義守大學 113 年 《生物學》

核心觀念

本題考查視網膜（retina）中兩類感光細胞的分布，以及中央凹（fovea）與視覺解析度的關係。

感光細胞主要分為：

• 視錐細胞（cone cells）：負責彩色視覺與高解析度視覺，需要較強光線。
• 視桿細胞（rod cells）：負責暗視覺與周邊視覺，對微弱光線較敏感，但無法分辨色彩。

視錐細胞在視網膜上的密度並非均勻分布，其中以**中央凹（fovea）**最高，尤其是中央凹中央的中央小凹（foveola）。此處視錐細胞排列密集，且視桿細胞極少或缺乏，因此具有最高的視覺解析度。

解題方法

判斷本題可掌握兩個關鍵：

1. 題目問的是「視錐細胞密度最高」的位置。
2. 視錐細胞負責精細、彩色與中央視覺，而中央凹是視覺最清晰的部位。

光線進入眼球後，若物體影像落在中央凹，能刺激高密度的視錐細胞，使不同感光細胞受到較精確的分別刺激；同時，中央凹區域的神經訊號匯聚程度較低，有利於保留空間細節。因此，視錐細胞密度最高的位置是中央凹。

選項分析

(A) 錐點（conal point）錯誤

「錐點（conal point）」並不是視網膜上常用的標準解剖名稱，也不是視錐細胞密度最高處的正式稱呼。題目若以此名詞指稱某個視網膜區域，仍不能取代中央凹（fovea）這個具有明確解剖與生理意義的部位。

考試中應辨認標準名詞：視錐細胞密度最高處為中央凹，中央凹中央則稱中央小凹（foveola）。

(B) 視網膜（retina）外圍錯誤

核心觀念

本題考查溶體（lysosome）水解酵素的合成與胞內運輸路徑。

溶體內的水解酵素屬於分泌途徑蛋白（secretory-pathway proteins），其主要流程為：

$$\text{粗面內質網} \rightarrow \text{高基氏體} \rightarrow \text{運輸囊泡} \rightarrow \text{溶體}$$

水解酵素 X 是蛋白質，合成時具有內質網標的訊號序列（signal sequence）。核糖體在訊號辨識顆粒（signal recognition particle, SRP）協助下，附著於粗面內質網膜上的核糖體，將酵素送入內質網腔。之後經囊泡運送至高基氏體，在高基氏體接受修飾與分類，最後送往溶體。

溶體酵素常以甘露糖-6-磷酸（mannose-6-phosphate, M6P）作為標記，由高基氏體的 M6P 受體辨識，再分送至溶體。

解題方法

題目問：「溶體內的水解酵素 X，還可在哪裡發現其染劑蹤影？」

關鍵在於追蹤水解酵素從「製造地」到「作用地」的胞內運輸路徑。溶體是水解酵素的最終作用場所，但酵素在抵達溶體前，必須先於粗面內質網中合成。因此，標定水解酵素 X 的染劑，也可在內質網中觀察到。

依校方釋疑公告及 Biology 第 12 版第 7 章的說明，溶體水解酵素由粗面內質網製作，再傳送至高基氏體。因此本題選擇內質網。

選項分析

(A) 細胞核

錯誤。

細胞核主要負責 DNA 的儲存、複製與轉錄，並非溶體水解酵素的合成或分類場所。水解酵素 X 若進入細胞核，並不符合其正常的胞內運輸路徑，因此不是本題所指的標的所在位置。

(B) 核膜

錯誤。

核心觀念

本題考查群聚（community）多樣性，主要包含兩個面向：

1. 物種豐富度（species richness）：群聚中包含多少種不同物種。
2. 物種均勻度（species evenness）：各物種個體數量分布是否平均。

