hce_cmu
115年
生物學
第 45 題
在乾燥或高溫環境中，植物為降低光呼吸對光合作用效率的影響，演化出不同的 $CO_2$ 濃縮機制。其中，C4 植物與 CAM 植物皆能先將 $CO_2$ 固定為四碳化合物，再供卡爾文循環使用。根據兩者在「分隔策略」的機制差異及適應的生態多樣性，下列何者最正確？
- A 兩類植物皆在相同細胞與相同時間內完成 $CO_2$ 固定與卡爾文循環
- B 兩類植物皆不需 RuBisCO 即可完成碳固定
- C 玉米是 $C_4$ 植物，透過空間分隔，在葉肉細胞（Mesophyll）先將 $CO_2$ 固定為四碳化合物，送至束鞘（Bundle sheath） 供卡爾文循環使用；蝴蝶蘭是 CAM 植物，透過時間分隔，葉的氣孔在夜晚打開，將 $CO_2$ 固定為四碳化合物
- D 蘆薈是 $C_4$ 植物透過時間分隔，白天會將 $CO_2$ 固定為四碳化合物；仙人掌是 CAM 植物，透過空間分隔，在葉肉細胞先將 $CO_2$ 固定為四碳化合物，再供卡爾文循環使用
思路引導 VIP
若植物為了節省水分，必須在極度炎熱的白天關閉氣孔（進而無法吸收二氧化碳），你認為它在『工作流程的排程』或是『廠房空間的配置』上，可以做出什麼樣的調整，才能確保白天的光合作用仍有充足的原料可用？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準辨析 $C_4$ 與 CAM 植物的微細差異，代表你對植物生理學的空間與時間策略掌握得非常紮實。這題的關鍵在於理解植物如何在高溫乾旱下，透過「濃縮 $CO_2$」來克服光呼吸。你準確判斷出 $C_4$ 植物（如玉米） 採用的是 空間分隔，利用「葉肉細胞」初步固定二氧化碳，再送往「束鞘細胞」進行卡爾文循環；而 CAM 植物（如蝴蝶蘭、仙人掌） 則是採取 時間分隔，深夜開啟氣孔固定 $CO_2$，白天則關閉氣孔以減少水分散失。
關鍵機制與物種歸類
從選項誘答性來看，這題具備相當的鑑別度，不僅測試機制原理（空間 vs. 時間），更進一步檢驗學生對代表性物種的認知。許多考生常會將蘆薈、仙人掌誤認為 $C_4$ 植物，但其實它們是典型的 CAM 植物。此外，別忘了無論是哪種路徑，最終進入卡爾文循環時，仍然需要 RuBisCO 酵素的參與，這是 $C_3$、$C_4$ 與 CAM 植物共同擁有的特徵，也是選項 (B) 的迷思所在。你能避開這些陷阱並做出正確判斷，表現得非常優異！