中國醫藥大學 109 年 《生物學》

核心觀念

限制酶（restriction enzyme）會辨認特定的核苷酸序列，並在該位置切割雙股 DNA。若兩股 DNA 的切割位置錯開，便會產生單股突出端，稱為黏狀末端（sticky ends）。

本題的關鍵是：

1. 判斷單股序列中是否包含各限制酶的辨認序列。
2. 題目給出的序列方向為 $3' \to 5'$，因此必須同時考慮其互補股。
3. 限制酶辨認的是雙股 DNA，因此辨認序列可出現在題目所給的股，也可出現在互補股。

各限制酶的辨認序列為：

限制酶	辨認序列
BamHI	$5'-GGATCC-3'$
ClaI	$5'-ATCGAT-3'$
BglII	$5'-AGATCT-3'$
BstBI	$5'-TTCGAA-3'$

這些限制酶皆以錯位方式切割，可形成黏狀末端；因此本題主要判斷辨認序列是否存在。

解題方法

題目給出的單股序列為：

$$3'-\mathrm{AAGCTTTCTAGCTAGCTGTAGC}-5'$$

先寫出其互補股，方向必須相反：

$$5'-\mathrm{TTCGAAAGATCGATCGACATCG}-3'$$

接著逐一比對限制酶辨認序列。

1. BstBI

BstBI 辨認：

$$5'-\mathrm{TTCGAA}-3'$$

互補股的開頭即為：

$$5'-\mathrm{\underline{TTCGAA}}AGATCGATCGACATCG-3'$$

因此此 DNA 片段含有 BstBI 辨認位置。

在題目所給的 $3' \to 5'$ 股上，對應序列為：

$$3'-\mathrm{\underline{AAGCTT}}-5'$$

所以 BstBI 可以切割。

2. ClaI

ClaI 辨認：

$$5'-\mathrm{ATCGAT}-3'$$

互補股中含有：

$$5'-\mathrm{TTCGAAAGATC\underline{GATCGA}CATCG}-3'$$

更直接地，在題目所給的 $3' \to 5'$ 股中，可看到：

$$3'-\mathrm{AAGCTTTCTAGC\underline{TAGCTA}GTAGC}-5'$$

其中 $3'-TAGCTA-5'$ 正好是 $5'-ATCGAT-3'$ 的互補排列，因此 ClaI 也可以辨認並切割。

3. BglII

BglII 辨認：

$$5'-\mathrm{AGATCT}-3'$$

由於此序列為回文序列，其另一股對應為：

$$3'-\mathrm{TCTAGA}-5'$$

題目給出的序列雖然有：

$$3'-\mathrm{TCTAGC}-5'$$

核心觀念

本題考查大 G 蛋白質（trimeric G protein）與 G protein-coupled receptor, GPCR（G 蛋白質偶合受體）的訊息傳遞機轉，重點包括：

1. $G_\alpha$ 次單元依種類不同，可刺激或抑制腺苷酸環化酶（adenylyl cyclase, AC）。
2. $G_\alpha$ 與 $G_\beta\gamma$ 複合體都能調控離子通道。
3. 某些離子通道屬於 cyclic nucleotide-gated channel，可直接受 $cAMP$ 或 $cGMP$ 調控。
4. 動情素（estrogen）除了具有傳統的細胞內受體，也能透過 G protein-coupled estrogen receptor, GPER（又稱 GPR30）啟動 GPCR 訊息傳遞。

大 G 蛋白質由 $G_\alpha$、$G_\beta$、$G_\gamma$ 三個次單元組成。靜止狀態下，$G_\alpha$ 結合 GDP，並與 $G_\beta\gamma$ 形成三聚體。配體與 GPCR 結合後，受體促使 $G_\alpha$ 將 GDP 置換為 GTP：

$$G_\alpha\text{-GDP} \longrightarrow G_\alpha\text{-GTP}$$

接著 $G_\alpha$ 與 $G_\beta\gamma$ 分離，兩者都可調控下游效應器。

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解題方法

逐一判斷甲、乙、丙、丁，再將正確敘述組合即可。

其中最重要的判斷原則是：

• $G_i$ 型的 $G_\alpha$ 可抑制 AC。
• $G_\beta\gamma$ 也具有訊息傳遞功能，因此「只有 $G_\alpha$」通常是錯誤敘述。
• cyclic nucleotide-gated channels 可直接受 $cAMP$ 或 $cGMP$ 開啟。
• GPER 是位於細胞膜上的 G 蛋白質偶合型動情素受體。

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選項分析

甲、有些 G 蛋白質的 $G_\alpha$ 次單元可抑制腺苷環化酶。

正確。

$G_i$（inhibitory G protein）型的 $G_\alpha$ 次單元活化後，可抑制腺苷酸環化酶（AC），使 ATP 轉換成 $cAMP$ 的速率下降：

$$\mathrm{ATP} \xrightarrow{\mathrm{adenylyl\ cyclase}} cAMP$$

當 $G_i\alpha$ 抑制 AC 時，細胞內 $cAMP$ 濃度下降，進而降低 protein kinase A, PKA（蛋白質激酶 A）的活性。

相對地，$G_s\alpha$ 可活化 AC，使 $cAMP$ 增加；$G_q\alpha$ 主要活化 phospholipase C, PLC（磷脂酶 C），不是直接以 AC 為主要效應器。因此，「有些」$G_\alpha$ 可抑制 AC 的敘述正確。

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乙、G 蛋白質中只有 $G_\alpha$ 可調控離子通道的開關。

錯誤。

$G_\alpha$ 確實可以調控離子通道，例如某些 $G_\alpha$ 次單元可影響鈣離子通道或鉀離子通道；但從 GPCR 分離出的 $G_\beta\gamma$ 複合體同樣能直接調控離子通道。

典型例子是心臟細胞中，迷走神經釋放的 acetylcholine（乙醯膽鹼）作用於 $M_2$ muscarinic receptor。該受體活化 $G_i$，其 $G_\beta\gamma$ 複合體可直接開啟 G protein-gated inwardly rectifying potassium channel, GIRK（G 蛋白質調控的內向整流鉀離子通道），使鉀離子外流增加，造成心肌細胞膜電位超極化與心跳減慢。

核心觀念

本題考哺乳類胚外膜（extra-embryonic membranes）及胎盤（placenta）的構造與功能。主要構造包括：

• 羊膜（amnion）：包圍胚胎，內含羊水，可保護胚胎、避免乾燥及減少外力衝擊。
• 絨膜（chorion）：位於胚外膜的最外層，具有絨毛，可與母體組織共同形成胎盤。
• 卵黃囊（yolk sac）：哺乳類卵黃含量少，早期可參與胚胎營養、造血及生殖細胞形成。
• 尿膜（allantois）：由胚胎後腸向外形成的囊狀構造，與胚胎泌尿系統相關，並參與胎盤及臍帶血管發育。
• 胎盤（placenta）：由胚胎來源的絨膜部分與母體子宮內膜共同構成，負責物質交換及內分泌功能。

圖中可判讀為：甲為羊膜、乙為絨膜、丙為尿膜、丁為卵黃囊、戊為胎盤。

解題方法

先依照由胚胎向外的空間位置判斷：

$$胚胎 \rightarrow 羊膜 \rightarrow 尿膜等胚外構造 \rightarrow 絨膜 \rightarrow 母體組織$$

再檢查各選項是否同時符合「構造名稱」與「位置／功能」。本題最關鍵的辨識點是：胎盤不是單純由胚胎組織構成，而是由母體與胚胎雙方組織共同形成。

選項分析

(A) 錯誤

核心觀念

本題比較三類植物的二氧化碳固定方式，以及卡爾循環（Calvin cycle）進行的場所與時間。

1. C3 植物

C3 植物以核酮糖-1,5-二磷酸（RuBP）接受 $\ce{CO2}$，由核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶／加氧酶（RuBisCO）催化：

$$\ce{RuBP\ (5C) + CO2 -> 2 \times 3-PGA\ (3C)}$$

產物 3-磷酸甘油酸（3-PGA）為三碳化合物，因此稱為 C3 植物。此反應及後續 Calvin cycle 主要在葉綠體基質中進行。

2. C4 植物

C4 植物先由磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（PEP carboxylase）固定 $\ce{CO2}$：

$$\ce{PEP\ (3C) + CO2 -> OAA\ (4C)}$$

草醯乙酸（oxaloacetate, OAA）可再轉變為蘋果酸（malate）或天門冬胺酸（aspartate）。這些四碳化合物運送至維管束鞘細胞後脫羧，釋放 $\ce{CO2}$，再由 RuBisCO 進行 Calvin cycle。

C4 植物具有「葉肉細胞先固定、維管束鞘細胞再進行 Calvin cycle」的空間分工。

3. CAM 植物

CAM 植物具有「夜間固定、白天進行 Calvin cycle」的時間分工。

夜間氣孔開啟，以 PEP carboxylase 固定 $\ce{CO2}$，形成 OAA，接著轉為 malate，並以蘋果酸形式儲存在液泡中：

$$\ce{PEP\ (3C) + CO2 -> OAA\ (4C) -> Malate\ (4C)}$$

白天氣孔關閉，malate 脫羧釋放 $\ce{CO2}$，供 RuBisCO 進行 Calvin cycle。因此，CAM 植物不是夜間進行 Calvin cycle，而是夜間進行初步的 $\ce{CO2}$ 固定。

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解題方法

本題最有效的切入點是區分兩個容易混淆的概念：

1. 初步 $\ce{CO2}$ 固定

• C3：RuBisCO，形成 3-PGA
• C4、CAM：PEP carboxylase，先形成 OAA 等四碳化合物

2. Calvin cycle

• 三類植物皆須由 RuBisCO 進行 Calvin cycle
• Calvin cycle 皆在葉綠體基質中進行
• C3、C4：主要在白天進行
• CAM：主要在白天進行，夜間只是先固定並儲存 $\ce{CO2}$

因此，直接檢查各選項對「場所」「碳數」及「時間」的敘述即可判斷。

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選項分析

(A) C3 植物固定 $\ce{CO2}$ 的酵素僅存在於葉綠體中

正確。

依本題命題慣例，C3 植物的主要 $\ce{CO2}$ 固定酵素為 RuBisCO，位於葉綠體基質中，負責將 $\ce{CO2}$ 加到 RuBP 上，形成兩個 3-PGA。

此選項所指的是光合作用中進入 Calvin cycle 的主要碳固定反應，而非泛指細胞內所有與無機碳轉換有關的酵素。

(B) 所有植物之卡爾循環（Calvin cycle）僅在葉綠體中進行

正確。

Calvin cycle 所需的 RuBisCO、3-PGA 還原反應及 RuBP 再生反應，均位於葉綠體基質中。其主要階段包括：

核心觀念

本題考查動物門的基本分類特徵，判斷重點包括：

• 對稱形式：輻射對稱、兩側對稱
• 胚胎發育與體腔類型：假體腔、真體腔
• 消化系統形式：消化循環腔或完整消化管
• 特殊構造與生活史：櫛板、刺胞、幼體與成體的對稱性

