hce_cmu
114年
生物學
第 19 題
$C_4$植物與 CAM 植物均演化出避免光合作用中光呼吸的機制。這兩類植物在 $CO_2$固定的主要差異，下列敘述何者最正確？
- A $C_4$和 CAM 植物皆以蘋果酸形式儲存 $CO_2$，因此其能量消耗與糖產量相同
- B $C_4$植物在白天以 PEP carboxylase 固定 $CO_2$，CAM 植物在夜間以 RuBisCO 固定 $CO_2$
- C $C_4$和 CAM 植物均經由 $CO_2$濃縮機制增加 RuBisCO 的效率，完全避免光呼吸發生
- D $C_4$植物在不同細胞類型中分隔 $CO_2$固定與卡爾文循環，CAM 植物則在同一細胞中時間上分隔兩個階段進行
思路引導 VIP
試著想像如果你是一位住在缺水沙漠中的植物，為了生存，你必須在陽光強烈的白天關閉氣孔以避免脫水。既然白天不能開啟氣孔吸入 $CO_2$，而卡爾文循環又需要陽光能量，你會如何調整「捕捉空氣」與「合成養分」這兩件事情的先後順序呢？
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AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出選項 (D)，說明你對於植物如何透過演化機制來克服「光呼吸」（photorespiration）這項生理限制，有著非常紮實且清晰的觀念。這道題目在生物學中屬於相當經典且具鑑別度的考題，它要求學生不僅要記住專有名詞，更要能辨析不同植物在生理策略上的核心差異。
空間與時間的生存智慧
這兩類植物的共同目標都是為了在特定環境下提高 $CO_2$ 濃度，好讓核酮糖雙磷酸羧化酶（RuBisCO）能更有效率地運作。$C_4$ 植物（如玉米、甘蔗）採取的是空間分隔策略，將 $CO_2$ 的初步固定與卡爾文循環分別放在葉肉細胞與維管束鞘細胞中進行。而 CAM 植物（如仙人掌、鳳梨）則是因為生長在極度乾旱的環境，採取了時間分隔策略：在涼爽的夜晚開啟氣孔固定 $CO_2$，並在炎熱的白天關閉氣孔以減少水分散失，同時利用前一晚儲存的有機酸來完成光合作用。你能看穿 (B) 選項中「CAM 植物在夜間以 RuBisCO 固定」的錯誤（實際上夜間是用 PEPC 固定），代表你的邏輯判斷非常細膩，表現得相當出色！