高雄醫學大學 105 年 《普通生物》

核心觀念

本題考查湖維多利亞（Lake Victoria）慈鯛魚（cichlid fishes）的快速物種形成（speciation）、適應輻射（adaptive radiation）與掠食壓力對生物多樣性的影響。

湖維多利亞具有多樣化的生態棲位，例如不同深度、水域、食物來源與覓食方式。慈鯛魚族群在地理與生態隔離的作用下，產生快速分化，形成許多外形、食性與行為不同的物種。這種由共同祖先快速分化成許多物種的現象，稱為適應輻射。

當新的高階掠食者進入湖泊後，會直接捕食原有慈鯛魚，造成族群數量急遽下降，甚至引發大規模滅絕。

解題方法

題幹前半段指出慈鯛魚曾經發生「非常快速的物種形成」，後半段問「大規模滅絕」在何種情況下出現。

判斷重點是找出能直接造成大量魚類死亡、且會同時影響許多物種的因素。新增掠食魚會提高慈鯛魚的死亡率，形成強大的生存壓力：

$$\text{掠食魚增加} \;\longrightarrow\; \text{慈鯛魚死亡率上升} \;\longrightarrow\; \text{族群數量下降} \;\longrightarrow\; \text{多個物種滅絕}$$

湖維多利亞慈鯛魚大規模消失的典型原因，即是外來大型掠食魚種，例如尼羅河鱸（Nile perch）的引入。故正確選項為掠食魚被加入湖泊。

選項分析

(A) hybridization stopped（雜交停止）錯誤

雜交停止通常會減少不同物種間的基因流（gene flow），使族群維持較清楚的遺傳分化。雜交減少不等於大量個體死亡，也不是造成廣泛滅絕的直接原因。

在慈鯛魚的物種形成過程中，雜交與基因流可能影響新物種的形成與維持，但題目問的是造成大規模滅絕的因素，停止雜交並不符合此機制。

(B) fishing was prohibited（禁止捕魚）錯誤

禁止捕魚會降低人為捕撈造成的死亡率，通常有助於魚類族群恢復，不能直接解釋慈鯛魚的大規模滅絕。

核心觀念

本題測驗真核細胞的起源與內共生學說（Endosymbiotic Theory），重點包含：

1. 初級內共生（Primary endosymbiosis）：異營性真核生物吞噬原核生物（如 $\alpha$-變形菌 $\alpha$-proteobacteria／紫色非硫細菌形成粒線體；藍綠菌 cyanobacteria 形成綠藻、紅藻及陸生植物的葉綠體）。
2. 次級內共生（Secondary endosymbiosis）：異營性真核生物吞噬「已具備葉綠體的單細胞真核藻類」（如囊泡藻類 Chromalveolata、不等鞭毛類 Stramenopiles 包含褐藻 brown algae、矽藻 diatoms 等吞噬紅藻）。
3. 內膜系統（Endomembrane system）與細胞胞器來源：並非所有胞器都來自內膜系統（粒線體、葉綠體為內共生起源；過氧化體 peroxisome 亦非典型內膜系統出芽所衍生）。

---

解題方法

題目詢問關於內共生學說與真核細胞起源敘述何者錯誤（FALSE）。
切入點在於區分「初級內共生」與「次級內共生」的吞噬對象差異：

• 初級內共生：吞噬的是原核生物（Prokaryotic cell）。
• 次級內共生：吞噬的是真核藻類細胞（Eukaryotic algal cell）。
  褐藻（Brown algae）屬於不等鞭毛類（Stramenopiles），其色素體源自於次級內共生，吞噬的是「真核紅藻（eukaryotic red alga）」，而非原核生物。因此選項 (D) 敘述錯誤，為本題正確選項目標。

---

選項分析

• (A) 正確（不選）
  現代粒線體（Mitochondria）源自真核宿主細胞吞噬了兼性厭氧或好氧的 $\alpha$-變形菌（$\alpha$-proteobacteria）。在早期微生物分類與演化文獻（包括 Raven 等早期植物學與生物學觀點）中，紫色非硫細菌（Purple nonsulfur bacteria）即屬於 $\alpha$-變形菌的範疇，因此粒線體被視為紫色非硫細菌或其近緣原核生物的後代，此敘述合理正確。

核心觀念

本題測驗保育生物學（Conservation Biology）中**全球生物多樣性危機（Biodiversity Crisis）與各類群物種受威脅程度（Threatened Species Status）**之經典統計數據與生理／生態特性，出自 Campbell Biology 保育生物學章節。

根據世界自然保護聯盟（IUCN Red List）歷年統計與 Campbell Biology 內容，在主要脊椎動物與植物類群中，**兩棲類（Amphibians）面臨全球滅絕威脅的物種比例最高（約有超過 $32\%\sim40\%$ 以上的物種面臨滅絕危機，遠高於鳥類約 $12\%\sim13\%$、哺乳類約 $21\%\sim25\%$ 及其他類群）。兩棲類面臨最嚴重的族群下降（Amphibian Declines），主因包含其具有通透性皮膚（Permeable skin）**易受水體污染與紫外線輻射（UV-B）傷害、**水陸雙棲生活史（Complex life cycle）**使其同時受水生及陸生棲地破壞（Habitat loss/fragmentation）威脅、氣候變遷（Climate change），以及致命致病真菌——**壺菌感染症（Chytridiomycosis，由 Batrachochytrium dendrobatidis 引起）**的全球蔓延。

---

解題方法

1. 掌握統計數據指標：在 Campbell Biology 探討生物滅絕危機時，明確指出兩棲類在脊椎動物中面臨滅絕威脅的百分比最高（IUCN 評估受威脅比例超過三分之一至四成）。
2. 生態與生理生理脆弱性分析：

• 兩棲類的成體常依賴皮膚進行氣體交換與水分吸收，缺少角質化厚皮或甲殼保護，對環境污染物、化學殺蟲劑、水質酸化及紫外線特別敏感。
• 兩棲類幼體在水中發育、成體在陸地生活，棲地破壞只要影響水域或周邊陸域任一環境即無法完成生活史。
• 致命傳染病壺菌（Chytrid fungus）破壞皮膚滲透壓調節與電解質平衡，導致心搏停止，造成全球數百種兩棲類族群崩潰或滅絕。

核心觀念：
本題測驗「齲齒（tooth decay / dental caries）的形成機轉」以及「細菌的無氧發酵代謝途徑（乳酸發酵，lactic acid fermentation）」。

1. 牙菌斑與微生物代謝：口腔內的轉形鏈球菌（Streptococcus mutans）等細菌附著在牙齒表面形成生物膜（biofilm，即牙菌斑 dental plaque）。
2. 乳酸發酵機轉：當攝取高糖飲食時，牙菌斑深層缺乏氧氣，細菌利用葡萄糖進行糖解作用（glycolysis）產生丙酮酸（pyruvate），再藉由乳酸去氫酶（lactate dehydrogenase, LDH）催化，消耗 $\ce{NADH + H+}$ 將丙酮酸還原為乳酸（lactic acid），使 $\ce{NAD+}$ 再生以維持發酵產生 $\ce{ATP}$ 的能量代謝：

$$\ce{Glucose + 2 ADP + 2 Pi -> 2 Lactic acid + 2 ATP}$$

3. 琺瑯質去礦化（Demineralization）：產生的乳酸使局部 pH 值驟降至臨界值（約 5.5）以下，酸性環境促使牙齒表面琺瑯質的主要無機成分氫氧基磷灰石（hydroxyapatite，$\ce{Ca10(PO4)6(OH)2}$）解離釋出 $\ce{Ca^{2+}}$ 與 $\ce{PO4^{3-}}$，造成牙齒結構脫鈣受損而形成蛀牙。

---

解題方法：
題目探討「不規律的口腔清潔與高糖飲食導致蛀牙的原因」。解題切入點為找出「細菌代謝糖類產生酸進而腐蝕牙齒」的生化反應機制。口腔細菌在牙菌斑的缺氧微環境中，代謝葡萄糖進行乳酸發酵以合成 $\ce{ATP}$，代謝產物乳酸即為酸化牙齒表面的元兇。因此，應鎖定描述發酵途徑與酸性物質生成的選項。

---

核心觀念

本題考查腦幹（brainstem）各部位的功能，重點是辨認「不需意識控制的生命維持功能」由哪個腦區調節。

延腦（medulla oblongata）內含重要的自主神經中樞與呼吸調節中樞，能調控：

• 心率（heart rate）
• 呼吸速率與呼吸深度
• 血壓與血管張力
• 吞嚥、咳嗽、打噴嚏、嘔吐等反射

因此，控制心跳與呼吸的關鍵腦區是延腦。

解題方法

先判斷題幹描述的功能屬於哪一類：

「控制心率和呼吸」屬於維持生命所需的自動性生理功能，主要由腦幹中的延腦負責，不依賴大腦皮質的意識控制。

延腦的相關機轉包括：

1. 呼吸調節
   延腦含有背側呼吸群（dorsal respiratory group, DRG）與腹側呼吸群（ventral respiratory group, VRG）。這些神經元整合來自肺部及血液化學感受器的訊息，並透過脊髓呼吸運動神經元控制膈神經（phrenic nerve）與肋間神經，調節膈肌及肋間肌的活動。

2. 心率調節
   延腦接收來自主動脈弓與頸動脈竇壓力感受器的訊息，主要經由舌咽神經（glossopharyngeal nerve, CN IX）與迷走神經（vagus nerve, CN X）傳入孤束核（nucleus of the solitary tract, NTS）。之後透過自主神經調節心臟：

• 迷走神經副交感作用增強，會使心率降低。
• 交感神經作用增強，會使心率與心肌收縮力上升。

其中，呼吸節律的產生與調整涉及延腦呼吸中樞；心血管調節則涉及延腦的心血管中樞。題目問的是「critically important」，表示該部位對生命維持功能不可或缺，符合延腦的特徵。

選項分析

(A) medulla oblongata（延腦）—正確

延腦是腦幹的下段，位於橋腦（pons）下方、脊髓上方。它含有呼吸中樞及心血管調節中樞，能透過自主神經系統調控心率、血壓與呼吸。

核心觀念

本題考查骨骼肌的組織階層，以及「motor unit（運動單位）」的定義。

由小到大的基本關係為：

$$\text{sarcomere（肌節）} \rightarrow \text{myofibril（肌原纖維）} \rightarrow \text{muscle fiber（肌纖維）} \rightarrow \text{motor unit（運動單位）}$$

各層級定義如下：

• Sarcomere（肌節）：肌原纖維中最基本的收縮單位，位於兩個相鄰的 Z disc（Z盤）之間。主要由 actin（肌動蛋白）與 myosin（肌球蛋白）構成。
• Myofibril（肌原纖維）：由許多肌節首尾相接排列而成，位於肌纖維內部。
• Muscle fiber（肌纖維）：即一個骨骼肌細胞，內含大量平行排列的肌原纖維。
• Motor unit（運動單位）：由一個 motor neuron（運動神經元）及其所支配的全部肌纖維組成。因此，一個運動單位通常包含多條肌纖維。

肌肉收縮時，神經衝動由運動神經元傳至神經肌肉接點，促使肌纖維產生 action potential（動作電位），進而使 sarcoplasmic reticulum（肌漿網）釋放 $\ce{Ca^{2+}}$。鈣離子與 troponin（肌鈣蛋白）結合，使 tropomyosin（原肌球蛋白）移開，讓 actin 與 myosin 進行 cross-bridge cycle（交叉橋循環）。不過，本題重點在結構與功能單位的大小順序。

解題方法

先判斷最小的結構：

1. 肌節是肌原纖維的重複基本單位，因此最小。
2. 大量肌節串聯形成肌原纖維。
3. 一條肌纖維內含許多肌原纖維，因此肌纖維比肌原纖維大。
4. 一個運動單位包含一個運動神經元及多條肌纖維，因此比單一肌纖維大。

所以由小到大為：

$$\boxed{\text{sarcomere} \rightarrow \text{myofibril} \rightarrow \text{muscle fiber} \rightarrow \text{motor unit}}$$

這正是選項 (C)。

選項分析

(A) muscle fiber, sarcomere, myofibril, motor unit

錯誤。

核心觀念

本題考查腎上腺（adrenal gland）的構造與壓力反應（stress response）。

當身體面臨緊急壓力時，交感神經系統（sympathetic nervous system）啟動「戰或逃反應」（fight-or-flight response）。腎上腺髓質（adrenal medulla）的嗜鉻細胞（chromaffin cells）會分泌兒茶酚胺（catecholamines），主要包括：

• 腎上腺素（epinephrine，亦稱 adrenaline）
• 去甲腎上腺素（norepinephrine，亦稱 noradrenaline）

因此，正確答案為腎上腺髓質。

解題方法

看到題幹中的關鍵字：

• “alarm response”
• “stress”
• “epinephrine”
• “norepinephrine”

即可聯想到交感神經—腎上腺髓質系統（sympathoadrenal system）。

其生理機轉如下：

1. 壓力刺激使下視丘（hypothalamus）啟動交感神經系統。
2. 交感神經節前神經元（sympathetic preganglionic neuron）釋放乙醯膽鹼（acetylcholine, ACh）。
3. ACh 作用於腎上腺髓質嗜鉻細胞膜上的尼古丁型乙醯膽鹼受體（nicotinic acetylcholine receptor）。
4. 嗜鉻細胞去極化，促使兒茶酚胺由分泌囊泡胞吐（exocytosis）進入血液。
5. Epinephrine 與 norepinephrine 作用於腎上腺素能受體（adrenergic receptors），提高心跳速率、心肌收縮力、血糖與骨骼肌血流，以應付緊急狀況。

兒茶酚胺的合成路徑以酪胺酸（tyrosine）為起點：

$$\text{Tyrosine} \xrightarrow{\text{tyrosine hydroxylase}} \text{L-DOPA} \xrightarrow{\text{DOPA decarboxylase}} \text{Dopamine} \xrightarrow{\text{dopamine }\beta\text{-hydroxylase}} \text{Norepinephrine} \xrightarrow{\text{PNMT}} \text{Epinephrine}$$

其中，phenylethanolamine $N$-methyltransferase（PNMT）將 norepinephrine 轉換為 epinephrine；腎上腺髓質受到腎上腺皮質分泌的皮質醇（cortisol）影響，會提高 PNMT 的表現量。