其中，線蟲動物門（Nematoda）的體腔類型是假體腔，但其身體對稱性是兩側對稱，不是輻射對稱。

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解題方法

逐一將各選項與該動物門的基本特徵比對：

1. 先判斷對稱性是否正確。
2. 再核對體腔、消化系統或特殊構造。
3. 只要一個選項同時列出的特徵中有一項錯誤，即為本題答案。

本題關鍵在於辨認：

$$\text{Nematoda}=\text{兩側對稱}+\text{假體腔}$$

因此，將線蟲描述為「輻射對稱」即為錯誤。

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選項分析

(A) 櫛板動物門（Ctenophora）—輻射對稱、具櫛板（ciliary combs）

櫛板動物具有八列由纖毛融合形成的櫛板，主要功能是協助游泳，這是本門最具代表性的構造。

櫛板動物的身體通常描述為輻射對稱；更嚴格地說，因身體構造同時受到兩個互相垂直平面的影響，也常稱為雙輻射對稱（biradial symmetry）。在一般基礎生物學分類中，將其歸為輻射對稱可接受。

因此，本選項正確。

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(B) 線蟲動物門（Nematoda）—輻射對稱、假體腔動物

線蟲具有：

• 細長、圓柱狀的身體
• 兩側對稱（bilateral symmetry）
• 假體腔（pseudocoelom）
• 完整消化管，具有口與肛門
• 外覆由角蛋白樣物質形成的角皮（cuticle），並會蛻皮

假體腔是指體腔由中胚層部分包圍，並非完全由中胚層包圍。線蟲確實是假體腔動物，但其對稱性不是輻射對稱，而是兩側對稱。

所以本選項的錯誤處在「輻射對稱」。

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(C) 刺胞動物門（Cnidaria）—輻射對稱、水螅體及水母體兩種體型

刺胞動物通常具有輻射對稱，並具有刺胞（cnidocyte），刺胞內含刺絲胞器（nematocyst），可用於捕食與防禦。

其主要體型包括：

核心觀念

本題考查植物分類群之間的「包含關係」，也就是判斷某一分類群是否涵蓋另一分類群。

各名詞定義如下：

• 有胚植物（embryophytes）：即陸生植物，具有胚（embryo），包含苔蘚植物、維管束植物等。
• 維管束植物（tracheophytes）：具有維管束組織，包括木質部（xylem）與韌皮部（phloem），涵蓋蕨類、木賊、石松類及種子植物。
• 無種子維管束植物（seedless vascular plants）：具有維管束，但不形成種子，主要包括石松類、蕨類與木賊等。
• 木賊（horsetails）：分類上屬於木賊屬（Equisetum），是無種子維管束植物的一支，以孢子繁殖。

因此，分類上的包含關係為：

$$\text{有胚植物} \supset \text{維管束植物} \supset \text{無種子維管束植物} \supset \text{木賊}$$

所以排列順序是：

$$乙 > 丙 > 丁 > 甲$$

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解題方法

本題適合採用「由大類逐層縮小」的方法：

1. 先找出最大的分類群。
   有胚植物包含所有陸生植物，範圍最大，因此乙必須排在最前面。

2. 在有胚植物中，具有維管束者屬於維管束植物，因此丙位於乙之後。

3. 維管束植物可分為無種子維管束植物與種子植物等類群。無種子維管束植物只是維管束植物的一部分，因此丁位於丙之後。

4. 木賊只是無種子維管束植物中的一個類群，因此甲位於丁之後。

完整關係如下：

$$乙 \supset 丙 \supset 丁 \supset 甲$$

故選 (B)。

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選項分析

核心觀念

本題考查藻礁與珊瑚礁的形成條件、地形分類、累積速率，以及造礁生物的功能。

1. 珊瑚礁的類型

依珊瑚礁與陸地的相對位置，可分為：

• 裙礁（fringing reef）：直接沿著海岸發育，與陸地距離近，中間通常沒有明顯潟湖。
• 堡礁（barrier reef）：與海岸之間隔著較寬的潟湖。
• 環礁（atoll）：呈環狀分布，中央包圍潟湖，通常是火山島沉降後形成的珊瑚礁地形。

2. 造礁的基本條件

造礁生物必須在適合的底質上生長與累積，因此穩定、固定的底質是重要條件。若海底沉積物不斷移動，幼體難以附著，礁體也不易持續發育。

3. 主要造礁生物

珊瑚礁的主要造礁者是能分泌碳酸鈣骨骼的石珊瑚（硬珊瑚，Scleractinia）。其骨骼主要由 $\ce{CaCO3}$ 構成，珊瑚死亡後骨骼仍可留存，經長期累積形成礁體。

**軟珊瑚（soft coral）**沒有大型、堅硬的外骨骼，但具有由碳酸鈣構成的骨針（sclerites），並可透過骨針、組織沉積、礁體穩定及提供生物棲地等方式參與礁體形成。因此，軟珊瑚不是主要造礁者，但不能說對造礁「並無貢獻」。

解題方法

本題為單選題，應尋找敘述中最絕對、最不符合生態學定義的選項。

判斷順序如下：

1. 確認東沙及墾丁珊瑚礁的地形分類。
2. 比較珊瑚礁與藻礁的生長、累積速度。
3. 判斷固定底質是否為造礁必要條件。
4. 檢查「主要造礁者」與「完全沒有貢獻」是否被混為一談。

其中，選項 E 將「不是主要造礁者」誤寫成「完全沒有貢獻」，屬於錯誤敘述。

選項分析

(A) 東沙珊瑚礁屬於環礁（atoll）

正確。

東沙珊瑚礁呈環狀，中央包圍潟湖，符合環礁的典型地形。其形成可用達爾文的沉降理論說明：火山島周圍先形成裙礁，火山島逐漸沉降後，珊瑚礁向外側及上方生長，最後形成環狀珊瑚礁與中央潟湖。

核心觀念

本題考查真核生物演化與「內共生學說（endosymbiotic theory）」的先後關係，核心判斷有三點：

1. 藍綠藻（cyanobacteria）先出現
   藍綠藻是最早能進行產氧光合作用的生物之一，具有光系統 I、光系統 II、電子傳遞鏈與固碳作用，能以水作為電子供體：

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

後來真核細胞吞噬藍綠藻，形成葉綠體。

2. 粒線體先於葉綠體
   粒線體源自被真核細胞吞噬的好氧 α-變形菌（$\alpha$-proteobacterium）。其內共生使宿主細胞獲得較有效率的有氧呼吸能力，包括電子傳遞鏈、質子梯度與 ATP synthase 產生 ATP：

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

葉綠體則是後來由已具有粒線體的真核細胞，吞噬藍綠藻而形成。因此演化順序必為：

藍綠藻 → 粒線體 → 葉綠體

3. 多細胞真核生物與藻菌共生較晚出現
   多細胞真核生物必須先有真核細胞，之後才可能由細胞黏附、細胞間訊息傳遞、細胞分化與分工等機制演化形成。
   藻菌共生則涉及植物或藻類與真菌的長期共生關係，例如菌根（mycorrhiza）及地衣（lichen），通常是在真核生物及陸生植物出現後才形成，時間最晚。

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解題方法

先建立不可顛倒的演化關係：

$\text{藍綠藻} \rightarrow \text{葉綠體}$

但葉綠體不是直接出現在原始真核細胞中，而是由已具備粒線體的真核細胞進行第二次內共生。因此：

$\text{藍綠藻} \rightarrow \text{粒線體} \rightarrow \text{葉綠體}$

接著判斷後兩者：

• 多細胞真核生物的形成，需要真核細胞先存在。
• 藻菌共生通常出現在更晚期的陸生生態系中。

所以完整順序為：

$\text{丁} \rightarrow \text{乙} \rightarrow \text{丙} \rightarrow \text{甲} \rightarrow \text{戊}$

即選 (A)。

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各事件的演化意義

丁、藍綠藻的起源（origin of cyanobacteria）

藍綠藻是原核生物，具有細菌型細胞結構，沒有細胞核與膜狀胞器。其重要性在於演化出產氧光合作用，長期改變地球大氣，使氧氣逐漸累積，促成好氧代謝與真核生物演化。

藍綠藻也是葉綠體的祖先，葉綠體中的環狀 DNA、70S 核糖體、雙層膜與二分裂特徵，都支持其內共生起源。

乙、粒線體的起源（origin of mitochondria）

粒線體源自好氧 α-變形菌被古代真核宿主吞噬後形成的內共生體。粒線體能進行：

• 丙酮酸氧化與檸檬酸循環
• 電子傳遞鏈
• 氧化磷酸化
• ATP 合成

其中電子傳遞鏈將電子由 NADH、FADH$_2$ 傳至氧，建立跨內膜的 $\ce{H+}$ 電化學梯度，再由 ATP synthase 合成 ATP。粒線體的建立使真核細胞能支援更大的細胞體積與更複雜的基因調控。

丙、葉綠體的起源（origin of chloroplasts）

葉綠體源自藍綠藻被真核細胞吞噬後形成的初級內共生（primary endosymbiosis）。葉綠體中的光反應位於類囊體膜（thylakoid membrane），由 Photosystem II、cytochrome $b_6f$ complex、Photosystem I 與 ATP synthase 傳遞電子並建立質子梯度；

核心觀念

本題考「河口（estuary）依構造與起源的分類」。河口是河流與海水交會、淡水與鹽水混合的半封閉水域；依形成原因與地形構造，常分為：

• 峽灣河口（fjord estuary）
• 溺河谷河口（drowned river valley estuary）
• 沙洲河口（bar-built estuary）
• 構造河口（tectonic estuary）
• 河岸平原河口（coastal plain estuary）

判斷關鍵在於：河口是否具有冰河切割地形、海平面上升淹沒河谷、沙洲或屏障島阻隔、地殼運動形成的盆地，以及河流沖積平原等特徵。

解題方法

東港大鵬灣位於屏東縣西南沿海，灣口外側具有沙洲、沙嘴等沿岸堆積地形，使海灣與外海之間受到部分阻隔，內部形成相對封閉且水深較淺的潟湖型水域。

因此，大鵬灣的主要形成特徵是：

1. 河流及沿岸流搬運泥沙。
2. 泥沙在灣口附近堆積。
3. 堆積物形成沙洲或屏障地形。
4. 沙洲阻隔外海，使內側形成潟湖與河口環境。

這種由沙洲或屏障地形控制的河口，歸類為「沙洲河口（bar-built estuary）」。

選項分析

(A) 峽灣

峽灣是冰河侵蝕所形成的狹長、深而陡峭的海灣。冰河先將河谷切割成典型的 U 形谷，冰河消退後海水入侵，形成深水河口。

其特徵包括：

• 水域狹長。
• 兩側山壁陡峭。
• 水深很深。
• 常有冰河侵蝕地形。

大鵬灣地形平緩、淺而寬廣，沒有高山峽谷或冰河侵蝕遺跡，因此不是峽灣河口。

(B) 溺河谷

核心觀念

肺泡通氣量（alveolar ventilation volume）是指每分鐘真正到達肺泡、可進行氣體交換的通氣量。

每次吸入的潮氣容積中，有一部分會停留在解剖性無效腔，無法直接參與肺泡氣體交換，因此：

$$\text{肺泡通氣量} = (\text{潮氣容積}-\text{解剖性無效腔})\times\text{呼吸頻率}$$

其中：

• 潮氣容積（tidal volume, $V_T$）：每次正常呼吸吸入或呼出的氣體量
• 解剖性無效腔（anatomic dead space, $V_D$）：位於鼻腔、咽、喉、氣管及支氣管等傳導氣道中的氣體量
• $V_T-V_D$：每次真正進入肺泡的有效通氣量

