光合作用 DSE 練習試題

詳解：光反應中，葉綠素吸收光能後，首先激發電子，導致水分子光解，釋放電子、氫離子和氧氣。電子隨後用於還原 NADP+ 和合成 ATP。因此選項 A 是最先發生的過程。其他選項雖然是光反應的一部分，但發生在光解之後。

詳解：C4 植物透過葉肉細胞固定 CO₂形成四碳化合物，再轉運至維管束鞘細胞釋放 CO₂進行卡爾文循環，此機制能減少光呼吸，在高溫乾旱環境下較有優勢。A 錯，C4 植物在日間固定 CO₂；B 錯，C3 植物的卡爾文循環在葉肉細胞進行；C 錯，C4 植物的光補償點通常較低。

詳解：在光反應中，水分子光解產生氧氣，氧原子來自水。因此，若水被 ¹⁸O 標記，釋放的氧氣也會含有 ¹⁸O。二氧化碳和葡萄糖中的氧原子主要來自於二氧化碳，而非水。

詳解：光補償點是指光合速率等於呼吸速率時的光照強度。淨光合速率 = 總光合速率 - 呼吸速率。在 200 µmol m⁻² s⁻¹ 時，總光合速率 = 10 + 2 = 12 µmol CO₂ m⁻² s⁻¹。假設總光合速率與光照強度成正比，則總光合速率 = k × 光照強度。k = 12 / 200 = 0.06。設光補償點為 L，則 0.06L = 2，解得 L ≈ 33.3，最接近 40 µmol m⁻² s⁻¹。因此選項 B 為最佳答案。

詳解：光合作用速率直接受二氧化碳濃度、光照強度和溫度影響。土壤中的氮含量主要影響植物生長和葉綠素合成，但並非直接影響光合作用速率的因子。氮是葉綠素的組成元素，但缺乏氮會間接影響光合作用，不屬於直接因素。

詳解：卡爾文循環分為三個階段：二氧化碳固定、三碳化合物還原、RuBP 再生。其中，三碳化合物還原需要消耗 ATP 和 NADPH 將 3-磷酸甘油酸還原為甘油醛-3-磷酸。二氧化碳固定不需要能量，RuBP 再生消耗 ATP，但不需要 NADPH。葡萄糖合成是後續過程，並非卡爾文循環的一步。

詳解：類囊體膜是光反應的場所，其上分佈光合色素和電子傳遞鏈，並能建立質子梯度以合成 ATP。但葡萄糖的合成（暗反應）發生在葉綠體基質中，並非在類囊體膜上。因此 D 不是類囊體膜的功能。

詳解：在黑暗環境中，光反應停止，無法產生 ATP 和 NADPH，因此卡爾文循環中 RuBP 再生受阻。但二氧化碳固定仍在進行，消耗 RuBP 產生 3-磷酸甘油酸，而 RuBP 無法再生，因此 RuBP 濃度會減少。

詳解：葉綠素 a 和 b 主要吸收紅光和藍光，對綠光吸收較少，因此光合作用在紅光和藍光下效率較高，綠光下較低。選項 B 錯誤，因為綠光仍可被少量吸收；C 錯誤，類胡蘿蔔素主要吸收藍光；D 錯誤，光合作用可利用多種波長的光。

詳解：在 C4 植物中，CO₂ 首先在葉肉細胞中被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）固定，形成四碳化合物草醯乙酸。草醯乙酸隨後轉化為蘋果酸或天冬氨酸，運至維管束鞘細胞釋放 CO₂，再進入卡爾文循環。A 是 C3 植物中 CO₂ 固定的產物；C 是 CO₂ 的受體；D 是卡爾文循環的中間產物。