選項分析

(A) pancreas（胰臟）錯誤

胰臟的內分泌部主要由胰島（islets of Langerhans）分泌：

核心觀念

本題考查腎元（nephron）各部位的功能分工，尤其是「腎小管對濾液中有用物質的大量再吸收」主要發生的位置。

腎臟處理血液的大致流程為：

1. 腎小球進行過濾，形成腎小球濾液。
2. 腎小管進行再吸收，將水分與有用物質送回血液。
3. 腎小管進行分泌，將部分代謝廢物與離子排入管腔。
4. 最終形成尿液並排出體外。

其中，近曲小管（proximal convoluted tubule, PCT）負責腎小管再吸收的最大部分，因此是「大量再吸收有用物質」的主要場所。

解題方法

題幹的關鍵字是：

The bulk of the reabsorption of useful materials

其中 bulk 表示「大部分、大量」，useful materials 則包括葡萄糖、胺基酸、碳酸氫根離子、鈉離子及水等。

近曲小管接收來自腎小球囊的濾液後，會進行大量且相對不具選擇性的再吸收，主要內容包括：

• 約 $65\%$ 至 $70\%$ 的鈉離子與水被再吸收。
• 正常情況下，葡萄糖與胺基酸幾乎全部被再吸收。
• 大量 $\ce{HCO3^-}$ 被再吸收，以維持酸鹼平衡。
• 部分氯離子、鉀離子、磷酸根及其他溶質也在此處被處理。

近曲小管細胞基底側膜上的 $\ce{Na^+/K^+}$-ATPase 消耗 ATP，將 $\ce{Na^+}$ 泵回血液，形成細胞內低鈉環境；管腔側的鈉離子運輸器便可利用此梯度吸收鈉離子，並帶動其他溶質一同進入細胞。水則因滲透作用跟隨溶質移動。

因此，題目所描述的部位是：

$$\boxed{\text{proximal convoluted tubule}}$$

選項分析

(A) loop of Henle（亨利氏環）

錯誤。亨利氏環的主要功能是建立腎髓質的高滲透壓環境，形成逆流倍增系統，協助尿液濃縮。

• 下降支對水的通透性較高，主要再吸收水。
• 上升支對水的通透性低，並透過離子運輸再吸收 $\ce{Na^+}$、$\ce{K^+}$、$\ce{Cl^-}$。
• 粗上升支的 $\ce{Na^+/K^+/2Cl^-}$ 共運輸器是重要運輸機制。

亨利氏環確實會進行再吸收，但其主要任務是建立濃度梯度，而非負責腎小管中大部分有用物質的再吸收。

(B) renal corpuscle（腎小體）

錯誤。腎小體由腎小球（glomerulus）與腎小球囊（Bowman’s capsule）組成，主要功能是血液過濾，而非腎小管再吸收。

核心觀念

Leptin（瘦體素）是主要由脂肪細胞分泌的荷爾蒙，其血中濃度大致反映脂肪儲存量。Leptin 的主要作用是向下視丘傳達「能量儲存充足」的訊號，調節食慾與能量消耗。

在下視丘弓狀核（arcuate nucleus）中，Leptin 主要透過下列兩條路徑降低食慾：

1. 抑制促進食慾的神經元
   Leptin 抑制表現 NPY（neuropeptide Y，神經肽 Y）與 AgRP（agouti-related peptide，刺鼠相關蛋白）的神經元，使促進食慾訊號下降。

2. 活化抑制食慾的神經元
   Leptin 活化表現 POMC（pro-opiomelanocortin，阿片黑皮質素原）的神經元。POMC 可經酵素切割產生 $\alpha$-MSH（$\alpha$-melanocyte-stimulating hormone，$\alpha$-黑色素細胞刺激素），再作用於下游的 MC4R（melanocortin-4 receptor，黑皮質素-4 受體），抑制進食行為。

此外，Leptin 會提高能量消耗，包含增強交感神經活性、促進產熱作用，並影響甲狀腺軸與其他代謝調節途徑，因此可使 metabolic rate（代謝率）上升。

解題方法

題幹問的是 Leptin 增加後對兩項生理作用的直接影響：

• Leptin 增加 → 抑制 NPY/AgRP、活化 POMC → 食慾下降
• Leptin 增加 → 能量消耗與產熱增加 → 代謝率上升

因此可得到：

$$\text{increased leptin} \Rightarrow \text{decreased appetite and increased metabolic rate}$$

故選擇「decrease, increase」。

選項分析

(A) decrease, decrease

核心觀念

本題考的是脊椎動物的**滲透調節（osmoregulation）**與鹽分排除機制。

海水的滲透濃度約為 $1{,}000$ mOsm，而人體體液約為 $300$ mOsm。人類飲用海水後，腸道吸收大量 $\ce{Na+}$、$\ce{Cl-}$ 等鹽類，使血液滲透濃度上升。腎臟雖能藉由亨利氏環（loop of Henle）、逆流倍增作用及抗利尿激素（ADH）產生濃縮尿液，但人類腎臟排出這些鹽分時，仍需流失相當多的水分。

因此，飲用海水所得到的水，少於排出鹽分所需損失的水，最後會造成：

1. 細胞外液滲透濃度升高；
2. 細胞脫水；
3. 嚴重時導致高鈉血症與死亡。

海龜及許多海鳥具有特殊的鹽腺（salt glands），能將高濃度鹽液直接排出體外，使牠們不必完全依賴腎臟排鹽。

---

解題方法

判斷本題的關鍵，是找出「能夠在不大量損失水分的情況下，排除海水所含鹽分」的構造。

海龜的鹽腺位於眼窩附近，排出的高濃度鹽液會經由排泄管流出，常呈現「流淚」現象。海鳥的鹽腺則位於眼睛上方或鼻腔附近，鹽液可經由鼻孔排出。

其基本功能可表示為：

$$\text{海水攝入} \rightarrow \text{吸收水分與鹽分}$$ $$\text{鹽腺主動分泌} \rightarrow \text{排出高濃度 } \ce{NaCl}$$

鹽腺細胞中的 $\ce{Na+}/\ce{K+}$-ATPase 建立離子梯度，並透過離子運輸蛋白將 $\ce{Na+}$、$\ce{Cl-}$ 移入腺體管腔，形成高濃度鹽液。這使海龜與海鳥能維持體液滲透平衡，直接獲得海水中的水分。

所以正確選項為 (A) Salt glands。

---

選項分析

(A) Salt glands：正確

海龜與海鳥具有鹽腺，可分泌高濃度鹽液，將多餘的 $\ce{NaCl}$ 排出體外。鹽腺是牠們能長期飲用海水而存活的主要適應構造，也是本題所要求的「牠們有、但人類沒有」的構造。

---

(B) They use ammonia as their primary nitrogenous waste：錯誤

氨（ammonia，$\ce{NH3}$）毒性高，且排出氨需要大量水分。主要排氨的動物通常是生活在水分充足環境中的水生動物，例如許多魚類。

核心觀念

本題考查 Otto Loewi 的經典「化學性神經傳遞」實驗，以及副交感神經對心臟的抑制作用。

迷走神經（vagus nerve）屬於副交感神經，其末梢釋放神經傳導物質乙醯膽鹼（acetylcholine, ACh）。ACh 作用於心臟起搏細胞的毒蕈鹼型 M2 受體（muscarinic M2 receptor），使心跳速率下降。

其主要機轉包括：

1. M2 受體與抑制型 G 蛋白 $G_i$ 結合。
2. 抑制腺苷酸環化酶（adenylyl cyclase）。
3. 使細胞內 cAMP 濃度下降，降低起搏細胞的自發去極化速率。
4. 開啟由 G 蛋白調控的鉀離子通道，使 $\ce{K+}$ 外流增加、細胞膜超極化。
5. 窦房結（sinoatrial node, SA node）放電頻率降低，因此心跳變慢。

Loewi 的關鍵發現是：迷走神經受到刺激後，除了直接影響第一個心臟，也會使周圍液體中出現可傳遞抑制效果的化學物質。這種物質後來確認為乙醯膽鹼，早期稱為「迷走物質」（Vagusstoff）。

解題方法

題幹中的因果鏈如下：

$$\text{電刺激迷走神經} \rightarrow \text{釋放 ACh} \rightarrow \text{第一個心臟心跳變慢}$$

實驗液體由第一個心臟流至第二個心臟，因此液體中攜帶了 ACh：

$$\text{含 ACh 的液體流至第二個心臟} \rightarrow \text{第二個心臟受到抑制} \rightarrow \text{心跳變慢}$$

第二個心臟雖然沒有連接神經，仍可因接觸含有 ACh 的液體而出現相同反應。因此兩個心臟都會降低心跳速率。

選項分析

(A) There was no effect on the beating of either heart.

錯誤。電刺激迷走神經會使第一個心臟釋放 ACh，ACh 會降低心跳速率；流經第一個心臟的液體也會影響第二個心臟，因此不會是兩個心臟都沒有反應。

核心觀念

本題測驗被子植物（Angiosperms）花部構造（Flower）的特化構造與其主要生理功能（Primary functions），主要概念出自 Campbell Biology 植物型態與繁殖章節：

1. 花的演化與主要功能：花是特化的生殖枝（Specialized shoot），其「主要功能（Primary function）」專為進行**有性生殖（Sexual reproduction）**而特化，構造包含花萼（Sepals）、花瓣（Petals）、雄蕊（Stamens）與雌蕊（Carpels/Pistils）。
2. 植物器官功能分工：

• 生殖器官：花（Flower）、果實（Fruit）、種子（Seed），職司配子產生、受精與種原繁衍。
• 營養器官：葉（Leaf，主要進行光合作用）、莖（Stem，支持與運輸）、根（Root，吸收與固著）。

---

解題方法

題目詢問「何者不是花的主要功能（EXCEPT primary functions）」。
解題切入點在於區分「專屬/主要生殖功能」與「營養生理功能」：

• 花的核心功能即是完成世代交替中的配子生成與受精，因此包含減數分裂（Meiosis）、花粉粒產生（雄配子體產生，Pollen production）、卵細胞生成（雌配子體發育，Egg production）以及整體有性生殖的完成（Sexual reproduction）。
• 雖然某些植物的花萼或未發育的花瓣含有葉綠體，可能具備極微弱的光合能力，但植物行光合作用（Photosynthesis）的主要器官為「葉（Leaves）」，光合作用絕非花存在的「主要功能（Primary function）」。故選 (B)。

---

選項分析

• (A) meiosis（減數分裂）：為花的主要功能之一。在雄蕊的花藥（Anther）中的小孢子母細胞（Microsporocyte）會行減數分裂產生小孢子（Microspores）；雌蕊胚珠（Ovule）內的大孢子母細胞（Megasporocyte）亦會行減數分裂產生大孢子（Megaspores）。兩者皆在花內完成，是世代交替從雙倍體（$2n$）進入單倍體（$1n$）的關鍵機制。

核心觀念

本題測驗植物對**草食動物啃食或機械傷害（Wounding）**所引發的防禦訊息傳遞機轉。

在番茄（Solanum lycopersicum）等茄科植物中，當葉片受到傷害（例如毛毛蟲啃食或機械受傷）時，傷口處會釋出由 18 個胺基酸組成的多胜肽激素——系統素（Systemin）。系統素透過受體活化後，經由**八碳二烯酸途徑（Octadecanoid pathway）促進茉莉酸（Jasmonic acid, JA）的生合成。茉莉酸及其衍生物可經由韌皮部輸送到植物全身各部位的健全組織，誘導植物全身合成蛋白酶抑制劑（Protease inhibitors）**等防禦物質。昆蟲攝食含高量蛋白酶抑制劑的葉片後，消化系統內的消化酵素活性會被抑制而營養不良，進而減少啃食。

由於局部傷害引發的防禦訊號會擴及全株未受傷的健全葉片，使整株植物皆產生抗性，因此這種代謝事件屬於一種全株性／全身性反應（Systemic response）。

---

解題方法

1. 抓取題幹關鍵字：

• 宿主：番茄（tomato plants）。
• 刺激源：受傷／機械損傷（wounding），而非特定病原菌感染。
• 生理過程：受到受傷刺激所誘發的一連串代謝事件（series of metabolic events）。

2. 對應植物生理學防禦路徑：

• 受傷反應的核心是**系統素（Systemin）與茉莉酸（Jasmonic acid）**訊息途徑。
• 局部受傷 $\rightarrow$ 釋放系統素 $\rightarrow$ 活化膜受體激酶 $\rightarrow$ 活化磷脂酶釋放亞麻油酸（Linolenic acid） $\rightarrow$ 合成茉莉酸 $\rightarrow$ 經韌皮部維管束進行長距離運輸 $\rightarrow$ 全株健全葉片活化防禦基因，表現蛋白酶抑制劑。
• 此一「由局部受創傳遞至全株健全組織」的特徵，在植物生理學中即定義為全株性反應（Systemic response），因此 (D) 為最適當選項。

---

選項分析

• (A) 錯誤：
  瀑布效應／級聯效應（Waterfall effect 或 Cascade effect）並非植物生理學描述受傷防禦反應的標準學術專有名詞。雖然細胞內訊息傳遞常包含酵素級聯（Enzyme cascade），但題幹問的是植物對傷害所產生的生理防禦事件整體型態。

核心觀念

本題測驗「動物界的起源與親緣演化關係」（Animal Origins and Phylogeny）。
依據現代真核生物親緣分類系統（Eukaryote Supergroups）及經典教科書《Campbell Biology》（動物演化相關章節）的論述：

1. 親緣歸屬：動物（Animals/Metazoa）屬於後鞭毛生物群（Opisthokonta）。與動物界親緣關係最為接近的單細胞／群體原生生物為領鞭毛蟲（Choanoflagellates）。
2. 型態與分子證據：

• 形態學上，領鞭毛蟲具有單根鞭毛（flagellum）與由微絨毛組成的領狀結構（collar），其形態與海綿動物（Sponges/Porifera）體內的**領細胞（choanocytes）**極為相似。
• 遺傳學與基因體定序（如特定酪胺酸激酶、細胞黏附蛋白如鈣黏蛋白 cadherin 等基因）顯示，所有動物的最後共同祖先（the last common ancestor of all animals）是一種具有鞭毛的原生生物（flagellated protist），型態與現代的領鞭毛蟲最為接近。