解題方法

已知：

$$V_T=500\ \mathrm{mL}$$ $$V_D=150\ \mathrm{mL}$$ $$f=12\ \text{次／分鐘}$$

每次呼吸進入肺泡的氣體量為：

$$V_T-V_D=500-150=350\ \mathrm{mL}$$

因此每分鐘肺泡通氣量為：

$$\begin{aligned} \dot V_A &=(500-150)\times12\\ &=350\times12\\ &=4200\ \mathrm{mL/min}\\ &=4.2\ \mathrm{L/min} \end{aligned}$$

所以正確答案為：

$$\boxed{4.2\ \mathrm{L/min}}$$

肺總容積（total lung capacity, TLC）與肺活量（vital capacity, VC）並不參與本題肺泡通氣量的計算。由兩者可求出殘氣容積：

$$RV=TLC-VC=7.0-4.8=2.2\ \mathrm{L}$$

但殘氣容積不是本題所需的變數。

選項分析

• (A) $72.0\ \mathrm{L/min}$：錯誤

此數值不符合肺泡通氣量公式。每分鐘總通氣量為：

$500\ \mathrm{mL}\times12=6000\ \mathrm{mL/min}=6.0\ \mathrm{L/min}$

核心觀念

本題考查不同動物門類的神經系統演化與構造，判斷重點包括：

• 神經網（nerve net）：神經細胞分散形成網狀構造，沒有明顯的中樞神經系統。
• 神經環（nerve ring）：神經纖維環繞身體或傘緣，常見於水母。
• 神經節（ganglion）：神經元集中形成的神經中樞。
• 神經索（nerve cord）：縱向延伸的神經纖維束，可位於腹側或背側。
• 背根神經節（dorsal root ganglion）：脊椎動物脊神經背根上的感覺神經元細胞體聚集處，屬於脊椎動物特有的典型構造。

解題方法

依照動物分類，將各選項中的構造與其代表性神經系統作比較：

1. 刺胞動物與水母主要具有神經網。
2. 扁形動物開始出現神經節與梯狀神經系統。
3. 節肢動物具有腦與腹側神經索。
4. 頭足綱雖具有高度發達的腦與複雜神經中樞，但不具有脊椎動物的背根神經節。

因此，含有「背根神經節」的選項為錯誤敘述。

選項分析

(A) 節肢動物（Arthropods）具有腦（brain）及神經索（nerve cord）—正確

節肢動物具有明顯的中樞神經系統，包括：

• 位於頭部的腦（brain）
• 由腹側向後延伸的腹神經索（ventral nerve cord）
• 沿神經索排列的神經節（ganglia）

其神經系統通常呈現「腦—腹神經索—分節神經節」的構造，因此此敘述正確。

(B) 水母（Medusae）具有神經網（nerve net）及神經環（nerve ring）—正確

水母屬於刺胞動物（Cnidarians）的水母型（medusa）個體。其神經系統沒有真正的腦，主要包括：

• 分散於傘部與觸手的神經網（nerve net）
• 位於傘緣的神經環（nerve ring）

神經環可整合傘緣感覺器官所接收的訊息，並協調游泳動作，因此此敘述正確。

核心觀念

本題考查發炎反應中不同免疫細胞的募集時間與作用強度：

• 嗜中性球（neutrophils）：最早抵達發炎部位，反應快速而短暫，主要進行吞噬作用。
• 單核球（monocytes）：稍晚抵達，進入組織後可分化為巨噬細胞（macrophages），作用時間較長。
• 淋巴球（lymphocytes）：通常在較晚期出現，與適應性免疫反應及免疫調節有關。

圖中：

• 甲：感染後最早出現，快速達到高峰，隨後下降。
• 乙：較早出現，作用強度中等，維持一段時間。
• 丙：較晚出現，作用強度在後期達到高峰。

因此配對為：

$$\text{甲＝嗜中性球（a），乙＝單核球（b），丙＝淋巴球（c）}$$

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解題方法

判斷此題的關鍵是依照發炎反應的時間順序：

$$\text{嗜中性球} \rightarrow \text{單核球} \rightarrow \text{淋巴球}$$

圖中甲曲線最早達到高峰，符合嗜中性球的特徵；乙曲線在中期出現，符合單核球；丙曲線在感染後較晚期升高，符合淋巴球。

嗜中性球受到發炎介質與趨化因子吸引後，會先經過血管內皮細胞活化、滾動、黏附，再穿出血管進入組織，這是急性發炎的早期主力。之後單核球被募集至組織，分化為巨噬細胞，持續清除病原體與細胞碎片。淋巴球則在較後期參與抗原特異性的免疫反應。

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選項分析

(A) 甲-a，乙-b，丙-c：正確

核心觀念

本題考查藻類的分類與經濟用途。臺灣東北角常見可製成洋菜的「石花菜」，主要指石花菜屬（Gelidium）及相關紅藻，分類上屬於紅藻門（Rhodophyta）。

石花菜的細胞壁含有大量特殊多醣，經熱水萃取、冷卻凝固後可製成洋菜（agar）。洋菜的主要成分包括：

• 洋菜膠（agar）
• 洋菜糖（agarose）
• 硫酸化多醣洋菜膠蛋白（agaropectin）

其中 agarose 常用於分子生物學的瓊脂糖凝膠電泳。

紅藻的典型特徵包括：

1. 含有葉綠素 $a$。
2. 含有藻紅素（phycoerythrin）及藻藍素（phycocyanin）等藻膽蛋白。
3. 藻紅素使其呈現紅色或紅紫色。
4. 多數生活於海水中，部分種類可作為食物或製造洋菜、卡拉膠（carrageenan）的原料。

解題方法

解題關鍵是辨認「石花菜」與「洋菜」的關聯：

$$\text{石花菜（Gelidium 等紅藻）} \longrightarrow \text{萃取洋菜膠} \longrightarrow \text{洋菜（agar）}$$

只要記住「洋菜主要由紅藻製成」，即可判定石花菜屬於紅藻門（Rhodophyta）。

因此本題選擇：

$$\boxed{\text{(B) 紅藻（Rhodophyta）}}$$

選項分析

(A) 綠藻（Chlorophyta）

錯誤。綠藻主要含有葉綠素 $a$ 與葉綠素 $b$，色素組成與陸生植物較接近，因此通常呈綠色。

綠藻的代表例子包括：

• 水綿（Spirogyra）
• 石蓴（Ulva）
• 小球藻（Chlorella）

綠藻不是製造洋菜的主要來源。部分綠藻可食用或作為生物研究材料，但「石花菜—洋菜」這組關鍵關聯指向紅藻。

(B) 紅藻（Rhodophyta）

正確。石花菜屬（Gelidium）為紅藻，細胞壁含有可萃取形成洋菜的多醣。其他紅藻如江籬屬（Gracilaria）也可作為洋菜的重要來源。

核心觀念

本題考「生物分類階層」的判讀。傳統分類階層由高至低為：

$$\text{界} \rightarrow \text{門} \rightarrow \text{綱} \rightarrow \text{目} \rightarrow \text{科} \rightarrow \text{屬} \rightarrow \text{種}$$

圖中最外層為「科」，科內再分成數個「屬」，每個「屬」內包含一或多個「種」。

判斷兩個物種共享幾個分類階層時，必須從最高階層開始，數到兩者最後一個相同的階層。

解題方法

由圖可判讀：

• 甲、乙位於同一個「屬」內。
• 丙位於另一個「屬」內。
• 丁、戊各位於另外兩個「屬」內。
• 甲～戊五種動物全部位於同一個「科」內。

因此：

• 甲與乙：同屬、同科。
• 甲與丙：同科但不同屬。
• 丙與丁：同科但不同屬。
• 丁與戊：同科但不同屬。
• 乙與丙：同科但不同屬。

選項分析

(A) 甲和丙是同科關係——正確

甲與丙雖然位於不同的「屬」，但兩者都在圖中最外層的同一個「科」內，因此為同科關係。

核心觀念

菌根（mycorrhizae）是植物根部與真菌（fungus）形成的互利共生關係，主要分為：

• 外生菌根（ectomycorrhizae）：真菌菌絲包覆根部，並伸入根部細胞間隙。
• 叢枝菌根（arbuscular mycorrhizae）：真菌菌絲進入根部皮層細胞，形成叢枝（arbuscule）以進行物質交換。

菌根真菌的菌絲可從根部向土壤中大幅延伸，增加植物根系的有效吸收範圍，特別有助於吸收：

• 水分
• 磷酸鹽（phosphate）
• 氮、鉀、鐵等礦物質

植物則將光合作用產生的有機物，主要是糖分，提供給真菌作為能量來源。因此，菌根關係的核心是「植物提供糖分，真菌增強水分與礦物質吸收」。

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解題方法

判斷本題可先抓住菌根的主要功能：真菌菌絲相當於根系的延伸，能深入土壤孔隙，增加吸收表面積與吸收距離。

尤其在磷酸鹽容易被土壤顆粒固定、植物根部不易取得的環境中，真菌菌絲能有效搜尋並吸收磷酸鹽，再轉移給植物。菌根也能改善植物的水分吸收能力。

因此，最直接符合菌根營養功能的敘述是「透過真菌菌絲吸收水分和礦物質」，選擇 (D)。

校方釋疑公告指出，相關 factor 可刺激「根」的生長並增加分支。這表示菌根或其相關訊號確實能促進根系發育，但這是菌根互利作用的附加效果，不是本題所問「主要以何種方式加強植物營養」的直接機轉。

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選項分析

(A) 刺激根毛的發育

錯誤。根毛增加可提升根部吸收表面積，但菌根加強營養的主要方式，是利用真菌菌絲延伸至根毛無法有效到達的土壤區域，直接增強水分與礦物質的吸收。

校方釋疑提到 factor 可刺激根的生長及增加分支，重點是「根系整體的生長與分枝」，不等同於菌根主要透過刺激根毛發育來吸收營養。因此本選項不是最佳答案。

(B) 轉換大氣中的氮為氨

錯誤。將大氣中的氮氣（$\ce{N2}$）轉換成氨（$\ce{NH3}$）是生物固氮作用（biological nitrogen fixation），主要由根瘤菌（Rhizobium）