甲、乙兩群聚都只有物種 A、B 兩種，因此：

• 甲群聚物種豐富度：2
• 乙群聚物種豐富度：2

但兩者的物種均勻度不同：

• 甲：A 佔 $90\%$，B 佔 $10\%$，分布不均
• 乙：A、B 各佔 $50\%$，分布平均

生態學上所稱的群聚多樣性，通常同時考量物種豐富度與均勻度。因此，雖然兩群聚的物種數相同，乙群聚的多樣性仍較高，甲群聚較低。

解題方法

可先比較各物種的比例：

群聚	物種 A	物種 B	物種豐富度	均勻度
甲	90%	10%	2	低
乙	50%	50%	2	高

乙群聚中兩物種的個體數分布較平均，代表其均勻度較高，因此整體多樣性較高。甲群聚雖然也有兩種物種，但大部分個體集中在物種 A，物種 B 僅占少數，故多樣性較低。

若以 Shannon diversity index 驗算：

$$H'=-\sum p_i\ln p_i$$

甲群聚：

$$H'_{\text{甲}} =-(0.9\ln0.9+0.1\ln0.1) \approx 0.325$$

乙群聚：

$$H'_{\text{乙}} =-(0.5\ln0.5+0.5\ln0.5) \approx 0.693$$

因此：

$$H'_{\text{甲}}<H'_{\text{乙}}$$

若使用 Simpson diversity index：

$$D=1-\sum p_i^2$$

甲群聚：

核心觀念

本題考查抗利尿激素（antidiuretic hormone, ADH；又稱 vasopressin）對腎小管不同部位水分通透性的調節作用。

ADH 的主要生理功能是：

• 增加腎臟對水的再吸收
• 減少尿量
• 提高尿液滲透壓
• 維持血液滲透壓與體液量

ADH 的主要作用部位是腎元末端的集尿管（collecting duct），尤其是腎髓質集尿管。

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解題方法

判斷本題可從「ADH 的功能」切入：

1. ADH 的名稱即為抗利尿激素，代表其作用是減少水分排出。
2. 腎臟中能依照身體需要，明顯調節水分通透性的主要部位是集尿管。
3. ADH 作用於集尿管細胞後，使水通道蛋白增加，促進水分由管腔進入細胞，再進入腎臟間質與血液。
4. 因此，ADH 自血液抵達腎臟後，主要作用對象為集尿管。

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作用機轉

ADH 由下視丘合成，經下視丘—腦下垂體後葉系統運送，並由腦下垂體後葉釋放至血液中。當血液滲透壓升高或血容量下降時，ADH 分泌增加。

在集尿管中，ADH 主要作用於主細胞（principal cell）的血管加壓素 $V_2$ 受體：

$$\text{ADH} \rightarrow V_2\text{受體} \rightarrow G_s\text{蛋白} \rightarrow \text{腺苷酸環化酶}$$

接著使細胞內環磷酸腺苷（cyclic AMP, cAMP）增加：

$$\text{ATP} \xrightarrow{\text{腺苷酸環化酶}} \text{cAMP}$$

cAMP 活化蛋白激酶 A（protein kinase A, PKA），促使含有水通道蛋白 2（aquaporin-2, AQP2）的囊泡移動至集尿管細胞的腔側膜（apical membrane），使水通透性增加。

水分通過路徑為：

核心觀念

本題考「光週期作用」（photoperiodism），重點是短日照植物的開花主要取決於「連續黑暗時間」，而非一天中黑暗時間的總和。

短日照植物（short-day plant, SDP）又稱長夜植物，必須接受超過臨界夜長的連續黑暗，才會開花。

本題條件為：

• 臨界夜長：$8$ 小時
• 開花條件：連續黑暗時間 $>8$ 小時

夜間若插入短暫光照，會將原本的黑暗期切斷，後面的黑暗時間必須重新計算，不能把光照前後的黑暗時間直接相加。

其生理基礎涉及：

1. 葉片中的光敏素（phytochrome）感受紅光與遠紅光。
2. 光敏素與晝夜節律（circadian clock）共同判斷夜長。
3. 訊息傳遞調控開花相關基因，例如 $CONSTANS$（CO）與 $FLOWERING\ LOCUS\ T$（FT）。
4. 短日照植物在夜間接受光照時，通常會抑制促進開花的訊號，因此夜間中斷光照會阻止開花。