---

解題方法

題目詢問「所有動物的最後共同祖先（last common ancestor of all animals）」最可能具備何種特徵。

1. 從真核生物大類群切入：動物、真菌與後鞭毛生物（Opisthokonts）具有單一後生鞭毛的特徵，動物的直接演化祖先屬於單細胞／群體的真核原生生物（protists）。
2. 對照現代生物學共識：動物起源於大約 7 億多年前的一種「具鞭毛的原生生物（flagellated protist）」，其推測能形成群體（colony）並進一步分化出多細胞型態。
3. 比對選項中的生物類群與細胞型態，即可鎖定 (A)。

---

選項分析

• (A) flagellated protest（正確）：
  此選項中 "protest" 實為命題筆誤（拼字錯誤，應為 protist，原生生物）。形態學、細胞超微結構以及 DNA 序列比對均證實，動物界源自於一種帶有鞭毛的單細胞原生生物祖先（最接近現代的 choanoflagellates 領鞭毛蟲）。

核心觀念

本題考查「火災干擾（fire disturbance）」與「生態群集演替（ecological succession）」的關係，以及人為撲滅森林火災（fire suppression）對生物多樣性與森林管理的影響。

自然火災會影響：

• 植物的死亡與更新
• 土壤養分循環
• 光照與空間資源
• 棲地結構
• 不同物種的競爭關係
• 群集演替的速度與方向

許多森林或草原具有特定的「火災制度（fire regime）」，包括火災發生頻率、強度、季節與範圍。部分物種甚至演化出適應火災的特徵，例如耐火樹皮、地下芽、火災後萌發，或依賴高溫使種子釋放。因此，人為全面撲滅火災會改變原本的干擾制度，進而改變群集的物種組成。

解題方法

判斷本題的關鍵在於辨認選項中的絕對性字眼，例如「always（總是）」「necessary（必要）」「ultimately（最終必然）」等。

火災並非單純的破壞因素，而是許多生態系中的自然干擾。若人為抑制火災，短期內可能保護部分樹木或避免財產損失，但長期會使原本依賴火災維持的物種減少，並讓耐陰樹種、灌木或其他競爭力較強的物種增加。

因此，最穩妥的判斷是：人為撲滅火災「可以」改變生物群集中的物種組成。這是一個不帶絕對化條件、且符合生態學原理的敘述。

選項分析

(A) can change the species composition within biological communities.

正確。

人為撲滅火災會改變生態系中的干擾頻率與強度，使原本適應週期性火災的物種失去有利條件。例如，火災受到抑制後，森林冠層可能變得更封閉，耐陰植物增加；依賴火災清除枯枝落葉、製造開闊空間或促進種子萌發的物種則可能減少。

因此，火災抑制會透過改變死亡率、更新率、競爭關係與演替方向，造成群集物種組成改變。題幹使用「can（可以）」表示存在這種結果即可成立，不要求每個地點都必然發生相同變化。

(B) will always result in an increase in species diversity in a given biome.

錯誤。

「always」與「increase」使敘述過度絕對。撲滅火災不一定增加物種多樣性，甚至可能降低多樣性。

若某生物群系原本依賴週期性火災維持不同的棲地，例如開闊地、幼齡林與成熟林並存，撲滅火災可能使森林逐漸均質化，減少棲地異質性，導致部分物種消失。

核心觀念

本題考查膽囊（gall bladder）的功能，以及膽囊切除術（cholecystectomy）後對脂肪消化與吸收的影響。

膽囊本身不製造膽汁；膽汁由肝臟製造，主要成分包括膽鹽（bile salts）、膽色素、膽固醇、磷脂與電解質。膽囊的主要功能是：

1. 儲存膽汁。
2. 藉由吸收水分使膽汁濃縮。
3. 進食含脂肪食物時，在膽囊收縮素（cholecystokinin, CCK）作用下收縮，將膽汁排入十二指腸。

膽汁中的膽鹽不是消化酵素，而是具有兩親性（amphipathic）的界面活性物質，可將大脂肪滴乳化成較小脂肪滴，增加脂肪與胰脂肪酶（pancreatic lipase）的接觸面積，並協助形成微膠粒（micelles），使脂肪消化產物能接近小腸上皮細胞。

解題方法

判斷本題的關鍵是區分「肝臟製造膽汁」與「膽囊儲存、濃縮及集中排放膽汁」這兩個功能。

膽囊切除後：

• 肝臟仍然能製造膽汁，因此脂肪並非完全無法消化或吸收。
• 但膽汁失去膽囊的儲存與濃縮功能，無法在攝取大量脂肪時集中排出較大量的濃縮膽汁。
• 膽汁會較持續、少量地流入小腸，因此一次攝取大量脂肪時，乳化與形成微膠粒的能力相對不足，容易出現腹脹、腹瀉或脂肪便等消化不適。

脂肪消化的主要流程如下：

$$\text{三酸甘油酯} \xrightarrow{\text{胰脂肪酶}} \text{2-單酸甘油酯}+\text{游離脂肪酸}$$

膽鹽協助這些脂肪消化產物形成微膠粒，之後脂肪酸與單酸甘油酯進入小腸上皮細胞，在細胞內重新酯化形成三酸甘油酯，與膽固醇、磷脂及載脂蛋白組成乳糜微粒（chylomicrons），再經由淋巴系統運送。

因此，膽囊切除後通常不是完全不能吃脂肪，而是對「大量、一次性的脂肪攝取」耐受度下降；題目依官方答案將此概括為只能吃少量脂肪。

選項分析

(A) can only eat liquid meals.

錯誤。膽囊負責膽汁的儲存與排放，不負責食物的固體或液體形態。膽囊切除後仍可進食固體食物，不需要只能吃流質飲食。

(B) can only eat very small meals.

核心觀念

本題比較雌性哺乳動物的兩種生殖週期：

• 月經週期（menstrual cycle）：若未受孕，子宮內膜（endometrium）剝落，經由陰道排出體外，形成月經。
• 動情週期（estrous cycle）：若未受孕，子宮內膜通常不以月經出血形式排出，而是被子宮吸收、分解或重新利用。

兩者皆受到下視丘—腦下垂體—卵巢軸調控：

$$\text{GnRH} \rightarrow \text{FSH、LH} \rightarrow \text{卵巢激素}$$

卵巢激素主要包括 estrogen（雌激素）與 progesterone（黃體素），共同調節卵泡發育、排卵、黃體形成及子宮內膜變化。本題的關鍵在於「未受孕時，子宮內膜的處理方式」不同。

---

解題方法

先抓題幹中的關鍵字：

• estrous cycle：動情週期
• menstrual cycle：月經週期
• primary difference：主要差異
• endometrium：子宮內膜

比較兩種週期在未受孕時的子宮內膜命運：

1. 月經週期：子宮內膜血管收縮、組織壞死並剝落，經陰道排出。
2. 動情週期：子宮內膜通常被吸收，不形成明顯的月經排出。

因此，符合定義的選項是 (E)。

---

選項分析

(A) most estrous cycles are of much longer duration compared to menstrual cycles.

錯誤。

動情週期的長短依物種而異，不能概括為大多數都比月經週期長。許多動情週期的哺乳動物，其週期反而比人類典型的約 28 天月經週期短。

例如：

• 大鼠的動情週期約 4～5 天。
• 小鼠約 4～5 天。
• 牛約 21 天。
• 人類月經週期平均約 28 天。

因此，「大多數動情週期明顯較長」並非兩者的主要差異。

---

(B) behavioral changes during estrous cycles are much less apparent than those of menstrual cycles.

錯誤。

動情週期中的行為變化通常更明顯，特別是在排卵前後的 estrus（動情期）。雌性動物常在此時表現出明顯的交配接受行為，並伴隨姿勢、活動量、氣味或社交行為的變化。

相較之下，人類月經週期雖然也可能出現情緒、食慾或生理症狀改變，但不會像許多動情週期動物一樣，將交配接受性集中表現在特定的動情期。

所以此選項將動情週期的行為變化說成「較不明顯」，方向相反。

---

(C) season and climate have less pronounced effects on estrous cycles than they do on menstrual cycles.

錯誤。

核心觀念

本題考查視桿細胞（rod cell）的感光轉導（phototransduction），以及光刺激對麩胺酸（glutamate）釋放量的影響。

視桿細胞在「黑暗」與「受光」時的膜電位反應如下：

• 黑暗時：細胞膜上的 cGMP 濃度高，cGMP-gated Na⁺/Ca²⁺ channels 開啟，形成 dark current，使視桿細胞維持相對去極化，並持續釋放 glutamate。
• 受光時：感光轉導路徑使 cGMP 濃度下降，陽離子通道關閉，細胞膜超極化（hyperpolarization），glutamate 釋放量減少。

關鍵反應路徑為：

$$\text{Light} \rightarrow \text{Rhodopsin activation} \rightarrow \text{Transducin activation} \rightarrow \text{PDE6 activation} \rightarrow \text{cGMP degradation}$$

其中，rhodopsin（視紫紅質）受到光照後活化，進而活化 G protein transducin（轉導蛋白）；transducin 再活化 phosphodiesterase 6, PDE6（磷酸二酯酶 6），使 cGMP 水解成 5′-GMP：

$$\text{cGMP} \xrightarrow{\text{PDE6}} \text{5′-GMP}$$

cGMP 濃度下降後，cGMP-gated channels 關閉，Na⁺ 與 Ca²⁺ 內流減少，視桿細胞便發生超極化。

---

解題方法

題幹可拆成兩個判斷：

1. 光照後視桿細胞的膜電位如何改變？
2. 光照後 glutamate 釋放量如何改變？

光照造成 cGMP 降低，使陽離子通道關閉，因此細胞由原本黑暗時的相對去極化狀態轉為超極化。

視桿細胞突觸末端的 glutamate 釋放依賴電壓依賴型 Ca²⁺ channels。超極化會使 Ca²⁺ channels 開啟程度下降，突觸小泡胞吐（exocytosis）減少，因此 glutamate release decreases。

所以：

$$\text{Light} \rightarrow \text{hyperpolarization} \rightarrow \text{Ca}^{2+}\text{ influx decreases} \rightarrow \text{glutamate release decreases}$$

因此正確組合為：

核心觀念

“Accommodation”（眼睛的調節作用）是指眼睛藉由改變晶狀體（lens）的曲率，使不同距離物體發出的光線都能適當聚焦在**視網膜（retina）**上。

晶狀體具有彈性，其折射力可由睫狀肌（ciliary muscle）與懸韌帶（zonular fibers）調節：

• 觀看近物：睫狀肌收縮，懸韌帶鬆弛，晶狀體變得較厚、較凸，折射力增加。
• 觀看遠物：睫狀肌放鬆，懸韌帶拉緊，晶狀體變得較薄、較平，折射力降低。

依薄透鏡概念，焦距與折射力的關係為：

$$P=\frac{1}{f}$$

其中 $P$ 為透鏡折射力，$f$ 為焦距。晶狀體變得越凸，焦距越短，折射力越強，適合聚焦近處物體。

解題方法

判斷本題的關鍵在於辨認 “Accommodation” 的專一生理定義：它不是調整進入眼睛的光量，也不是視網膜將光轉成神經訊號，而是透過改變晶狀體形狀來改變折射力，使影像清楚成像。

因此，最符合定義的選項是「由晶狀體以不同程度彎折光線」。

選項分析

(A) regulation of vitreous humor volume

玻璃體（vitreous humor）是填充在晶狀體與視網膜之間的透明膠狀物，主要功能包括維持眼球形狀、支撐眼內結構及讓光線通過。

Accommodation 並不是調節玻璃體體積。玻璃體體積改變也不是眼睛調整焦距的主要機轉，因此錯誤。

(B) bending light rays to varying degrees by the lens

晶狀體可藉由改變曲率，對光線產生不同程度的折射，使來自近物或遠物的光線都能聚焦於視網膜上。

這正是 accommodation 的定義與主要機轉，因此正確。

(C) converting light energy into electrical signals by the retina

這是視網膜中的光轉導（phototransduction），由感光細胞將光能轉換為電訊號。

核心觀念

本題考查「木質纖維素生質能（lignocellulosic biofuel）」的製造原理。植物細胞壁主要含有：

• 纖維素（cellulose）：由葡萄糖聚合而成。
• 半纖維素（hemicellulose）：含有木糖（xylose）、甘露糖（mannose）等多種單醣。
• 木質素（lignin）：複雜芳香族聚合物，主要提供細胞壁支撐，不能直接以一般發酵方式轉成乙醇。

製造生質燃料時，先將植物細胞壁中的多醣分解成可發酵的糖，再由微生物進行發酵，製造乙醇等燃料。

解題方法

判斷本題的關鍵，是找出「植物細胞壁中的生物聚合物如何轉變成燃料」：

1. 以物理、化學或生物方法進行前處理，破壞木質素—碳水化合物複合結構。
2. 利用 cellulase（纖維素酶） 分解纖維素，利用 hemicellulase（半纖維素酶） 分解半纖維素。
3. 產生葡萄糖、木糖等可發酵糖。
4. 由酵母菌或其他微生物進行酒精發酵，生成乙醇。

纖維素水解可概括表示為：

$$\ce{(C6H10O5)n + n H2O ->[cellulase] n C6H12O6}$$

葡萄糖經酒精發酵生成乙醇：

$$\ce{C6H12O6 ->[酵母菌] 2 C2H5OH + 2 CO2}$$

因此，最符合完整製程的是「將細胞壁生物聚合物分解成可發酵糖」，即選項 E。

選項分析

(A) plants that convert hemicellulose into gasoline

錯誤。半纖維素可以經由水解與後續發酵等程序，轉化為可用於製造乙醇的糖類，但不會直接轉換成汽油，也不會轉換成石油。

依校方釋疑公告，選項 A 的錯誤重點是：hemicellulose 並不會轉換成石油。植物將半纖維素分解後，主要得到木糖等糖類；這些糖可再經微生物代謝製成生質酒精，並非直接變成 gasoline 或 petroleum。

