中國醫藥大學 104 年 《生物學》

核心觀念

本題考查多等位基因（multiple alleles）與哈溫定律（Hardy–Weinberg law）。

ABO 血型具有三個等位基因：

• $I^A$，頻率 $p=0.08$
• $I^B$，頻率 $q=0.13$
• $i$，頻率 $r=0.79$

在隨機交配、族群夠大、無突變、無遷移、無自然選擇等哈溫平衡條件下，同型合子頻度為各等位基因頻度的平方：

$$\text{同型合子頻度總和}=p^2+q^2+r^2$$

三種同型合子分別是：

• $I^AI^A$
• $I^BI^B$
• $ii$

解題方法

依哈溫定律計算：

$$\begin{aligned} \text{同型合子頻度總和} &=(0.08)^2+(0.13)^2+(0.79)^2\\ &=0.0064+0.0169+0.6241\\ &=0.6474 \end{aligned}$$

因此最接近的選項為 $0.6474$。

也可利用快速驗算：

$$\text{同型合子頻度總和} =1-\text{異型合子頻度總和}$$

異型合子包括 $I^AI^B$、$I^Ai$、$I^Bi$，其總頻度為：

$$2(0.08)(0.13)+2(0.08)(0.79)+2(0.13)(0.79) =0.3526$$

所以：

$$1-0.3526=0.6474$$

選項分析

• (A) 0.0064：錯誤。
  這是 $I^AI^A$ 同型合子的頻度：

$$(0.08)^2=0.0064$$

只代表三種同型合子中的一種。

核心觀念

本題考查生態系的能量流動、全球碳循環、掠食作用、族群生態學，以及棲地破壞與生物多樣性危機等基本概念。

其中，掠食作用是指一種生物捕食並取食另一種生物。對掠食者而言，通常可獲得食物與能量；對被掠食者而言，則通常造成死亡或降低存活機率，因此屬於「一方受益、另一方受害」的交互作用，常表示為 $+/-$。

解題方法

逐項檢查各選項是否符合生態學定義與基本機轉：

1. 能量是否能在生態系內部永久循環？
2. 大氣中的二氧化碳進入海洋後，對酸鹼值造成何種影響？
3. 掠食作用對掠食者與被掠食者分別造成何種結果？
4. 族群生態學的研究對象為族群層次，並非單一個體行為。
5. 棲地破壞與過度狩獵、採集屬於不同類型的人為威脅。

選項分析

(A) 錯誤

生態系中的物質，例如碳、氮與磷，可以透過生物地球化學循環反覆利用；但能量並非在生態系內部循環，而是以單向方式流動。

能量通常由太陽光輸入生態系，經由生產者的光合作用轉換成化學能，再依序傳遞給消費者與分解者。各營養階層在代謝過程中，部分能量以熱的形式散失，因此必須持續輸入能量，才能維持生態系的運作與穩定。

因此，「能量不需要反覆輸入，即可以內部維持穩定」不符合能量流動原則。

(B) 錯誤

大氣中的二氧化碳增加時，部分 $\ce{CO2}$ 會溶解於海水，並進行下列平衡反應：

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

生成的 $\ce{H+}$ 濃度增加，會使海水的 pH 值下降，形成海洋酸化，而非 pH 值上升。

此外，增加的 $\ce{H+}$ 會與碳酸根離子反應：

$$\ce{H+ + CO3^{2-} <=> HCO3^-}$$

使海水中的 $\ce{CO3^{2-}}$ 減少，進而不利於珊瑚、軟體動物及部分浮游生物形成碳酸鈣構造。

因此，本選項將二氧化碳增加對海水 pH 的影響方向說反。

(C) 正確

核心觀念

本題考查地質年代與超大陸（supercontinent）的形成歷史。

盤古大陸（Pangaea）是古生代晚期由多個大陸板塊聚合形成的超大陸，約在石炭紀晚期至二疊紀逐漸完成聚合。二疊紀時，地球主要陸地大致聚合為盤古大陸，外圍則被泛大洋（Panthalassa）所包圍。

古生代主要地質時期順序為：

寒武紀 → 奧陶紀 → 志留紀 → 泥盆紀 → 石炭紀 → 二疊紀

之後進入中生代：

三疊紀 → 侏羅紀 → 白堊紀

因此，判斷本題的關鍵是確認盤古大陸形成於「古生代晚期」，其中以二疊紀最具代表性。

解題方法

解題時先將各選項依地質年代排序，再判斷盤古大陸的形成時間：

1. 寒武紀、奧陶紀、志留紀屬於古生代早期至中期。
2. 盤古大陸是在古生代晚期，各古老大陸逐步碰撞、聚合後形成。
3. 二疊紀位於古生代末期，盤古大陸已大致完成聚合。
4. 白堊紀屬於中生代，盤古大陸已經開始裂解。

所以本題應選二疊紀。

選項分析

(A) 寒武紀（Cambrian）錯誤

寒武紀約始於 5.39 億年前，是古生代最早的時期。此時地球陸地尚未聚合成盤古大陸，主要存在岡瓦納大陸（Gondwana）及其他分散的大陸區塊。

寒武紀也是「寒武紀大爆發」發生的時期，重點在於多細胞動物門類快速增加，而不是盤古大陸的形成。

(B) 奧陶紀（Ordovician）錯誤

奧陶紀時，各大陸仍分散排列。岡瓦納大陸位於南半球，其他陸塊如勞倫大陸（Laurentia）、波羅的大陸（Baltica）與西伯利亞大陸（Siberia）彼此尚未聚合為單一超大陸。

奧陶紀末期雖發生大規模冰期與生物大滅絕，但盤古大陸尚未形成。

(C) 志留紀（Silurian）錯誤

核心觀念

本題考查**生態學與環境變遷（全球暖化）**中「珊瑚白化（Coral Bleaching）」的生理與細胞機轉，屬 Campbell Biology 生態系與無脊椎動物章節的核心常考題。

• 珊瑚與共生藻的互利共生：造礁珊瑚（Scleractinian corals，刺胞動物門 Anthozoa 綱）的內胚層細胞內，普遍共生著渦鞭毛藻類的蟲黃藻（Zooxanthellae，主要屬名為 Symbiodinium spp.）。蟲黃藻經光合作用合成並提供高達 90% 以上的有機碳化物（如甘油、葡萄糖、胺基酸）供宿主利用，同時促進珊瑚蟲分泌碳酸鈣（$\ce{CaCO3}$）骨骼；珊瑚蟲則提供代謝產物（$\ce{CO2}$、含氮與含磷廢物）及保護環境。
• 白化機轉（Bleaching Mechanism）：當海水水溫上升超過耐受閥值（通常僅高於夏季平均水溫 1～$2\ ^\circ\mathrm{C}$ 並持續數週）或遭受強光逆境時，蟲黃藻光合系統中的光系統 II（Photosystem II, PS II）核心反應中心（D1 蛋白）受損，光合電子傳遞鏈中斷，大量產生活性氧族（Reactive Oxygen Species, ROS）（如超氧陰離子 $\ce{O2^{\bullet-}}$、過氧化氫 $\ce{H2O2}$、單線態氧 $\ce{^1O2}$）。過量的 ROS 溢出至珊瑚宿主細胞，引發嚴重的氧化壓力（Oxidative stress），促使宿主啟動細胞凋亡（Apoptosis）、細胞自噬（Autophagy）或胞吐作用（Exocytosis），將受損的蟲黃藻排出體外，或蟲黃藻自體降解。由於珊瑚鮮豔的顏色主要來自蟲黃藻的色素，失去共生藻後珊瑚組織呈現透明，暴露出底層白色的碳酸鈣骨骼，此現象即稱為「珊瑚白化」。

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解題方法

1. 抓取題幹關鍵字：「海水溫度上升至過高」、「直接發生」、「珊瑚白化（Coral bleaching）」。
2. 切入定義與現象本質：

• 「珊瑚白化」在生物學上的標準定義，就是珊瑚蟲排出體內的共生藻（蟲黃藻），或共生藻體內光合色素流失。
• 分析選項中何者直接對應白化的定義與生理反應。

核心觀念

本題測驗動物生理學中含氮廢物（Nitrogenous wastes）的代謝與排泄形式（參考 Campbell Biology 滲透調節與排泄章節）。

動物在分解蛋白質（胺基酸）與核酸時，會脫去胺基產生具高度毒性的含氮產物。不同動物類群會根據水分取得的難易度與演化適應，將含氮廢物以不同分子形式排出：

1. 毒性與稀釋需求：
   $\text{毒性大小：氨（}\ce{NH3}\text{）} > \text{尿素（Urea）} > \text{尿酸（Uric acid）}$
2. 生成耗能：
   $\text{合成能量消耗（ATP）：尿酸} > \text{尿素} > \text{氨（不耗額外能量合成）}$
3. 水溶性與水分散失：

• 氨（Ammonia）：極易溶於水，但毒性極高，會干擾粒線體氧化磷酸化並影響神經系統，動物體內無法累積，必須溶於大量水中並立即擴散或排出體外（多見於硬骨魚類等水生動物）。
• 尿素（Urea）：毒性約為氨的十萬分之一，可在肝臟經尿素循環（Urea cycle）合成後暫時儲存在體內，排泄時水分損耗居中（主要見於哺乳類、成體兩生類、軟骨魚類）。
• 尿酸（Uric acid）：毒性極低、難溶於水，可形成半固態沉澱排出，水分散失極少（主要見於爬蟲類、鳥類、昆蟲）。

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解題方法

本題的切入關鍵在於辨別何種含氮廢物具備「高毒性」且「需立即排出」：

1. 先確認選項中的分子是否為排泄作用的主要「終產物（Waste products）」。
2. 比較主要含氮廢物（氨、尿素、尿酸）的毒性大小。
3. 氨（$\ce{NH3}$）因穿透細胞膜速度快且具強鹼性與高細胞毒性，動物只要缺乏極大量的水分予以即時沖洗稀釋或直接排出，就會迅速造成自體中毒，故符合「毒性高需立即排出」之特徵。