核心觀念

本題考查我國國家公園的設立年代，屬於生物學中的生態保育與自然資源管理常識。解題關鍵是比較各國家公園的正式設立時間，找出年代最晚者。

我國主要國家公園設立年代如下：

國家公園	設立時間
墾丁國家公園	1982 年
金門國家公園	1995 年
東沙環礁國家公園	2007 年
台江國家公園	2009 年
澎湖南方四島國家公園	2014 年

其中「最晚設立」是指設立年份最接近現在者，而不是地理位置最南、面積最小或成立時間最短者。

解題方法

將各選項依設立年代排列：

$$1982 < 1995 < 2007 < 2009 < 2014$$

最晚的年份是 2014 年，因此選擇澎湖南方四島國家公園。

選項分析

(A) 台江國家公園

台江國家公園於 2009 年設立，位於臺南沿海及曾文溪口、四草等地區，具有濕地、潟湖、河口與沿海生態系。其設立時間晚於東沙環礁國家公園，但早於澎湖南方四島國家公園，因此不是最晚設立者。

(B) 金門國家公園

金門國家公園於 1995 年設立，是我國離島型國家公園之一，保育重點包括戰地史蹟、海岸地形、森林及鳥類生態。其設立時間早於其他多數選項，因此錯誤。

(C) 東沙環礁國家公園

核心觀念

本題比較的是兩條代謝途徑本身：

• 糖解作用（glycolysis）：將 1 分子葡萄糖分解成 2 分子丙酮酸，發生於細胞質，為有氧與無氧代謝皆可共同使用的途徑。
• 檸檬酸循環（citric acid cycle；TCA cycle、Krebs cycle）：將 acetyl-CoA 的乙醯基完全氧化，產生 $\ce{CO2}$、$\ce{NADH}$、$\ce{FADH2}$ 及 ATP 或 GTP。

糖解作用的主要反應如下：

$$\text{Glucose} \rightarrow 2\text{ pyruvate}$$

每分子葡萄糖的淨產物為：

$$2\text{ pyruvate}+2\text{ ATP}+2\text{ NADH}$$

糖解作用不會直接產生 $\ce{CO2}$。

丙酮酸若進入粒線體，會先經由**丙酮酸去氫酶複合體（pyruvate dehydrogenase complex）**轉換成 acetyl-CoA：

$$\text{Pyruvate} \rightarrow \text{acetyl-CoA}+\ce{CO2}+\ce{NADH}$$

接著 acetyl-CoA 進入檸檬酸循環。每 1 分子 acetyl-CoA 完成一回合，可產生：

$$3\text{ NADH}+1\text{ FADH2}+1\text{ ATP或GTP}+2\ce{CO2}$$

因此，選項 E 將糖解作用與檸檬酸循環的產物敘述錯置，為本題官方答案。

解題方法

判斷本題可從「各途徑的起始物、位置及主要產物」切入：

1. 糖解作用的終產物是丙酮酸，並產生 ATP 與 NADH，但不產生 $\ce{CO2}$。
2. 檸檬酸循環的起始物是 acetyl-CoA；其乙醯基在循環中被氧化，產生 $\ce{CO2}$、NADH、FADH2 及 ATP 或 GTP。
3. 只要看到「糖解作用—$\ce{CO2}$」或「檸檬酸循環未列出 $\ce{CO2}$」等敘述，就應優先檢查。

選項分析

(A) 發生在何種生物

糖解作用—真核及原核生物；檸檬酸循環—真核生物

糖解作用存在於真核生物與原核生物，這部分正確。

真核生物的檸檬酸循環發生於粒線體基質；原核生物雖無粒線體，但也具有檸檬酸循環，相關反應在細胞質中進行。因此若以嚴格、完整的生物學觀點判斷，「檸檬酸循環—真核生物」是將範圍寫得不完整，具有爭議。

不過本題官方答案指定為 E，命題意旨顯然是以真核細胞的典型細胞構造作比較，並未將原核生物的細胞位置列入主要判斷。因此考試作答仍依官方答案選 E。

(B) 發生的部位

糖解作用—細胞質；檸檬酸循環—粒線體基質

此敘述以真核細胞為背景時正確。

糖解作用的所有主要反應均在細胞質進行，包括：

$$\text{Glucose} \rightarrow \text{glucose-6-phosphate} \rightarrow \text{fructose-6-phosphate} \rightarrow \text{fructose-1,6-bisphosphate} \rightarrow \text{pyruvate}$$

重要酵素包括：

• hexokinase 或 glucokinase
• phosphofructokinase-1（PFK-1）
• glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase
• pyruvate kinase

真核細胞的檸檬酸循環則位於粒線體基質。例外是 succinate dehydrogenase（琥珀酸去氫酶），它同時也是電子傳遞鏈的複合體 II，嵌在粒線體內膜上。

(C) 有氧或無氧呼吸

核心觀念

苯丙酮尿症（phenylketonuria, PKU）屬於常染色體隱性遺傳疾病，通常與 phenylalanine hydroxylase, PAH（苯丙胺酸羥化酶）缺陷有關，使苯丙胺酸無法正常轉換為酪胺酸：

$$\text{Phenylalanine} \xrightarrow{\text{PAH、BH}_4} \text{Tyrosine}$$

本題主要考查：

1. 隱性遺傳的單基因雜交。
2. 每名子女出生時基因型機率彼此獨立。
3. 互斥事件與「至少一個」事件的補集計算法。

令正常等位基因為 $A$，PKU 致病等位基因為 $a$。夫妻皆為帶因者，因此基因型為：

$$Aa \times Aa$$

其子女的基因型機率為：

子女基因型	表型	機率
$AA$	正常	$\frac{1}{4}$
$Aa$	正常、帶因者	$\frac{1}{2}$
$aa$	患病	$\frac{1}{4}$

因此，每名子女：

$$P(\text{正常表型})=\frac{3}{4}$$ $$P(\text{患病})=\frac{1}{4}$$ $$P(\text{帶因者})=\frac{1}{2}$$

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解題方法

三名子女的遺傳結果視為彼此獨立，因此三名子女同時發生某一事件時，可以將各自機率相乘。

遇到「至少一個」時，使用補集較快速：

$$P(\text{至少一個})=1-P(\text{一個也沒有})$$

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選項分析

甲、三個小孩都是正常表型

每名子女正常表型的機率為 $\frac{3}{4}$，三名皆正常的機率為：

$$P(\text{三名皆正常}) = \left(\frac{3}{4}\right)^3 = \frac{27}{64}$$

因此甲正確。

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乙、三個小孩都患病

每名子女患病的機率為 $\frac{1}{4}$，三名皆患病的機率為：

$$P(\text{三名皆患病}) = \left(\frac{1}{4}\right)^3 = \frac{1}{64}$$

因此乙正確。

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丙、三個小孩中至少有一個患病

先計算三名子女皆未患病的機率。每名子女未患病，即為正常表型，機率為 $\frac{3}{4}$：

核心觀念

本題考查臺灣紅樹林的主要種類、地理分布與生態功能。

紅樹林（mangrove）是生長於熱帶、亞熱帶潮間帶的木本植物群落，常見於河口、海灣、潟湖等河海交會處。其環境具有週期性淹水、土壤缺氧、鹽分較高及泥質沉積等特徵，因此紅樹林植物通常具有特殊適應，例如：

• 氣生根或呼吸根：增加根部與空氣接觸，以適應缺氧泥灘。
• 胎生現象（vivipary）：種子尚未脫離母株即開始萌發。
• 發達的耐鹽機制：包括排鹽、阻隔鹽分進入及稀釋鹽分等方式。

臺灣現生的主要紅樹林植物通常列為四種：

1. 水筆仔（Kandelia obovata）
2. 海茄苳（Avicennia marina）
3. 五梨跤（Aegiceras corniculatum）
4. 欖李（Lumnitzera racemosa）

紅茄苳（Rhizophora mucronata）不列入臺灣現生紅樹林植物。

解題方法

本題為單選題，直接逐項比對臺灣紅樹林的「現生種類」及「分布區域」即可。

判斷關鍵在於選項 A 的「現生」二字。臺灣紅樹林的現生主要種類為水筆仔、海茄苳、五梨跤與欖李，紅茄苳不在其中，因此 A 為錯誤敘述。

選項分析

(A) 紅茄苳是臺灣現生紅樹林植物

錯誤。

臺灣現生主要紅樹林植物為水筆仔、海茄苳、五梨跤與欖李，並不包括紅茄苳。紅茄苳雖屬典型紅樹林植物，且在其他東南亞地區相當常見，但不屬於臺灣現生的主要紅樹林植物。

本選項的陷阱是將「世界上常見的紅樹林植物」誤套用為「臺灣現生紅樹林植物」。因此依官方答案，A 為本題錯誤選項。

(B) 紅樹林通常生長在河海交會處

正確。

河口是淡水與海水交會的區域，具有潮汐週期、泥沙沉積及鹽分變化等特徵，適合紅樹林生長。臺灣許多紅樹林分布於河口、海岸潟湖及潮間帶，例如淡水河流域的紅樹林。

「河海交會處」是紅樹林常見的棲地，但並不表示所有紅樹林只能生長在河口；海灣、潟湖與其他潮間帶環境也可能形成紅樹林。

核心觀念

本題考查演化支（clade）的「包含關係」。判斷原則是：若某一類群的共同祖先較早出現、成員範圍較廣，便包容後續演化出的較小類群。

各類群的定義如下：

• 脊索動物 Chordata：具有脊索（notochord）等脊索動物特徵的動物，包含頭索動物、尾索動物與脊椎動物。
• 脊椎動物 Vertebrata：脊索動物中的一支，具有脊柱或由脊椎骨取代脊索的構造。
• 有頜動物 Gnathostomata：脊椎動物中具有上下頜的類群，包括軟骨魚、硬骨魚、兩生類、爬蟲類、鳥類與哺乳類。
• 有羊膜類 Amniota：具有羊膜卵或其演化衍生構造的四足動物，包括爬蟲類、鳥類與哺乳類。
• 哺乳動物 Mammalia：有羊膜類中的一支，具有乳腺、毛髮、三塊中耳聽小骨等特徵。
• 靈長類 Primates：哺乳動物中的一個目，包括人類、猿、猴與狐猴等。

因此，包容範圍由大到小為：

$$\text{脊索動物} > \text{脊椎動物} > \text{有頜動物} > \text{有羊膜類} > \text{哺乳動物} > \text{靈長類}$$

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解題方法

將各類群視為由外向內逐層套入：

$$\text{Chordata} \supset \text{Vertebrata} \supset \text{Gnathostomata} \supset \text{Amniota} \supset \text{Mammalia} \supset \text{Primates}$$