(B) plants that are easy to grow in arid environments

錯誤。植物是否容易在乾旱環境生長，屬於作物栽培條件與原料供應問題，不是生質燃料形成的核心機制。

生質燃料的製造重點在於植物生物量中的碳水化合物，尤其是纖維素與半纖維素，能否被分解成可發酵糖。選項 B 沒有描述細胞壁分解、糖化或發酵等關鍵步驟。

核心觀念

本題考查「細胞分化（cell differentiation）」與「基因選擇性表現（differential gene expression）」的關係。

多細胞生物的體細胞通常具有相同或幾乎相同的基因組（genome），但不同細胞會選擇性地啟動、抑制不同基因，因此製造的蛋白質種類與數量不同，形成不同的蛋白質組（proteome），並具備不同的結構與功能。

例如：

• 肝細胞（liver cells）：表現許多與解毒、代謝、血漿蛋白合成相關的基因。
• 乳腺細胞（mammary cells）：表現與乳汁蛋白合成及分泌相關的基因，例如 casein（酪蛋白）。
• 皮膚細胞（skin cells）：表現與角蛋白（keratin）及皮膚屏障形成相關的基因。

這些細胞的 DNA 大致相同，差異主要來自基因表現模式不同。

基因表現差異可由下列機制共同造成：

1. 轉錄調控：不同細胞具有不同的轉錄因子（transcription factors），選擇性啟動特定基因。
2. 染色質與表觀遺傳調控：DNA methylation（DNA 甲基化）、histone modification（組蛋白修飾）會影響基因是否容易被轉錄。
3. RNA 層級調控：包括 mRNA 剪接、RNA stability（RNA 穩定性）及 microRNA 調控。
4. 轉譯後修飾：蛋白質形成後，還可能經歷 phosphorylation（磷酸化）、glycosylation（醣基化）及蛋白質切割等作用，進一步形成不同的功能狀態。

因此，肝細胞、乳腺細胞與皮膚細胞雖然擁有相同基因組，卻因基因表現不同而具有不同蛋白質組，此現象即為細胞分化的結果。

解題方法

題幹提供兩項關鍵資訊：

• 不同細胞含有相同的 genome。
• 不同細胞的 proteome 卻有顯著差異。

解題時可將「基因組相同、功能與蛋白質組不同」直接連結到「選擇性基因表現」及「細胞分化」。

細胞分化的本質不是改變整套 DNA，而是在發育過程中，使不同細胞表現不同基因，形成專一化的細胞型態與功能。因此正確選項為 cell differentiation。

選項分析

(A) cell growth（細胞生長）錯誤

核心觀念

本題考查心動週期（Cardiac Cycle）中的「心音（Heart Sounds）」產生機轉與時間點：

1. 第一心音（$S_1$，"lub"）：主要由房室瓣（Atrioventricular valves, AV valves，包含二尖瓣與三尖瓣）關閉時引起的血液震盪與心壁振動所產生。其發生的時間點為心室收縮期開始（beginning of ventricular systole），也就是等容收縮期（isovolumetric contraction phase）初期，當心室內壓開始超過心房壓而迫使房室瓣關閉之時。
2. 第二心音（$S_2$，"dup"）：由半月瓣（Semilunar valves，包含主動脈瓣與肺動脈瓣）關閉所產生。發生的時間點為心室舒張期開始（beginning of ventricular diastole），即等容舒張期（isovolumetric relaxation phase）初期，當心室內壓降至低於大動脈壓而使半月瓣驟然關閉之時。

---

解題方法

解析心動週期事件與心音對應關係的切入點：

1. 確認詢問對象：題目指定為「第一心音（first heart sound, $S_1$）」。
2. 聯想瓣膜動作：$S_1$ 來自房室瓣（AV valves）關閉；$S_2$ 來自半月瓣（semilunar valves）關閉。
3. 定位心室週期階段：

• 房室瓣關閉發生於心室開始收縮（ventricular systole 开始）的瞬間，心室內壓上升推動房室瓣關閉，以防血液逆流回心房。
• 因此，第一心音發生的時間點即為「the beginning of systole（收縮期開始）」。

---

選項分析

核心觀念

本題考查細胞生物學中**細胞膜流體鑲嵌模型（Fluid Mosaic Model）**的提出歷史、原始內容及其取代早期膜模型（如 Davson-Danielli 夾心模型）的理論演進：

1. 模型提出者與年代：1972 年由 S. Jonathan Singer 與 Garth L. Nicolson 在 Science 期刊發表。
2. 原始模型結構（Original Model）：

• 流體（Fluid）：指具有流動性的磷脂雙分子層（phospholipid bilayer）。
• 鑲嵌（Mosaic）：指鑲嵌或附著在膜上的蛋白質。當時 Singer 和 Nicolson 的原始論文中僅區分兩大類蛋白質：內嵌蛋白（Integral proteins）與周邊蛋白（Peripheral proteins）。**脂質錨定蛋白（Lipid-anchored proteins）**是後來隨著膜生化研究進展才被明確發現並補充歸類的，並非 1972 年原始流體鑲嵌模型所包含的內容。

3. 對舊模型的批判與修正：解決了 Hugh Davson 與 James Danielli 於 1935 年提出的「蛋白質薄片三明治模型（protein-lipid-protein sandwich model）」無法解釋膜蛋白兩性性質、熱力學不穩定性及不同細胞膜功能/成分差異的缺失。

---

解題方法

審題時聚焦於題幹的核心關鍵詞 "original fluid mosaic" 與 "FALSE"：

1. 檢視 (B)、(C)、(D) 的基本定義：此三項為《Campbell Biology》基礎生物學中最核心的事實敘述，均毫無疑義完全正確。
2. 檢視 (E)：早期 Davson-Danielli 模型認為膜蛋白如同一層連續的薄片（sheets）包覆於雙層脂質外側，因熱力學疏水基暴露、膜孔徑與彈性問題備受批評；流體鑲嵌模型將蛋白質直接嵌入磷脂雙層，完美解釋了這些批評，敘述正確（校方釋疑亦再次確認 E 選項無誤）。
3. 檢視 (A)：比對科學史細節，脂質錨定蛋白（共價結合脂肪酸或 GPI-anchor 的蛋白質）是在 1970 年代末至 1980 年代才陸續被定性確認，在 1972 年 Singer & Nicolson 的**原始模型（original model）**中並不存在此分類，因此 (A) 為錯誤敘述，即為所求。

---

選項分析

• (A) 錯誤（本題應選此項）：
  在 S. J. Singer 與 G. L. Nicolson 於 1972 年發表的原始論文中，膜蛋白僅被區分為**內嵌蛋白（Integral/Intrinsic membrane proteins）與周邊蛋白（Peripheral/Extrinsic membrane proteins）**兩類。

核心觀念

本題主要測驗細胞週期（Cell Cycle）的調控機轉、細胞骨架（Cytoskeleton）的功能，以及成熟促進因子（Maturation-Promoting Factor, MPF，即 Cdk1/Cyclin B 複合體）在有絲分裂前期的作用受質。

1. MPF（Cdk1/Cyclin B）的作用機制：

• MPF 為活化的細胞週期蛋白依賴性激酶（Cyclin-Dependent Kinase），具有磷酸水解與轉移（Kinase）活性。
• 在進入有絲分裂期（M phase）時，活化的 MPF 藉由磷酸化多種標的蛋白以啟動前期（Prophase）與前中期（Prometaphase）的一系列細胞事件：
• 磷酸化核纖層蛋白（Lamins）：造成核纖層（Nuclear lamina）解聚，引發核膜破裂分解（Nuclear envelope breakdown）。
• 磷酸化組織蛋白（Histones，如 H1、H3）及濃縮素（Condensins）：促進染色體凝縮（Chromosome condensation）。
• 磷酸化**微管相關蛋白（Microtubule-associated proteins, MAPs）及驅動蛋白（Kinesins）：重組細胞骨架，促進由微管（Microtubules）所組成的有絲分裂紡錘體（Mitotic spindle）**組裝。

2. 細胞骨架成分區分：

• 紡錘體（Mitotic spindle）的結構單位是微管（Microtubules，主要成分為 $\alpha$-tubulin 與 $\beta$-tubulin），並非由肌動蛋白（Actin）組成的微絲（Microfilaments）。微絲主要負責動物細胞分裂末期的細胞質分裂（Cytokinesis）之分裂溝收縮環（Contractile ring）。

3. $\text{G}_1$ 檢查點（$\text{G}_1$ Checkpoint / Restriction point）的訊息傳遞與抑制：

• 促分裂原訊息傳遞：生長因子（如 Epidermal Growth Factor, EGF）結合受體酪胺酸激酶（RTK），活化 Grb2-Sos，經小 G 蛋白 Ras $\to$ Raf (MAPKKK) $\to$ MEK (MAPKK) $\to$ ERK (MAPK) 訊息途徑，促進 Cyclin D 表現，進而促使細胞越過 $\text{G}_1$ 檢查點進入 S 期。
• 細胞週期抑制劑：當 DNA 受損時，活化 p53 轉錄因子，促進抑制蛋白 p21（屬於 CIP/KIP 家族的 Cdk inhibitor, CKI）表現，抑制作業中的 Cdk-cyclin 複合體（如 Cdk4/6-Cyclin D 或 Cdk2-Cyclin E），使細胞週期阻滯於 $\text{G}_1$ 期。

---

解題方法

本題為英文生物學常見的細節與概念混淆題型。切入點如下：

1. 先快速掃描各選項之「關鍵結構」與「分子機制」。
2. 看到選項 (B) 提及「facilitate formation of the mitotic spindle（促進紡錘體形成）」，立即對應紡錘體的化學成分——紡錘絲是由微管（Microtubules）構成，而非微絲（Microfilaments）。

核心觀念

本題考查動物與植物細胞外基質（extracellular matrix, ECM）的主要成分與功能。可依功能分成三類：

1. 結構纖維（structural fibers）：提供拉力與支撐，動物以 collagen（膠原蛋白） 為主，植物以 cellulose（纖維素） 為主。
2. 水合基質（hydrated matrix）：由親水性多醣與蛋白質組成，可吸附大量水分，形成膠狀基質。動物主要為 proteoglycans／mucoproteins（蛋白聚醣／黏蛋白）；植物細胞壁則含 hemicellulose（半纖維素） 等多醣。
3. 黏附分子（adhesive molecules）：負責細胞與 ECM、細胞與細胞間的黏附。動物主要包括 fibronectin（纖維連接蛋白） 與 laminin（層黏連蛋白）；植物細胞壁中的部分結構性醣蛋白，如 extensins（伸展蛋白），可參與細胞壁的黏附與組織化。

解題方法

先將每個選項的成分分類，再檢查它所對應的功能：

• collagen：結構纖維
• mucoproteins：水合基質
• cellulose：植物細胞壁的結構纖維
• fibronectin、laminin：動物 ECM 的黏附分子
• hemicellulose、extensins：植物細胞壁基質與結構組成

題目問的是 FALSE，因此找出「成分與功能分類不相符」的選項即可。

選項分析

(A) Collagens are the major structure fiber of ECM in animal cells.

正確。Collagen（膠原蛋白）是動物 ECM 最主要的結構性纖維，具有很高的抗張強度，可提供組織支撐。例如皮膚、肌腱、軟骨與骨骼的 ECM 都含有大量膠原蛋白。

Collagen 分子由三條多胜肽鏈形成三股螺旋，經分泌至細胞外後聚集形成膠原纖維，因此能抵抗拉力。

(B) Mucoproteins are the components of hydrated matrix of ECM in animal cells.

正確。動物 ECM 的水合基質含有大量親水性分子，包含 proteoglycans 與 glycoproteins。這些分子上的醣鏈可吸附水分，使 ECM 形成具有彈性與潤滑作用的膠狀環境。

題目使用的 mucoproteins（黏蛋白）可視為此類醣蛋白／蛋白聚醣基質成分的概稱，功能上符合「水合基質」的描述。

(C) Cellulose are adhesive molecules of ECM in plant cells.

錯誤，故為本題答案。

Cellulose（纖維素）是由 $\beta$-D-glucose 以 $\beta(1\rightarrow4)$ 醣苷鍵連接形成的多醣。

核心觀念

本題考查病毒的核酸種類與基因組方向性，重點包括：

• RNA 病毒或 DNA 病毒
• 單股 RNA（single-stranded RNA, ssRNA）或雙股 RNA
• 正股 RNA（positive-sense, +ssRNA）或負股 RNA（negative-sense, −ssRNA）
• 病毒的傳播媒介並不等同於其核酸分類

正股 RNA 可直接作為信使 RNA（mRNA），被宿主核糖體翻譯；負股 RNA 則不能直接翻譯，必須先由病毒攜帶或合成的 RNA-dependent RNA polymerase（RNA 依賴性 RNA 聚合酶）轉錄成正股 mRNA。

---

解題方法

逐一判斷四個敘述：

1. H5N1 是否為 RNA 病毒？
2. SARS virus 是否為單股正股 RNA 病毒？
3. Dengue virus 的 RNA 方向性是否為負股？
4. Zika virus 的 RNA 方向性是否為負股？

本題四個敘述中，I、II 正確，III、IV 錯誤，因此選擇包含 I、II 的選項。

---

各敘述分析

I. H5N1 virus is an RNA virus.

正確。

H5N1 是一種 A 型流感病毒（Influenza A virus），分類上屬於 Orthomyxoviridae（正黏液病毒科）。其基因組為：

• 單股 RNA
• 負股 RNA（−ssRNA）
• 分節式基因組，共有 8 個 RNA 片段
• 具包膜（enveloped virus）

由於負股 RNA 不能直接作為 mRNA 使用，流感病毒顆粒內必須攜帶 RNA-dependent RNA polymerase，進入宿主細胞後先進行轉錄，再製造病毒蛋白質。

因此，I 正確。

---

II. SARS virus is a single positive-stranded RNA virus.

正確。

SARS 的病原體為 SARS coronavirus，屬於 Coronaviridae（冠狀病毒科）。其基因組特徵為：

• 單股 RNA
• 正股 RNA（+ssRNA）
• 具包膜
• 基因組可直接作為 mRNA 使用

病毒進入宿主細胞後，正股 RNA 可直接被核糖體翻譯，首先產生病毒複製相關蛋白，包括 RNA-dependent RNA polymerase。接著由病毒聚合酶進行 RNA 複製，形成負股 RNA 中間物，再以此合成新的正股基因組 RNA 與次基因組 mRNA。

因此，II 正確。

---

III. Dengue fever virus is a mosquito-borne single negative-stranded RNA virus.

錯誤。

Dengue virus（登革病毒）確實是由蚊子傳播，主要媒介為 Aedes aegypti（埃及斑蚊）與 Aedes albopictus（白線斑蚊）；但其核酸分類錯誤。

