DSE 生物｜細胞呼吸備課指引（導師用）｜由一分子葡萄糖算出 30 個 ATP

2026-11-03

學生背得出「糖解在細胞質、克雷布斯在粒線體」，但一問「30 個 ATP 從哪裡來」就靜了。這一堂只做三件事：把三個階段畫成一條輸送帶、守死每階段的位置與產物、用能量帳目解釋為何缺氧只剩 2 個 ATP。

本堂目標　學生能夠：① 講出糖解在細胞質、克雷布斯循環與氧化磷酸化在粒線體；② 由一分子葡萄糖計出 6 個 CO₂、6 個 O₂、約 30 個 ATP；③ 用 2870 kJ 與每 ATP 30.5 kJ 算出有氧呼吸效率 31.9 %、缺氧只有 2.1 %；④ 解釋發酵為何仍要進行，並寫出酵母與肌肉兩種產物。

01　先備知識（開課前 3 分鐘快檢）

以下任何一項未過關，本堂就會卡住，先補該項：

技能	快檢題	過關標準
酶的作用	溫度升到 60 °C，呼吸酶活性會怎樣？	變性，反應幾乎停止
擴散與氣體交換	CO₂ 由粒線體去哪個方向移動？	由高濃度向低濃度擴散出細胞
能量單位	ATP 水解成 ADP 時發生什麼？	放出能量，供細胞活動用
細胞構造	哪個胞器是需氧呼吸的主要場所？	粒線體

02　課堂流程（60 分鐘）

時間	環節	導師做什麼	學生做什麼
0–8 分	開場對比	問：跑 100 米與坐著一小時，哪個呼吸快？	講出呼吸速率與能量需求的關係
8–20 分	糖解	在細胞質把葡萄糖切成兩份丙酮酸	自己寫出位置、產物、ATP 數
20–32 分	克雷布斯循環	丙酮酸入粒線體，放出 CO₂	自己標出 CO₂ 在哪一步產生
32–44 分	氧化磷酸化	電子傳遞鏈接氧，大量 ATP	講出氧的最終角色
44–52 分	能量帳目與發酵	2870 kJ 對 30 個 ATP	自己算效率並比較缺氧
52–60 分	獨立練習	三題限時 8 分鐘	做完對答案並標錯因

03　講解腳本（照著說就可以）

第一幕：三個階段是一條輸送帶，不是三個獨立故事

糖解在細胞質，葡萄糖切成兩份丙酮酸，淨得 2 個 ATP，不需要氧。丙酮酸進入粒線體，克雷布斯循環把它徹底拆開，放出 6 個 CO₂，並把電子交給載體。氧化磷酸化把電子沿鏈傳落，最後由氧接收，這一步貢獻二十多個 ATP。要學生用一句話串起：細胞質開刀、粒線體拆解、膜上收錢。三個位置講錯，後面所有題目都會跟著錯，所以這一節寧願慢，也要學生自己畫一次流程。

要學生不看筆記，把三個階段的位置、原料、產物各講一次。

第二幕：氧不是原料，是最終電子接收者

很多學生寫「氧和葡萄糖結合生成二氧化碳」，這句是錯的：CO₂ 的氧來自葡萄糖和水，不是來自吸入的氧。氧在電子傳遞鏈末端接收電子與氫，生成水。所以缺氧時鏈停、ATP 停、乳酸或乙醇開始積。課堂要示範一次「如果氧只負責收電子，那 CO₂ 的氧從哪裡來」，讓學生自己發現矛盾。

要學生答：呼吸產生的 CO₂ 中，氧原子來自哪裡？

第三幕：能量帳目令 2 與 30 的差距變得可見

一莫耳葡萄糖完全氧化放出 2870 kJ，一個 ATP 水解釋放 30.5 kJ。30 個 ATP 共 915 kJ，效率 31.9 %，其餘以熱散失。缺氧只有 2 個 ATP，即 61 kJ，效率 2.1 %。學生做完這個除法就會明白為何高強度運動不能持久：不是沒有燃料，而是拿得太少。這一步同時預備了「為何運動後要繼續喘氣」的追問題。