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解題方法

先找出每個選項中「最長的連續黑暗時間」，再與臨界夜長 $8$ 小時比較。

判斷原則為：

$$\text{連續黑暗時間}>8\text{ 小時}\quad\Rightarrow\quad \text{可以開花}$$ $$\text{連續黑暗時間}<8\text{ 小時}\quad\Rightarrow\quad \text{不能開花}$$

若黑暗期被短暫光照切開，必須分成兩段計算，不能使用黑暗總時數。

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選項分析

(A) $17$ 小時光照／$7$ 小時黑暗

連續黑暗時間為：

$$7\text{ 小時}<8\text{ 小時}$$

未達臨界夜長，因此不能誘導短日照植物開花。

(A) 錯誤。

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(B) $17$ 小時光照／$4$ 小時黑暗／短暫光照／$3$ 小時黑暗

核心觀念

本題考的是「花朵特徵與授粉媒介的適應關係」，也就是不同傳粉者（pollinator）對花朵外觀、氣味與花蜜的選擇，所形成的授粉綜合特徵（pollination syndrome）。

鳥媒花（ornithophilous flower）常具有下列特徵：

• 花朵大型、顏色鮮豔，常見紅色、橙色或黃色。
• 氣味通常不明顯，因為鳥類主要依靠視覺尋找花朵，嗅覺在授粉中的重要性較低。
• 常具有較多花蜜，以供鳥類取得能量。
• 花朵結構通常較堅固，可承受鳥喙、身體或腳部接觸。
• 花粉量通常不必像風媒花那樣極多，花粉黏附在鳥的喙或羽毛上，再傳到另一朵花的柱頭。

因此，題幹所描述的「大型、鮮紅或黃色、幾乎沒有氣味」最符合鳥媒授粉。

解題方法

判斷花的授粉方式時，可依序觀察三項特徵：

1. 花的顏色是否鮮豔：鮮紅、橙色、黃色通常表示利用視覺吸引動物。
2. 花朵是否大型或結構堅固：大型花朵常適合較大的動物接近。
3. 是否具有明顯氣味：強烈香味常用於吸引嗅覺發達的昆蟲，缺乏氣味則較符合主要依賴視覺的鳥類。

題幹同時給出「大型」「鮮紅或黃色」「幾乎沒有氣味」三項線索，形成典型的鳥媒花特徵組合，所以選擇鳥。

選項分析

(A) 風力：錯誤

風媒花（anemophilous flower）主要依靠風傳播花粉，通常具有以下特徵：

• 花朵小而不顯眼，通常不需要鮮豔花瓣吸引動物。
• 花蜜少或沒有花蜜。
• 通常缺乏明顯香味。
• 雄蕊常伸出花外，使花藥容易散播花粉。
• 花粉數量多、質量輕且乾燥，容易被風吹散。
• 柱頭常具有分枝或羽毛狀構造，以增加截留花粉的表面積。

題幹中的「鮮紅或黃色大型花朵」顯示植物需要吸引動物，而非被動依賴風力，因此不符合風媒花的典型特徵。雖然「幾乎沒有氣味」可出現在風媒花，但整體特徵仍明確指向鳥媒授粉。

核心觀念

本題考查利用基因重組技術，將小鼠 SOD 基因接入大腸桿菌表現系統，並以乳糖操縱組（lac operon）控制重組蛋白質表現時，各項工具與技術的用途。

標準流程包括：

1. 取得可在大腸桿菌中表現的 SOD 基因片段。
2. 以限制酶（restriction enzyme）切開載體與目的基因。
3. 以接合酶（DNA ligase）將目的基因接入載體。
4. 將重組載體導入大腸桿菌。
5. 加入 IPTG 誘導 lac operon，使大腸桿菌大量表現 SOD 重組蛋白質。
6. 以細胞破碎、層析、電泳等方法純化與分析蛋白質。