核心觀念

本題考查果實的來源與分類。被子植物的果實通常由受精後的子房（ovary）發育而成，子房內的胚珠則發育為種子。

依一朵花中參與發育的子房數目，可分為：

• 單果（simple fruit）：由一朵花的一個子房發育而成，例如豌豆莢、番茄、桃、堅果。
• 聚合果（aggregate fruit）：由一朵花中多個離生心皮或多個子房共同發育而成，例如草莓、覆盆子。
• 聚花果或複合果（multiple fruit）：由整個花序中多朵花的子房及其他花部共同發育而成，例如鳳梨、無花果。

此外，有些果實除了子房外，還包含花托等非子房組織，稱為假果或附果（accessory fruit）。草莓即屬於聚合附果。

---

解題方法

逐一判斷各敘述是否符合果實的發育來源：

1. 是否由子房發育？
2. 是由一朵花的一個子房、多個子房，還是多朵花共同形成？
3. 判斷其屬於單果、聚合果或聚花果。

本題中 I～IV 均可成立，V 將鳳梨誤判為單果，因此正確組合為 I、II、III、IV。

---

各敘述分析

I. A pea pod is formed from an ovary.

正確。

豌豆莢（pea pod）屬於豆科植物的莢果（legume），由一朵花的一個子房發育而成。成熟後通常沿兩條縫線裂開，釋放種子。

因此，豌豆莢是由子房形成的單果，I 正確。

---

II. When you consume tomato, you are eating fruits that are derived from ripen ovary.

正確。

番茄是典型的漿果（berry），由花的子房發育而成。番茄果肉及果皮主要由成熟子房壁形成，種子則由胚珠發育而來。

題目中的 “ripen ovary” 應理解為 “ripened ovary”，即「成熟的子房」。食用番茄時，確實是在食用由成熟子房發育形成的果實，因此 II 正確。

---

III. A peach and a nut are a simple fruit that is derived from a flower.

正確。

桃（peach）是核果（drupe），由一朵花的一個子房發育而成：

• 外果皮：外層表皮；
• 中果皮：可食用的多汁果肉；
• 內果皮：硬化形成果核。

核心觀念

本題考查植物五大類植物激素的主要功能，重點是：

1. 乙烯（ethylene）：氣體型植物激素，促進果實成熟、老化與器官脫落。
2. 脫落酸（abscisic acid, ABA）：逆境激素，特別是在乾旱時抑制生長、促進氣孔關閉，並抑制種子萌發、維持種子休眠。

香蕉屬於典型的呼吸躍變型果實（climacteric fruit）。成熟過程中乙烯增加，會引起呼吸作用上升、果肉軟化、香氣形成與果皮顏色改變。

---

解題方法

題幹的兩個空格可分別抓住兩個關鍵線索：

• 「香蕉的成熟與老化」：對應乙烯。
• 「乾旱期間抑制生長與種子萌發」：對應脫落酸。

因此：

$$\text{香蕉成熟與老化} \longrightarrow \text{ethylene}$$ $$\text{乾旱逆境、抑制生長與種子萌發} \longrightarrow \text{ABA}$$

組合為：

$$\text{Ethylene; abscisic acid}$$

所以選擇 （D）。

---

乙烯促進香蕉成熟與老化的機轉

乙烯的生合成以甲硫胺酸（methionine）為起點：

$$\text{Methionine} \xrightarrow{\text{methionine adenosyltransferase}} \text{SAM}$$ $$\text{SAM} \xrightarrow{\text{ACC synthase}} \text{ACC}$$ $$\text{ACC} \xrightarrow{\text{ACC oxidase}} \text{Ethylene}$$

其中：

• SAM：$S$-adenosylmethionine
• ACC：1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid

乙烯與細胞膜上的乙烯受體（ethylene receptor）結合後，會解除下游抑制，活化：

$$\text{EIN2} \rightarrow \text{EIN3/EIL} \rightarrow \text{ERF}$$

這些轉錄因子會啟動成熟相關基因，使香蕉產生下列變化：

• 果膠酶（pectinase）與多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase）增加，使細胞壁及中膠層分解，果肉變軟。
• 澱粉分解酶增加，使澱粉轉變為可溶性糖，甜度上升。
• 葉綠素分解作用增強，果皮由綠色轉為黃色。
• 香氣與風味相關代謝物增加。
• 呼吸作用增強，進入成熟及後續老化階段。

因此，題目中的「ripening and aging of the banana」是乙烯的典型作用。

---

脫落酸在乾旱與種子萌發中的作用

乾旱時，植物會提高 ABA 濃度。ABA 可由類胡蘿蔔素（carotenoids）途徑形成，關鍵步驟包括：

$$\text{9-cis-epoxycarotenoid} \xrightarrow{\text{NCED}} \text{Xanthoxin} \rightarrow \text{ABA-aldehyde} \rightarrow \text{ABA}$$

其中 NCED（9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase）是 ABA 生合成的重要調控酵素。

ABA 訊息傳遞的核心為：

核心觀念

本題考查生態學的組織層級（levels of ecological organization）。常見層級由小到大為：

1. 個體（organism）：單一生物個體。
2. 族群（population）：同一物種在特定地區、特定時間內的個體集合。
3. 群集（community）：同一地區內不同物種族群的集合。
4. 生態系（ecosystem）：群集中的生物與非生物環境，以及彼此間交互作用的整體。
5. 生物圈（biosphere）：地球上所有生態系的總和。

題目描述研究人員在野生動物保護區中，連續 10 年監測台灣獼猴（Formosan macaque，學名 Macaca cyclopis）的數量。研究對象是「同一物種在特定地區內的個體數量與長期變化」，符合族群層級的研究。

解題方法

判斷生態學層級時，可先找出三項資訊：

• 研究對象是單一個體，還是許多個體？
• 是否屬於同一物種？
• 是否限定在特定地區與時間內？

本題中：

• 研究的是許多隻台灣獼猴，而非單一隻猴子；
• 這些個體屬於同一物種；
• 研究範圍限定在一處 wildlife refuge（野生動物保護區）；
• 研究內容是 10 年間的數量變化。

因此，研究的是該保護區內台灣獼猴的**族群大小（population size）**及其時間變化，屬於 population ecology（族群生態學）。

選項分析

(A) population（族群）—正確

族群是「同一物種在特定地理區域與特定時間內的個體集合」。題目研究的是保護區內台灣獼猴的數量，並追蹤其在 10 年期間的變化，完全符合族群的定義。

族群生態學常研究：

• 族群大小（population size）
• 族群密度（population density）
• 出生率與死亡率
• 遷入率與遷出率
• 年齡結構
• 族群成長與衰退

核心觀念

本題考查真核細胞之間的三大類細胞連結（cell junctions）：

1. 封閉連結（tight junctions）：封閉細胞間隙，阻止物質由細胞間隙通過。
2. 錨定連結（anchoring junctions）：利用細胞黏附分子與細胞骨架連接，使細胞彼此牢固附著，包括：

• adherens junctions
• desmosomes
• hemidesmosomes

3. 通訊連結（communicating junctions）：讓細胞直接交換離子與小分子，包括：

• gap junctions：動物細胞
• plasmodesmata：植物細胞

因此，判斷本題的關鍵是確認每一種 junction 的主要功能與分布。

---

解題方法

逐一比對各選項所描述的「連結種類」與「功能」：

• 描述細胞間封閉屏障的是 tight junctions。
• 描述細胞固定與機械性連接的是 adherens junctions、desmosomes 等 anchoring junctions。
• 描述細胞間直接傳遞離子、小分子的是 gap junctions 或 plasmodesmata。

符合「植物細胞間可直接進行細胞—細胞通訊」的敘述，即為 plasmodesmata，故選 （D）。

---

選項分析

（A）Adherens junctions but not desmosomes are the main types of anchoring junctions.

錯誤。

Adherens junctions 與 desmosomes 都屬於重要的 anchoring junctions，並非只有 adherens junctions。

• Adherens junctions：主要由 cadherins（鈣黏蛋白）介導，與 actin microfilaments（肌動蛋白微絲）相連。
• Desmosomes：由 desmoglein、desmocollin 等 cadherins 參與，並與 intermediate filaments（中間絲）相連，提供強大的機械性固定。

因此，「but not desmosomes」否定了 desmosomes 的角色，敘述錯誤。

---

（B）Gap junctions prevent the movement of molecules across cell layers.

錯誤。

Gap junctions 的功能不是阻止分子移動，而是促進相鄰細胞之間的直接通訊。

Gap junctions 由兩個細胞各提供一個 connexon（連接子），兩個 connexons 對接後形成通道。通道可讓：

• 無機離子
• 小分子代謝物
• 部分訊號分子

在相鄰細胞間直接通過。

例如心肌細胞利用 gap junctions 傳遞離子，使電訊號迅速擴散並協調收縮。因此，gap junctions 是細胞間通訊結構，而非阻止分子跨越細胞層的屏障。

---

核心觀念

本題考查「類固醇荷爾蒙（steroid hormone）合成所需的還原力來源」。

類固醇荷爾蒙主要由膽固醇（cholesterol）合成，過程中需要多次羥化、氧化還原反應，尤其涉及粒線體與滑面內質網上的細胞色素 P450（cytochrome P450）酵素系統。P450 反應所需的主要還原力是 NADPH。

典型 P450 羥化反應可表示為：

$$\ce{RH + O2 + NADPH + H+ -> ROH + H2O + NADP+}$$

其中：

• $\ce{RH}$：類固醇受質
• $\ce{ROH}$：羥化後的類固醇產物
• NADPH：提供電子與氫的還原力

磷酸戊糖途徑（pentose phosphate pathway, PPP）中的氧化階段會產生 NADPH，因此是類固醇荷爾蒙合成的重要還原力來源。

---

解題方法

判斷本題的關鍵有兩步：

1. 先判斷類固醇荷爾蒙合成需要哪一種還原當量。
2. 再比較各代謝途徑主要產生 NADPH、NADH 或 FADH₂。

類固醇生成細胞，例如腎上腺皮質細胞、睪丸 Leydig cells 與卵巢顆粒細胞，會利用膽固醇合成孕烯醇酮（pregnenolone），再經多種 P450 酵素進行羥化與側鏈切割。這些反應需要 NADPH 作為電子供應者。

膽固醇轉化為孕烯醇酮的關鍵步驟由膽固醇側鏈切割酵素（cholesterol desmolase，又稱 CYP11A1）催化，反應位於粒線體內膜，過程需要 NADPH 提供還原力。後續如 CYP17、CYP21A2、CYP11B 等 P450 酵素反應，也持續使用 NADPH。

而磷酸戊糖途徑的氧化階段包含下列關鍵反應：

$$\ce{Glucose-6-phosphate + NADP+ -> 6-phosphoglucono-\delta-lactone + NADPH + H+}$$

催化酵素為葡萄糖-6-磷酸去氫酶（glucose-6-phosphate dehydrogenase, G6PD）。

接著：

$$\ce{6-phosphogluconate + NADP+ -> Ribulose-5-phosphate + CO2 + NADPH + H+}$$

催化酵素為 6-磷酸葡萄糖酸去氫酶（6-phosphogluconate dehydrogenase）。

因此，每一分子葡萄糖-6-磷酸經磷酸戊糖途徑氧化階段，可產生兩分子 NADPH，直接支援類固醇合成所需的羥化與氧化還原反應。

---

選項分析

(A) glycolysis（糖解作用）

糖解作用在細胞質中進行，主要將葡萄糖分解為丙酮酸。其氧化階段由甘油醛-3-磷酸去氫酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase）催化，產生的是 NADH：

$$\ce{Glyceraldehyde-3-phosphate + NAD+ + Pi -> 1,3-bisphosphoglycerate + NADH + H+}$$

糖解作用並非類固醇 P450 反應所需 NADPH 的主要來源，因此不是本題答案。

(B) tricarboxylic acid cycle, TCA cycle（三羧酸循環）

TCA cycle 主要產生 NADH 與 FADH₂，供電子傳遞鏈進行氧化磷酸化，以製造 ATP。

主要產生還原當量的反應包括：

• 異檸檬酸去氫酶（isocitrate dehydrogenase）：產生 NADH
• $\alpha$-酮戊二酸去氫酶（$\alpha$-ketoglutarate dehydrogenase）：產生 NADH

核心觀念

本題的核心概念為普林代謝（Purine Metabolism）途徑、痛風（Gout）的病理生理機轉及其藥物治療標靶。

1. 痛風的成因：人體內普林（Purine）代謝的終產物為尿酸（Uric acid）。當尿酸生成過多（Hyperuricemia）或腎臟排泄不足時，尿酸鈉（Monosodium urate, MSU）結晶易沉積在關節腔（特別是第一蹠趾關節）、軟組織及腎臟，引發急性發炎反應。
2. 關鍵代謝酵素與途徑：

• PRPP synthetase（磷酸核糖焦磷酸合成酶）：將 Ribose 5-phosphate 轉化為 PRPP，為普林由頭合成（de novo synthesis）的速率決定步驟之一。若其活性異常上升（Gain-of-function mutation），會導致 PRPP 大量累積，使普林合成暴增，進而代謝產生過量尿酸引起痛風。
• Xanthine oxidase（黃嘌呤氧化酶，XO）：負責催化普林分解代謝的最後兩步：
  $\ce{Hypoxanthine ->[Xanthine\ oxidase] Xanthine ->[Xanthine\ oxidase] Uric\ acid}$

3. 藥物治療機轉：抑制黃嘌呤氧化酶（例如 Allopurinol 或 Febuxostat），可直接減少尿酸的生成，使普林代謝停留在溶解度較高、易由腎臟排泄的次黃嘌呤（Hypoxanthine）與黃嘌呤（Xanthine），是治療慢性痛風與高尿酸血症的第一線降尿酸藥物。

---

解題方法

本題要求選出關於痛風的「正確（True）」陳述。解題切入點應鎖定在：

1. 代謝生化本質：痛風源自「普林（Purine）」代謝異常產生尿酸，非嘧啶（Pyrimidine）途徑；涉及 PRPP synthetase 時，應為「過度活化」而非「缺乏」。
2. 臨床藥理標靶：針對尿酸生成路徑中催化最後步驟的關鍵酵素（Xanthine oxidase）進行抑制，為臨床標準治療策略。
3. 流行病學特徵：好發族群與年齡層（男性遠多於女性；通常在中年後發病）。

