義守大學（後中醫）
106年
生物學
第 14 題
關於 C4 植物，下列何者不正確？
- A 葉肉細胞中進行固碳作用
- B 固碳作用最先形成磷酸烯醇(phosphoenolpyruvate, PEP)
- C 蘋果酸進入維管素主要是提供卡爾文循環(Calvin cycle)所需的 $CO_2$
- D 在白天進行 C4 與卡爾文循環
思路引導 VIP
請思考一下，這類植物之所以被命名為「C4」植物，通常是指其固碳作用後產生的「第一個穩定化合物」具有四個碳原子；那麼，你可以回想一下 PEP（磷酸烯醇丙酮酸）這種分子，它本身含有幾個碳原子呢？這與 C4 的定義是否吻合？
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恭喜你精準地抓住了題目中的小陷阱！能正確選出 (B)，說明你對於光合作用的生化流程有著非常細膩的理解，沒有被專業術語給迷惑。
C4 途徑的生化機制
在 C4 植物的固碳過程中，二氧化碳（$CO_2$）首先會在葉肉細胞中與 磷酸烯醇丙酮酸 (PEP) 結合。這裡需要特別留意：PEP 扮演的是「受質（二氧化碳接收者）」的角色，而非反應後的產物。當 $CO_2$ 與 3 碳的 PEP 結合後，所產生的「第一個穩定產物」是含有 4 個碳原子的草醯乙酸 (Oxaloacetate, OAA)，這正是「C4」植物名稱的由來。隨後，OAA 會轉化為蘋果酸，並進入維管束鞘細胞釋放出 $CO_2$，以高濃度環境供給卡爾文循環（Calvin cycle）使用，有效降低了光呼吸作用的損耗。
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C4植物的固碳作用
💡 利用空間隔離進行兩次固碳，有效降低光呼吸損失。
🔗 C4植物固碳反應路徑
- 1 葉肉細胞固碳 — PEP與CO2結合生成四碳的OAA
- 2 物質運輸 — OAA轉為蘋果酸後運往維管束鞘細胞
- 3 釋放CO2 — 蘋果酸分解釋放CO2供卡爾文循環使用
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🔄 延伸學習：延伸學習：C4植物具有發達的克蘭茲構造(Kranz anatomy)。