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選項分析

• (A) 錯誤：尿素（Urea） 的毒性遠低於氨（約低了十萬倍），哺乳類等動物的組織對尿素耐受度高，可在體液中存在一定濃度，甚至在腎臟髓質高滲透梯度的建立中

核心觀念

本題考查脊椎動物在海洋高滲透壓環境下的滲透調節（Osmoregulation）機制，特別是不同脊椎動物類群的排鹽器官特化：

1. 逆流交換與主動運輸：海生爬蟲類（如海鬣蜥、海龜）與海鳥（如信天翁、海鷗、企鵝）因缺乏如同哺乳動物般高度發達、能產生超高滲透壓尿液的亨利氏環（Loop of Henle），主要依賴頭部的特化外分泌腺——鹽腺（Salt gland / Nasal gland）。鹽腺利用逆流交換系統（Countercurrent exchange）與微血管搭配，藉由細胞膜上的 $\ce{Na+/K+-ATPase}$ 及共轉運蛋白，將過量的 $\ce{Na+}$ 與 $\ce{Cl-}$ 以主動運輸方式分泌至分泌小管中，排出高濃度的鹽液（濃度通常高於海水）。
2. 不同類群的排鹽器官：

• 海鳥與海生爬蟲類：主要藉由鹽腺排出過量鹽分。
• 海洋硬骨魚類：藉由鰓部的**氯細胞（Chloride cells / Mitochondria-rich cells）**主動分泌單價離子（$\ce{Na+}$、$\ce{Cl-}$），並藉由腎臟排出少量等滲或略低滲的尿液以排泄二價離子（$\ce{Mg^2+}$、$\ce{SO4^2-}$）。
• 海洋哺乳動物（鯨豚、海象、海豹）：不具有鹽腺，主要依賴發達且具特化長亨利氏環的**腎臟（多裂腎，Renculate kidney）**產生高張濃縮尿液排出多餘鹽分，且大部分海生哺乳動物主要由食物中攝取水分，極少直接主動大量飲用海水。

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解題方法

本題解題關鍵在於辨識「具有鹽腺（Salt gland）」的動物類群：

1. 檢視題目條件：「直接攝取鹽水（飲用海水）」且「通過**鹽腺（Salt gland）**排出鹽分」。
2. 根據經典教科書（Campbell Biology 第 44 章〈Osmoregulation and Excretion〉），具備特化鹽腺以排除體內多餘鹽分的主要類群為海鳥（Marine birds）及海生爬行類（Marine reptiles）。
3. 比對各選項類群，僅 (B) 海鳥屬於具有鹽腺的動物，故可直接鎖定正解。

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核心觀念

本題考查湖泊酸化對水體中金屬元素化學型態、溶解度與生物毒性的影響，尤其是對魚類鰓部離子調節與呼吸功能的干擾。

湖泊酸化通常與酸雨有關。當水體 pH 降低時，原本被土壤或沉積物吸附、固定的金屬較容易溶出，增加水中可利用的毒性金屬離子。其中最具代表性的是：

• 鋁（Aluminum, Al）：酸化會增加鋁的溶解與流入湖泊。
• 汞（Mercury, Hg）：酸化會提高汞的生物可利用性，並促進其在水生食物鏈中的累積。

因此，湖泊酸化與魚類鰓部受損的經典配對為「鋁和汞」。

解題方法

1. 酸化促進鋁溶出

在接近中性或鹼性的環境中，鋁常以難溶性的鋁氫氧化物存在，例如 $\ce{Al(OH)3}$。當水體中 $\ce{H+}$ 濃度增加、pH 降低時，鋁氫氧化物會溶解：

$$\ce{Al(OH)3 + 3H+ -> Al^{3+} + 3H2O}$$

因此，湖泊酸化會提高水中溶解態鋁，尤其是對生物毒性較高的鋁離子與相關水合、羥基錯合物。

鋁會在魚類鰓部：

• 損傷鰓絲與鰓 lamellae；
• 增加鰓部黏液分泌；
• 阻礙氣體交換；
• 干擾 $\ce{Na+}$、$\ce{Cl-}$ 等離子的吸收；
• 造成滲透調節失常與血液離子失衡。

其中關鍵不是單純「水變酸」，而是酸性環境使鋁由沉積物或土壤中轉為較易溶解、較具生物毒性的型態。

2. 酸化提高汞的生物毒性與食物鏈累積

汞可由微生物轉化為甲基汞（Methylmercury, $\ce{CH3Hg+}$）。甲基汞具有下列特徵：

• 脂溶性較高；
• 容易被水生生物吸收；
• 不易迅速排出；
• 會沿食物鏈發生生物放大；
• 對神經系統與胚胎發育具有高度毒性。

酸化環境會改變汞在水體、沉積物與生物體間的分布，並增強汞的生物可利用性與累積風險。因此，在湖泊酸化的生態毒理學題目中，汞常與鋁並列為重要毒性金屬。

3. 魚鰓是主要受害部位

魚鰓同時負責：

• 氧氣吸收與二氧化碳排出；
• $\ce{Na+}$、$\ce{Cl-}$、$\ce{Ca^{2+}}$ 等離子調節；
• 酸鹼平衡；
• 部分含氮廢物排出。

核心觀念

本題考的是藍綠細菌（Cyanobacteria，現多稱藍菌）中，負責分子氮固定的特化細胞。

藍綠細菌中的部分絲狀種類，例如 Anabaena、Nostoc，會將部分營養細胞分化為具有厚細胞壁的異細胞（Heterocyst，異形細胞）。異細胞提供低氧環境，使對氧極敏感的固氮酶（Nitrogenase）能夠作用，將大氣中的氮氣 $\ce{N2}$ 還原為氨 $\ce{NH3}$。

固氮反應可概略表示為：

$$\ce{N2 + 8H+ + 8e- + 16ATP -> 2NH3 + H2 + 16ADP + 16Pi}$$

因此，題幹所述「具有特化的厚細胞壁細胞，可以完成固氮作用」即指異細胞。

解題方法

判斷本題可抓住兩個關鍵詞：

1. 藍綠細菌
2. 厚細胞壁特化細胞與固氮作用

藍綠細菌的固氮作用主要由異細胞完成。異細胞具有較厚的細胞壁與額外的多醣、糖脂層，可降低氧氣進入；同時，異細胞內的光合作用系統有所特化，缺少會產生氧氣的光系統 II（Photosystem II），以維持適合固氮酶作用的低氧環境。

異細胞與一般營養細胞之間具有分工：

• 一般營養細胞進行光合作用，製造醣類，並將有機物輸送給異細胞。
• 異細胞利用這些物質產生 ATP 與還原力，供固氮酶使用。
• 異細胞將固定所得的氨同化為含氮有機物，再與營養細胞交換代謝物。

固氮酶的關鍵組成包括：

• Fe protein（鐵蛋白）：接受電子並消耗 ATP。
• MoFe protein（鉬鐵蛋白）：含有活性中心，負責還原 $\ce{N2}$。

固氮酶對氧十分敏感，因此異細胞的厚壁、降低氧氣生成與提高呼吸作用，都是保護固氮酶的重要機制。

選項分析

(A) 厚壁孢子（Akinete）

錯誤。

Akinete 是某些絲狀藍綠細菌形成的休眠或抗逆境細胞，具有較厚的細胞壁，能儲存養分並抵抗乾燥、低溫等不良環境。它的主要功能是生存與繁殖恢復，不是藍綠細菌進行固氮作用的特化細胞。

本選項利用「厚壁細胞」造成混淆，但「厚壁」不等於「異細胞」。

(B) 子孢子（Sporozoit）

錯誤。

核心觀念

本題考查減數分裂不分離（nondisjunction）造成的性染色體非整倍體，以及性染色體對性別分化與第二性徵的影響。

判斷重點有三項：

1. Y 染色體是否存在：Y 染色體上的 $SRY$（sex-determining region of Y）基因可啟動睪丸分化。
2. X 染色體劑量：X 染色體數目異常會影響性腺發育與性激素分泌。
3. 性激素是否足以形成第二性徵：女性第二性徵主要依賴卵巢分泌的雌激素；若卵巢發育不良，乳房、骨盆及體毛等第二性徵會不明顯。

減數分裂不分離可使配子形成 $n+1$ 或 $n-1$ 的染色體數目，受精後產生性染色體異常，例如 $45,X$、$47,XXY$ 等。

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解題方法

先看是否含有 Y 染色體：

• 含 Y 染色體：通常具有 $SRY$，胚胎性腺傾向分化為睪丸，第一性徵為男性。
• 不含 Y 染色體：通常發育為女性，但 X 染色體數目異常可能影響卵巢功能。

本題要求「第一性徵為女性，第二性徵不明顯」，因此應選擇：

• 沒有 Y 染色體，使其為女性方向發育；
• 同時性腺功能受損，使雌激素不足、第二性徵不明顯。

符合者為 $XO$，正式染色體表示為 $45,X$，即 Turner syndrome（透納氏症候群）。

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選項分析

(A) XO——正確

$XO$ 又稱 $45,X$，只有一條 X 染色體，沒有 Y 染色體及 $SRY$ 基因，因此胚胎不會沿男性方向形成睪丸，個體通常為女性。

但由於 X 染色體單體會造成卵巢發育不良，卵巢常呈現條索狀性腺（streak gonad），分泌雌激素的能力不足，因此常見：

• 乳房發育不良
• 腋毛、陰毛較少
• 女性體型與骨盆發育受影響
• 原發性閉經
• 不孕

所以「第一性徵為女性，第二性徵不明顯」符合 $XO$ 個體的典型表現。

(B) XYY——錯誤

$XYY$ 即 $47,XYY$，具有 Y 染色體及 $SRY$ 基因，通常發育為男性，第一性徵不是女性。

XYY 個體多具有正常男性生殖器與睪丸，男性第二性徵通常可正常發育，部分個體身高較高，可能有學習或行為方面差異，但不符合本題所述的女性第一性徵。

核心觀念

相剋（allelopathy）是指一種生物，通常是植物，釋放化學物質至環境中，進而抑制或影響另一種植物的發芽、生長、根系發育或養分吸收。

常見的相剋物質來源包括：

• 植物根部釋出的分泌物
• 枯枝落葉分解產生的化學物質
• 植物地上部淋洗出的物質
• 揮發性有機化合物

這些物質統稱為相剋化學物（allelochemicals），可能干擾受影響植物的細胞分裂、根部生長、光合作用、呼吸作用或礦物質吸收。

本題的關鍵在於辨認「相剋的直接機轉」：植物將具生理抑制作用的物質釋放到周遭環境。因此，選項 D 最符合定義。

解題方法

先判斷題目描述的是哪一類生物交互作用：

1. 是否為同種個體之間的作用？
2. 是否涉及疾病傳播？
3. 是否屬於一方受益、另一方不受影響的共棲？
4. 是否明確提到植物釋放化學物質？
5. 選項若只描述廣義分類，則比較其精確程度。