其中，解旋酶與蛋白質體學並不是此標準流程的必要項目。

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解題方法

逐一判斷各名詞是否為「利用 lac operon 生產重組蛋白質」時的必要操作。

1. 限制酶（restriction enzyme）

限制酶能辨識特定 DNA 序列，並切開 DNA 的磷酸二酯鍵。例如限制酶可分別切開：

• 含有 SOD 基因的 DNA 片段
• 大腸桿菌表現載體

若兩者使用相同或相容的限制酶切割，便能產生互補的末端，方便後續接合。

因此，限制酶是基因重組選殖的常用工具。

2. 接合酶（DNA ligase）

DNA ligase 可催化 DNA 片段之間形成磷酸二酯鍵，將目的基因與載體永久連接，形成重組 DNA 分子。

其反應可概念化表示為：

$$\text{DNA 片段}+\text{載體} \xrightarrow{\text{DNA ligase}} \text{重組 DNA}$$

因此，接合酶也是基因重組過程的必要工具之一。

3. IPTG

IPTG（isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside）是乳糖類似物，可作為 lac operon 的誘導物。

在未加入 IPTG 時，LacI 抑制蛋白會結合 operator，阻礙 RNA polymerase 進行轉錄：

$$\text{LacI 結合 operator} \Rightarrow \text{轉錄受抑制}$$

加入 IPTG 後，IPTG 與 LacI 結合，使 LacI 構形改變並脫離 operator，讓 RNA polymerase 能夠轉錄下游基因。若 SOD 基因已接在 lac promoter 控制之下，即可大量表現 SOD 重組蛋白質：

$$\text{IPTG} \rightarrow \text{LacI 脫離 operator} \rightarrow \text{SOD 基因轉錄} \rightarrow \text{SOD 重組蛋白質表現}$$

因此，IPTG 是誘導重組蛋白質表現的重要試劑。

4. 解旋酶（helicase）

解旋酶的功能是在 DNA 複製或部分 DNA 修復過程中，利用 ATP 水解所提供的能量，分開 DNA 雙股之間的氫鍵：

核心觀念

本題考查真菌在生態系中的營養方式與生態角色，關鍵是區分：

• 生產者（producer）：能以無機物合成有機物，主要包括植物、藻類及部分細菌，依靠光合作用或化學合成製造有機養分。
• 消費者（consumer）：攝取其他生物所製造的有機物以獲得能量與物質，例如動物捕食、寄生或取食其他生物。
• 分解者（decomposer）：分泌胞外消化酵素，將生物遺體或有機物分解成較簡單的物質，並吸收其中的養分；真菌與細菌是主要分解者。

真菌缺乏葉綠體，不能進行植物式光合作用，主要以**異營方式（heterotrophy）**取得有機物。其營養方式通常包括：

1. 寄生（parasitism）：從活的宿主取得養分。
2. 腐生（saprotrophy）：分解死亡生物或遺體取得養分。

解題方法

依題幹描述分成兩個階段判斷：

1. 「蟻蟲草」寄生在螞蟻身上，吸收螞蟻身體的養分，表示它從活的動物取得有機物，具有消費者角色。
2. 螞蟻逐漸死亡後，真菌仍繼續生長，表示真菌能利用死亡螞蟻的組織，進行有機物分解並吸收養分，具有分解者角色。

因此，「蟻蟲草」同時具有消費者與分解者的生態功能。

其營養本質可概括為：

$$\text{活螞蟻有機物} \xrightarrow{\text{寄生吸收}} \text{真菌生長}$$

螞蟻死亡後：

$$\text{螞蟻遺體有機物} \xrightarrow{\text{真菌胞外酵素分解}} \text{小分子養分} \xrightarrow{\text{真菌吸收}} \text{真菌生長與子實體形成}$$

