WEBVTT

00:00:07.050 --> 00:00:09.361
你對著滿滿一大碗的

00:00:09.361 --> 00:00:12.454
活力碳素早餐脆片

00:00:12.454 --> 00:00:15.451
一匙、二匙、三匙

00:00:15.451 --> 00:00:17.812
很快你就會因為你吃的餐點

00:00:17.812 --> 00:00:19.703
能量飆升，充滿活力

00:00:19.703 --> 00:00:22.813
但是能量如何進到你的碗內？

00:00:22.813 --> 00:00:25.502
能量以糖的形式存在

00:00:25.502 --> 00:00:28.313
糖又從製成早餐榖片的植物而來

00:00:28.313 --> 00:00:29.979
如小麥或玉米

00:00:29.979 --> 00:00:33.313
如你所見，碳是化學骨架

00:00:33.313 --> 00:00:35.011
而植物從我們呼吸的空氣中

00:00:35.011 --> 00:00:38.515
以二氧化碳 CO2 的形式

00:00:38.515 --> 00:00:40.433
取得碳

00:00:40.433 --> 00:00:42.602
但位於葉綠體基質中的

00:00:42.602 --> 00:00:45.021
植物能量工廠

00:00:45.021 --> 00:00:47.811
如何將單碳氣體如二氧化碳

00:00:47.811 --> 00:00:51.774
轉變成六碳固體如葡萄糖？

00:00:51.774 --> 00:00:55.029
如果你想到光合作用，你就對了

00:00:55.029 --> 00:00:58.240
但光合作用又分成兩個步驟

00:00:58.240 --> 00:01:00.782
第一步，把光能

00:01:00.782 --> 00:01:05.343
以三磷酸腺苷 ATP 形式儲存起來

00:01:05.343 --> 00:01:08.842
第二步，卡爾文循環捕捉碳

00:01:08.842 --> 00:01:10.928
並將之轉成糖

00:01:10.928 --> 00:01:13.296
這第二階段代表了大自然

00:01:13.296 --> 00:01:15.796
最永續的生產線

00:01:15.796 --> 00:01:20.426
因此，歡迎蒞臨世界最袖珍的工廠

00:01:20.426 --> 00:01:21.844
起始材料？

00:01:21.844 --> 00:01:24.308
空氣中的二氧化碳分子

00:01:24.308 --> 00:01:26.760
混合預先裝配好的分子

00:01:26.760 --> 00:01:30.399
稱為核酮糖-1,5-二磷酸，簡稱 RuBP

00:01:30.399 --> 00:01:32.261
每一個分子都含五個碳

00:01:32.261 --> 00:01:36.178
催化劑？一種勤奮的酵素 rubisco
（二磷酸核酮糖羧化酶）

00:01:36.178 --> 00:01:39.614
它將二氧化碳分子中的一個碳原子

00:01:39.614 --> 00:01:41.593
接到 RuBP 鏈上

00:01:41.593 --> 00:01:44.618
產生最初為六碳的序列

00:01:44.618 --> 00:01:47.873
然後急速地分裂成兩個較短的鏈

00:01:47.873 --> 00:01:49.874
各含三個碳

00:01:49.874 --> 00:01:54.391
稱為3-磷酸甘油酸
或簡稱為 PGA

00:01:54.391 --> 00:01:57.550
ATP 及另一種化合物進入，稱做

00:01:57.550 --> 00:02:01.678
菸草醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸鹽

00:02:01.678 --> 00:02:04.806
或就叫 NADPH

00:02:04.806 --> 00:02:07.725
ATP 的功用就像潤滑劑，輸送能量

00:02:07.725 --> 00:02:13.511
而 NADPH 在每個 PGA 鏈上加一個氫

00:02:13.511 --> 00:02:15.427
將 PGA 轉變成另一種稱為

00:02:15.427 --> 00:02:19.610
甘油醛3-磷酸的分子，簡稱 G3P

00:02:19.610 --> 00:02:22.531
形成葡萄糖需要六個碳

00:02:22.531 --> 00:02:25.242
以兩個 G3P 分子製成

00:02:25.242 --> 00:02:28.426
而這種結合剛好有六個碳

00:02:28.426 --> 00:02:30.844
所以，糖就這麼製成了，是嗎？

00:02:30.844 --> 00:02:32.511
還沒有

00:02:32.511 --> 00:02:35.878
卡爾文循環就像一條永續生產線

00:02:35.878 --> 00:02:38.178
也就是說那些原有的 RuBP

00:02:38.178 --> 00:02:40.272
在循環開始時啟動反應的物質

00:02:40.272 --> 00:02:42.727
需要以重複利用

00:02:42.727 --> 00:02:44.359
此循環中的物質來再生

00:02:44.359 --> 00:02:46.976
但是每一個 RuBP 都要五個碳

00:02:46.976 --> 00:02:49.809
而製造葡萄糖要六個碳

00:02:49.809 --> 00:02:51.394
這怎麼湊得起來呢？

00:02:51.394 --> 00:02:54.195
答案就在一項驚人事實裡

00:02:54.195 --> 00:02:57.225
就在我們專心在這條單向生產線時

00:02:57.225 --> 00:03:00.725
另外五條生產線也同時開工

00:03:00.725 --> 00:03:03.662
總共六條輸送帶聯袂作用

00:03:03.662 --> 00:03:05.809
所以並不是僅加一個碳

00:03:05.809 --> 00:03:07.416
到一個 RuBP 鏈上

00:03:07.416 --> 00:03:11.590
而是接了六個碳到六個 RuBP 上

00:03:11.590 --> 00:03:15.091
這樣就產生了 12 個 G3P 鏈
而不是僅僅 2 個

00:03:15.091 --> 00:03:18.726
意思是加起來共有 36 個碳存在

00:03:18.726 --> 00:03:21.308
正是製造（一個）糖
及重建（六個） RuBP

00:03:21.308 --> 00:03:24.392
所需要的數字

00:03:24.392 --> 00:03:27.187
在這匯集在一起的 12 個G3P 中

00:03:27.187 --> 00:03:28.940
有兩個被抽掉用來形成

00:03:28.940 --> 00:03:32.309
充滿能量的六碳葡萄糖鏈

00:03:32.309 --> 00:03:35.614
透過你的早餐幫你加油。成功！

00:03:35.614 --> 00:03:37.617
但回到生產線

00:03:37.617 --> 00:03:39.617
這條糖生產線的副產品

00:03:39.617 --> 00:03:44.202
瞬間組裝以再製六個 RuBP

00:03:44.202 --> 00:03:46.892
那需要 30 個碳

00:03:46.892 --> 00:03:51.002
正是餘下的 10 個 G3P 所含的數字

00:03:51.002 --> 00:03:54.315
現在要開始分子混搭

00:03:54.315 --> 00:03:56.422
兩個 G3P 要結合在一起

00:03:56.422 --> 00:03:58.589
形成一個六碳序列

00:03:58.589 --> 00:04:02.875
再加上第三個 G3P 後
就製成了一條九碳鏈

00:04:02.875 --> 00:04:05.957
由五個碳組成的第一個 RuBP

00:04:05.957 --> 00:04:07.599
就從這條九碳鏈中脫離

00:04:07.599 --> 00:04:09.559
留下四個碳

00:04:09.559 --> 00:04:11.104
但物要盡其用

00:04:11.104 --> 00:04:14.293
這四個碳要加到第四個 G3P 分子上

00:04:14.293 --> 00:04:16.315
成為一條七碳鏈

00:04:16.315 --> 00:04:18.541
把其加到第五個 G3P 分子上

00:04:18.541 --> 00:04:20.707
一條十碳鏈就產生了

00:04:20.707 --> 00:04:24.074
足夠再製作兩個 RuBP

00:04:24.074 --> 00:04:26.875
十個 G3P 裡只要五個就能再製

00:04:26.875 --> 00:04:29.204
三個完整的 RuBP

00:04:29.204 --> 00:04:31.207
只要再重複這個製程

00:04:31.207 --> 00:04:33.875
就能重生六個 RuBP 鏈

00:04:33.875 --> 00:04:36.671
供給重新啟動整個循環所需

00:04:36.671 --> 00:04:39.089
所以卡爾文循環生成

00:04:39.089 --> 00:04:40.793
確切數量的原件和流程

00:04:40.793 --> 00:04:43.375
能讓這個生化生產線

00:04:43.375 --> 00:04:45.208
無休止運轉

00:04:45.208 --> 00:04:47.127
而這僅是存在於自然界中

00:04:47.127 --> 00:04:48.625
上百個循環之一

00:04:48.625 --> 00:04:49.959
為什麼要這麼多循環？

00:04:49.959 --> 00:04:53.060
因為如果生物生產流程是線性的

00:04:53.060 --> 00:04:55.730
就不會這麼有效率及成功的

00:04:55.730 --> 00:04:58.444
使用能量來製造

00:04:58.444 --> 00:05:01.238
自然界仰賴的物質，如糖

00:05:01.238 --> 00:05:03.355
各式循環產生重要的維生回饋圈

00:05:03.355 --> 00:05:06.857
回饋圈儘可能

00:05:06.857 --> 00:05:08.609
從地球的可用資源中精密製造

00:05:08.609 --> 00:05:10.987
能不斷重覆利用及重建的材料

00:05:10.987 --> 00:05:12.768
就像糖一樣

00:05:12.768 --> 00:05:14.819
靠著使用原始的陽光及碳

00:05:14.819 --> 00:05:16.650
將其在植物工廠內轉變

00:05:16.650 --> 00:05:18.653
成為供給你動力的能量

00:05:18.653 --> 00:05:21.652
並讓你生命中的各式循環繼續運轉