115分科測驗生物 第1題 詳解

答案(D) 所需的 ATP 由卡爾文循環本身供應看逐步解析 ↓

逐步解析

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   先定位兩套反應

   光合作用分成兩段：光反應在葉綠體的類囊體膜上進行，把光能轉成 ATP 與 NADPH 這兩種可攜帶的化學能；固碳反應（碳反應、卡爾文循環）在葉綠體的基質中進行，把 $\mathrm{CO_2}$ 組裝成醣類。抓住一句話就能掃完四個選項：固碳反應是能量與還原力的「消費端」，不是生產端。
2. 2

   拆開卡爾文循環

   卡爾文循環分三階段。羧化：RuBisCO 催化 $\mathrm{CO_2}$ 與五碳的 RuBP 結合，產物立刻裂解成兩分子三碳的 3-磷酸甘油酸。還原：3-磷酸甘油酸先被 ATP 磷酸化，再由 NADPH 提供電子與氫還原成三碳醣 G3P。再生：多數 G3P 被送回去，並再耗一次 ATP 把五碳糖磷酸化回 RuBP。合計每固定 1 個 $\mathrm{CO_2}$，要花掉 3 個 ATP 與 2 個 NADPH。
3. 3

   (A)(B)(C) 都成立

   (A) 卡爾文循環所需的酵素（含 RuBisCO）全部溶在葉綠體基質中，敘述正確。(B) 還原階段若只有 ATP 而沒有 NADPH，3-磷酸甘油酸無法被還原成 G3P，循環會卡住，所以 NADPH 不可或缺，敘述正確。(C) 羧化階段的受質就是 $\mathrm{CO_2}$，整個過程確實消耗 $\mathrm{CO_2}$，敘述正確。
4. 4

   (D) 的 ATP 來源錯了

   卡爾文循環對 ATP 只有淨消耗、沒有生產：循環中沒有任何一步是受質層次磷酸化或氧化磷酸化。它用的 ATP 全部來自類囊體膜上的光合磷酸化——電子傳遞鏈把質子打進類囊體腔形成梯度，質子再經 ATP 合成酶回流才產生 ATP。這也是為什麼長時間黑暗中，即使 $\mathrm{CO_2}$ 充足，固碳反應仍會因為 ATP 與 NADPH 斷貨而停擺。
5. 5

   結論與誘答

   四個敘述中只有 (D) 說反了能量的來源，答案選 (D)。最容易誤選的是 (B)：許多人只背「碳反應需要 ATP」，忘了還原階段同樣少不了 NADPH，於是把正確的 (B) 當成錯誤敘述。也有人卡在 (A)，把「基質」和「類囊體」記顛倒——記法是酵素溶在液態的基質裡，色素才嵌在膜上。

關鍵觀念：#卡爾文循環 #葉綠體基質 #ATP與NADPH

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