要學生算出 30 個 ATP 佔 2870 kJ 的百分比，並講出其餘能量去了哪裡。

04　必教題型與步驟

題型	例子	步驟	答案
階段定位題	糖解、克雷布斯、氧化磷酸化分別在哪裡進行？	① 糖解對細胞質 ② 克雷布斯對粒線體基質 ③ 氧化磷酸化對內膜	細胞質／基質／內膜
產物計算題	一分子葡萄糖完全氧化，CO₂ 與水各多少？	① 寫方程式 ② 係數平衡 ③ 讀係數	6 CO₂、6 H₂O、耗 6 O₂
能量效率題	30 個 ATP 對 2870 kJ，效率多少？	① 30 × 30.5 ② 除 2870 ③ 轉百分比	915 kJ、31.9 %
缺氧與發酵題	短跑時肌肉為何積乳酸？	① 氧供應不足 ② 電子傳遞鏈停 ③ 丙酮酸轉乳酸以再生 NAD	乳酸發酵，只得 2 ATP

合理性檢查（一定要教）：數量級檢查：ATP 一定要在 2 與 38 之間，答 300 就是漏了小數點；有氧 ATP 一定遠多於缺氧，若兩者差不多，就一定把階段搞亂。係數檢查：6 CO₂ 對 6 O₂，呼吸商 1.0；若學生答產生 12 個 CO₂，就是忘記葡萄糖只有 6 個碳。效率 31.9 % 對生物體屬合理，答 90 % 以上等於否定了散熱。

05　獨立練習三題

題目	答案	想觀察什麼
一分子葡萄糖缺氧發酵，淨得多少個 ATP？	2 個	有無把克雷布斯也算進去
180 g 葡萄糖完全氧化，CO₂ 多少莫耳？	6 莫耳	有無先把質量轉莫耳
有氧呼吸效率以 30 個 ATP 計	31.9 %	有無乘 ATP 數才除總能量

06　學生常見錯誤與糾正句

錯誤	學生通常這樣寫	導師這樣說
氧被當成原料生成 CO₂	「葡萄糖加氧就變二氧化碳同水」	「你寫的方程式兩邊氧原子數目對不上：CO₂ 的氧來自葡萄糖和水，吸入的氧在鏈末端接收電子變成水。」
ATP 數目亂記	「有氧呼吸得 2 個 ATP」	「2 個是糖解那一步的淨收益，後面粒線體還未計；你把第一步當成全部。」
發酵當成有氧流程	「缺氧時粒線體照樣做氧化磷酸化」	「沒有氧做最終電子接收者，電子鏈就堵住；堵塞的鏈不可能繼續造 ATP。」
位置混淆	「克雷布斯循環在細胞質進行」	「糖解才在細胞質；克雷布斯在粒線體基質，畫圖時把兩格分開。」

07　家課建議（直接指到練習卷題號）

生物科章節索引　先重溫「酶與代謝」，再做卷內第 1、2 題
細胞週期與有絲分裂　第 3 題要比較分裂與呼吸的能量需求
酶與影響因素　只做溫度與 pH 兩題，為呼吸速率實驗鋪路

08　離場檢查（最後 5 分鐘）

題目	答案	判定
糖解進行的位置	細胞質	錯：寫成粒線體
一分子葡萄糖有氧呼吸的 CO₂ 數	6 個	錯：寫成 12 個
30 個 ATP 佔 2870 kJ 的百分比	31.9 %	錯：忘記乘 ATP 數
缺氧時肌肉的產物	乳酸	錯：寫成乙醇

09　導師常問

為何有氧呼吸只得 30 個 ATP 而不是全部能量？

部分能量以熱形式散失，部分在電子傳遞過程中損耗；生物體以效率換取可控性，所以細胞靠大量葡萄糖維持供應。

酵母與肌肉的發酵有何不同？

酵母把丙酮酸轉成乙醇與 CO₂，肌肉轉成乳酸；兩者都只為再生 NAD，好讓糖解繼續，ATP 同樣只有 2 個。

呼吸商有什麼用？

呼吸商是放出 CO₂ 與耗用 O₂ 的比值；碳水化合物約 1.0，脂肪約 0.7，所以可由比值推測正在燃燒哪類燃料。

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本頁為 TutorZone 導師備課指引，內容由 TutorZone 團隊編寫；題目與流程為原創，並非任何學校或出版社的教材。