關鍵判斷有三點：

1. 所有脊椎動物都是脊索動物，因此「脊索動物」必須排在「脊椎動物」之前。
2. 有頜動物是脊椎動物的一支；有羊膜類則是有頜脊椎動物中的一支，因此「有頜動物」必須排在「有羊膜類」之前。
3. 哺乳動物是有羊膜類的一支，靈長類又是哺乳動物的一支，因此順序為「有羊膜類 > 哺乳動物 > 靈長類」。

符合此完整階層的選項為 B。

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選項分析

(A) 脊索動物 > 脊椎動物 > 有羊膜類 > 有頜動物 > 哺乳類 > 靈長類

錯誤在於將「有羊膜類」置於「有頜動物」之前。

有羊膜類必須先是有頜脊椎動物，再演化出羊膜類特徵，因此正確關係應為：

$$\text{有頜動物} > \text{有羊膜類}$$

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核心觀念

本題考「激素的化學性質、受體位置、來源與生理功能」的分類。

題幹指出醛固酮、糖皮質素與雄性素被歸為同一類，三者共同特徵如下：

1. 均由腎上腺皮質製造及分泌。
2. 均屬固醇類激素（steroid hormones）。
3. 均由膽固醇（cholesterol）衍生而來。
4. 受體位於細胞內，通常在細胞質或細胞核中。

本題官方答案為 D：丁、戊。關鍵在於判斷「能夠明確代表這三者共同分類依據」的選項。

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三種激素的共同特徵

1. 醛固酮（aldosterone）

醛固酮由腎上腺皮質球狀帶（zona glomerulosa）分泌，屬於鹽皮質素（mineralocorticoid）。

主要作用為：

• 增加腎臟遠曲小管與集合管對 $\ce{Na+}$ 的再吸收
• 增加水分再吸收
• 增加 $\ce{K+}$ 與 $\ce{H+}$ 的排出
• 維持血容量與血壓

2. 糖皮質素（glucocorticoids）

主要代表為皮質醇（cortisol），由腎上腺皮質束狀帶（zona fasciculata）分泌。

主要作用包括：

• 促進肝臟糖質新生（gluconeogenesis）
• 促進蛋白質分解，提供胺基酸
• 促進脂肪分解
• 抑制發炎與免疫反應
• 協助維持血糖濃度

3. 雄性素（androgens）

腎上腺皮質網狀帶（zona reticularis）可分泌腎上腺雄性素，例如去氫表雄酮（dehydroepiandrosterone, DHEA）。

其主要作用包括：

• 參與第二性徵發育
• 作為其他性腺激素的前驅物
• 影響性慾與部分毛髮分布

三者皆在腎上腺皮質製造，且都是由膽固醇開始合成的固醇類激素。

膽固醇進入粒線體後，在膽固醇側鏈裂解酶（cholesterol desmolase，CYP11A1）作用下形成孕烯醇酮（pregnenolone），再經不同酵素轉換成各類腎上腺皮質激素。此合成途徑受到類固醇急性調節蛋白（StAR）協助膽固醇進入粒線體。

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解題方法

本題適合使用「逐項比對」：

敘述	三者是否共同符合	判斷
甲：是否為蛋白質類激素	否	三者均非蛋白質激素
乙：受體是否位在細胞質或細胞核內	不具專一性	甲狀腺素也符合
丙：是否調控血糖濃度	否	三者並非均以血糖調控為主要分類依據
丁：是否由腎上腺皮質製造及分泌	是	三者均符合
戊：是否為固醇類激素	是	三者均符合

因此正確組合為：

$$\text{丁、戊}$$

即選擇 D。

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選項分析

(A) 甲、乙

錯誤。

• 甲錯誤：醛固酮、糖皮質素與雄性素都不是蛋白質類激素，而是固醇類激素。若以「是否為蛋白質激素」分類，三者應歸在「非蛋白質激素」中，但這不是題目所要表達的共同分類特徵。
• 乙不具專一性：三者的受體確實位於細胞內，但甲狀腺素（thyroid hormone）的受體也位於細胞核內。因此「受體位於細胞質或細胞核」不能專門區分腎上腺皮質的這三類激素。

所以 A 不正確。

(B) 乙、丙

錯誤。

核心觀念

本題考查「多倍體（polyploidy）造成種化」以及種化類型的判斷。

植物甲的染色體數目為：

$2n=12 \Rightarrow n=6$

植物乙的染色體數目為：

$2n=16 \Rightarrow n=8$

兩者雜交時，配子結合後形成的雜種丙初代細胞染色體數目為：

$n_{\text{甲}}+n_{\text{乙}}=6+8=14$

此時雜種的染色體來自兩個不同物種，甲、乙染色體之間通常無法正常配對，因此減數分裂時容易產生染色體分離異常，造成高度不育。

若雜種丙發生染色體加倍：

$14 \times 2=28$

便形成異源四倍體（allotetraploid）。加倍後，來自植物甲的染色體可以彼此配對，來自植物乙的染色體也可以彼此配對，減數分裂恢復正常，因而形成可育的新植物。

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解題方法

判斷本題可分成兩步：

第一步：由染色體數目判定形成機轉

植物甲與乙的配子分別帶有 $6$ 條與 $8$ 條染色體：

$6+8=14$

因此，甲乙雜交的初代雜種應為 $2n=14$。題目給出的植物丙為 $2n=28$，正好是 $14$ 條染色體加倍的結果：

$2n_{\text{雜種}}=14 \longrightarrow 2n_{\text{加倍}}=28$

這表示植物丙是由「種間雜交加上染色體加倍」形成的異源多倍體。

第二步：判定種化類型

染色體加倍會使植物丙與原本的植物甲、植物乙及未加倍的雜種之間產生生殖隔離。例如：

• 植物丙與植物甲雜交，染色體組成與配對關係不相容。
• 植物丙與植物乙雜交，也會因染色體套數不同而造成減數分裂異常。
• 植物丙與原先的 $2n=14$ 雜種交配，染色體套數亦不一致。

因此，植物丙即使與原族群生活在同一地區，也能因染色體倍數不同而無法有效交換基因。這種在同一地理區域內，透過多倍體形成生殖隔離並產生新種的現象，歸類為同域種化（sympatric speciation）。

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異源多倍體的形成示意

可將形成過程表示如下：

$$\text{植物甲 }(2n=12) \rightarrow \text{配子 }(n=6)$$ $$\text{植物乙 }(2n=16) \rightarrow \text{配子 }(n=8)$$ $$n=6+n=8 \rightarrow \text{種間雜種 }(2n=14)$$ $$2n=14 \xrightarrow{\text{染色體加倍}} 2n=28$$

加倍後的染色體組成可概念化為：

$AABB$

其中：

• $AA$：植物甲的染色體組
• $BB$：植物乙的染色體組

在減數分裂時，$A$ 與 $A$ 配對、$B$ 與 $B$ 配對，因此異源多倍體的配子形成可恢復正常，生殖力也隨之提高。

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核心觀念

本題考查：

1. 限制因子（limiting factor）
2. 藻類大量繁殖與優養化（eutrophication）
3. 營養鹽添加實驗的判讀

依據 Liebig 最小量定律，生物生長速度取決於目前最缺乏、最限制生長的必要因素。即使其他營養鹽充足，只要某一必要元素不足，仍會限制生物量增加。

氮、磷都是藻類的重要營養元素：

• 氮是胺基酸、蛋白質、核酸及葉綠素的重要成分。
• 磷是核酸、ATP、磷脂及許多磷酸化代謝中間物的重要成分。例如 ATP 的磷酸基團參與能量轉移，糖解作用中也涉及葡萄糖-6-磷酸等磷酸化中間物。

當水體含有過量氮、磷時，容易引發藻類大量繁殖，形成優養化；藻類死亡後被分解者分解，會消耗水中溶氧，可能導致缺氧。

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解題方法

本題採用「比較添加不同營養鹽後藻類生長反應」的方法。

實驗結果如下：

實驗組	添加物	藻類生長
添加磷組	磷	大量生長
添加氮組	氮	與對照組相似，且量少
對照組	不添加	生長量少

判讀原則是：

• 若添加某營養元素後生長量明顯增加，表示原本該元素不足，可能是限制因子。
• 若添加某營養元素後生長沒有明顯改變，表示該元素原本並非主要限制因子。

添加磷後藻類大量生長，表示原水樣中磷濃度雖低，但磷限制了藻類生長。因此，磷是本題水樣中的主要限制因子。

添加氮後藻類沒有明顯增加，則表示原水樣中的氮已經相對充足，氮不是目前的限制因子。

因此，若減少水中磷的含量，將使藻類可利用的磷更少，應可降低藻類生物量，故選 (E)。

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選項分析

(A) 氮是藻類生長的限制因子

錯誤。

題幹指出水樣中已偵測到高濃度氮，且額外添加氮後，藻類生長與對照組相似，沒有明顯增加。這表示氮不是目前限制藻類生長的主要因素。

真正符合實驗結果的限制因子是磷。

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(B) 水中高濃度的氮可控制藻類的生長

錯誤。

核心觀念

本題考「族群內性狀多型性（phenotypic polymorphism）」的維持機制。性狀多型性是指同一族群中，存在兩種以上、且具有一定比例的可辨識性狀，例如體色、體型或行為型態。

能維持多型性的自然選擇機制，通常具有以下特徵：

• 不同性狀在不同環境或資源條件下各有優勢。
• 少見性狀具有相對適存優勢，形成負頻率依賴選擇（negative frequency-dependent selection）。
• 環境異質性使不同性狀能各自適應不同棲地。
• 族群具有足夠的遺傳變異，才有產生多種表型的基礎。

相反地，若族群中越常見的性狀越容易獲得生存或繁殖優勢，便會形成正頻率依賴選擇（positive frequency-dependent selection），使優勢性狀比例越來越高，最終可能排除其他性狀，不利於多型性的維持。

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解題方法

逐一判斷各選項對多型性的影響：

1. 是否增加族群中可供選擇的性狀來源？
2. 是否讓不同性狀在不同條件下各具優勢？
3. 是否使少見性狀具有相對優勢？
4. 是否反而讓常見性狀持續擴張、少見性狀逐漸消失？

前三項及第五項均能增加或維持不同性狀的相對適存度；第四項則使常見性狀獲得額外繁殖優勢，會降低多型性。因此官方答案為 D。

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選項分析

(A) 族群的基因多樣性高

正確。基因多樣性（genetic diversity）提供產生不同表型的遺傳基礎。若族群中具有多種等位基因（alleles），便可能表現出不同的體色、形態、生理特徵或行為。

基因多樣性本身不等於表型多型性，但它是表型多型性形成與維持的重要前提。若族群缺乏遺傳變異，即使環境多樣，也難以長期維持多種遺傳性狀。

因此，基因多樣性高有助於維持性狀多型性。

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(B) 族群內個體間資源競爭激烈

正確，但須配合不同性狀對資源利用方式不同的情況。

當資源有限、個體間競爭激烈時，若不同表型能利用不同資源，便可能形成資源分化（resource partitioning）或生態棲位分化（niche differentiation）。例如，不同喙型的鳥類分別利用大小不同的種子，可降低彼此競爭，使多種喙型共存。

