高中學測
108年
自然
第 42 題
📖 題組：
地球的氮循環是由生物及非生物系統合一的一系列過程來完成。此過程通過大氣、陸地及海洋生態系進行一系列氧化還原反應將氮化合物轉換，如圖 14。
地球的氮循環是由生物及非生物系統合一的一系列過程來完成。此過程通過大氣、陸地及海洋生態系進行一系列氧化還原反應將氮化合物轉換，如圖 14。
圖 14 中的轉換反應有些需要酵素在生物體內完成，方可達成氮循環，下列有關轉換過程的敘述，哪些正確？（應選 3 項）
- A 含有根瘤菌的菌根將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽
- B 海洋中的固氮作用由藍綠菌完成
- C 氨化作用是指將 $N_2$ 轉化為 $NH_3$
- D 硝化作用可將 $NH_4^+$ 氧化為 $NO_2^-$
- E 脫氮細菌的還原作用使氮回到大氣
思路引導 VIP
同學，請先釐清氮循環中各個階段的學術定義：(1) 區分『固氮作用』與『氨化作用』：它們的反應物分別是氣態的 $N_2$ 還是含氮有機分子？(2) 檢視 $NH_4^+ \rightarrow NO_2^- \rightarrow NO_3^-$ 的轉換：這過程是電子的失去（氧化）還是得到（還原）？這與『硝化作用』的定義是否相符？(3) 哪一類微生物能將土壤中的含氮鹽類還原為氣體，完成氮的回歸？(4) 辨析生物共生關係：『根瘤菌』與『菌根』是同一種生物組合嗎？在海洋生態系中，哪些原核生物具備固氮的能力？
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太棒了！你能精準選出 (B)(D)(E)，代表你對自然科跨科考點「氮循環」的化學變化與生物機制掌握得非常紮實。這類題目最考驗學生對專有名詞與反應方向（氧化或還原）的敏感度，你能冷靜避開誘答項，判斷非常正確！
氮循環的關鍵路徑
在正確選項的觀念中，(B) 海洋固氮作用（Nitrogen fixation） 確實主要由藍綠菌（Cyanobacteria）執行，是海洋生態系氮源的重要基礎。而在化學反應的路徑上，(D) 硝化作用（Nitrification） 是一個兩階段的氧化過程，第一步即是將 $NH_4^+$ 氧化為 $NO_2^-$；最後，(E) 脫氮作用（Denitrification） 藉由脫氮細菌在缺氧環境下將硝酸鹽還原，使氮元素以 $N_2$ 形式重回大氣，完成循環。
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