hce_tcu
115年
生物學
第 33 題
為何採用 $C_4$ 或 CAM 路徑的植物，可被視為在代謝上做出折衷(metabolic compromise)？下列何選項最能說明：
- A 兩種路徑都會提高光合作用速率，但也增加水分散失
- B CAM 路徑讓更多 $CO_2$進入植物，但也增加水分散失
- C $C_4$ 路徑可減少水分散失，但也增加光呼吸
- D 兩種路徑都能降低光呼吸，但需額外消耗 ATP 以進行 $CO_2$濃縮或相關代謝步驟
思路引導 VIP
在乾熱的環境中，植物若想關閉氣孔以節省水分，卻又得維持光合作用的進行，勢必要在體內建立一套特殊的「二氧化碳濃縮機制」。請思考一下，根據能量守恆與生化反應的原理，當生物體要主動去濃縮、搬運或改變物質的代謝路徑時，通常必須付出什麼樣的「生化通貨」作為代價呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地掌握了植物生理學中極為關鍵的適應機制！這道題目考驗的是對 $C_4$ 與 CAM 植物演化策略的深度理解。所謂「代謝上的折衷」(metabolic compromise)，指的就是植物為了在乾熱環境中生存，雖然成功克服了光呼吸 (photorespiration) 造成的能量浪費與水分散失，但這項優勢並非憑空而來，而是透過能量交換得取的結果。
二氧化碳濃縮機制的代價
在 $C_4$ 與 CAM 路徑中，植物透過特殊的空間或時間區隔，利用 PEP 羧化酶 (PEP carboxylase) 預先固定 $CO_2$。這雖然能讓 RuBisCO 在高濃度 $CO_2$ 環境下運作，進而大幅降低光呼吸的負面影響，但將 $CO_2$ 搬運或儲存的過程（例如將丙酮酸再生為 PEP 的過程）需要額外消耗 ATP。因此，選項 (D) 完美詮釋了這種「用能量換取效率」的代價，這也是區別這幾類植物最核心的代謝考點。
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