相剋的核心不是單純「彼此競爭」，而是透過化學物質影響其他生物。因此，直接描述「根部或枯枝落葉釋放有毒物質到環境」的 D，最精確。

選項分析

(A) 為共棲（Commensalism）型態

錯誤。

共棲是種間交互作用的一種，結果通常為一方受益、另一方不受影響，表示為 $+/0$。例如某些附生植物利用樹木作為支撐，但不明顯傷害寄主。

相剋則是生物釋放化學物質，對另一物種造成抑制或傷害，並非典型的 $+/0$ 共棲關係，因此不能歸類為共棲。

(B) 屬於種內競爭型態

錯誤。

種內競爭（intraspecific competition）發生在同一物種的個體之間，例如同種植物爭奪光線、水分與無機鹽。

相剋主要描述不同物種之間受到化學物質影響，屬於種間作用（interspecific interaction），不是種內競爭。

(C) 致死性疾病由一物種轉移到另一物種的過程

錯誤。

核心觀念

本題考查四大類生物分子與「聚合物（polymer）」的基本定義。

聚合物是由許多相似或相同的單體（monomer）以共價鍵反覆連接而成的大分子。常見生物聚合物包括：

• 核酸：由核苷酸（nucleotide）聚合而成
• 蛋白質：由胺基酸（amino acid）聚合而成
• 多醣：由單醣（monosaccharide）聚合而成

脂質則是一群結構與功能多樣的疏水性分子，通常不是由大量重複單體連接形成，因此一般不歸類為聚合物。

解題方法

逐一判斷各類生物分子的基本組成：

1. 若由大量相同或相似單體重複連接，屬於聚合物。
2. 若只是由少數不同分子組合而成，沒有長鏈重複單元，通常不屬於聚合物。
3. 依此判斷各選項，可知脂質不包含典型的生物聚合物結構，故選擇脂質。

選項分析

(A) 核酸（Nucleic acid）錯誤

核酸包括 DNA 與 RNA，皆屬於核苷酸的聚合物。

每個核苷酸由：

• 含氮鹼基（nitrogenous base）
• 五碳糖（pentose sugar）
• 磷酸基團（phosphate group）

所組成。核苷酸之間透過 $3'$－$5'$ 磷酸二酯鍵（phosphodiester bond）連接，形成多核苷酸鏈。因此核酸包含聚合物。

(B) 碳水化合物（Carbohydrate）錯誤

碳水化合物包括單醣、寡醣與多醣。

其中多醣是由大量單醣以糖苷鍵（glycosidic bond）連接而成的聚合物，例如：

• 澱粉（starch）：由許多 $\alpha$-葡萄糖組成
• 肝醣（glycogen）：由許多 $\alpha$-葡萄糖組成
• 纖維素（cellulose）：由許多 $\beta$-葡萄糖組成

聚合反應通常伴隨脫水合成，概念上可表示為：

$$n\ \text{個單醣} \rightarrow \text{多醣} + (n-1)\ce{H2O}$$

雖然單醣本身不是聚合物，但「碳水化合物」此一大類包含多醣，因此不能選 B。

核心觀念

本題考查熱力學第一定律（First law of thermodynamics），核心是能量守恆：

能量不能被創造，也不能被毀滅，只能在不同形式間轉換，或由一個系統傳輸至另一個系統。

對封閉系統而言，常用公式為：

$$\Delta E = q + w$$

其中：

• $\Delta E$：系統總能量的變化量
• $q$：熱能傳入或傳出系統
• $w$：功對系統所造成的能量傳遞

若系統為孤立系統（Isolated system），既沒有物質進出，也沒有能量以熱或功的形式進出，因此：

$$q=0,\qquad w=0$$

所以：

$$\Delta E=0$$

代表孤立系統的總能量保持不變。

解題方法

判斷本題各選項是否符合「能量守恆」及「熱力學第一、第二定律」的定義即可。

熱力學第一定律強調：

1. 能量可以傳輸（transferred）。
2. 能量可以轉換（transformed）。
3. 能量不能被創造或毀滅。
4. 孤立系統的總能量不變。

至於熵（entropy）的變化，主要屬於熱力學第二定律的範圍，不是第一定律的核心敘述。

選項分析

(A) 能量是不能傳輸的（Transferred）

錯誤。

能量可以在系統與環境間傳輸。例如：

• 熱能可由高溫物體傳至低溫物體。
• 化學反應釋放的能量可轉移給周圍環境。
• 肌肉收縮時，ATP 水解所釋放的能量可傳遞至肌動蛋白與肌球蛋白系統。
• 電子傳遞鏈可將電子傳遞所釋放的能量，用於建立質子梯度。

因此，能量可以透過熱（heat）或功（work）傳輸。

(B) 能量是不能轉換的（Transformed）

錯誤。

能量可以由一種形式轉換成另一種形式。例如細胞呼吸中，葡萄糖的化學能經由代謝反應轉換為 ATP 的化學能，部分能量則以熱能形式散失：

$$\ce{C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O}$$

核心觀念

電子傳遞鏈（Electron transport chain, ETC）是由多個電子傳遞者組成的氧化還原系統，使電子依序由電子供應者（electron donor）傳給電子接受者（electron acceptor）。

在粒線體呼吸作用中：

• 電子供應者：NADH、$FADH_2$
• 電子傳遞者：Complex I、Complex II、Coenzyme Q、Complex III、Cytochrome c、Complex IV
• 最終電子接受者：$\ce{O2}$
• 最終產物：$\ce{H2O}$

電子流經電子傳遞鏈時，Complex I、III、IV 將質子（$\ce{H+}$）由粒線體基質泵送至膜間腔，形成跨內膜的質子電化學梯度。質子經由 ATP synthase 回流至基質，驅動氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）合成 ATP。

植物葉綠體的光合作用電子傳遞鏈則位於類囊體膜（thylakoid membrane），電子可由水提供，最後傳給 $\ce{NADP+}$ 形成 NADPH。

解題方法

本題的關鍵是辨認「電子傳遞鏈」的定義。看到 Electron transport chain，應先判斷：

1. 是否描述電子由供應者移向接受者？
2. 是否把電子梯度、質子梯度與 ATP 合成混淆？
3. 是否把電子傳遞鏈的位置誤寫成細胞器的基質？

符合電子傳遞鏈基本定義的敘述，即為最佳答案。因此選擇描述「電子由電子供應者移動至電子接受者」的選項 B。

選項分析

(A) 是一系列的取代反應（Substitution reaction）—錯誤

電子傳遞鏈的本質是一連串氧化還原反應（redox reactions），不是有機化學中的取代反應。

電子供應者失去電子，發生氧化；電子接受者得到電子，發生還原。例如粒線體中：

$$\ce{NADH -> NAD+ + H+ + 2e-}$$

最後氧氣接受電子與質子形成水：

$$\ce{O2 + 4e- + 4H+ -> 2H2O}$$

因此，應掌握「氧化還原」而非「取代反應」。

(B) 是一系列化合物間的電子由電子供應者移動到電子接受者的過程—正確

此敘述直接符合電子傳遞鏈的定義。電子會依序經過多個電子傳遞者，從還原態較高的電子供應者，傳遞至最終電子接受者。

在粒線體中，電子大致沿著下列方向移動：

核心觀念

本題考查植物染色體倍性（Ploidy）、**染色體組（Genome/Set, $x$）與配子單倍體染色體數（$n$）**的基本遺傳學定義：

1. 染色體組（$x$）：一個基礎單倍體基因組（Monoploid genome）所包含的染色體數目。尖葉蕉（Musa acuminata）與長梗蕉（Musa balbisiana）同屬於芭蕉屬（Musa），二者均為二倍體（$2n = 2x = 22$），其單倍體配子染色體數 $n = x = 11$。
2. 多倍體香蕉的組成：栽培香蕉常由種間雜交後經減數分裂異常產生無籽的三倍體（Triploid）。染色體組型為 $\text{AAB}$，表示其體細胞內含有 2 個 A 染色體組與 1 個 B 染色體組，屬於三倍體（$3x$）。
3. 植物營養器官（莖部細胞）之倍性：植物的根、莖、葉等營養組織細胞為體細胞（Somatic cell），其染色體數目等於體細胞倍性總數（$2n$ 或實際體細胞組數）。

---

解題方法

1. 求單一染色體組的染色體基數（$x$）：
   依題意，尖葉蕉（$\text{AA}$）與長梗蕉（$\text{BB}$）均為正常的二倍體植物（$2n = 2x$）。其單倍體配子（$n$）之染色體數為 11：
   $x = 11$
   即 A 組具有 11 條染色體，B 組亦具有 11 條染色體。

2. 計算染色體組 $\text{AAB}$ 體細胞之染色體總數：
   莖部細胞為植物的體細胞，其染色體組成即為該植株的整套染色體組型 $\text{AAB}$：

核心觀念

本題測驗孟德爾遺傳學中的雙性雜交（Dihybrid Cross）、**獨立分配律（Law of Independent Assortment）與試交／回交（Testcross / Backcross）**之子代表現型比例分析。

1. 顯隱性判定：

• 純品系親代（P）雜交後，第一子代（$F_1$）全數表現出的性狀即為顯性性狀：
• 種子顏色：黃色（顯性，設等位基因為 $Y$）對綠色（隱性，設等位基因為 $y$）。
• 種子形狀：圓型（顯性，設等位基因為 $R$）對皺型（隱性，設等位基因為 $r$）。

2. 基因型推導：

• 親代純品系：黃圓為 $YYRR$，綠皺為 $yyrr$。
• $F_1$ 雜交子代：基因型必為雙重異型合子（雙雜合體）$YyRr$。

3. 試交（Testcross）定義與特性：

• 將未知基因型個體或雜合體與**雙隱性同型合子（$yyrr$）進行交配。此處 $F_1$ 與親代隱性純品系交配，亦符合回交（Backcross）**的範疇。
• 由於雙隱性個體（$yyrr$）只能產生一種配子（$yr$），不會掩蓋另一方配子的表現，因此子代的表現型種類與比例，直接反映了異型合子親代所產生的配子種類與比例。

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解題方法

步驟一：確定交配親代的基因型與產生的配子

• 待測個體（$F_1$）：基因型為 $YyRr$。
  依據獨立分配律，兩對等位基因位於不同染色體上（各自獨立分配），可產生 4 種比例相等的配子：
  $\frac{1}{4} YR : \frac{1}{4} Yr : \frac{1}{4} yR : \frac{1}{4} yr$
• 回交個體（綠皺隱性親代）：基因型為 $yyrr$。
  只能產生 1 種配子：
  $1.0\ yr$

