受

� ATP 透過氧化磷酸化形成，即

NADH 和 FADH 透過磷酸化而

氧化，推動 ATP 的形成

� ATP 也透過

(25) _______________，在糖酵

解和克雷伯氏循環的過程中

形成

� 葉綠素的電子最終由

(26) _______________ 接受

� ATP 透過

(27) _______________ 形成

（NADPH 和 ATP 會用來推動

卡爾文循環中的反應）

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參考答案

第 22 章 呼吸作用

22.1

1 呼吸作用 2 氧化 3 能量 4 葡萄糖 5 酶

6 二氧化碳 / 水 7 水 /二氧化碳 8 ATP 9 熱 10 二氧化碳

11 ATP 12 磷酸化 13 能量載體 14 少量 15 循環再用

16 主動轉運 17 細胞 18 神經脈衝 19 肌肉 20 合成

21 需氧呼吸 22 缺氧呼吸 23 少 24 不同

22.2

1 細胞質 2 線粒體 3 外膜 4 內膜 5 酶

6 線粒體基質 7 活躍

22.3

1 氧 2 糖酵解 3 克雷伯氏循環 4 氧化磷酸化 5 細胞質

6 氧 7 細胞質 8 磷酸化 9 ATP 10 兩

11 丙糖磷酸 12 氧化 13 丙酮酸鹽 14 氫 15 氧化

16 NAD 17 還原 18 NADH 19 氫 20 丙酮酸鹽

21 線粒體 22 乙酰輔酶 A 23 碳 24 二氧化碳 25 氫

26 NADH 27 乙酰輔酶 A 28 線粒體基質 29 兩 30 載體

31 線粒體基質 32 酶 33 六碳 34 再生 35 氧化

36 兩 37 二氧化碳 38 氫 39 NADH 40 FAD

41 FADH 42 ATP 43 內膜 44 氧化 45 磷酸化

46 氫 47 氧化 48 氫 49 氫 50 電子

51 氧化還原 52 ATP 53 內膜 54 氧 55 水

56 38 57 六 58 六 59 六 60 38

61 氧化磷酸化 62 電子 63 氧化磷酸化 64 克雷伯氏循環 65 糖酵解

66 減少 67 碳酸氫鹽指示劑 68 石灰水 69 熱

70 氣溫

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22.4

1 氧 2 細胞質 3 糖酵解 4 真菌 5 乙醇

6 二氧化碳 7 NAD 8 酒精發酵 9 乙醇 / 二氧化碳

10 二氧化碳 / 乙醇 11 兩 12 化學 13 少

14 鎖水 15 能量 16 丙酮酸鹽 17 乳酸 18 血液

19 乳酸發酵 20 兩 21 簡單 22 額外 23 氧

24 乳酸 25 糖原 26 氧債 27 啤酒 / 葡萄酒

28 葡萄酒 / 啤酒 29 麵糰 30 生物燃料 31 酸乳酪

32 芝士

22.5

1 氧化 2 ATP 3 熱 4 酶 5 線粒體

6 細胞質 7 需要 8 不需要 9 水 10 乳酸

11 乙醇 12 大量 13 較少

22.6

1 呼吸 2 有機 3 ATP 4 能量 5 生態系

6 光 7 化學 8 ATP 9 能量 10 光合作用

11 卡爾文 12 呼吸作用 13 葉綠體 14 分解 15 合成

16 化學 17 光 18 糖酵解 19 葉綠素 20 丙酮酸鹽

21 五碳 22 丙糖磷酸 23 ATP 24 氧 25 磷酸化

26 NADP 27 光磷酸化