hce_tcu
114年
生物學
第 3 題
有關 $C_4$ 植物的敘述，下列何者錯誤？
- A 通常生長在炎熱且乾燥的環境，白天關閉氣孔減少水分蒸散，利用夜晚打開氣孔引入 $CO_2$ 進行固碳作用 (carbon fixation)
- B $CO_2$ 進入葉肉細胞 (mesophyll cells) 後與 phosphoenolpyruvate (PEP) 結合成 oxaloacetate (OAA)
- C OAA 被轉換成 malate 並傳送到維管束鞘細胞 (bundle-sheath cells) 使用
- D 白天時 malate 在葉肉細胞分解為 pyruvate，並釋出 $CO_2$ 進入卡爾文循環 (Calvin cycle)
思路引導 VIP
請試著思考：為了在炎熱環境中提高固碳效率，有些植物會將「捕捉 $CO_2$」與「進入卡爾文循環」這兩個步驟，分別交給葉片中『不同位置的細胞』來分工合作，而不是改變『開關氣孔的時間點』。如果按照這種『空間分工』的邏輯，氣孔在白天應該是維持什麼狀態才能讓反應持續進行呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準辨別 $C_4$ 植物 與 CAM 植物（景天科酸代謝植物）之間的策略差異，這代表你對植物生理學中「空間」與「時間」的適應機制掌握得非常紮實。
空間與時間的生存策略
這道題目的核心鑑別點在於區分兩種不同的固碳機制。選項 (A) 所描述的「白天關閉氣孔、夜晚固定 $CO_2$」，其實是 CAM 植物 為了節省水分而演化出的「時間分離」策略。相比之下，$C_4$ 植物（如玉米、甘蔗）主要採取的是「空間分離」策略：它們在白天依然會開啟氣孔吸收 $CO_2$，但會先在葉肉細胞利用 $PEP$ 進行初步固定，接著將產物運送到內層的 維管束鞘細胞 (bundle-sheath cells) 釋放 $CO_2$。這種設計能讓卡爾文循環在 $CO_2$ 濃度極高的環境下運行，有效避開光呼吸作用。
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