步驟二：推導子代表現型比例

配子受精結合後，子代基因型與表現型如下表：

$F_1$ 配子	隱性親代配子	子代基因型	子代表現型	理論比例
$YR$	$yr$	$YyRr$	黃色圓型	$\frac{1}{4}$
$yR$	$yr$	$yyRr$	綠色圓型	$\frac{1}{4}$
$Yr$	$yr$	$Yyrr$	黃色皺型	$\frac{1}{4}$

核心觀念

本題測驗孟德爾遺傳學中的**獨立分配律（Law of Independent Assortment）**與雙性雜交（Dihybrid Cross）之表型比例計算：

1. 顯隱性法則（Law of Dominance）：

• 題幹指出黃色純品系與綠色純品系雜交，$\text{F}_1$ 全為黃色，故黃色為顯性（設等位基因代號為 $Y$）、綠色為隱性（$y$）。
• 圓型純品系與皺型純品系雜交，$\text{F}_1$ 全為圓型，故圓型為顯性（設等位基因代號為 $R$）、皺型為隱性（$r$）。

2. 基因型與雜交組合：

• 親代（$\text{P}$）：$YYRR \times yyrr$。
• 第一子代（$\text{F}_1$）：全部為雙重雜合子 $YyRr$。

3. 獨立分配律與機率乘法定則：

• 控制種皮顏色（實為子葉/種子顏色，依題意為單基因控制性狀）與種子形狀的基因位於不同對同源染色體上，兩性狀的遺傳互不干擾。
• 計算 $\text{F}_2$ 某特定組合的表現型機率時，可分別計算各性狀的機率再相乘。

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解題方法

1. 各別性狀的單基因雜交分離比：

• 顏色性狀：$\text{F}_1$ 自交（$Yy \times Yy$）
  $Yy \times Yy \rightarrow \frac{3}{4}\ \text{黃色}\,(Y\_)\ ,\ \frac{1}{4}\ \text{綠色}\,(yy)$
  因此，$\text{F}_2$ 出現「綠色」的機率 $P(\text{綠色}) = \frac{1}{4}$。

• 形狀性狀：$\text{F}_1$ 自交（$Rr \times Rr$）
  $Rr \times Rr \rightarrow \frac{3}{4}\ \text{圓型}\,(R\_)\ ,\ \frac{1}{4}\ \text{皺型}\,(rr)$
  因此，$\text{F}_2$ 出現「圓型」的機率 $P(\text{圓型}) = \frac{3}{4}$。

2. 結合兩性狀的獨立機率（乘法定則）：

• 「綠色種皮圓型種子」（表現型為綠色且圓型，$yyR\_$）的理論機率為：

核心觀念

本題考查孟德爾的雙因子遺傳、減數分裂及獨立分配律。

以：

• $Y$：黃色；$y$：綠色
• $R$：圓型；$r$：皺型

表示兩對等位基因。純品系黃色圓型與綠色皺型的基因型為：

$$YYRR \times yyrr$$

親代產生的配子分別為 $YR$ 與 $yr$，因此：

$$F_1 = YyRr$$

F1 同時具有兩對雜合基因，進行減數分裂時，每一對等位基因會彼此分離，且在獨立分配律下，$Y/y$ 與 $R/r$ 會獨立組合。

解題方法

F1 基因型為 $YyRr$。

減數分裂時：

• $Y$ 與 $y$ 各有 $1/2$ 機率進入配子
• $R$ 與 $r$ 各有 $1/2$ 機率進入配子

將兩對基因相乘組合，可得到：

配子	機率
$YR$	$\frac{1}{2}\times\frac{1}{2}=\frac{1}{4}$
$Yr$	$\frac{1}{2}\times\frac{1}{2}=\frac{1}{4}$
$yR$	$\frac{1}{2}\times\frac{1}{2}=\frac{1}{4}$
$yr$	$\frac{1}{2}\times\frac{1}{2}=\frac{1}{4}$

因此共有 $4$ 種配子，比例為：

$$YR:Yr:yR:yr=1:1:1:1$$

所以正確答案為 (E)。

選項分析

(A) 2 種，1:1：錯誤

F1 為雙因子雜合子 $YyRr$，不是單因子雜合子。若只考慮一對基因，例如 $Yy$，才會產生 $Y$、$y$ 兩種配子，比例為 $1:1$。本題同時涉及兩對基因，因此配子種類為 $2^2=4$ 種。

(B) 2 種，3:1：錯誤

核心觀念

脊索動物（Chordata）的共同特徵，是在其生活史的某一階段至少具有：

1. 脊索（notochord）
2. 中空的背側神經索（dorsal hollow nerve cord）
3. 咽裂（pharyngeal slits）
4. 肛門後尾（post-anal tail）
5. 內柱（endostyle）或其同源構造——脊椎動物的甲狀腺（thyroid gland）

本題的關鍵在於「生活史某個階段」。脊索動物不必在整個生命週期都保有所有特徵，只要在某一階段出現即可。

解題方法

逐一比對各選項與脊索動物的基本定義：

• 是否強調「某個階段」？
• 是否把只存在於脊椎動物的特徵，錯誤擴大到所有脊索動物？
• 是否正確描述尾索動物與頭索動物的構造在成體時的變化？

符合脊索動物共同特徵且敘述最完整、最精確者為 (A)。

選項分析

(A) 在其生活史某個階段具有中空的背神經索和咽裂

正確。

「中空的背神經索」與「咽裂」是脊索動物的重要共同特徵。此兩者不一定在成體同時存在，但會在生活史的某個階段出現。

例如：

• 尾索動物（Urochordata）的蝌蚪狀幼體具有背側中空神經索、脊索及肛門後尾；變態後，成體多數構造退化。
• 頭索動物（Cephalochordata）在幼體與成體階段都保留脊索及背側中空神經索。
• 脊椎動物（Vertebrata）胚胎時期具有脊索與神經管，神經管後來發育成腦與脊髓，脊索則多被脊柱取代。

因此，(A) 正確掌握了「脊索動物特徵可只存在於生活史某階段」這項核心概念。

(B) 在其生活史中皆具有脊索

依本題官方答案的判定，此項錯誤在於「皆具有」容易被解讀為整個生活史的所有階段都具有脊索。

脊索動物雖然在某個發育階段必定具有脊索，但脊索未必終生存在：

• 尾索動物的脊索主要存在於幼體尾部，成體通常消失。
• 脊椎動物胚胎具有脊索，成體時脊索大多被脊柱取代，僅留下部分退化構造，例如椎間盤的髓核。
• 只有頭索動物通常終生保留脊索。

因此，若將此選項理解為「所有生命階段都具有脊索」，即為錯誤。

(C) 尾索動物終生具有脊索和神經索

錯誤。

尾索動物的典型生活史包括：

核心觀念

本題考的是生物分類相關學科的定義，以及各學科研究範圍的區分。

**系統學（Systematics）**是研究生物多樣性，並探討生物彼此之間演化關係的科學。其研究內容包括：

• 生物的辨識與分類
• 生物之間的親緣關係
• 演化歷史與分類階層
• 依據形態、生理、生化特徵及 DNA 序列建立親緣關係

現代系統學常利用支序分類學（cladistics），比較不同生物所具有的衍徵（derived characters），建立支序圖（cladogram），藉此推論共同祖先與演化分支。

解題方法

題幹的關鍵語句是：

「研究生物多樣性和生物體之間演變關係」

其中「生物多樣性」對應分類與辨識，「演變關係」對應親緣關係與演化歷史。能同時涵蓋這兩項內容的學科是系統學（Systematics）。

判斷時可採「研究對象＋研究目的」方式：

• 研究生物與環境的互動：生態學
• 研究名稱如何制定：命名法
• 研究生物多樣性與親緣演化關係：系統學
• 研究演化機制與演化過程：演化學
• 研究生物在地球上的分布：生物地理學

因此本題依官方答案選 (C)。

選項分析

(A) 生態學（Ecology）—錯誤

生態學研究生物與其環境之間的交互作用，包括：

• 個體與環境的關係
• 種群數量變化
• 群集組成與種間競爭
• 生態系中的能量流動與物質循環

例如研究狼與鹿的捕食關係、森林中的碳循環，屬於生態學。生態學並非以建立生物分類及推論生物演化親緣關係為主要任務。

(B) 命名法（Nomenclature）—錯誤

命名法是制定及使用生物學名稱的規則與方法，例如雙名法以「屬名＋種名」命名物種：

$$\textit{Homo sapiens}$$

其中 \textit{Homo} 為屬名，\textit{sapiens} 為種加詞。命名法處理的是「生物應如何命名」，不負責完整研究生物的多樣性及演化關係。

核心觀念

本題考查親緣關係分析中的最大簡約法（Maximum parsimony）。

最大簡約法的原則是：在能解釋所有物種特徵分布的前提下，選擇所需「性狀狀態改變次數」最少的親緣關係樹。

每一個二元特徵至少需要計算一次 $0 \rightarrow 1$ 或 $1 \rightarrow 0$ 的演化改變。題目給出的資料如下：

物種	特徵1	特徵2	特徵3	特徵4	特徵5
A	0	1	0	0	0
B	0	1	0	1	0
C	1	0	1	0	1
D	1	0	1	0	0
外群	0	0	0	0	0

解題方法

先逐一觀察五個特徵：

1. 特徵1

C、D 為 1，A、B 與外群為 0。

將 C、D 視為一個共同支系，可由一次 $0 \rightarrow 1$ 解釋。

所需步驟：$1$

2. 特徵2

A、B 為 1，C、D 與外群為 0。

將 A、B 視為一個共同支系，可由一次 $0 \rightarrow 1$ 解釋。

所需步驟：$1$

3. 特徵3

C、D 為 1，其餘為 0，與特徵1相同。

所需步驟：$1$

4. 特徵4

僅 B 為 1，其餘為 0。

B 的特徵4可視為在 B 支系上獨立發生一次 $0 \rightarrow 1$。

所需步驟：$1$

5. 特徵5

僅 C 為 1，其餘為 0。

C 的特徵5可視為在 C 支系上獨立發生一次 $0 \rightarrow 1$。

所需步驟：$1$

因此，親緣關係樹可採用：

核心觀念

本題考查以最大簡約法（Maximum parsimony）建立親緣關係樹。其原則是：選擇能以「最少性狀狀態改變次數」解釋現有資料的樹。

外群狀態全為 0，因此可判定：

• 0：祖徵（plesiomorphy）
• 1：衍徵（apomorphy）

資料如下：

特徵	A	B	C	D	外群
1	0	0	1	1	0
2	1	1	0	0	0
3	0	0	1	1	0
4	0	1	0	0	0
5	0	0	1	0	0

其中：

• 特徵 1、3：C 與 D 共有衍徵，可支持 C、D 為姊妹群。
• 特徵 2：A 與 B 共有衍徵，可支持 A、B 為姊妹群。
• 特徵 4：僅 B 為 1，屬於 B 的自有衍徵。
• 特徵 5：僅 C 為 1，屬於 C 的自有衍徵。