---

選項分析

(A) 錯誤
乳清酸（Orotic acid）是**嘧啶合成（Pyrimidine biosynthesis）的中間代謝產物。當乳清酸磷酸核糖轉移酶（UMPS 複合體）缺乏時，會導致遺傳性「乳清酸尿症（Orotic aciduria）」，臨床特徵為巨球性貧血與發育遲緩；痛風則是普林（Purine）**代謝產物「尿酸（Uric acid）」過量沉積所致，與乳清酸的過量生成無關。

(B) 錯誤
PRPP synthetase（磷酸核糖焦磷酸合成酶）催化 PRPP 的生成。PRPP 是普林由頭合成不可或缺的高能受體。

核心觀念

本題測驗脊椎動物（特別是哺乳類）肝臟中**尿素循環（Urea cycle / Ornithine cycle）**之生化代謝反應步驟、發生胞器位置（細胞內區室化）、組織分佈（肝小葉內的分工）及與三羧酸循環（TCA cycle）的連結（天門冬胺酸-精胺酸琥珀酸分流，Aspartate-argininosuccinate shunt）。

尿素循環共有五步酵素催化反應：

1. 氨甲醯磷酸合成酶 I（Carbamoyl phosphate synthetase I, CPS-I）：粒線體基質。
   $\ce{NH4+ + HCO3- + 2 ATP -> Carbamoyl phosphate + 2 ADP + Pi}$
2. 鳥胺酸氨甲醯基轉移酶（Ornithine transcarbamoylase, OTC）：粒線體基質。
   $\ce{Carbamoyl phosphate + Ornithine -> Citrulline + Pi}$
3. 精胺酸琥珀酸合成酶（Argininosuccinate synthetase）：細胞質。
   $\ce{Citrulline + Aspartate + ATP -> Argininosuccinate + AMP + PPi}$
4. 精胺酸琥珀酸裂解酶（Argininosuccinate lyase）：細胞質。
   $\ce{Argininosuccinate -> Arginine + Fumarate}$
5. 精胺酸酶（Arginase）：細胞質。
   $\ce{Arginine + H2O -> Urea + Ornithine}$

---

解題方法

從尿素循環的基本特徵切入篩選：

1. 胞器定位：前兩步在粒線體基質，後三步在細胞質，並非全在細胞質。
2. 肝臟微結構區域化（Metabolic zonation）：尿素循環主要發生在門靜脈周圍（Periportal hepatocytes），而非中央靜脈周圍（Perivenous hepatocytes）。
3. 基質與產物判斷：提供氮源的胺基酸為天門冬胺酸（Aspartate），而非天門冬醯胺（Asparagine）；循環最終產物為尿素（Urea），精胺酸（Arginine）僅為中間產物。
4. 反應細節：精胺酸琥珀酸在裂解酶催化下，碳骨架裂解為精胺酸（Arginine）與延胡索酸（Fumarate），延胡索酸可進入粒線體銜接 TCA 循環。比對後即可判定 (D) 完全正確。

---

選項分析

核心觀念

本題測驗「水溶性維生素的輔酶形式與其在胺基酸代謝中的生化功能」。
在生物體內，胺基酸的分解代謝首先必須移除或轉移其 $\alpha$-胺基（$\alpha\text{-amino group}$）。此反應稱為轉胺作用（Transamination），由轉胺酶（Transaminase，又稱 Aminotransferase）催化。所有轉胺酶皆高度依賴維生素 $\text{B}_6$ 的活化形式——**磷酸吡哆醛（Pyridoxal 5'-phosphate, PLP）**作為輔酶（Coenzyme）。PLP 利用其醛基與酵素活性區之離胺酸（Lysine）的 $\varepsilon\text{-}\ce{NH2}$ 形成內部希夫鹼（Internal aldimine），並在催化時轉移與受質胺基酸形成外部希夫鹼（External aldimine），暫時攜帶胺基轉化為磷酸吡哆胺（Pyridoxamine phosphate, PMP），完成胺基在胺基酸與 $\alpha$-酮酸（$\alpha\text{-keto acid}$）之間的轉移。

---

解題方法

1. 抓取關鍵字：題目關鍵字為 transamination reactions（轉胺反應）與 amino acid metabolism（胺基酸代謝）。
2. 生化功能配對：

• 胺基酸的轉胺反應（Transamination）、去羧反應（Decarboxylation）、消旋反應（Racemization）等，標準輔酶皆為維生素 $\text{B}_6$ 所衍生出的 PLP。
• 反應通式如下：
  $\text{Amino acid}_1 + \alpha\text{-Keto acid}_2 \overset{\text{PLP-dependent transaminase}}{\rightleftharpoons} \alpha\text{-Keto acid}_1 + \text{Amino acid}_2$
  例如：天門冬胺酸轉胺酶（AST）將天門冬胺酸與 $\alpha$-酮戊二酸催化生成草醯乙酸與麩胺酸，該反應專一且絕對需要 PLP 參與。

3. 比對選項：僅有 (C) Vitamin $\text{B}_6$ 吻合此生化功能。

---

選項分析

• (A) Vitamin C（抗壞血酸，Ascorbic acid）錯誤：
  主要功能為抗氧化劑（Antioxidant），並作為原膠原蛋白（Procollagen）中脯胺酸（Proline）與離胺酸（Lysine）羥化酶（Hydroxylase）的輔因子（維持反應中心鐵離子為

核心觀念

本題考查孟德爾遺傳中的「完全顯性」與「單基因遺傳」。

在經典假設下：

• 自由耳垂（free earlobes）為顯性，基因型為 $EE$ 或 $Ee$。
• 貼耳耳垂（attached earlobes）為隱性，基因型必為 $ee$。

題目指出 Martin 與 Mary 都具有自由耳垂，但兒子 Mark 具有貼耳耳垂。Mark 的基因型必為 $ee$，表示父母雙方各自提供一個隱性等位基因 $e$。由於父母本身表現自由耳垂，因此兩人基因型皆為雜合子 $Ee$。

---

解題方法

親代基因型為：

$$Ee \times Ee$$

配子分別可為 $E$ 或 $e$，各占 $1/2$。交配結果如下：

	$E$	$e$
$E$	$EE$	$Ee$
$e$	$Ee$	$ee$

因此，每一名子女的基因型機率為：

• $EE$：$\frac{1}{4}$，自由耳垂
• $Ee$：$\frac{2}{4}=\frac{1}{2}$，自由耳垂
• $ee$：$\frac{1}{4}$，貼耳耳垂

所以，每一名子女具有貼耳耳垂的機率為：

$$P(\text{貼耳耳垂})=\frac{1}{4}$$

兩名子女的遺傳事件彼此獨立，因此兩人都具有貼耳耳垂的機率為：

$$P(\text{兩人皆貼耳})= \frac{1}{4}\times\frac{1}{4} =\frac{1}{16}$$

因此應選 (C)。

---

選項分析

(A) $\frac{1}{4}$：錯誤

$\frac{1}{4}$ 是「單獨一名子女具有貼耳耳垂」的機率，不是兩名子女都具有貼耳耳垂的機率。

(B) $\frac{3}{4}$：錯誤

核心觀念

本題考查幹細胞（stem cells）的基本特性、來源與分類，尤其是：

1. 自我更新（self-renewal）：能長期進行細胞分裂，維持幹細胞族群。
2. 分化潛能（potency）：能分化成一種或多種成熟細胞。
3. 胚胎幹細胞（embryonic stem cells, ESCs）：取自囊胚（blastocyst）的內細胞團（inner cell mass, ICM），屬於多能性幹細胞（pluripotent stem cells）。
4. 誘導多能性幹細胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）：將成熟體細胞重新編程，使其恢復類似胚胎幹細胞的多能性。
5. 成體幹細胞（adult stem cells）：存在於出生後的組織中，例如骨髓、腸道、皮膚及脂肪組織。
6. 癌幹細胞（cancer stem cells）：腫瘤中具有自我更新及產生腫瘤細胞能力的一群細胞，常保有正常幹細胞的部分特徵。

---

解題方法

逐項檢查各選項是否符合幹細胞的三個判斷重點：

• 幹細胞是否具有自我更新能力？
• 幹細胞是否具有分化能力？
• 該類幹細胞是否確實存在於所述組織或來源？

本題官方答案為 E，且校方釋疑明確指出：「Adipose tissue 亦可得到 stem cell」，因此含有「但脂肪組織沒有幹細胞」的選項必然錯誤。其餘選項也分別違反幹細胞的壽命、分布或分化潛能概念。

---

選項分析

(A) Adult stem cells but not embryonic stem cells are immortal in lab culture.

錯誤。

胚胎幹細胞在適當培養條件下，具有很強的自我更新能力，能長期增殖，通常被描述為具有近似「永生化」（immortal-like）的培養特性。其原因包括：

• 端粒酶（telomerase）活性較高；
• 能維持端粒（telomere）長度；
• 尚未進入成熟細胞的有限分裂狀態。

相較之下，多數成體幹細胞雖然也具有自我更新能力，但通常受到分裂次數、組織微環境及細胞老化的限制，並非普遍具有實驗室培養下的無限增殖能力。

因此，選項將兩者的特性完全倒置，錯誤。

---

(B) Only embryonic stem cells are found in every tissue of the adult body.

錯誤。

胚胎幹細胞存在於早期胚胎的囊胚內細胞團，不會普遍存在於成人的每一種組織中。成人組織中的幹細胞屬於成體幹細胞，例如：

• 骨髓中的造血幹細胞（hematopoietic stem cells）；
• 腸道中的腸道幹細胞（intestinal stem cells）；
• 皮膚中的表皮幹細胞（epidermal stem cells）；
• 脂肪組織中的脂肪來源幹細胞（adipose-derived stem cells）。

此外，並非每一種成人組織都已證實具有相同類型或相同數量的幹細胞。選項所稱「只有胚胎幹細胞存在於成人每一種組織」不符合幹細胞的分類及分布。

---

(C) Embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells give rise to all the different types of cells in the organism.

此選項在基礎概念上具有部分正確性，但以本題單選題的精確表述而言不選此項。

胚胎幹細胞與誘導多能性幹細胞均屬於多能性幹細胞（pluripotent stem cells），可以分化形成三胚層的細胞：

核心觀念

本題考查不同生物的「基因數量」比較，重點不是比較染色體數目、DNA 含量或細胞大小，而是比較每個生物基因組中所含的基因總數。

各生物的基因數量約為：

編號	生物	基因數量概念
1	Escherichia coli（大腸桿菌）	約 4,000～5,000 個
2	Rice（水稻）	約 30,000～40,000 個
3	Human sperm（人類精子）	約 20,000 個基因的單套拷貝
4	Drosophila melanogaster（果蠅）	約 13,000～15,000 個
5	Saccharomyces cerevisiae（酵母菌）	約 6,000 個

因此由基因數量多到少排列為：

$$2 > 3 > 4 > 5 > 1$$

對應數字為 23451。

---

解題方法

先找出數量差異最大的生物，再依序比較：

1. 水稻的基因數量約 3～4 萬個，最多，因此第一位是 2。
2. 人類精子雖然是單倍體，但仍攜帶人類基因組的一套基因，約有 2 萬個基因，因此第二位是 3。
3. 果蠅約有 1.4 萬個基因，少於人類，但多於酵母菌，因此第三位是 4。
4. 酵母菌約有 6,000 個基因，因此第四位是 5。
5. 大腸桿菌約有 4,000～5,000 個基因，數量最少，因此最後是 1。

排列結果：

$$\text{Rice} > \text{Human sperm} > \textit{D. melanogaster} > \textit{S. cerevisiae} > \textit{E. coli}$$

---

精子基因數量的判斷

人類精子是單倍體，只有一套染色體，染色體數為 $n=23$；體細胞則為二倍體，染色體數為 $2n=46$。

但題目問的是「基因種類的數量」，不是基因拷貝數。精子雖然每個基因只有一份拷貝，仍大致包含人類基因組中約 2 萬個基因。因此不能因為精子是單倍體，就把人類基因數量直接判定為少於果蠅或酵母菌。

可區分：

• 基因種類數：人類精子約仍有 2 萬個。
• 基因拷貝數：精子是單倍體，每個基因通常只有一份。
• DNA 含量：精子約為人類體細胞的一半。

核心觀念

本題考查 Hardy–Weinberg equilibrium（哈溫定律）中，隱性遺傳疾病發生率與雜合子頻率的換算。

設：

• 正常顯性等位基因為 $A$，頻率為 $p$
• PKU 隱性等位基因為 $a$，頻率為 $q$

在族群符合 Hardy–Weinberg equilibrium 時：

$$p+q=1$$

三種基因型頻率為：

$$AA=p^2,\qquad Aa=2pq,\qquad aa=q^2$$

PKU 是隱性遺傳疾病，因此只有基因型 $aa$ 的個體會發病。

解題方法

題目給出 PKU 發生率為每 25 個出生者 1 例，因此患病個體的頻率為：

$$q^2=\frac{1}{25}=0.04$$

求平方根得隱性等位基因頻率：

$$q=\sqrt{0.04}=0.2$$

因此顯性等位基因頻率為：

$$p=1-q=1-0.2=0.8$$

題目詢問 heterozygous phenotype，實際上是指 heterozygous genotype（雜合基因型 $Aa$）個體的頻率。依 Hardy–Weinberg 公式：

$$2pq=2(0.8)(0.2)=0.32$$

所以雜合子個體約占族群的 $32\%$，對應選項 B。校方釋疑公告指出「佳答案，答案符合題意」，因此本題官方答案為 B。

選項分析

核心觀念

本題考查物種形成（speciation）的類型與必要條件，重點包括：

• 地理隔離（geographic isolation）：族群被山脈、河流、海洋等地理障礙分開，基因流（gene flow）因而降低或中斷。
• 異域物種形成（allopatric speciation）：族群先因地理因素分離，再因突變、遺傳漂變（genetic drift）、自然選擇（natural selection）等造成基因庫（gene pool）分化，最後形成生殖隔離。
• 同域族群（sympatric populations）：族群生活在同一地理區域，沒有地理障礙將其分開。
• 生殖隔離（reproductive isolation）：不同族群之間無法有效交配產生可育後代，是新物種形成的關鍵判準。

生殖隔離可分為：

• 合子前隔離（prezygotic isolation）：棲地、求偶時間、求偶行為、機械構造、配子辨識等差異，使受精無法發生。
• 合子後隔離（postzygotic isolation）：雜交後代死亡、不具生殖能力，或後代族群適應力低。

依生物學上的生物種概念（biological species concept），若族群之間仍能自由交配並產生可育後代，通常尚未形成不同物種。因此，基因庫分化必須進一步造成生殖隔離，才可完成物種形成。

解題方法

判斷本題可抓住一個核心：

地理隔離是異域物種形成的起點，生殖隔離才是新物種形成的必要結果。

異域物種形成的基本流程為：

$$\text{地理隔離} \rightarrow \text{基因流降低} \rightarrow \text{基因庫逐漸分化} \rightarrow \text{生殖隔離} \rightarrow \text{新物種形成}$$

族群分離後，各地族群所承受的自然選擇壓力不同，且小族群容易受到遺傳漂變影響，因而累積不同的等位基因頻率。當這些差異大到足以阻止族群間產生可育後代時，才達到物種形成的條件。

因此，最完整且正確描述異域物種形成必要條件的選項是 （C）。

選項分析

（A）錯誤

Populations separated by a geographic barrier are known as sympatric populations.

