110 高普考普通考試 環境檢驗 環境微生物學概要 考古題詳解

核心觀念

CFU 是 colony-forming unit（菌落形成單位） 的縮寫，用來表示在特定培養條件下，能形成可見菌落的微生物數量。題目中的 $100\ \mathrm{CFU}/100\ \mathrm{ml}$，表示每 $100\ \mathrm{ml}$ 水樣的總菌落數標準為 $100$ 個菌落形成單位。

解題方法

核心觀念

本題考查葡萄糖在有氧呼吸中的分解與 ATP 產量，包含三個主要階段：

1. EMP 途徑（Embden–Meyerhof–Parnas pathway，糖解作用）：在細胞質中將 1 分子葡萄糖分解為 2 分子丙酮酸，並產生 ATP 與 NADH。
2. TCA 循環（tricarboxylic acid cycle，檸檬酸循環）：丙酮酸先轉為乙醯輔酶 A，再進入循環，產生 NADH、FADH₂ 與 ATP（或 GTP）。
3. 電子傳遞鏈與氧化磷酸化：NADH、FADH₂ 提供電子，電子經傳遞鏈移動所釋出的能量用來合成 ATP；氧為末端電子接受者，生成水。

依傳統考試常用算法，每 1 分子 NADH 約可產生 3 個 ATP，每 1 分子 FADH₂ 約可產生 2 個 ATP。以下採此算法計算，細菌每分子葡萄糖共可產生 38 個 ATP。

解題方法

先以 1 分子葡萄糖為基準，逐階段列出 ATP、NADH 與 FADH₂ 的產量，再將還原型輔酶在電子傳遞鏈中換算為 ATP。

一、EMP 途徑

葡萄糖經糖解作用形成 2 分子丙酮酸：

糖解作用中有 ATP 的消耗與生成，淨產量為 2 ATP，並產生 2 NADH：

依傳統算法，2 NADH 經電子傳遞鏈可產生 $2\times3=6$ ATP，因此 EMP 階段合計為：

二、丙酮酸氧化與 TCA 循環

2 分子丙酮酸先氧化脫羧形成 2 分子乙醯輔酶 A。此步驟產生 2 NADH：

核心觀念

本題考查「滅菌」與「消毒」的目的及微生物控制範圍。兩者都能降低微生物造成感染或污染的風險，但要求的效果不同：

• 滅菌（sterilization）：以物理或化學方法，使處理物上的所有微生物形式失去存活能力，包括細菌芽孢。滅菌是較徹底的控制，常用於手術器械、培養基及實驗室器材。
• 消毒（disinfection）：以物理或化學方法，殺滅或去除物體表面、器具上的多數病原性微生物，使感染風險降低至可接受程度；一般不保證能殺滅細菌芽孢。常用於環境表面、一般器具及飲用水處理。

消毒的效果會因消毒劑種類、濃度、接觸時間、溫度及有機物含量而異。消毒主要用於無生命物體；用於皮膚或黏膜以降低微生物量，通常稱為防腐（antisepsis）。

解題方法

核心觀念

本題比較污水處理中兩種不同目的的生物反應：

• 好氧硝化（aerobic nitrification）：硝化菌在有氧條件下，將氨氮氧化為亞硝酸鹽，再氧化為硝酸鹽，是氮轉化作用。
• 好氧消化（aerobic digestion）：微生物在有氧條件下分解污泥中的可生物分解有機物，使污泥中的微生物細胞與有機固體氧化、減量及穩定化，是污泥處理作用。

兩者都需要氧氣與微生物，但處理對象、主要反應、產物及操作目的不同。

解題方法

依序比較「處理對象、主要微生物與反應、產物、目的及操作特性」，即可清楚區分：