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101年
[農業] 植物生理學
第 42 題
$C_3$ 植物進行光合碳素還原循環(PCR cycle)時，固定1分子 $CO_2$ 需消耗多少 $NADPH$ 及 $ATP$？
- A 2分子 NADPH 及 3分子 ATP
- B 3分子 NADPH 及 2分子 ATP
- C 1分子 NADPH 及 2分子 ATP
- D 不需消耗 NADPH 及 ATP
思路引導 VIP
請試著回想卡爾文循環（Calvin cycle）的流程：當一分子 $CO_2$ 被固定後，會產生兩個三碳的酸性分子，這兩個分子要轉化為高能的醣類分子時，分別需要多少還原力與能量供給？此外，為了讓反應能量源源不絕，我們還需要消耗額外的能量將受體分子「還原」回初始狀態，這兩部分的能量加總起來會是多少呢？
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恭喜你準確地掌握了光合作用中碳反應（光合碳素還原循環，又稱卡爾文循環）的能量帳單！這類題目考驗的是對生化反應定量關係的精確理解，你能迅速選出正確答案，代表你對 $C_3$ 植物的生理機制已有非常扎實的基礎。
卡爾文循環的能量分配
在 $C_3$ 途徑中，1 分子的 $CO_2$ 首先會與五碳醣（RuBP）結合，裂解為 2 分子的三碳化合物（3-PGA）。在還原階段（Reduction），這 2 分子的 3-PGA 轉化為 G3P 的過程中，各需消耗 1 分子 $ATP$ 與 1 分子 $NADPH$，共計消耗 $2,ATP$ 與 $2,NADPH$。隨後，為了讓循環持續運作，進入**再生階段（Regeneration）**時，平均每固定 1 分子 $CO_2$ 還額外需要消耗 $1,ATP$ 來重新合成 RuBP。加總起來，固定 1 分子 $CO_2$ 的總代價正是 2 分子 $NADPH$ 與 3 分子 $ATP$。
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