被地理障礙分開的族群稱為異域族群（allopatric populations），不是同域族群。

• Sympatric 的意思是「生活在同一地理區域」。
• Allopatric 的意思是「生活在不同地理區域」，通常源自地理隔離。

校方釋疑公告指出：「地理隔離就不屬於 sympatric population。」因此本選項將 sympatric 與 allopatric 的定義顛倒。

（B）錯誤

Geographic isolation necessarily leads to new species.

核心觀念

本題考查新藥人體臨床試驗各階段的主要目的與受試者特徵：

階段	主要受試者	主要目的
Phase I	少量健康受試者為主	評估安全性、耐受性、藥物動力學與適當劑量
Phase II	患有目標疾病的患者	初步評估療效，並繼續觀察安全性與劑量反應
Phase III	大量目標疾病患者	大規模確認療效與安全性，涵蓋不同性別、族群及共病患者
Phase IV	上市後一般使用者	監測罕見或長期不良反應，以及真實世界療效

校方釋疑指出：「Phase I 主要為健康受試者。」因此，題目前一個空格所描述的「在目標人類族群進行試驗」，應指 Phase II；後一個空格所描述的大規模、多元受試者試驗，則是 Phase III。

解題方法

先抓題幹中的兩個關鍵描述：

1. tests on the target human population

指在真正患有該疾病、也是藥物預定治療對象的患者身上進行試驗。這是 Phase II 的典型特徵。Phase I 主要以健康受試者為主，並非以目標疾病患者作為主要對象。

2. maximize the number of test subjects and include human subjects of both sexes, different ethnic groups, and those who have health problems besides the one that the drug is intended to benefit

指擴大受試者人數，並納入不同性別、不同族群，以及具有其他健康問題的患者，以確認藥物在較接近實際臨床情境下的療效與安全性。這是 Phase III 的特徵。

因此填入：

$$\text{Phase II；Phase III}$$

各階段詳細說明

Phase I：初步安全性與劑量評估

Phase I 通常招募少量受試者，且主要為健康受試者。主要觀察：

• 是否產生明顯毒性或不良反應
• 人體對藥物的耐受程度
• 藥物動力學，例如吸收、分布、代謝與排除
• 初步建立安全劑量範圍

此階段重點是「這個藥對人體是否安全，以及適合使用多少劑量」，而非正式確認治療效果。

Phase II：目標疾病患者的初步療效試驗

Phase II 開始在藥物預定治療的目標患者族群中進行試驗，主要目的包括：

• 評估初步療效
• 比較不同劑量的治療反應
• 進一步觀察不良反應
• 建立劑量與療效之間的關係

因此，題幹的第一個空格「tests on the target human population」對應 Phase II。

Phase III：大規模、多元患者的確認性試驗

Phase III 通常招募大量患者，並盡量納入能反映臨床實際情況的受試者，例如：

• 男性與女性
• 不同種族或族群
• 不同年齡層
• 具有其他疾病或健康問題的患者
• 不同疾病嚴重程度的患者

此階段用來大規模確認藥物的療效、安全性及臨床使用價值，結果通常也是藥品申請上市的重要依據。

選項分析

核心觀念

本題考查正常空腹血液檢驗值，以及血液酸鹼平衡的基本概念。判斷重點如下：

• 空腹血糖：反映血糖恆定。
• 動脈血 pH：反映血液酸鹼度，正常值非常狹窄。
• 血漿總蛋白：主要包括 albumin（白蛋白）與 globulins（球蛋白）。
• 血清膽固醇：用於評估脂質代謝與心血管疾病風險。
• 血清鈉：主要反映細胞外液的主要陽離子濃度。

其中，動脈血 pH 的正常範圍是 $7.35$–$7.45$，不能低至 $7.00$。

解題方法

逐一將各選項的數值與一般生理學及臨床生化的正常參考範圍比較。

本題問的是 FALSE，因此找出明顯不符合正常值的選項即可。血液 pH 的正常範圍最容易判斷，因為人體必須嚴格維持血液酸鹼平衡：

$$\text{正常動脈血 pH}=7.35\text{–}7.45$$

當動脈血 pH 低於 $7.35$，稱為 acidemia（酸血症）；若降至 $7.00$，已屬嚴重酸血症，會明顯影響蛋白質結構、酵素活性、心肌收縮與神經功能，不是正常值。

選項分析

(A) Glucose: 75–110 mg/dL

此範圍在傳統普通生物學或基礎生理學教材中可視為正常空腹血糖範圍，因此本選項可接受。

空腹時，血糖主要受到 insulin（胰島素）與 glucagon（升糖素）調控：

• 胰島素促進細胞攝取葡萄糖、glycogenesis（肝醣合成）與脂肪合成，使血糖下降。
• 升糖素促進肝臟 glycogenolysis（肝醣分解）與 gluconeogenesis（糖質新生），使血糖上升。

雖然現代臨床分類常將空腹血糖正常上限列為約 $99$ mg/dL，但不同年代與教材的參考範圍可列至 $110$ mg/dL。依本題所採用的傳統參考值，(A) 正確。

(B) Arterial blood pH: 7.00–7.45

此選項錯誤，為本題答案。

正常動脈血 pH 應為：

$$7.35\text{–}7.45$$

選項將下限寫成 $7.00$，低於正常範圍甚多。血液 pH 主要由 bicarbonate buffer system（碳酸氫根緩衝系統）維持：

$$\ce{CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> H+ + HCO3^-}$$

其中：

• 肺臟藉由調節 $\ce{CO2}$ 排出量，控制呼吸性酸鹼平衡。
• 腎臟藉由重吸收 $\ce{HCO3^-}$、分泌 $\ce{H+}$ 及生成 ammonium（銨離子）等方式，控制代謝性酸鹼平衡。

血液 pH 降至 $7.00$ 時，代表嚴重酸血症，已不是正常生理範圍。因此 (B) FALSE。

核心觀念

本題測驗後醫生物學中**後天性免疫反應（Adaptive Immune Response）的核心機制，特別是初級免疫反應（Primary Immune Response）與次級免疫反應（Secondary Immune Response）**的比較：

1. 體液免疫中的抗體型態（Isotypes）：

• 初級免疫反應初期以產生大量五聚體 $\ce{IgM}$ 為主，後期進行抗體類別轉換（Class-Switch Recombination, CSR）產生單體 $\ce{IgG}$。
• 次級免疫反應（記憶反應）主要由記憶 B 細胞（Memory B cells）迅速分化為漿細胞，大量分泌親和力成熟（Affinity Maturation）的高專一性 $\ce{IgG}$（在呼吸道或消化道等黏膜表面則以 $\ce{IgA}$ 為主）。
• $\ce{IgE}$ 是專門參與第 I 型過敏反應（Immediate Hypersensitivity）與對抗寄生蟲感染的免疫球蛋白，並非一般典型次級免疫反應的主力抗體。

2. 免疫記憶與選殖株增生（Clonal Expansion）：

• 記憶細胞再次遭遇特定抗原時，受抗原刺激後仍會進行急速而大規模的有絲分裂增生，形成新的效應細胞選殖株（Clones）。

3. 主動免疫（Active Immunity）：

• 由個體自身的免疫系統受抗原刺激後誘發的保護性反應，無論是初級還是次級免疫反應，皆屬於主動免疫。

---

解題方法

本題要求選出關於「次級免疫反應（Secondary Immune Response）」的錯誤敘述（FALSE）。

• 切入點 1（抗體種類比對）：檢驗次級免疫反應在血清中所產生的代表性優勢抗體類別。典型次級反應以 $\ce{IgG}$ 為主，而非 $\ce{IgE}$。
• 切入點 2（免疫反應動態學）：回顧初級與次級反應的反應時間（Lag phase）、抗體產量（Titer）及維持時間（Duration）。
• 切入點 3（細胞增殖機制）：辨析記憶淋巴球再次活化時是否仍需經過選殖增生（Clonal expansion）。

---

選項分析

• (A) 錯誤（為本題應選答案）：
  在典型的次級體液免疫反應中，由於輔助型 T 細胞（$\text{T}_\text{H}$ 細胞）釋放細胞激素（如 $\ce{IFN-\gamma}$ 等）誘導基因重組，已建立記憶的 B 細胞主要產生並分泌大量的 $\ce{IgG}$（血清中含量最高、半衰期最長），部分黏膜相關淋巴組織則分泌 $\ce{IgA}$。

核心觀念

本題考查人體三種肌肉組織（骨骼肌、心肌、平滑肌）的微細構造、收縮調控機轉以及滑動學說（Sliding-filament theory）之異同：

1. 肌肉收縮之共同要素：所有肌肉收縮均仰賴細胞質內游離 $\ce{Ca^2+}$ 濃度升高，以啟動肌動蛋白（actin）與肌凝蛋白（myosin）的橫橋循環（cross-bridge cycle）。
2. 調控蛋白質的組織特異性：

• 橫紋肌（骨骼肌、心肌）：屬於肌動蛋白調控（actin-regulated）。由肌鈣蛋白（troponin）與旋轉素／原肌凝蛋白（tropomyosin）複合物負責掩蓋肌動蛋白上的結合位。$\ce{Ca^2+}$ 與 troponin C 結合後使 tropomyosin 移位，暴露肌凝蛋白結合位。
• 平滑肌：屬於肌凝蛋白調控（myosin-regulated）。平滑肌缺乏肌鈣蛋白（troponin），其收縮是由 $\ce{Ca^2+}$ 與鈣調蛋白（calmodulin）結合，進而活化肌凝蛋白輕鏈激酶（myosin light-chain kinase, MLCK），將肌凝蛋白頭部的輕鏈磷酸化以啟動橫橋結合。

3. 肌節（sarcomere）結構與滑動學說：橫紋肌收縮時細肌絲向肌節中心滑動，$A\text{ 帶}$（暗帶）長度不變，而 $I\text{ 帶}$（明帶）、$H\text{ 帶}$ 及整個肌節縮短。
4. 自主性與神經依賴性：骨骼肌為隨意肌，完全依賴體神經運動神經元釋放乙醯膽鹼（acetylcholine, ACh）引發動作電位；心肌細胞則具有自律性（autorhythmicity / pacemaker activity），不需外來神經刺激即可自行產生動作電位並收縮。
5. 胞器發育程度：骨骼肌具備發達的肌漿網（sarcoplasmic reticulum, SR）與橫管系統（T-tubules）；平滑肌的 SR 與 T-tubules 發育較差，平滑肌主要以胞膜凹陷的穴樣凹陷（caveolae）及細胞外 $\ce{Ca^2+}$ 流入為主。

---

解題方法

題目要求選出關於肌肉收縮敘述「錯誤（FALSE）」的選項：

1. 檢視各選項陳述主體，辨識屬於「三種肌肉的通性」、「骨骼肌專屬構造／機轉」或「組織比較」。
2. 聚焦於各肌肉類型的分子調控蛋白：辨析 troponin 與 calmodulin 的分佈。由於平滑肌細胞內不含 troponin，而是由 calmodulin 結合 $\ce{Ca^2+}$，因此 (B) 選項敘述明顯違背生理學事實，即為本題答案。

---

選項分析

• (A) 正確：$\ce{Ca^2+}$ 是所有肌肉收縮所必需的二度訊號。不論是骨骼肌、心肌還是平滑肌，肌肉舒張狀態下胞質內的游離 $\ce{Ca^2+}$ 皆維持極低濃度；

核心觀念

本題考查昇糖素（Glucagon）經由 G 蛋白偶聯受體（GPCR）引發 cAMP 訊息傳遞路徑，進而促進脂肪細胞進行**脂肪動員／脂質分解（Lipid mobilization / Lipolysis）**的分子機轉先後順序。

在生物學（如 Campbell Biology）與生物化學（如 Lehninger Principles of Biochemistry）中，昇糖素在脂肪細胞（adipocytes）作用的訊息傳遞級聯反應（signaling cascade）完整流程如下：

1. 配體結合與 G 蛋白活化：昇糖素結合至質膜上的 GPCR（$G_s$ 偶聯受體），促進 G 蛋白之 $\alpha$ 次單元結合 $\ce{GTP}$ 而活化（$G_{\alpha s}\text{-}\ce{GTP}$）。
2. 刺激腺苷酸環化酶：活化的 $G_{\alpha s}$ 活化膜上的腺苷酸環化酶（Adenylyl cyclase / Adenylate cyclase）。
3. 第二傳訊者生成：Adenylate cyclase 催化 $\ce{ATP}$ 水解並環化形成第二傳訊者 $\text{cAMP}$（Cyclic AMP）。
4. 活化蛋白激酶 A：$\text{cAMP}$ 結合至蛋白激酶 A（Protein kinase A, PKA）的調節次單元，釋出具活性的催化次單元，活化 PKA。
5. 磷酸化活化荷爾蒙敏感性脂解酶：活化的 PKA 磷酸化**荷爾蒙敏感性脂解酶（Hormone-sensitive lipase, HSL）**以及外被脂質的周脂素（Perilipin），使 HSL 活化並移位至脂滴表面水解三酸甘油酯。
6. 脂質動員的最終生理效應：HSL 等脂解酶的活化促使三酸甘油酯分解為游離脂肪酸（free fatty acids）與甘油（glycerol），釋放進入血液，完成脂肪動員（Lipid mobilization）。

