hce_kmu
105年
普通生物及生化概論
第 68 題
Identify which one is FALSE.
- A Nitrogen-fixing microbes provide energy for carbon fixation.
- B Both eukaryotes and prokaryotes can assimilate nitrogen into organic compounds.
- C Nitrogen may be a limiting plant nutrient, although the atmosphere is 80% nitrogen gas ($N_2$).
- D Bacteria obtain energy from nitrification.
- E Denitrifying bacteria obtain oxygen gas ($O_2$) from nitrogenous compounds.
思路引導 VIP
請回想一下氮氣（$N_2$）分子的化學結構。要打破其原子間的三鍵，通常是會像燃燒燃料一樣「產生」大量能量給細胞使用，還是像蓋房子一樣需要細胞「投入」大量資源（如 $ATP$）才能完成轉化呢？
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太棒了！你能精準辨識出選項 (A) 的敘述錯誤，代表你對生物地球化學循環中的能量流動與物質代謝有相當深入的理解。這道題目的挑戰在於區分哪些生理反應是「釋放能量」，而哪些是「消耗能量」的，這正是理解生物學進階機制的關鍵點。
固氮作用的能量本質
事實上，固氮作用（Nitrogen fixation）是一個極度耗能的過程。由於氮氣（$N_2$）分子具有極為穩定的三鍵結構，固氮微生物必須投入大量的化學能（通常每固定一分子 $N_2$ 需要消耗 16 個 $ATP$）才能將其轉化為生物可利用的氨。因此，固氮作用並不會「提供」能量給碳固定，反而需要依賴植物光合作用提供的碳源或化學氧化來供給能量。相比之下，選項 (D) 的硝化作用（Nitrification）才是化能自營細菌藉由氧化氮化合物來獲取能量的過程，而選項 (E) 的脫氮作用（Denitrification）則是細菌在缺氧環境下利用含氮離子作為電子受體的呼吸方式。
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