此外，激烈競爭也可能促成性狀分化（character displacement），使個體朝不同資源利用型態發展。

因此，在本題設定下，資源競爭會增加不同性狀各自利用不同資源的選擇壓力，有助於多型性維持。須注意的是，若競爭是完全相同資源的無差別競爭，也可能造成某些型態被排除；但考題的命題意義是指競爭促使不同型態分化與共存。

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(C) 環境中有許多不同的棲地類型與資源

核心觀念

本題考查脂溶性與水溶性維生素的主要功能，以及缺乏時的典型疾病：

• 維生素 A：參與視覺循環，缺乏可造成夜盲症。
• 維生素 B12：參與 DNA 合成與正常紅血球生成，缺乏可造成巨幼紅血球性貧血。
• 維生素 C：參與膠原蛋白成熟，缺乏造成壞血病。
• 維生素 K：參與凝血因子的 $\gamma$-羧化作用，缺乏主要造成出血傾向，不是神經萎縮。

解題方法

逐項核對「維生素—主要生理功能—缺乏疾病」的配對即可。

甲、缺乏維生素 A：夜盲症

正確。

維生素 A 的重要衍生物為 retinal（視黃醛）。在視網膜桿狀細胞中，11-cis-retinal 與 opsin 結合形成 rhodopsin（視紫質），負責低光源下的視覺。

光刺激使 11-cis-retinal 轉變為 all-trans-retinal，啟動視覺訊息傳遞。維生素 A 缺乏時，視紫質再生不足，暗處視覺能力下降，形成夜盲症（night blindness）。

乙、缺乏維生素 B12：貧血

正確。

維生素 B12 參與兩個重要反應：

1. Methionine synthase（甲硫胺酸合成酶）反應

B12 協助將 homocysteine 轉變為 methionine，並使 5-methyl-THF 再生為 THF。若 B12 缺乏，會出現 methyl-folate trap，使可供 DNA 合成使用的活性葉酸減少。

2. Methylmalonyl-CoA mutase（甲基丙二醯-CoA 變位酶）反應

B12 協助將 methylmalonyl-CoA 轉變為 succinyl-CoA。缺乏時 methylmalonic acid 增加，也與神經症狀相關。

由於 DNA 合成受阻，骨髓中的紅血球前驅細胞出現細胞核成熟延遲，形成巨幼紅血球性貧血（megaloblastic anemia）。因此乙正確。

丙、缺乏維生素 C：壞血病

正確。

維生素 C 是膠原蛋白成熟所需的輔因子，參與 prolyl hydroxylase（脯胺酸羥化酶）與 lysyl hydroxylase（離胺酸羥化酶）反應，使膠原蛋白中的 proline 與 lysine 殘基羥化。

膠原蛋白形成過程可概括為：

核心觀念

本題綜合考查海洋環境的物理與化學特性，重點包括：

1. 海水中溶氧的垂直分布與深層海水環流。
2. 不同波長可見光在海水中的穿透能力。
3. 海水中主要離子的來源。
4. 海水壓力與深度的關係。
5. 火山活動對海水陰離子來源的貢獻。

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解題方法

判斷此題可分別檢查各選項是否符合海洋學基本原理：

• 物理性質：光的穿透、壓力與深度。
• 化學性質：陽離子與陰離子的主要來源。
• 生態與循環：溶氧量的垂直分布。

其中最容易誤判的是溶氧。深海雖然缺乏光照，無法進行光合作用，但深層海水常由高緯度海域冷卻後下沉形成，溶氧可隨海水被帶入深海。因此，海底海水不一定是全海洋溶氧最低處。

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選項分析

(A) 大洋底層海水的溶氧量最低

錯誤。

海水溶氧量主要受下列因素影響：

• 大氣與海面的氣體交換。
• 浮游植物進行光合作用。
• 微生物分解有機物所消耗的氧氣。
• 深層海水的下沉與全球海洋環流。

在表層海水中，光合作用可產生氧氣；在中層海水中，沉降有機物被分解，會大量消耗氧氣，因此常形成「氧最小層」（oxygen minimum zone, OMZ）。

但是，深層海水常在極地或高緯度海域冷卻後下沉。冷水溶解度較高，且下沉時會將表層吸收的氧氣帶入深海。深層海水雖然沒有光合作用，仍可能保有相當濃度的溶氧。

因此，溶氧最低處通常位於中層的氧最小層，而非必然位於大洋底層。故本選項錯誤，符合官方答案。

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(B) 可見光中以藍光在海水的穿透度最大

正確。

海水會選擇性吸收不同波長的光。紅光、橙光與黃光的波長較長，進入海水後較容易被吸收；藍光在海水中的吸收較少，因此穿透深度最大。

這也是海水通常呈藍色的主要原因：藍光較容易在水中傳播並被散射回觀察者眼中。

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(C) 海水中陽離子主要自岩石溶解而來

正確。

雨水與土壤中的水含有 $\ce{CO2}$，可形成弱酸性的碳酸：

$$\ce{CO2 + H2O <=> H2CO3}$$

碳酸會促進岩石風化與礦物溶解，使鈉、鎂、鈣、鉀等陽離子進入河流，最後輸送至海洋。例如含有長石等礦物的岩石風化後，可釋放 $\ce{Na+}$、$\ce{K+}$、$\ce{Ca^{2+}}$ 等離子。

因此，海水中主要陽離子的重要來源是陸地岩石的風化與溶解。

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核心觀念

本題考查全球人口數的數量級與近似值判讀。民國 109 年（西元 2020 年）全球人口約為 $78$ 億人，四捨五入至最接近的整數十億為 $80$ 億人。

判斷時應注意：

• 「目前」是以本題命製及考試時代的資料為準。
• 選項以「十億」為單位，應比較各選項與約 $78$ 億人的差距。
• $78$ 億最接近 $80$ 億，而非 $70$ 億或 $90$ 億。

解題方法

將全球人口估計值寫成：

$$78\text{ 億人}\approx 80\text{ 億人}$$

比較各選項與 $78$ 億人的差距：

$$\begin{aligned} |78-60|&=18\\ |78-70|&=8\\ |78-80|&=2\\ |78-90|&=12\\ |78-100|&=22 \end{aligned}$$

差距最小的是 $80$ 億，因此選擇 (C)。

選項分析

• (A) $60$ 億：錯誤。
  全球人口早已超過 $60$ 億。全球人口約在西元 1999 年達到 $60$ 億，至民國 109 年已接近 $80$ 億，因此 $60$ 億明顯偏低。

核心觀念

本題考「生存曲線（survivorship curve）」與動物生活史的關係。縱軸為存活個體數的對數值，橫軸為相對年齡，常見類型如下：

• A 型（Type I）：幼年及中年死亡率低，老年死亡率快速上升，例如人類、大型哺乳類。
• B 型：死亡率隨年齡變化，呈現非典型的中間型態。
• C 型（Type II）：各年齡層死亡率大致固定，因此在對數座標上近似直線，例如部分鳥類。
• D 型：生存率呈階梯狀下降，代表死亡集中發生在週期性事件。
• E 型（Type III）：幼年死亡率極高，少數存活者可活很久，例如許多魚類與大量產卵生物。

解題方法

海洋甲殼類具有幾丁質外骨骼，成長時必須進行蛻殼（molting, ecdysis）。蛻殼過程中，原有外骨骼脫落，新外骨骼尚未硬化，身體柔軟，容易受到：

• 捕食者攻擊；
• 機械性損傷；
• 水分與離子平衡失調；
• 蛻殼失敗。

因此，甲殼類的死亡並非平均分布在所有年齡，而是會在每次蛻殼時出現一波較高死亡率。蛻殼期之間死亡率相對較低，故存活個體數呈現「下降—平臺—再下降」的階梯狀曲線。

圖中呈階梯狀下降者為 D 曲線。

選項分析

(A) A

核心觀念

本題考查不同生態系的初級生產力（primary productivity），亦即生產者藉由光合作用固定無機碳、形成有機物的速率。

光合作用可概括表示為：

$$\ce{6CO2 + 6H2O ->[光能][葉綠素] C6H12O6 + 6O2}$$

常用單位為：

$$\mathrm{g\ C/m^2/yr}$$

代表「每年、每平方公尺固定多少克碳」。題目強調「每平方公尺」，因此比較的是單位面積生產力，而非整個生態系的總固碳量。

初級生產力可分為：

• 總初級生產力（gross primary productivity, GPP）：生產者透過光合作用固定的全部碳量。
• 淨初級生產力（net primary productivity, NPP）：扣除生產者自身呼吸作用後，實際累積為生物量的碳量。

$$\mathrm{NPP = GPP - R}$$

其中 $R$ 為生產者呼吸作用消耗的碳量。生態學題目比較不同生態系的「每年每平方公尺固碳量」時，通常以 NPP 的概念理解。

解題方法

判斷此題可掌握三個條件：

1. 光照是否充足：光合作用需要光能，淺水區通常比深水區具有優勢。
2. 生產者是否具有高效率：包括藻類、海草、紅樹林植物及珊瑚共生藻。
3. 養分是否能快速循環利用：珊瑚礁雖常位於寡營養海域，但具有非常有效率的養分再利用系統。

珊瑚礁的主要初級生產者包括：

• 珊瑚組織內的共生甲藻，傳統上稱為蟲黃藻（zooxanthellae），現多歸入 Symbiodiniaceae。
• 珊瑚礁表面的藻類。
• 浮游植物及其他微型光合生物。

珊瑚與共生藻之間具有高度互利關係。共生藻利用光合作用產生有機碳，將部分光合產物提供給珊瑚；珊瑚則提供二氧化碳、含氮廢物及棲息環境給共生藻。珊瑚的含氮廢物可經由微生物作用轉換並再被生產者利用，使養分在系統內迅速循環。

因此，珊瑚礁具有：

• 溫暖海域的高光合作用效率。
• 清澈淺水帶來的充分光照。
• 珊瑚與共生藻的緊密共生。
• 生態系內極有效率的養分再循環。
• 高密度、多層次的生產者群聚。

在一般生態學教材的生態系比較中，珊瑚礁的單位面積初級生產力通常列為最高或最高群之一，因此本題選擇 珊瑚礁。

選項分析

(A) 鹹沼澤（salt marsh）錯誤

鹹沼澤主要由耐鹽草本植物及藻類構成，潮間帶的光照與養分條件通常不差，因此具有相當高的初級生產力。

然而，鹹沼澤受鹽度、潮汐淹水、缺氧沉積物及植物生長季節限制，生產力一般低於本題所列的珊瑚礁。其大量有機物也常以碎屑形式輸出到鄰近河口與海域，而非全部留在原地累積。

