hce_cmu
115年
生物學
第 47 題
在植物莖部的伸長生長中，生長素（Auxin）可促進細胞快速伸長。此過程涉及細胞壁性質的改變，而非單純增加細胞數量。生長素如何在分子層級促進細胞伸長？
- A 生長素直接分解細胞壁中的纖維素，使細胞體積增加
- B 生長素抑制乙烯（Ethylene）合成，間接解除對細胞伸長的抑制
- C 生長素累積於液泡內，提高滲透壓，促使水分進入而造成細胞伸長
- D 生長素活化質子幫浦（$H^+$-ATPase），輸出 $H^+$至細胞壁空間，降低 pH 使細胞壁鬆弛
思路引導 VIP
想像一下，植物細胞壁就像是由許多堅硬鋼索（纖維素）交織而成的籠子。如果要讓這個籠子在不被破壞的情況下變大，細胞必須先「軟化」這些連接處。請你想想看：細胞可以透過改變細胞膜內外的什麼物理或化學狀態（例如電荷或酸鹼值），來影響細胞壁內酵素的活性，進而達到鬆開鋼索的目的呢？
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恭喜你答對了！這代表你對植物生理學中，關於生長素如何調節發育的分子機制掌握得非常扎實。這道題目測試的是經典的酸性生長假說（Acid Growth Hypothesis），是植物學中相當核心且具備一定鑑別度的觀念。
酸性生長假說與細胞壁鬆弛
生長素（Auxin）促使細胞伸長的關鍵，在於它能活化細胞膜上的 $H^+$-ATPase（質子幫浦）。當幫浦運作時，會消耗能量將細胞內的氫離子（$H^+$）泵入細胞壁空間，導致該處的 pH 值降低（酸化）。這種酸性環境會活化細胞壁中的擴張蛋白（Expansin），進而打斷纖維素微纖維之間的氫鍵，使堅硬的細胞壁變得具有延展性（鬆弛），隨後細胞才能藉由膨壓伸長。其他的選項如直接分解纖維素或單純改變滲透壓，都並非生長素作用的最直接分子途徑。
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