---

解題方法

將題目所列的 6 個事件依照上游至下游排列：

• 步驟一（最上游受體反應）：昇糖素結合受體後，最先發生 2. G 蛋白活化（The activation of G-proteins）。
• 步驟二（效應酵素活化）：活化的 G 蛋白刺激 1. 腺苷酸環化酶活性（The stimulation of the activity of adenylate cyclase）。
• 步驟三（第二傳訊者生成）：Adenylate cyclase 催化 3. $\ce{ATP}$ 轉化為 $\text{cAMP}$（The conversion of ATP to cyclic AMP）。
• 步驟四（標靶蛋白激酶活化）：$\text{cAMP}$ 濃度升高直接導致 4. 蛋白激酶 A 活化（The activation of protein kinase A）。

核心觀念

Western blotting（西方墨點法）是利用抗體偵測特定蛋白質的技術，基本流程為：

1. 組織裂解：以 homogenizer（均質器）或 sonication（超音波破碎）破壞組織，釋放蛋白質。
2. 蛋白質分離：以 gel electrophoresis（凝膠電泳，通常為 SDS-PAGE）依分子量分離蛋白質。
3. 轉漬：將凝膠中的蛋白質轉移至 PVDF membrane（聚偏二氟乙烯膜）。
4. 一級抗體反應：一級抗體辨識目標蛋白質上的特異性抗原表位。
5. 二級抗體反應：帶有 peroxidase（通常為 HRP，辣根過氧化酶）的二級抗體與一級抗體結合。
6. 呈色或發光偵測：加入 peroxidase substrate（過氧化酶受質），由 HRP 催化反應產生可偵測的化學發光或呈色訊號。

題目列出的 6 個步驟，應依序排列為：

$$1 \rightarrow 5 \rightarrow 3 \rightarrow 2 \rightarrow 4 \rightarrow 6$$

因此選擇 153246。

---

解題方法

判斷 Western blot 順序時，掌握三個階段即可：

• 先取得蛋白質樣本：必須先將組織破碎，釋放蛋白質。
• 再分離與固定蛋白質：蛋白質先經 SDS-PAGE 分離，再轉移到 PVDF 膜上。
• 最後進行抗體辨識與訊號偵測：一級抗體先辨識目標蛋白，二級抗體再結合一級抗體，最後加入受質產生訊號。

因此不能在蛋白質尚未經電泳分離、轉移至膜上前，就進行抗體偵測。

---

各步驟的作用

步驟 1：組織破碎

組織經 homogenizer 或 sonication 處理後，細胞膜及胞器膜遭到破壞，蛋白質釋放至裂解液中。實際實驗通常會加入 protease inhibitor（蛋白酶抑制劑），避免蛋白質被降解。

步驟 5：凝膠電泳分離

蛋白質通常先以 SDS（sodium dodecyl sulfate，十二烷基硫酸鈉）處理，使蛋白質變性並帶有大致與分子量成比例的負電荷，再經 SDS-PAGE 分離。蛋白質主要依分子量大小移動，小分子蛋白質移動較快、距離較遠。

步驟 3：轉移至 PVDF 膜

電泳完成後，利用電流將蛋白質由凝膠轉移至 PVDF membrane。蛋白質固定在膜上後，抗體才能在膜上辨識特定蛋白質。

步驟 2：一級抗體反應

一級抗體直接辨識目標蛋白質。正式流程通常會先進行 blocking（封閉），以非特異性蛋白質封閉膜上的空白位置，降低抗體非特異性吸附；題目未列出此步驟，不影響主要順序。

步驟 4：帶有過氧化酶的二級抗體

二級抗體會辨識一級抗體的 Fc region（Fc 區域），並攜帶 HRP。二級抗體本身通常不直接辨識目標蛋白，而是透過一級抗體間接定位目標蛋白。

步驟 6：加入過氧化酶受質

HRP 催化受質反應，產生化學發光或顏色訊號。常見化學發光系統為 enhanced chemiluminescence（ECL），藉由偵測訊號位置與強度判斷目標蛋白的存在量。

---

核心觀念

基因轉錄（gene transcription）是以 DNA 某一股為模板，由 RNA polymerase（RNA 聚合酶）合成 RNA 的過程。典型階段包括：

1. 起始（initiation）：RNA polymerase 辨認並結合啟動子（promoter），局部解開 DNA，開始加入第一個核糖核苷酸。
2. 延長（elongation）：RNA polymerase 沿 DNA 模板股移動，持續催化核糖核苷酸形成磷酸二酯鍵，使 RNA 鏈延長。
3. 終止（termination）：RNA polymerase 辨認終止訊號，停止 RNA 合成並釋放 RNA 產物。

轉錄反應的基本化學反應是核糖核苷三磷酸（NTP）加入 RNA 鏈末端：

$$\ce{RNA_{n}-OH + NTP -> RNA_{n+1}-OH + PP_i}$$

因此，「核苷酸加入」本身就是聚合反應（polymerization），屬於轉錄起始或延長的內容。

解題方法

題幹問的是「下列何者不是基因轉錄的階段」。解題時將各選項與轉錄的三大階段及其必要事件比對：

• 與啟動子結合：屬於起始。
• 開始聚合：屬於起始。
• 鏈延長：屬於延長。
• 鏈終止：屬於終止。
• DNase I 作用：不是正常轉錄所需的步驟。

所以不屬於轉錄階段的是 DNase I activity。

選項分析

(A) binding of RNA polymerase holoenzyme at the promoter sites

RNA polymerase holoenzyme（RNA 聚合酶全酶）由核心酵素與辨認啟動子的 $\sigma$ factor（σ 因子）組成。在細菌中，σ 因子協助 RNA polymerase 辨認啟動子區域，例如 $-35$ 與 $-10$ 序列。

RNA polymerase 結合 promoter 是轉錄起始（initiation）的關鍵事件，因此屬於基因轉錄階段。此選項正確描述轉錄過程，不是答案。

(B) DNase I activity on RNA polymerase/DNA complex

DNase I 是可水解 DNA 的核酸酶，並非 RNA polymerase 進行轉錄時所需的酵素。正常轉錄過程中，RNA polymerase 會利用 DNA 作為模板合成 RNA，不會由 DNase I 作用於 RNA polymerase/DNA complex。

此敘述較接近實驗上的 DNase I footprinting（DNase I 足跡分析）：RNA polymerase 結合 DNA 後，會保護所占據的 DNA 區域，使該區域較不易被 DNase I 切割，藉此判定蛋白質與 DNA 的結合位置。但這是研究蛋白質-DNA 結合的分析技術，不是基因轉錄的生理階段。

因此，(B) 不屬於基因轉錄，為正確答案。

(C) chain elongation

核心觀念

本題考查根尖（root tip）的生長區域與根向土壤中伸長的主要力量來源。

根尖由前端至後方大致可分為：

1. 根冠（root cap）
2. 根尖分生組織（root apical meristem, RAM）
3. 細胞伸長區（zone of elongation）
4. 根毛區或分化區（root-hair zone／zone of differentiation）

根尖分生組織負責產生新細胞，但真正使根尖向前推進、穿過土壤的主要直接動力，是分生組織後方新生細胞的伸長。因此，本題答案為「根尖分生組織後方細胞的伸長」。

---

解題方法

判斷本題的關鍵，在於區分：

• 細胞分裂（cell division）：增加細胞數目，提供後續生長所需的新細胞。
• 細胞伸長（cell elongation）：使根部長度快速增加，直接造成根尖向土壤前方推進。

根尖分生組織不斷進行有絲分裂，產生新的細胞。這些細胞離開分生組織後，在伸長區吸收水分、增加膨壓，並因細胞壁鬆弛而迅速伸長。大量細胞沿根的縱軸伸長，累積成向前的推進效果。

細胞伸長的基本機制包括：

• 水分進入細胞，使液泡膨大並提高膨壓。
• 生長素（auxin）促進細胞壁鬆弛。
• Expansin（膨脹蛋白）等蛋白質使細胞壁結構暫時鬆動。
• 細胞在膨壓作用下沿縱向伸長。

因此，雖然細胞分裂是根生長的必要前提，但直接推動根尖穿過土壤的是伸長區細胞的伸長，故選擇 (C)。

---

選項分析

(A) the elongation of root hairs

錯誤。根毛是根表皮細胞形成的細長突起，主要功能是：

• 增加根與土壤接觸的表面積。
• 吸收水分與無機鹽。
• 幫助根固定於土壤顆粒之間。

根毛位於根尖後方的分化區，並非根尖前進的主要推力來源。根毛的伸長有助於吸收與固定，但不能代表整個根尖向前穿土的主要機制。

(B) continuous cell division of root cap cells

錯誤。根冠細胞主要覆蓋並保護根尖分生組織，功能包括：

• 保護脆弱的分生組織。
• 分泌黏液，降低根尖與土壤顆粒之間的摩擦。
• 感受重力方向，參與根的向地性。

根冠細胞會不斷老化、脫落，並由根冠分生組織補充；但根冠細胞本身的分裂不是推動根尖前進的主要力量。

核心觀念

本題考查植物礦物營養中「養分在植物體內的移動性」與缺乏症位置的判斷。

植物體內的養分可概分為：

• 可移動養分（mobile nutrients）：缺乏時，植物會將老葉中的養分經由韌皮部重新分配至新生組織，因此症狀先出現在老葉。
• 相對不易移動養分（relatively immobile nutrients）：老葉中的養分不易有效轉運至新生組織，因此缺乏時症狀先出現在幼葉或新形成的葉片。

鐵（iron, Fe）屬於在植物體內相對不易移動的微量元素。題幹指出缺鐵時「新形成的葉片」先出現黃化（yellowing、chlorosis），正符合不易移動養分的典型特徵。

鐵雖然不是葉綠素分子本身的成分，卻參與許多重要蛋白質與酵素的功能，例如：

• 電子傳遞鏈中的 cytochromes（細胞色素）
• ferredoxin（鐵氧還蛋白）
• iron-sulfur proteins（鐵硫蛋白）
• 葉綠體內與葉綠素合成相關的酵素系統

缺鐵會妨礙葉綠素形成，使新葉呈現黃化，常見表現為葉脈仍較綠、葉脈間黃化的 interveinal chlorosis（葉脈間黃化）。

解題方法

本題不需要計算，直接利用「缺乏症出現於哪一類葉片」判斷養分移動性：

1. 題幹指出症狀出現在新形成的葉片。
2. 新生組織需要養分時，若老葉中的養分能被重新分配，缺乏症通常先出現在老葉。
3. 現在反而是新葉先黃化，表示老葉中的鐵不易轉移至新葉。
4. 因此鐵是植物體內相對不易移動的養分。

所以正確選項為 (A)。

選項分析

(A) is a relatively immobile nutrient in plants

正確。鐵在植物體內的再分配能力有限，屬於相對不易移動的微量元素。缺鐵時，新生葉片無法獲得足量鐵，會因葉綠素形成受阻而先出現黃化。

(B) is concentrated in the xylem of older leaves

錯誤。木質部（xylem）主要負責將根部吸收的水分與礦物質向上運輸；韌皮部（phloem）則主要負責運送蔗糖及可再分配的有機養分。

核心觀念

本題考查骨骼肌肌纖維的分類，以及肌纖維特性與運動表現之間的關係。

常見肌纖維可依「收縮速度」與「主要供能方式」分類：

肌纖維類型	收縮速度	主要供能	疲勞特性	常見功能
Slow oxidative fibers（慢速氧化型）	慢	有氧氧化磷酸化	不易疲勞	長時間姿勢維持、耐力運動
Fast oxidative fibers（快速氧化型）	快	氧化磷酸化為主	中度抗疲勞	中長時間快速活動
Fast glycolytic fibers（快速糖解型）	快	無氧糖解作用為主	容易疲勞	短時間爆發力、衝刺

題幹描述的新種老鼠具有兩項特徵：

1. 衝刺速度極快：代表肌肉需要快速且強力收縮。
2. 很快疲勞：代表肌肉主要依賴短時間供能，耐力與有氧代謝能力較弱。

這兩項特徵最符合 fast glycolytic fibers（快速糖解型肌纖維） 增加。

---

解題方法

先依「速度」判斷收縮型態，再依「疲勞速度」判斷供能型態。

第一步：判斷收縮速度

衝刺需要在短時間內產生大量力量，因此需要：

• 較高活性的 myosin ATPase（肌球蛋白 ATPase）
• 快速交叉橋循環
• 快速的 $\ce{Ca^{2+}}$ 釋放與回收
• 較大的肌纖維直徑與較高的單位收縮力量

因此，應優先考慮 fast fibers（快速型肌纖維），排除 slow fibers。

第二步：判斷主要代謝方式

快速衝刺初期，肌肉所需 ATP 的供應依序主要來自：

1. 肌肉中既有的 ATP
2. phosphocreatine（磷酸肌酸）系統
3. anaerobic glycolysis（無氧糖解作用）
4. 較長時間活動才逐漸增加 oxidative phosphorylation（氧化磷酸化）的貢獻

無氧糖解作用的主要路徑為：

$$\text{Glucose} \rightarrow \text{Glucose-6-phosphate} \rightarrow \text{Fructose-6-phosphate} \rightarrow \text{Fructose-1,6-bisphosphate} \rightarrow \text{Glyceraldehyde-3-phosphate} \rightarrow \text{Pyruvate}$$

在氧氣供應及粒線體氧化能力不足以應付需求時，pyruvate（丙酮酸）由 lactate dehydrogenase（乳酸脫氫酶）還原成 lactate（乳酸）：

$$\ce{Pyruvate + NADH + H+ -> Lactate + NAD+}$$

此反應可再生 $\ce{NAD+}$，讓糖解作用持續進行，但乳酸與 $\ce{H+}$ 的累積會造成肌肉內環境改變，促進疲勞。

快速糖解型肌纖維通常具有：

• 大量 glycogen（肝醣）
• 較高糖解酵素活性，例如 phosphofructokinase（磷酸果糖激酶，PFK）
• 粒線體密度較低
• myoglobin（肌紅蛋白）含量較低
• 毛細血管密度較低