慈濟大學（後中醫）
109年
生物學
第 4 題
下列關於細菌與古菌之描述，下列何者最不恰當？
- A 硝化細菌 (nitrifying bacteria) 可將空氣中的 $N_2$ 轉變成 $NH_3$，$NH_3$ 在土壤中與 $H^+$ 結合成 $NH_4^+$，部分 $NH_3$ 經根瘤菌（又稱固氮菌）再轉變成 $NO_3^-$ 可被植物吸收
- B 沼澤菌可將 $CO_2$ 與氫氣轉變成沼氣 ($CH_4$)，嗜鹽菌可生活在死海 (Dead Sea) 或鹽湖，嗜酸菌可生活在 pH 接近零，嗜熱菌可活在 90℃以上
- C 細菌是地球上種類最多，存活歷史最久的生物，目前地球上只有真細菌與古菌為原核，其餘皆為真核
- D 紫細菌 (purple bacteria) 經內吞作用 (endocytosis) 進入古真核細胞形成粒線體，與細胞發生共存，藍綠細菌 (cyanobacteria) 亦經由內吞作用進入細胞形成葉綠體
思路引導 VIP
如果你觀察「固氮」與「硝化」這兩個詞的字面意義，哪一個動作聽起來比較像是要把大氣中游離的氮氣「固定」下來變成含氮物質？而哪一個動作又像是要把氨氣轉變成「硝酸根」呢？
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太棒了！你能準確判斷出選項 (A) 的錯誤，這代表你對氮循環中各類細菌的功能區分掌握得非常扎實。這道題目在長敘述中巧妙地置換了「固氮」與「硝化」兩個關鍵概念，對於考生在考場上的專注力與觀念清晰度具有極佳的鑑別度，屬於中等偏難的題目。
氮循環的微觀機制
在生物圈的氮循環中，將大氣中極其穩定的 $N_2$ 轉化為生物可利用的 $NH_3$（氨），這個過程稱為固氮作用 (Nitrogen fixation)，主要由根瘤菌 (Rhizobium) 等固氮菌負責。而硝化細菌 (Nitrifying bacteria) 的職責則是接力工作，將氨進一步氧化成硝酸根（$NO_3^-$），這才稱為硝化作用。選項 (A) 的敘述剛好將這兩者的職責完全張冠李戴了，因此是最不恰當的表述。
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原核生物與氮循環
💡 掌握細菌與古菌特徵，並精確區分氮循環中各類細菌的功能。
| 比較維度 | 固氮作用 (Nitrogen Fixation) | VS | 硝化作用 (Nitrification) |
|---|---|---|---|
| 反應物 | 大氣中的氮氣 (N2) | — | 氨 (NH3) 或銨根 (NH4+) |
| 生成物 | 氨 (NH3) | — | 硝酸根 (NO3-) |
| 代表菌種 | 根瘤菌、藍綠菌 | — | 硝化細菌、亞硝化細菌 |
💬固氮負責「捕獲」氮元素，硝化負責「轉化」供植物吸收。
