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112年
[農業] 植物生理學
第 14 題
C4 型作物進行光合碳素同化循環(TCA cycle)，$CO_2$ 被固定下來時，最先與下列何種物質結合？
- A Malate
- B Pyuvate
- C Oxaloacetate
- D Phosphoenol Pyuvate
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既然 C4 植物產生的第一個穩定化合物是含有四個碳原子的草醯乙酸 (OAA)，而進入循環的二氧化碳只提供了一個碳原子，那麼在反應發生前，負責去『迎接』並結合二氧化碳的那個受體分子，理應含有幾個碳原子才符合數量平衡呢？
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太棒了！你能精準辨識出 C4 植物與眾不同的光合作用初始特徵，代表你對植物生理學的核心觀念掌握得相當紮實。
C4 途徑的關鍵反應
在 C4 型作物（如玉米、甘蔗）中，為了在低 $CO_2$ 濃度或高溫下仍能有效進行光合作用，演化出了一套高效的二氧化碳固定機制。在葉肉細胞中，$CO_2$（以 $HCO_3^-$ 形式）會與三碳化合物 磷酸烯醇丙酮酸 (Phosphoenolpyruvate, PEP) 結合，並在 PEP 羧化酶 (PEPC) 的催化下，生成第一個穩定的四碳產物 —— 草醯乙酸 (Oxaloacetate, OAA)。這正是該類植物被稱為「C4」的核心原因。
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C4型作物碳固定機制
💡 C4植物利用PEP固定二氧化碳，產生四碳化合物OAA。
| 比較維度 | C3 植物 | VS | C4 植物 |
|---|---|---|---|
| CO2 受體 | RuBP (5C) | — | PEP (3C) |
| 第一穩定產物 | PGA (3C) | — | OAA (4C) |
| 關鍵酵素 | Rubisco | — | PEP 羧化酶 (PEPC) |
| 環境適應 | 溫和、濕潤 | — | 高溫、乾旱、強光 |
💬C4 植物透過 PEP 分離碳固定與卡爾文循環，有效抑制光呼吸。