(B) 海草床（seagrass bed）錯誤

核心觀念

本題考查四種主要植物激素的典型功能：

植物激素	主要功能
吉貝素（gibberellin, GA）	促進莖部伸長、解除種子休眠、促進種子萌發
細胞分裂素（cytokinin, CK）	促進細胞分裂、延遲葉片老化
乙烯（ethylene）	促進果實成熟、離層形成，並誘發幼苗三相反應
離層酸（abscisic acid, ABA）	促進種子休眠、逆境反應與氣孔關閉，通常抑制生長

因此，只要逐一判斷甲至丁的敘述是否符合各激素的經典功能即可。

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解題方法

本題採用「逐項核對激素與功能」的方法：

1. 判斷甲至丁各敘述是否正確。
2. 找出正確敘述的組合。
3. 對照選項。

判斷結果為：

• 甲：正確
• 乙：正確
• 丙：正確
• 丁：錯誤

所以正確組合為甲、乙、丙，即選擇 (A)。

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各敘述分析

甲：吉貝素；促進莖部延長、種子萌發——正確

吉貝素是促進植物伸長生長的重要激素，能促進細胞伸長，部分植物也能促進細胞分裂，因此可造成莖部或節間伸長。

在種子萌發方面，吉貝素可由胚產生並作用於糊粉層（aleurone layer），誘導 $\alpha$-amylase 等水解酵素的合成。$\alpha$-amylase 將胚乳中的澱粉分解為可溶性糖，供胚生長使用：

$$\text{澱粉} \xrightarrow{\alpha\text{-amylase}} \text{麥芽糖與可溶性糖}$$

吉貝素訊息傳遞的核心機制包括：

• 吉貝素與受體 GID1（gibberellin insensitive dwarf 1）結合。
• 促進 DELLA 蛋白被 SCF ubiquitin ligase 複合體辨認。
• DELLA 經泛素化後由 26S proteasome 分解。
• 生長促進型轉錄因子解除抑制，啟動伸長生長及萌發相關基因。

因此，甲的兩項功能皆符合吉貝素的典型作用。

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乙：細胞分裂素；會延遲葉片老化——正確

細胞分裂素可促進細胞分裂，也具有延緩葉片老化（senescence）的功能。

葉片老化時，葉綠素與蛋白質會分解，光合作用能力下降。細胞分裂素可維持葉綠素、蛋白質及細胞代謝活性，使葉片較長時間保持綠色，因此又常被描述為具有「保綠作用」。

細胞分裂素的訊息傳遞主要採用 two-component phosphorelay system：

1. 細胞分裂素與受體 AHK（Arabidopsis histidine kinase）結合。
2. 受體自體磷酸化。
3. 磷酸基經 AHP（Arabidopsis histidine phosphotransfer protein）傳遞。
4. 活化核內的 ARR（Arabidopsis response regulator）轉錄調控蛋白。
5. 調節細胞分裂、芽生長與葉片老化相關基因。

因此，乙為正確敘述。

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丙：乙烯；誘發植物的三相反應——正確

乙烯能誘發幼苗的三相反應（triple response），這是乙烯作用的經典實驗現象，尤其常見於黑暗中生長的雙子葉幼苗。

三相反應包括：

核心觀念

本題考查植物的光週期反應（photoperiodism），尤其是以「臨界夜長」判斷是否開花。

依一般生物學定義：

• 長日照植物（long-day plant, LDP）：當連續黑暗時間短於臨界夜長時開花。
• 短日照植物（short-day plant, SDP）：當連續黑暗時間長於臨界夜長時開花。
• 植物主要感受的是「連續黑暗時間」，而非單純計算 24 小時內的總光照時間。
• 黑暗期間若插入光照，會中斷原本的連續黑暗，這種「夜間光照（night break）」可改變開花反應。

植物以光敏素（phytochrome）感受紅光與遠紅光。光照時，光敏素主要形成具有生理活性的 $P_{\mathrm{fr}}$；長時間黑暗會使其逐漸轉換回 $P_{\mathrm{r}}$，進而影響開花相關基因與成花素（florigen，主要與 $FT$ 蛋白相關）的產生。

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解題方法

題目給定臨界夜長為 $9$ 小時。依官方答案所採用的判讀方式，可整理為：

$$\text{連續黑暗時間}>9\text{ 小時}\Rightarrow \text{會開花}$$ $$\text{連續黑暗時間}<9\text{ 小時}\Rightarrow \text{不會開花}$$

再逐一判斷各處理中的「連續黑暗區段」。

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選項分析

甲、光照 $14$ 小時 $\rightarrow$ 黑暗 $10$ 小時（會開花）

連續黑暗時間為 $10$ 小時：

$$10>9$$

依本題官方採用的判定規則，黑暗時間超過臨界夜長，因此「會開花」正確。

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乙、光照 $16$ 小時 $\rightarrow$ 黑暗 $8$ 小時（不會開花）

連續黑暗時間為 $8$ 小時：

$$8<9$$

黑暗時間未達臨界夜長，因此「不會開花」正確。

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丙、光照 $4$ 小時 $\rightarrow$ 黑暗 $8$ 小時 $\rightarrow$ 光照 $4$ 小時 $\rightarrow$ 黑暗 $8$ 小時（會開花）

本處理包含兩段各 $8$ 小時的黑暗，中間以 $4$ 小時光照隔開。

每一段連續黑暗時間皆為：

$$8<9$$

依官方答案採用的規則，兩段黑暗都未超過臨界夜長，因此應為「不會開花」，題幹所述「會開花」錯誤。

核心觀念

本題比較「非專一性免疫反應（innate immunity，先天性免疫）」與「專一性免疫反應（adaptive immunity，後天性／適應性免疫）」：

• 非專一性免疫：反應快速，不需先辨認特定抗原，包含發炎反應、肥大細胞釋放組織胺、干擾素作用、吞噬作用等。
• 專一性免疫：由 B 細胞與 T 細胞主導，必須透過抗原特異性受體辨認抗原，並能形成免疫記憶。
• B 細胞主要負責體液性免疫，活化後分化為漿細胞，分泌具有專一性的抗體。
• **細胞毒性 T 細胞（cytotoxic T cell, Tc cell）**負責殺死受感染細胞或腫瘤細胞，其活化通常需要輔助性 T 細胞（helper T cell, Th cell）協助。

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解題方法

逐一判斷甲至戊的敘述是否符合正確的「免疫類型」及「免疫機轉」，再將正確敘述與選項組合比對。

本題的關鍵在於辨認三個常見陷阱：

1. 把抗原辨認與輔助性 T 細胞的協助混為一談。
2. 誤以為抗體能直接分解抗原。
3. 誤以為輔助性 T 細胞不參與細胞毒性 T 細胞的活化。

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各敘述分析

甲、受到病毒感染時，干擾素的釋出及其作用，為「非專一性免疫反應」。——正確

病毒感染細胞後，受感染細胞可釋放第一型干擾素（type I interferon），主要包括：

• $\mathrm{IFN\text{-}\alpha}$
• $\mathrm{IFN\text{-}\beta}$

干擾素會作用於鄰近細胞，使其表現抗病毒蛋白，抑制病毒 RNA 或 DNA 的複製與蛋白質合成，並提升自然殺手細胞（natural killer cell, NK cell）的活性。

干擾素的作用並不是針對某一特定病毒抗原所產生的抗體反應，而是感染時迅速啟動的防禦機制，因此歸類為非專一性免疫反應。

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乙、發炎反應時，肥大細胞釋出組織胺造成血管通透性改變，為「非專一性免疫反應」。——正確

組織受傷或受到病原體刺激時，肥大細胞（mast cell）會釋放組織胺（histamine）。組織胺作用於微血管，使血管擴張，並增加血管通透性，導致：

• 血流增加，局部出現紅、熱；
• 血漿與白血球較容易離開血管；
• 組織液增加，形成腫脹。

這些變化屬於發炎反應（inflammatory response），不需要針對特定抗原進行專一性辨認，因此是非專一性免疫反應。

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丙、B 細胞的免疫反應，源自於輔助性 T 細胞，而非抗原，為「專一性免疫反應」。——錯誤

B 細胞的活化首先必須由其 B 細胞受體（B-cell receptor, BCR）直接辨認特定抗原。對於多數蛋白質抗原，完整的活化過程可概括為：

1. BCR 辨認並結合抗原；
2. B 細胞吞入抗原並處理；
3. 將抗原胜肽以 $\mathrm{MHC\ class\ II}$ 呈現；
4. 輔助性 T 細胞以 TCR 辨認抗原胜肽—$\mathrm{MHC\ II}$ 複合體；

核心觀念

本題比較有絲分裂（mitosis）與減數分裂（meiosis）的共同點及差異，重點包括：

1. DNA 複製與細胞週期中的 S 期。
2. 染色體與染色分體的結構。
3. 聯會（synapsis）、互換（crossing over）及遺傳再組合（genetic recombination）。
4. 子細胞數目與染色體套數（ploidy）。

以典型二倍體細胞為例：

• 有絲分裂：一次分裂產生 $2$ 個二倍體子細胞，染色體套數為 $2n$。
• 減數分裂：連續進行減數分裂 I 與 II，產生 $4$ 個單倍體子細胞，染色體套數為 $n$。

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解題方法

本題問「何者錯誤」，可逐項判斷：

• 是否兩種分裂皆具有該結構或階段。
• 是否為兩者共同的細胞週期事件。
• 是否為減數分裂特有的遺傳機制。
• 比較兩者最後產生的子細胞數目與染色體套數。

其中最重要的判斷點是：正常有絲分裂不以聯會與同源染色體互換造成遺傳再組合，因此「兩者皆有遺傳再組合」的敘述錯誤。

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選項分析

(A) 兩者皆有二分體出現

正確。

二分體（dyad）是指一條已複製的染色體，由兩條姊妹染色分體（sister chromatids）組成。DNA 在 S 期複製後：

$$1\text{ 條染色體} \longrightarrow 2\text{ 條姊妹染色分體}$$

有絲分裂在前期至中期可見由兩條姊妹染色分體構成的二分體；減數分裂在減數分裂 I 前同樣先完成 DNA 複製，因此也會形成二分體。

須注意，二分體與四分體不同：

• 二分體：一條複製後的染色體，含兩條姊妹染色分體。
• 四分體（tetrad）：減數分裂前期 I 中，兩條同源染色體聯會，每條各含兩條染色分體，共四條染色分體。

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(B) 兩者核酸的複製皆發生於 S 期

正確。

此處的「核酸複製」主要是指 DNA 複製。細胞週期中，DNA 複製發生於間期的 S 期（S phase）。

有絲分裂的流程為：

$$G_1 \rightarrow S \rightarrow G_2 \rightarrow M$$

減數分裂也必須在減數分裂 I 開始前，先經過一次 S 期完成 DNA 複製：

$$G_1 \rightarrow S \rightarrow G_2 \rightarrow \text{減數分裂 I} \rightarrow \text{減數分裂 II}$$