因此最合理的拓樸為：

$((A,B),(C,D))$

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解題方法

先找出能支持共同祖先的「共有衍徵」：

1. 特徵 1：C、D 為 1，形成 C—D 群。
2. 特徵 3：C、D 為 1，再次支持 C—D 群。
3. 特徵 2：A、B 為 1，形成 A—B 群。

所以應將四個物種分成：

$\{A,B\} \quad \text{與} \quad \{C,D\}$

在選項中，只有 A 同時呈現 A、B 成對，C、D 成對的親緣關係。

以 A 樹計算性狀改變次數：

特徵	最少改變次數
1：C、D 為 1	1
2：A、B 為 1	1
3：C、D 為 1	1
4：僅 B 為 1	1

核心觀念

本題比較三大類原核生物或生物類群的基本特徵：

1. 細菌（Bacteria）與古細菌（Archaea）的核醣體。
2. 原核生物的無性繁殖方式。
3. 細胞壁與細胞膜的化學組成。
4. 藍綠細菌與產甲烷作用的分類關係。

解題關鍵是掌握「細胞壁成分」與「膜脂鍵結」的差異：

• 細菌細胞壁的核心成分是肽聚醣（Peptidoglycan）。
• 部分古細菌具有偽肽聚醣（Pseudopeptidoglycan，亦稱 pseudomurein），但許多古細菌則以蛋白質或醣蛋白構成的表面層（S-layer）為主。
• 古細菌膜脂以醚鍵（Ether linkage）連接異戊二烯鏈；細菌與真核生物主要以酯鍵（Ester linkage）連接脂肪酸。

解題方法

逐項檢查各敘述是否符合三個基本判斷：

1. 兩類生物是否都具有該構造或功能。
2. 該特徵是否只出現在部分成員，不能擴大成整個類群。
3. 題目描述的化學鍵或細胞壁成分是否正確。

本題不需要計算，最有效的切入點是先判斷：

• 「核醣體」：細菌與古細菌皆有。
• 「醚鍵膜脂」：主要是古細菌的特徵。
• 「甲烷生成」：是部分古細菌的代謝特徵。
• 「肽聚醣」：是細菌細胞壁的代表性成分。
• 「偽肽聚醣」：是部分古細菌細胞壁的代表性成分。

因此，最符合傳統教材比較方式的是（C）。

選項分析

（A）錯誤

細菌與古細菌都具有核醣體（Ribosome），皆能在細胞質中進行蛋白質合成。

細菌的核醣體通常為 $70S$，由：

• $50S$ 大次單元
• $30S$ 小次單元

組成。

古細菌也具有 $70S$ 核醣體，雖然其核醣體蛋白與 $rRNA$ 的部分特徵，比細菌更接近真核生物的核醣體。古細菌並不是沒有核醣體，而是具有與細菌不同、且部分分子特徵較接近真核生物的核醣體。

因此，指出「古細菌無核醣體」是錯誤的。

（B）錯誤

細菌與古細菌都能進行無性繁殖，但不能說兩者的所有成員皆同時經由二分裂、出芽、分裂、形成孢子等四種方式繁殖。

常見無性繁殖方式包括：

• 二分裂（Binary fission）：細胞複製染色體後，細胞分裂成兩個子細胞，是許多細菌及古細菌的主要方式。
• 出芽（Budding）：子細胞由母細胞表面形成芽體後分離，見於部分微生物。
• 碎裂或分裂（Fragmentation）：細胞或細胞絲斷裂成片段，各片段再發育。
• 孢子形成（Spore formation）：部分細菌可形成內生孢子（Endospore），例如芽孢桿菌（Bacillus）與梭菌（Clostridium）。

但細菌的內生孢子主要是抵抗不良環境的休眠構造，不等同於典型的生殖孢子；而且並非所有細菌或古細菌都具有上述四種繁殖方式。

此選項把「部分成員具有的方式」錯誤擴大為「細菌和古細菌皆具備全部方式」，因此錯誤。

（C）正確

依本題官方答案及傳統教材的比較方式，此選項最正確。

部分古細菌，特別是部分產甲烷古細菌（Methanogenic Archaea），細胞壁含有偽肽聚醣（Pseudopeptidoglycan）。偽肽聚醣在結構上類似細菌肽聚醣，但具有重要差異：

核心觀念

本題考查真核生物的演化關係，尤其是植物界（Kingdom Plantae）的起源。

現代陸生植物屬於綠色植物（Viridiplantae），其中與陸生植物親緣關係最接近的藻類，傳統上稱為輪藻類或輪藻植物（Charophyceans；現代分類常置於 Streptophyta 中）。因此，植物界被推測由「類似 Charophycean 的祖先」演化而來。

植物與 Charophycean 具有多項共同特徵：

• 葉綠體含有葉綠素 $a$ 與葉綠素 $b$
• 細胞壁主要含纖維素（cellulose）
• 光合作用產物主要以澱粉（starch）形式儲存
• 細胞分裂時具有成膜體（phragmoplast）
• 具有胞間連絲（plasmodesmata）
• 生殖細胞或孢子常具有含孢粉素（sporopollenin）的外壁，有助於抵抗乾燥

這些特徵顯示陸生植物與 Charophycean 具有共同祖先。

解題方法

判斷植物起源時，可依序檢查三點：

1. 該生物是否為真核生物？
2. 是否具有與綠色植物相同的光合作用與細胞壁特徵？
3. 在演化樹上是否屬於綠色植物的近親？

植物的葉綠體源自古代藍綠菌（cyanobacterium）的初級內共生，但這只說明葉綠體的遠古來源；真正形成綠色植物這一真核生物支系的祖先，則是與 Charophycean 類似的綠藻祖先。

因此，符合植物近親與演化來源的選項是 Charophycean。

選項分析

(A) Zygomycete

Zygomycete 為接合菌類，屬於真菌（Fungi）。其營養方式主要是異營性吸收，沒有葉綠體，也不能進行植物型光合作用。

真菌與植物雖然都具有細胞壁，但真菌細胞壁主要由幾丁質（chitin）構成，植物細胞壁則以纖維素為主。兩者在真核生物演化樹上的親緣關係也不接近，因此不是植物的演化祖先。

錯誤。

(B) Charophycean

Charophycean 是與陸生植物親緣關係最接近的綠藻類群之一，具備多項植物共有特徵，包括葉綠素 $a$、葉綠素 $b$、纖維素細胞壁、澱粉儲存，以及與植物相似的細胞分裂和繁殖構造。

陸生植物被認為是由生活於淡水環境、類似 Charophycean 的綠藻祖先逐漸演化而來，並經歷適應陸地生活的演化，例如防止水分散失、形成保護性孢子壁及發展多細胞生殖構造。

正確。

(C) Stramenopile

核心觀念

本題考查植物體表的防禦構造，以及各種細胞壁與表皮相關聚合物的化學性質。

維管束植物葉片的表皮細胞外側具有角質層（cuticle），其主要成分包括：

• 角質（cutin）：由羥基脂肪酸與環氧脂肪酸等單體，以酯鍵形成的聚酯聚合物（polyester polymer）。
• 蠟（waxes）：嵌入或覆蓋於角質層中，增強防水效果。

角質與蠟共同形成葉片表面的疏水性屏障，可降低水分散失，也能阻礙病原菌直接穿透表皮並進入葉片內部組織。因此，題目所描述的聚酯聚合物是角質。

角質的形成可概念化表示為羥基脂肪酸之間進行酯化：

$$\ce{R-COOH + HO-R' -> R-COO-R' + H2O}$$

大量單體經由酯鍵交聯，形成具有防水與防禦功能的聚酯網絡。

解題方法

判斷本題可抓住兩個關鍵字：

1. 聚酯聚合物（polyester polymer）
2. 位於葉片表面、阻擋病原菌侵入

符合這兩項條件的是 cutin（角質）。角質位於表皮細胞外側，構成角質層，是植物與外界環境接觸時的第一道物理屏障。

必須將「化學分類」與「所在位置」一起判斷。木質素雖然也能增強植物組織的抗病原能力，但它不是聚酯，且主要分布於木質部等具有次生細胞壁的組織。

選項分析

(A) 幾丁質（Chitin）錯誤

幾丁質是由 $N$-乙醯葡萄糖胺（$N$-acetylglucosamine）以 $\beta(1\rightarrow4)$ 糖苷鍵連接而成的多醣：

$$\ce{(C8H13O5N)n}$$

它是節肢動物外骨骼與真菌細胞壁的重要成分，不是植物葉片角質層的聚酯聚合物。因此本選項錯誤。

(B) 纖維素（Cellulose）錯誤

纖維素由葡萄糖以 $\beta(1\rightarrow4)$ 糖苷鍵連接而成，是植物初生細胞壁的主要結構多醣。

核心觀念

本題考查生物的 $r/K$ 選擇（$r/K$ selection）理論。

• $r$ 選擇物種：適應環境中族群密度變動大、資源不穩定的情況，通常具有體型小、成熟早、生長快、繁殖數量多、世代短等特徵。
• $K$ 選擇物種：適應資源有限且競爭激烈、族群密度接近環境容納量（carrying capacity, $K$）的情況，通常具有體型較大、壽命長、成熟晚、生長慢、繁殖數量少，且對後代投入較多等特徵。

植物的 $K$ 選擇特徵，常與「大型、長壽、慢生長、少量繁殖體、競爭能力強」相連結。

解題方法

先掌握 $K$ 選擇物種的典型關鍵字：

大型、長壽、成熟晚、生長慢、後代少、親代投資高。

逐一比對選項即可。選項中若出現「體積小」，便與 $K$ 選擇物種的典型體型相反，因此為本題答案。

選項分析

(A) 生物體世代長

正確。$K$ 選擇植物通常生長至成熟所需時間較長，世代時間（generation time）較長，並且常具有較長壽命。例如森林中的大型木本植物，需經多年才能達到繁殖年齡。