核心觀念

平均動脈壓（mean arterial pressure, MAP）是心臟一個完整心動週期中，動脈血壓的平均值，代表推動血液流經組織的平均灌流壓。

由於心室舒張期通常比收縮期長，因此 MAP 不能直接以收縮壓與舒張壓取算術平均。一般考題採用近似公式：

$$\mathrm{MAP} \approx \mathrm{舒張壓}+\frac{1}{3}(\mathrm{收縮壓}-\mathrm{舒張壓})$$

其中：

• 收縮壓（systolic pressure, SBP）：心室收縮時的最高動脈壓。
• 舒張壓（diastolic pressure, DBP）：心室舒張時的最低動脈壓。
• 收縮壓與舒張壓之差稱為脈壓（pulse pressure, PP）。

解題方法

已知：

$$\mathrm{SBP}=150\ \mathrm{mmHg}$$ $$\mathrm{DBP}=90\ \mathrm{mmHg}$$

先計算脈壓：

$$\mathrm{PP}=\mathrm{SBP}-\mathrm{DBP} =150-90=60\ \mathrm{mmHg}$$

再代入平均動脈壓公式：

$$\mathrm{MAP} \approx 90+\frac{1}{3}(60)$$ $$\mathrm{MAP} \approx 90+20=110\ \mathrm{mmHg}$$

因此正確答案為：

$$\boxed{110\ \mathrm{mmHg}}$$

核心觀念

本題考查 mRNA 疫苗的製造方式、細胞內作用機轉，以及與傳統疫苗相比的特性。

mRNA 疫苗的基本流程為：

$$\text{DNA模板} \xrightarrow[\text{體外轉錄}]{\text{RNA polymerase}} \text{mRNA} \xrightarrow[\text{進入細胞質}]{\text{ribosome翻譯}} \text{抗原蛋白}$$

製成的 mRNA 通常包覆於 lipid nanoparticle（脂質奈米顆粒）中，以利進入細胞。mRNA 進入細胞質後，由核糖體翻譯成病毒抗原蛋白，誘發 B 細胞與 T 細胞免疫反應；mRNA 本身不需進入細胞核，也不會改變人體 DNA。

解題方法

判斷本題可抓住三個關鍵：

1. mRNA 是以 DNA 為模板，透過體外轉錄製造。
2. mRNA 進入人體後的去向是「翻譯成蛋白質」，不是翻譯成 DNA。
3. mRNA 疫苗不含完整活病毒，因此沒有病毒複製造成感染的特性；但其保存通常需要嚴格低溫條件，不能概括稱為容易保存。

因此，最正確的選項為利用 DNA 模板在體外生產 mRNA 的 (A)。

選項分析

(A) mRNA 疫苗是利用 DNA 模板在體外生產的

正確。

mRNA 疫苗中的 mRNA，通常以含有目標抗原基因的 DNA 作為模板，利用 RNA polymerase（RNA 聚合酶）進行 in vitro transcription（體外轉錄）製造。

其核心反應為：

$$\text{DNA模板} \rightarrow \text{互補的mRNA}$$

此處符合分子生物學的中心法則：

$$\text{DNA} \xrightarrow{\text{轉錄}} \text{RNA} \xrightarrow{\text{翻譯}} \text{蛋白質}$$