減數分裂 I 與減數分裂 II 之間通常沒有再次進行 DNA 複製，因此只有一次 DNA 複製，卻接續兩次核分裂。

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(C) 正常狀況下兩者皆有遺傳再組合的現象發生

錯誤，故為本題答案。

減數分裂具有正常且具規律性的遺傳再組合，主要來源包括：

1. 同源染色體互換

核心觀念

本題考的是「潮差」的定義與臺灣各港口的潮汐地理分布。

潮差（tidal range）是同一地點在一次潮汐週期中，高潮潮位與低潮潮位的高度差：

$$\text{潮差}=\text{高潮潮位}-\text{低潮潮位}$$

潮差大小主要受下列因素影響：

1. 月球與太陽的引潮力：朔、望附近形成大潮，潮差較大；上、下弦附近形成小潮，潮差較小。
2. 海岸與海底地形：淺海、寬廣潮間帶及海灣形狀會放大或減小潮位變化。
3. 海岸線與潮波傳播方向：臺灣西部沿海潮波受到陸棚地形及海岸形狀影響，潮差通常較東部及部分北部港口明顯。
4. 港灣的地形效應：若港灣具有類似漏斗形或局部共振條件，潮位振幅可能被放大。

本題並非計算某一天的即時潮差，而是考各港口的長期潮汐特徵。

解題方法

判斷臺灣主要港口的潮差分布即可。臺灣西部沿海的潮差通常較大，其中臺中港位於中部西岸，受臺灣海峽潮波、淺海陸棚及中部海岸地形影響，代表性的潮差在本題選項中最大。

因此依中國醫藥大學本題採用的港口潮汐資料，最大潮差港口為臺中港。

必須注意，潮差不是「港口水面看起來高低落差」或「潮流速度」，而是高潮與低潮的水位差。題目問的是港口的潮差大小，直接比較各港口的潮汐特徵即可。

選項分析

(A) 台中港：正確

臺中港位於臺灣中部西岸，鄰近臺灣海峽廣大的淺海陸棚。潮波進入西部沿海後，受海底地形、海岸線形狀及潮波傳播效應影響，使高潮與低潮的水位差較為顯著。

核心觀念

本題考查三個概念：

1. 擴散方向：可通過膜的溶質，依自身濃度梯度由高濃度處移向低濃度處。
2. 張力（tonicity）：主要由不能通過細胞膜的溶質決定。本題中蔗糖不能通過膜，因此是決定水移動方向的關鍵。
3. 滲透作用：水可通過膜，會由非穿膜溶質濃度較低處移向非穿膜溶質濃度較高處。

膜的通透性如下：

物質	是否可通過膜	主要作用
水	可以	造成滲透性體積變化
葡萄糖	可以	可依濃度梯度擴散
果糖	可以	可依濃度梯度擴散
蔗糖	不可以	決定張力與水的淨移動

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解題方法

先將「可通透性」與「初始濃度」分開判斷。

1. 判斷單醣的擴散方向

果糖在細胞內未列出，視為初始濃度為 $0$；細胞外為 $0.01\ \mathrm{M}$，因此果糖會由外向內淨擴散。

葡萄糖初始濃度為：

$$[\text{葡萄糖}]_{\text{內}}=[\text{葡萄糖}]_{\text{外}}=0.02\ \mathrm{M}$$

因此在初始瞬間沒有葡萄糖的濃度梯度。

2. 判斷水的移動方向

蔗糖不能通過膜，須比較蔗糖濃度：

$$[\text{蔗糖}]_{\text{內}}=0.03\ \mathrm{M}$$ $$[\text{蔗糖}]_{\text{外}}=0.01\ \mathrm{M}$$

細胞內不可穿膜溶質濃度較高，細胞外溶液相對於人造細胞為低張溶液，因此水會淨流入細胞。

結果是人造細胞體積增加，呈現膨脹。

3. 判斷蔗糖在平衡時的濃度

蔗糖完全不能通過膜，因此：

• 細胞內蔗糖不能擴散到外面；
• 細胞外蔗糖也不能擴散進入細胞；
• 蔗糖只會因水進出造成體積變化，而發生濃度改變。

因此，不能直接把細胞內外蔗糖濃度設為相等。平衡時相等的是可通透溶質的化學勢或濃度趨勢，不是不可通透的蔗糖濃度。

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選項分析

(A) 果糖將會淨擴散進入人造細胞

正確。

果糖可通過膜，且初始時細胞外有 $0.01\ \mathrm{M}$ 果糖，細胞內沒有果糖，因此果糖由外向內擴散，直到濃度趨於平衡。

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(B) 葡萄糖將會淨擴散離開人造細胞

依官方命題意旨，此選項被視為正確選項之一，但此敘述存在明顯爭議。

因為初始時：

$$[\text{葡萄糖}]_{\text{內}}=[\text{葡萄糖}]_{\text{外}}=0.02\ \mathrm{M}$$

核心觀念

本題考查減數分裂（meiosis）第一階段前期 I（prophase I）的互換（crossing over）。

互換是指一對同源染色體（homologous chromosomes）配對後，彼此交換相同位置的 DNA 片段。實際參與交換的是：

• 兩條同源染色體
• 各自的一條非姊妹染色分體（nonsister chromatids）
• 通常發生在相對應的同源基因座（homologous loci）之間

減數分裂前期 I 中，同源染色體先進行聯會（synapsis），形成四分體（tetrad）。在粗線期（pachytene），非姊妹染色分體於聯會複合體（synaptonemal complex）中進行 DNA 片段交換；之後可在顯微鏡下觀察到交叉點，稱為交叉（chiasma，複數為 chiasmata）。

因此，互換的標準描述是「同源染色體之非姊妹染色分體之間的 DNA 片段交換」。

解題方法

判斷選項時，依序檢查兩個條件：

1. 是否屬於同源染色體？
2. 是否屬於非姊妹染色分體？

互換必須發生於「同源」與「非姊妹」這兩個條件同時成立的染色體節段之間。符合者即為選項 E。

選項分析

(A) 非同源染色體之姊妹染色分體之間

錯誤。

非同源染色體（nonhomologous chromosomes）並不具有相同的基因排列與對應基因座，正常減數分裂時不會彼此進行典型互換。姊妹染色分體（sister chromatids）則是同一條染色體複製形成的兩個近乎相同拷貝，也不符合互換的典型對象。

非同源染色體間若發生片段交換，屬於染色體異常重組，可能造成易位（translocation），不是正常的 crossing over。

(B) 同一條染色體的姊妹染色分體之間

錯誤。

姊妹染色分體來自同一條染色體的 DNA 複製，遺傳內容基本相同。即使發生姊妹染色分體間的交換，也通常不會產生新的等位基因組合，因此不是教科書中所稱的典型互換。

減數分裂中產生遺傳變異的互換，重點在於交換不同同源染色體所攜帶的遺傳資訊，故對象是非姊妹染色分體。

(C) 體染色體與性染色體之間

錯誤。

核心觀念

本題考的是不同分子生物學分析方法所偵測的標的，以及能否據此評估基因或蛋白質的表現情形。

蛋白質表現可分為兩種層次：

1. 直接測量蛋白質本身：例如 Western blot，可利用特異性抗體偵測蛋白質量。
2. 測量與蛋白質表現相關的核酸或基因表現量：例如 Northern blot、in situ hybridization、Real-time PCR，可藉由分析相應基因的 mRNA 表現量，間接評估蛋白質表現。

本題依中國醫藥大學命題單位釋疑，將「評估蛋白質表現量」涵蓋「檢測相應基因表現量，並據此評估蛋白質表現」的分析方式，因此乙、丙、丁、戊均列入正確範圍。

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各方法的偵測標的

方法	主要偵測標的	與蛋白質表現的關係
Southern blot	DNA	分析基因存在、拷貝數或 DNA 片段
Western blot	蛋白質	直接測量蛋白質量
Northern blot	RNA，主要是 mRNA	評估相應基因的轉錄表現
In situ hybridization	細胞或組織中的特定核酸	評估基因表現位置與量
Real-time PCR	特定 DNA 或反轉錄後的 cDNA	定量分析 mRNA 表現量

蛋白質的表現流程可簡化為：

$$\text{DNA} \xrightarrow{\text{轉錄}} \text{mRNA} \xrightarrow{\text{轉譯}} \text{蛋白質}$$

Western blot 位於蛋白質層次；Northern blot、in situ hybridization 與 Real-time PCR 主要位於 mRNA 層次。mRNA 量通常可作為蛋白質表現的間接指標，但不等於蛋白質量本身，因為蛋白質表現還會受到轉譯效率、蛋白質降解速率及轉譯後修飾等因素影響。

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解題方法

逐一判斷各方法是否能用於評估題目所指的「蛋白質表現量」。

• 若方法直接偵測蛋白質，屬於直接測量。
• 若方法偵測相應基因的 mRNA，依本題官方釋疑，也可作為評估蛋白質表現的依據。
• 若方法只偵測 DNA，通常不能直接反映蛋白質表現量。

因此：

• 甲 Southern blot：不列入。
• 乙 Western blot：列入。
• 丙 Northern blot：列入。
• 丁 in situ hybridization：列入。
• 戊 Real-time PCR：列入。

正確組合為乙、丙、丁、戊，即選項 D。

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各方法詳細分析

甲、Southern blot

Southern blot 偵測的是 DNA。其基本流程是：

1. 以限制酶切割基因組 DNA。
2. 以凝膠電泳依片段大小分離。
3. 將 DNA 轉移至膜上。
4. 使用標記探針與目標 DNA 互補雜交。
5. 偵測目標 DNA 片段。

Southern blot 可用於分析：

• 特定基因是否存在
• DNA 片段大小
• 基因拷貝數
• 基因組重組或大片段變化

但基因存在並不代表該基因一定被轉錄或轉譯，因此 Southern blot 通常不能直接評估蛋白質表現量。本題將甲視為錯誤。

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乙、Western blot

Western blot 直接偵測蛋白質，是本題最典型且最直接的方法。

基本流程為：

1. 萃取蛋白質。
2. 以 SDS-PAGE 依分子量分離。
3. 將蛋白質轉移至膜上。
4. 以一級抗體辨識目標蛋白質。
5. 以帶有酵素或螢光標記的二級抗體偵測。
6. 以條帶強度估計蛋白質相對含量。

因此，Western blot 可直接評估蛋白質的相對表現量，乙正確。

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丙、Northern blot

Northern blot 偵測 RNA，主要用來分析特定 mRNA 的大小與含量。

其流程與 Southern blot 類似，但樣本由 DNA 改為 RNA，並使用互補核酸探針偵測目標 mRNA。

若某基因的 mRNA 表現量增加，通常表示該基因的轉錄活性增加，因而可作為其蛋白質表現增加的間接證據。

不過，mRNA 量與蛋白質量不必然完全一致，因為中間還存在：