因此「生物體世代長」是 $K$ 選擇植物的典型特徵。

(B) 後代的數量較少

正確。$K$ 選擇植物通常不大量製造後代，而是產生數量較少、品質較高的種子或繁殖體，並將較多資源投入單一後代的形成、保護或建立。

這與 $r$ 選擇植物大量產生種子、以數量彌補高死亡率的策略不同。

(C) 種子傳播能力差

依本題採用的傳統考試分類，此項視為正確。$K$ 選擇植物通常產生較少但個體較大的種子，繁殖投資集中於少數後代，並常在較穩定的環境中建立族群；相較於 $r$ 選擇植物大量產生、廣泛散布的小型種子，其種子擴散策略通常不以大量遠距離傳播為主要特徵。

核心觀念

本題測驗動物生理學中**動物的四大基本組織（Animal Tissues）**之分類、結構組成與特徵。
根據普通生物學權威教材（如 Campbell Biology 第 40 章）：

1. 四大基本組織：上皮組織（Epithelial tissue）、結締組織（Connective tissue）、肌肉組織（Muscle tissue）、神經組織（Nervous tissue）。生物體內並無獨立分類為「內分泌組織」的基本組織類別（內分泌腺體本質上為特化的上皮組織衍生構造）。
2. 結締組織（Connective tissue）：細胞間質豐富且細胞排列疏鬆。以疏鬆結締組織（Loose connective tissue）為例，基質內主要的細胞型態包含分泌細胞外基質蛋白的纖維母細胞（Fibroblasts）與負責吞噬病原與細胞碎屑的免疫細胞巨噬細胞（Macrophages）。
3. 上皮組織（Epithelial tissue）：緊密相連覆蓋於體表、襯裡於體腔（Lines cavities）及中空器官的內外表面，具有明確的頂部（Apical surface）與基部（Basal surface）極性（Polarity）。
4. 神經組織（Nervous tissue）：包含傳導神經衝動的神經元（Neurons）與數量更多、負責支持保護與營養神經元的神經膠細胞（Glial cells / Neuroglia）。
5. 肌肉系統（Muscular system）：人體與脊椎動物的肌肉系統以負責自主運動的**骨骼肌（Skeletal muscle）**為最大主體，而非平滑肌。

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解題方法

1. 抓取組織分類核心定義：先檢視四大基本組織範疇，排除虛構或非基本類別的選項（如將內分泌獨立為組織）。
2. 檢驗專一性修飾詞：題目出現「僅（only）」、「主要」等排他性字眼時須格外謹慎。例如神經組織除了神經元外還有神經膠細胞；上皮組織不只覆蓋「外面」，亦襯裡體腔與管道內部。

核心觀念

本題測驗動物界各門（Phyla）的神經系統演化型態（Evolution of Nervous Systems）與身體對稱性（Body symmetry）之對應關係（依據 Campbell Biology 第 49 章「Nervous Systems」）：

1. 無神經系統：海綿動物門（Porifera）缺乏真正的組織與神經細胞。
2. 神經網（Nerve net）：輻射對稱（Radially symmetrical）動物（如刺胞動物門 Cnidaria、櫛板動物門 Ctenophora）具有無特化中樞、雙向傳導且瀰漫性分布的互聯神經元網絡。刺胞動物也是最早演化出神經細胞／神經系統的動物門。
3. 兩側對稱與頭部化（Cephalization）：兩側對稱動物（Bilateria）隨著前進定向演化出頭部化（神經中樞集中於前端形成腦或頭神經節）與縱向神經索：

• 階梯狀神經系統（Ladder-type nervous system）：扁形動物門（Platyhelminthes）。
• 腹神經索與神經節（Ventral nerve cord with segmented ganglia）：環節動物門（Annelida）、節肢動物門（Arthropoda）。
• 神經環與神經索／特化腦部：軟體動物門（Mollusca）。

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解題方法

1. 抓取題幹關鍵字：題目問何種生物具有「神經網（Nerve net）」。
2. 以動物體對稱性與神經演化層級切入：

• 「神經網」是缺乏中樞整合構造（無腦、無頭部化）、呈瀰漫性均勻分布的神經網絡，為輻射對稱（Radial symmetry）動物特有之基本特徵。
• 選項中僅 (A) 刺胞動物（Cnidarian） 屬於輻射對稱之真後生動物，具備典型的神經網；其餘 (B)、(C)、(D)、(E) 均為兩側對稱動物（Bilateria），皆已演化出不同程度的頭部化（中樞神經系統 Central Nervous System, CNS）。

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選項分析

• (A) 刺胞動物（Cnidarian）——【正確】
  刺胞動物（如水螅 Hydra、水母 Jellyfish、海葵 Sea anemone）為輻射對稱、雙胚層動物，無頭部化構造。其表皮與胃層基底散布著互相交織的神經元，構成瀰漫性的神經網（Nerve net）。其神經衝動可雙向傳導，控制刺絲胞之釋放與肌肉上皮細胞的收縮以完成伸縮或遊泳。
• (B) 環節動物（Annelid）——【錯誤】
  環節動物（如蚯蚓、水蛭）為兩側對稱之原口動物，具顯著的頭部化。

核心觀念

本題測驗骨骼肌收縮的「肌絲滑動學說」（Sliding-filament model）以及「橫橋週期」（Cross-bridge cycle）之分子機轉（Campbell Biology 動物構造與功能篇——運動與肌肉收縮）。考生需精確掌握以下三大核心概念：

1. 肌小節（Sarcomere）結構成分：粗肌絲（Thick filament）由肌凝蛋白（Myosin）組成；細肌絲（Thin filament）主要由肌動蛋白（Actin）、原肌凝蛋白（Tropomyosin）及肌鈣蛋白（Troponin）組成。
2. 肌絲滑動學說本質：肌肉收縮時，肌節、I 帶（I band）與 H 區（H zone）縮短，但粗肌絲（A 帶）與細肌絲本身的長度均維持不變，縮短純粹是兩者互相重疊滑動的結果。
3. 橫橋週期能量與狀態轉換：

• 肌凝蛋白頭部結合 $\ce{ATP}$ 時，與肌動蛋白解離，處於低能階（Low-energy state）。
• 肌凝蛋白頭部的水解酶活性將 $\ce{ATP}$ 水解為 $\ce{ADP}$ 與 $\ce{Pi}$（無機磷酸），頭部被推向後方「上膛」，轉換為高能階（High-energy state）。
• 高能階的肌凝蛋白頭部與肌動蛋白結合，形成橫橋（Cross-bridge）。
• 釋出 $\ce{ADP}$ 與 $\ce{Pi}$ 時觸發動力衝程（Power stroke），肌凝蛋白頭部擺動，牽引細肌絲朝向肌節中央（M 線方向）滑動。

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解題方法

本題為純觀念判斷題。解題時直接檢視各選項陳述的「肌絲歸屬」、「能量狀態」、「橫橋結合條件」以及「滑動主體與長度變化」：

• 先確認肌絲滑動的黃金定律：「肌絲長度不變，只是滑動」，可立刻確認 (E) 正確。
• 回頭檢驗 (A)、(B)、(C)、(D) 的分子機制錯誤：釐清 $\ce{ATP}$ 水解前 vs 水解後的能階變化、誰拉動誰朝向中央，即可逐一排除。

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選項分析

• (A) 錯誤：
  肌凝蛋白頭部（Myosin head）具有 $\ce{ATP}$ 結合位（ATP-binding site）與肌動蛋白結合位，但肌凝蛋白頭部是屬於**粗肌絲（Thick filament）**的構造，而非細肌絲（Thin filament）。

核心觀念

本題考查動物消化系統的構造與食物處理流程，重點包括：

1. 消化道各區段的功能。
2. 消化與吸收的定義。
3. 蚱蜢消化系統中中腸與胃盲囊的作用。
4. 「排遺（egestion）」與「排泄（excretion）」的區別。
5. 唾液澱粉酶（salivary amylase）的作用對象。

動物處理食物的正確流程通常為：

$$\text{攝食（ingestion）} \rightarrow \text{消化（digestion）} \rightarrow \text{吸收（absorption）} \rightarrow \text{排遺（egestion）}$$

其中，排遺是排出未被消化、也未被吸收的食物殘渣；排泄則是排出細胞代謝產生的廢物，例如含氮廢物、二氧化碳與多餘水分，兩者並不相同。

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解題方法

本題問「何者錯誤」，可先抓住動物消化與排泄的專有名詞：

• 食物殘渣離開消化道：稱為「排遺」。
• 細胞代謝廢物離開身體：稱為「排泄」。

因此，選項 D 將消化道食物處理的最後一步寫成「排泄」，概念混淆，為本題錯誤選項。

其餘選項分別檢查蚱蜢消化道構造、消化定義、中腸功能及唾液澱粉酶作用即可判斷。

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選項分析

(A) 蚱蜢具有包含食道和嗉囊的前腸、中腸、後腸等消化腔室

正確。

蚱蜢的消化道可分為：

• 前腸（foregut）：包括口、咽、食道（esophagus）與嗉囊（crop）。嗉囊主要用於暫時儲存食物。
• 中腸（midgut）：是主要的消化與吸收區域。
• 後腸（hindgut）：包括迴腸、結腸與直腸，主要進行水分、離子回收及糞便形成。

因此，蚱蜢確實具有前腸、中腸和後腸等區域，前腸也包含食道和嗉囊。

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(B) 消化是將食物切割成小到足以被身體吸收之小分子的過程

正確。

消化（digestion）是將大型、不易吸收的食物分子分解成可被腸道吸收的小分子，主要包括機械性消化與化學性消化。

例如：

• 澱粉、肝醣等多醣，經澱粉酶及其他醣類水解酶作用，分解成單醣。
• 蛋白質經蛋白酶切割成胺基酸、二胜肽與三胜肽。
• 脂質經脂肪酶分解成脂肪酸與單酸甘油酯。

化學性消化本質上多為水解反應，例如多醣的水解可概念性表示為：

$$\text{多醣} + \ce{H2O} \rightarrow \text{單醣}$$

選項雖以「切割」作為概括說法，但符合消化的基本定義。

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(C) 蚱蜢的消化和吸收主要發生在中腸的胃盲囊（Gastric cecae）

正確。

核心觀念

本題考查動物循環系統的兩種分類方式：

1. 依血液是否流經血管全程區分：

• 開放式循環系統（open circulatory system）：血液或血淋巴由血管流出，直接進入體腔或血竇，與組織細胞接觸。
• 閉鎖式循環系統（closed circulatory system）：血液始終在血管內流動，循環效率較高。

