高考申論題
115年
[農業技術] 作物學與作物生理學
第 二 題
📖 題組：
豆科根瘤菌為兼性好氧菌，需要氧氣行呼吸作用產生大量 ATP 提供固氮作用所需的能量，但固氮酶卻只能在低氧或無氧條件下才有活性。請回答下列問題：
豆科根瘤菌為兼性好氧菌，需要氧氣行呼吸作用產生大量 ATP 提供固氮作用所需的能量，但固氮酶卻只能在低氧或無氧條件下才有活性。請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
當空氣中的 N2被根瘤菌固定為 NH3或 NH4+，或其它作物根細胞吸收氮肥後，請以 GS/GOGAT（Glutamine Synthetase / Glutamate Synthase）的代謝反應循環為基礎，說明作物根細胞如何將 NH4+轉化為運輸型胺基酸，由根部運輸到各組織部位後，如何再次轉換並合成各種標準胺基酸的機制？（15 分）
思路引導 VIP
本題考查植物初級氮素同化與胺基酸代謝途徑。重點在於清晰寫出 GS/GOGAT 循環的反應過程，並說明如何生成運輸型胺基酸（醯胺類：天門冬醯胺或麩醯胺酸；或尿酸類），再論述到達目標組織後，如何透過轉胺作用（Transamination）利用碳骨架合成各種標準胺基酸。依序回答：1. GS/GOGAT循環反應；2. 轉化為運輸型胺基酸的機制；3. 長距離運輸；4. 抵達後透過轉胺酶（Aminotransferase）進行胺基重新分配的機制。
小題 (一)
說明豆科植物與根瘤菌如何分工合作克服這些問題？（10 分）
思路引導 VIP
看到本題，關鍵字是「氧氣矛盾」（固氮酶怕氧，但固氮過程極耗能需氧呼吸）。解答的核心考點是「豆血紅素（Leghemoglobin, Lb）」。考生必須說明：1. 根瘤皮層的阻氣作用。2. 豆血紅素的功能（高親和力結合氧氣，維持細胞質極低游離氧濃度以保護固氮酶；同時作為載體將氧氣高效運送給根瘤菌的呼吸鏈）。3. 豆血紅素的「分工合作」合成機制（植物提供球蛋白，細菌提供血基質）。