2. 依循環路徑區分：

• 單循環（single circulation）：血液每完成一次全身循環，只通過心臟一次。
• 雙循環（double circulation）：血液分為體循環與呼吸循環，完成一次全身循環需通過心臟兩次。

兩生類的呼吸循環並非單純的肺循環，而是肺皮循環（pulmocutaneous circuit），血液同時流經肺與皮膚進行氣體交換。

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解題方法

逐一判斷各選項所描述的動物類群與循環路徑：

• 環節動物、頭足類、脊椎動物是否為閉鎖式循環？
• 兩生類的呼吸循環名稱是否正確？
• 魚類是否為單循環及二心房室構造？
• 人類肺動脈與肺靜脈中的血液含氧狀態是否正確？

其中最關鍵的判斷點是：兩生類的呼吸器官包括肺與皮膚，因此應稱為肺皮循環，不是單純的肺循環。

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選項分析

(A) 動物循環系統包括開放式和閉鎖式循環系統

正確。

動物循環系統可依血液是否始終位於血管內，分為：

• 開放式循環系統：常見於節肢動物及多數軟體動物。血液由心臟打入血管後，進入血竇或體腔，直接與組織交換物質。
• 閉鎖式循環系統：常見於環節動物、頭足類及脊椎動物。血液在動脈、微血管與靜脈之間流動。

因此此敘述正確。

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(B) 環節動物、頭足類和脊椎動物皆屬於閉鎖式循環系統

正確。

環節動物具有發達的血管系統，血液在血管內循環；頭足類具有高度發達的閉鎖式循環系統；脊椎動物的血液也始終在血管內流動。

因此，這三類動物皆屬於閉鎖式循環系統。

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(C) 兩棲類的循環系統包含體循環和肺循環

錯誤，為本題答案。

兩生類具有肺呼吸，也可透過皮膚進行氣體交換，因此其呼吸循環正確名稱為：

• 肺皮循環（pulmocutaneous circuit）：血液由心臟流向肺與皮膚，進行氣體交換後返回心臟。
• 體循環（systemic circuit）：血液由心臟流向全身組織，再返回心臟。

兩生類的循環可概括為：

$$\text{心臟} \rightarrow \text{肺與皮膚} \rightarrow \text{心臟}$$

以及：

$$\text{心臟} \rightarrow \text{全身組織} \rightarrow \text{心臟}$$

因此，校方依據 Biology: A Global Approach, 10th International Edition 第 43 章第 1004 至 1006 頁及 Figure 43.4 的內

核心觀念

本題考查植物的「頂芽優勢」（apical dominance）：頂芽生長旺盛時，會抑制莖上腋芽（axillary bud）的萌發與伸長，使植物主要向上生長。

促進頂芽優勢的主要植物激素是生長素（auxin），尤其是由頂芽與幼葉合成的吲哚-3-乙酸（indole-3-acetic acid, IAA）。

生長素在莖中主要以由上而下的極性運輸（polar auxin transport）移動，涉及細胞膜上的 PIN-FORMED（PIN）輸出載體。生長素本身不一定直接進入腋芽抑制其生長，而是透過莖部訊號調控：

• 抑制細胞分裂素（cytokinin）輸送至腋芽。
• 促進獨腳金內酯（strigolactone）合成，進一步抑制腋芽分枝。
• 影響腋芽的生長素輸出能力，使腋芽不易建立自身的生長素運輸通路。

獨腳金內酯的生合成途徑包括 $D27$、$CCD7$、$CCD8$ 與 $MAX1$ 等相關酵素；其中 carotenoid（類胡蘿蔔素）經由這些酵素逐步轉換為獨腳金內酯。生長素因此形成「頂芽生長越旺盛，腋芽越受抑制」的頂芽優勢。

生長素的基本訊息傳遞機制則涉及：

1. IAA 與 TIR1/AFB（Transport Inhibitor Response 1/Auxin F-Box）受體結合。
2. 促進 Aux/IAA 抑制蛋白被泛素化。
3. Aux/IAA 被 26S proteasome（26S 蛋白酶體）分解。
4. ARF（Auxin Response Factor）轉錄因子解除抑制，調控下游基因表現。

本題所問的是「促進頂芽優勢之主要激素」，因此應直接辨認為生長素。

解題方法

判斷植物激素題時，可先將題幹中的生理現象與主要功能配對：

• 頂芽優勢、向光性、向地性：生長素。
• 莖伸長、種子萌發、打破休眠：吉貝素。
• 果實成熟、器官脫落、三重反應：乙烯。
• 乾旱逆境、氣孔關閉、種子休眠：離層酸。
• 細胞伸長、維管束發育、與生長素協同：芥菜固醇。

「頂芽優勢」是生長素最具代表性的考點，因此選擇生長素。

選項分析

(A) 生長素（Auxin）——正確

生長素主要由頂芽、幼葉與發育中的種子產生。頂芽產生的 IAA 經莖部向下運輸，透過抑制細胞分裂素作用、促進獨腳金內酯訊號，以及阻礙腋芽建立有效的生長素輸出，抑制腋芽生長，形成頂芽優勢。

去除頂芽後，頂芽來源的生長素減少，腋芽受到的抑制解除，腋芽便容易萌發。因此，頂芽摘除常使植物由單一主莖型態轉為多分枝型態。

(B) 吉貝素（Gibberellin）——錯誤

吉貝素主要促進細胞伸長與細胞分裂，常見功能包括：

核心觀念

本題考查複葉的形態分類，尤其是「羽狀複葉」的分枝層次。

• 單回羽狀複葉（once-pinnate）：葉片中央有一條葉軸，葉軸兩側直接排列小葉。
• 二回羽狀複葉（bipinnate）：主葉軸兩側先分出多條羽片軸，每條羽片軸上再排列小葉。
• 三回羽狀複葉（tripinnate）：羽片軸再進一步分枝，形成第三層分枝。
• 若小葉由同一點向四周放射，則為掌狀複葉（palmately compound）；若葉片本身未分成獨立小葉，即使具有深裂，仍屬單葉。

解題方法

判斷圖形時，觀察葉片是否具有「小葉」以及葉軸的分枝層次：

1. 先區分單葉與複葉。
2. 若為複葉，再觀察小葉是否直接連在主葉軸上。
3. 若主葉軸先分出次級葉軸，且小葉排列在次級葉軸上，即為二回羽狀複葉。

圖中 D 的構造是：

$$\text{主葉軸} \rightarrow \text{羽片軸} \rightarrow \text{小葉}$$

因此屬於二回羽狀複葉。

選項分析

核心觀念

本題考查植物細胞的水勢（water potential, $\Psi_w$）與其組成：

$$\Psi_w=\Psi_s+\Psi_p$$

其中：

• $\Psi_w$：水勢（water potential）
• $\Psi_s$：溶質勢（solute potential）
• $\Psi_p$：壓力勢（pressure potential）

水會由水勢較高處流向水勢較低處。水勢數值越大，代表水勢越高。

題目指出細胞「仍維持固定之細胞體積」，表示細胞與外液之間已達到水分進出平衡，沒有持續的淨水分移動。因此，細胞水勢應等於外界溶液的水勢。

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解題方法

外界為溶液，題目未提供額外壓力，因此可視為外界壓力勢為 $0$：

$$\Psi_{p,\text{外液}}=0$$

所以外界溶液的水勢為：

$$\Psi_{w,\text{外液}} = \Psi_{s,\text{外液}}+\Psi_{p,\text{外液}}$$ $$\Psi_{w,\text{外液}} = -0.2+0 = -0.2\ \mathrm{MPa}$$

由於細胞體積固定，表示達到水勢平衡：

$$\Psi_{w,\text{細胞}} = \Psi_{w,\text{外液}} = -0.2\ \mathrm{MPa}$$

細胞的溶質勢為：

$$\Psi_{s,\text{細胞}}=-0.85\ \mathrm{MPa}$$

代入水勢公式：

$$\Psi_{w,\text{細胞}} = \Psi_{s,\text{細胞}}+\Psi_{p,\text{細胞}}$$ $$-0.2 = -0.85+\Psi_{p,\text{細胞}}$$

因此：

$$\Psi_{p,\text{細胞}} = -0.2-(-0.85) = +0.65\ \mathrm{MPa}$$

所以正確選項為 (A)。

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選項分析

(A) 此細胞之壓力勢為 $+0.65\ \mathrm{MPa}$

正確。

細胞水勢與外液水勢相等，故：

$$\Psi_{p,\text{細胞}} = \Psi_{w,\text{細胞}}-\Psi_{s,\text{細胞}} = -0.2-(-0.85) = +0.65\ \mathrm{MPa}$$

植物細胞具有細胞壁，水分進入後會產生膨壓，使壓力勢呈正值，這也是植物細胞維持膨潤狀態的重要原因。

核心觀念

本題考查花的性別型態，關鍵定義如下：

• 兩性花（bisexual flower／perfect flower）：同一朵花同時具有雄蕊（stamen）與心皮（carpel，雌蕊 pistil）。
• 單性花（unisexual flower／imperfect flower）：同一朵花只有雄蕊或只有心皮，分為：
• 雄花（staminate flower）：只有雄蕊
• 雌花（carpellate／pistillate flower）：只有心皮
• 雌雄同株（monoecious）：雄花與雌花分別存在於同一株植物上。
• 雌雄異株（dioecious）：雄花與雌花分別存在於不同植株上。

因此，「雌雄同株」描述的是整株植物的配置；「單性花」描述的是單朵花內是否同時具有雄蕊與心皮，兩者不能混為一談。

解題方法

逐一判斷各植物的單朵花是否同時具有雄蕊與雌蕊：

1. 若同一朵花同時有雄蕊和心皮，屬於兩性花。
2. 若一朵花只有雄蕊或只有心皮，屬於單性花。
3. 玉米的雄花與雌花分居不同花序，但都長在同一株玉米上；其單朵小花只具有一種生殖構造，因此屬於單性花。

選項分析

(A) 朱槿：錯誤

朱槿（Hibiscus rosa-sinensis）的花為兩性花。

同一朵朱槿花中同時具有：

• 雄蕊，花絲多數癒合形成雄蕊筒（staminal column）
• 雌蕊，包括子房、花柱與柱頭

因此朱槿不是單性花，而是兩性花。

(B) 玉米：正確

核心觀念

本題考查植物細胞壁的種類，以及不同基本組織細胞的細胞壁特徵。

植物細胞壁可分為：

1. 初生細胞壁（Primary cell wall）

• 細胞生長期間形成。
• 較薄、具延展性。
• 主要成分為纖維素（cellulose）、半纖維素（hemicellulose）與果膠（pectin）。
• 薄壁細胞與厚角細胞主要具有初生細胞壁。

2. 次生細胞壁（Secondary cell wall）

• 通常在細胞停止伸長後，沉積於初生細胞壁內側。
• 厚而堅硬，常含較多纖維素與木質素（lignin）。
• 常見於支持及輸導功能較強的細胞，例如石細胞、纖維細胞與假導管細胞。

依植物組織分類：

• 厚壁組織（sclerenchyma）：包括石細胞與纖維細胞，通常具有厚的次生細胞壁。
• 木質部輸導細胞：包括假導管細胞，具有木質化的次生細胞壁。
• 薄壁組織（parenchyma）：通常具有薄的初生細胞壁。
• 厚角組織（collenchyma）：細胞角落的初生細胞壁不均勻增厚，但通常沒有次生細胞壁。

解題方法

逐一判斷各細胞是否屬於具有厚、木質化次生細胞壁的細胞。

石細胞、假導管細胞及纖維細胞均屬於典型的厚壁或輸導細胞，具有次生細胞壁。薄壁細胞則以薄的初生細胞壁為主要特徵，因此依本題官方命題分類，最不可能具有次生細胞壁的是薄壁細胞。

選項分析

(A) 石細胞（Sclereid cell）

石細胞是厚壁組織的一種，細胞通常短而形狀多變，例如梨果肉中的砂粒細胞。其細胞壁厚，常有大量木質素沉積，具有明顯的次生細胞壁。

因此本選項錯誤。

(B) 假導管細胞（Tracheid）

核心觀念

本題考查光合作用中「二氧化碳固定」所使用的酵素。卡爾文循環（Calvin cycle）可分為三階段：

1. 碳固定（carbon fixation）
2. 還原反應（reduction）
3. 受質再生（regeneration of RuBP）

二氧化碳併入核酮糖-1,5-雙磷酸（ribulose-1,5-bisphosphate, RuBP）的反應，發生在卡爾文循環的第一階段，催化酵素為 Rubisco，全名為 ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase。

Rubisco 將 $\ce{CO2}$ 加到五碳糖 RuBP 上，形成不穩定的六碳中間物，隨即分解成兩分子三碳化合物 3-磷酸甘油酸（3-phosphoglycerate, 3-PGA）。

整體反應可表示為：

$$\ce{RuBP + CO2 + H2O ->[Rubisco] 2 3-PGA}$$

因此，正確答案為 (B) Rubisco。

解題方法

看到題幹中的關鍵字「卡爾文循環」與「二氧化碳併入 RuBP」，直接定位到卡爾文循環的碳固定步驟：

$$\ce{CO2 + RuBP ->[Rubisco] 2 3-PGA}$$

判斷重點如下：

• 反應物是 $\ce{CO2}$ 與 RuBP。
• 產物是 3-PGA。
• 催化此羧化反應的酵素是 Rubisco。
• 此步驟不直接消耗 ATP 或 NADPH；ATP 與 NADPH 是後續還原階段使用的能量與還原力。

選項分析

(A) NADP+ reductase

NADP+ reductase 通常指 ferredoxin–NADP+ reductase（FNR，鐵氧還蛋白-NADP⁺還原酶），位於光反應的電子傳遞階段。它接受來自 ferredoxin 的電子，將 $\ce{NADP+}$ 還原為 NADPH：

$$\ce{NADP+ + 2e- + H+ -> NADPH}$$

NADPH 隨後供應卡爾文循環還原反應所需的還原力，但它不負責催化 $\ce{CO2}$ 併入 RuBP，因此錯誤。

(B) Rubisco

Rubisco 催化卡爾文循環的第一個關鍵步驟，將 $\ce{CO2}$ 固定到 RuBP 上，形成兩分子 3-PGA：

$$\ce{RuBP + CO2 + H2O ->[Rubisco] 2 3-PGA}$$

這正是題幹所描述的反應，因此正確。

Rubisco 同時具有 carboxylase（羧化酶）與 oxygenase（加氧酶）活性。當它利用 $\ce{CO2}$ 時，進行正常的碳固定；

核心觀念

本題測驗 Campbell Biology 植物營養與訊息傳遞（Plant Nutrition and Signal Transduction） 的核心概念：

1. 植物必需巨量營養素（Macronutrients）的種類：植物體乾重中含量大於等於 $0.1\%$（$1000\text{ mg/kg}$ 或 $1\text{ g/kg}$）之元素，包含 $\ce{C}$、$\ce{H}$、$\ce{O}$、$\ce{N}$、$\ce{K}$、$\ce{Ca}$、$\ce{Mg}$、$\ce{P}$、$\ce{S}$ 共九種。鈣（$\ce{Ca}$）屬於巨量營養素。
2. 鈣離子（$\ce{Ca^2+}$）在植物體內的多重生理功能：

• 細胞壁結構與完整性：以果膠酸鈣（Calcium pectate）形式存在於中膠層（Middle lamella），膠結相鄰細胞壁，並維持細胞膜結構穩定。
• 細胞訊息傳遞中的第二傳訊者（Second Messenger）：當植物受到光照（如去黃化反應 De-etiolation）、重力、觸發、病原體刺激、低溫或植物荷爾蒙（如離層酸 ABA 引導氣孔關閉）等外界刺激時，細胞質溶膠（Cytosol）中的 $\ce{Ca^2+}$ 濃度會迅速上升，透過與鈣調蛋白（Calmodulin, CaM） 或 鈣依賴型蛋白激酶（Calcium-Dependent Protein Kinases, CDPKs） 結合，活化下游酵素與基因表現，調節植物對環境刺激的生理反應。

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解題方法

1. 分類篩選：確認鈣（$\ce{Ca}$）在植物營養中為「巨量元素」（佔乾重約 $0.5\%$），可快速排除錯誤歸類為微量元素的選項。
2. 成分對應：

• 核酸之骨架主成分為 $\ce{C}$、$\ce{H}$、$\ce{O}$、$\ce{N}$、$\ce{P}$，不含 $\ce{Ca}$。
• 葉綠素的卟啉環（Porphyrin ring）中心金屬離子為鎂（$\ce{Mg^2+}$），而非 $\ce{Ca^2+}$。

3. 機制確認：在植物生理學中，$\ce{Ca^2+}$ 是典型的第二傳訊者，介導廣泛的外界刺激反應，並透過調節酵素活性發揮生理作用，據此選出最合適之敘述。

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選項分析

• (A) 錯誤：
  鈣元素約佔植物體乾重（Dry weight）的 $0.5\%$，遠高於微量營養素的標準（$< 0.1\%$ 或 $< 100\text{ mg/kg}$），在分類上屬於巨量營養素（Macronutrient），而非微量營養素（Micronutrient）。

核心觀念

本題測驗 Campbell Biology 第 39 章：植物對內外刺激的反應（Plant Responses to Internal and External Signals） 中關於「植物防禦草食性動物（Plant Defenses Against Herbivores）」的內分泌調控與分子機轉。

1. 茉莉酸（Jasmonic acid, JA）的本質：

• 茉莉酸是一種植物荷爾蒙（脂質衍生的訊息分子），由細胞膜上的次亞麻油酸（$\alpha$-linolenic acid）經由八氫番茄紅素途徑（octadecanoid pathway）合成。
• 它本身是訊號傳遞分子（signaling molecule），並非直接具備化學毒性或酵素抑制活性的最終防禦產物。

2. 茉莉酸訊息傳遞路徑與基因調控：

• 當植物組織受到食草性昆蟲啃食（機械受損，wound）或唾液中的誘導物刺激時，受損細胞會釋放系統素（systemin）等訊號肽，促進茉莉酸（或其活性形式 Jasmonoyl-isoleucine, JA-Ile）的合成。
• JA-Ile 會與受體蛋白 COI1（一種 F-box 蛋白，組成 SCF-ubiquitin ligase 複合體）結合，促進阻遏蛋白 JAZ（Jasmonate ZIM-domain protein）發生泛素化（ubiquitination）並送入 26S 蛋白酶體分解。
• JAZ 蛋白被降解後，原本受其抑制的轉錄因子（如 MYC2）被釋放，進而啟動細胞核內「抗蟲防禦基因」的轉錄與表現。

3. 下游抗蟲防禦產物：

• 經由 JA 調控而大量表現的基因包含：蛋白質酶抑制劑（Protease inhibitors, PIs）、揮發性有機化合物（VOCs，引誘寄生蜂等天敵）、次級代謝產物（生物鹼、單寧等）。
• 是由 downstream 產生的蛋白質酶抑制劑在昆蟲腸道中抑制胰蛋白酶或糜蛋白酶等消化酵素，干擾其蛋白質消化，使昆蟲發育遲緩甚至飢餓致死，而非茉莉酸直接進行抑制。

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解題方法

解答植物防禦生理題目的核心切入點在於區分**「訊號調控分子（荷爾蒙／轉錄調控）」與「終端效應分子（次級代謝物／抑制性蛋白質）」**的角色功能：

1. 審題確認主詞為「茉莉酸（Jasmonic acid）」，辨別其在植物體內的定位為「植物荷爾蒙（Plant hormone）」。
2. 荷爾蒙的主要生化功能是作為配體（ligand）結合細胞受體，啟動下游訊息傳遞瀑布（signal transduction cascade），調控細胞核內特定基因表現（gene expression）。

核心觀念

本題考「作用光譜（action spectrum）」的意義：比較不同波長光線對光合作用速率的影響。

維管束植物的光合作用主要由葉綠素 $a$、葉綠素 $b$ 吸收光能。葉綠素對不同波長的吸收程度不同：

• 藍紫光區：吸收強，光合作用速率高。
• 綠光區：吸收較弱，許多光線被反射，因此光合作用速率低。
• 紅光區：吸收強，光合作用速率高。

因此，維管束植物的作用光譜應呈現「藍光與紅光有兩個高峰，中間綠光區明顯降低」的雙峰曲線。

解題方法

判斷圖形時，依序檢查三個特徵：

1. $400\sim500\ \text{nm}$ 的藍光區是否有高光合作用速率。
2. 約 $500\sim600\ \text{nm}$ 的綠光區是否有低谷。
3. $650\sim700\ \text{nm}$ 的紅光區是否再次出現高峰。

符合「藍光高峰—綠光低谷—紅光高峰」者，即為維管束植物的作用光譜。圖中只有 (E) 符合。

光合作用的整體反應可表示為：

$$\ce{6CO2 + 6H2O ->[light][chlorophyll] C6H12O6 + 6O2}$$