因此，依官方公布答案，(A) 是本題正確答案。

(B) mRNA 疫苗在體內翻譯成 DNA，改變 DNA 組成

錯誤。

mRNA 在體內的功能是作為蛋白質合成的訊息模板，由 ribosome（核糖體）進行翻譯，產生病毒抗原蛋白：

核心觀念

本題考查同一條染色體上基因的相對位置與遺傳圖譜距離。

減數分裂時，同源染色體可在前期 I 發生互換（crossing over），產生重組型配子。兩基因間的互換率為：

$$\text{互換率}=\frac{\text{重組型子代數}}{\text{總子代數}}\times 100\%$$

在基礎遺傳學題目中，通常將互換率近似視為基因間的圖譜距離：

$$1\% \text{互換率}\approx 1\text{ map unit}=1\text{ cM}$$

若某基因位於另外兩個基因之間，外側兩基因的距離約等於兩段相鄰距離之和。

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解題方法

先觀察各基因間的互換率：

• $A-B=7\%$
• $A-C=29\%$
• $A-D=25\%$
• $B-C=22\%$
• $B-D=32\%$

關鍵關係一：

$$A-C=A-B+B-C$$

代入數值：

$$29=7+22$$

因此，$B$ 位於 $A$ 與 $C$ 之間，排列為：

$$A-B-C$$

關鍵關係二：

$$B-D=B-A+A-D$$

代入數值：

$$32=7+25$$

因此，$A$ 位於 $B$ 與 $D$ 之間，排列為：

$$D-A-B$$

合併兩個關係，可得四個基因的相對順序：

$$D-A-B-C$$

各相鄰基因間的距離為：

• $D-A=25\%$
• $A-B=7\%$
• $B-C=22\%$

其中：

$$D-B=25+7=32\%$$ $$A-C=7+22=29\%$$

均符合題目資料。

因此選擇 (D) D A B C。

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選項分析

(A) A B C D：錯誤

此排列表示：

$$A-B-C-D$$

已知：

核心觀念

本題考查真核細胞染色體端粒（telomere）的結構、端粒縮短與細胞衰老的關係，以及端粒酶（telomerase）的作用機轉。

真核生物線性染色體的末端具有端粒，可避免染色體末端被細胞誤認為 DNA 斷裂，也能保護染色體免於彼此融合。人類端粒主要由六個鹼基的重複序列 $5'-\mathrm{TTAGGG}-3'$ 組成，長度約數千至一萬多個鹼基。

端粒酶是一種核糖核蛋白酵素，主要包含：

• 端粒酶 RNA（telomerase RNA）：提供端粒重複序列合成所需的模板。
• 端粒酶逆轉錄酶（telomerase reverse transcriptase, TERT）：以 RNA 為模板，合成 DNA。

端粒酶的核心反應是：

$$\text{RNA 模板} \xrightarrow{\text{端粒酶逆轉錄酶}} \text{DNA 端粒重複序列}$$

因此，端粒酶屬於特殊的逆轉錄酶，並非以自身攜帶的 DNA 作為模板。

解題方法

判斷本題的關鍵在於辨認端粒酶的「模板種類」。

DNA 聚合酶通常以 DNA 作為模板合成 DNA；但端粒酶的特殊性在於，它攜帶的是 RNA 模板，利用逆轉錄作用在染色體的 $3'$ 末端延長 DNA。延長後，再由引子酶（primase）及 DNA 聚合酶補上互補股，部分解決線性染色體末端複製問題。

因此，敘述「端粒酶以自身攜帶的 DNA 序列當模板」直接違反端粒酶的基本定義，為錯誤選項。

選項分析

(A) 人類的端粒是由 TTAGGG 的序列重複出現，排列約數千次

正確。

人類端粒的主要重複序列為：

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

此六核苷酸重複排列於染色體末端，總長度通常約為數千至一萬多個鹼基，因此可達數百至數千個重複單位。題目所述「排列約數千次」符合端粒的典型特徵。

此外，端粒末端通常保有富含鳥嘌呤（G-rich）的單股 $3'$ 端突出區，可與端粒相關蛋白共同形成保護性結構。

(B) 研究證實端粒縮短與實驗動物的衰老、死亡率和衰老相關疾病有關

正確。

核心觀念

本題考察五類免疫球蛋白（immunoglobulin）的分布、主要功能與結構：

• IgG：血清中含量最多，能穿過胎盤。
• IgA：主要存在於腸胃道、呼吸道及泌尿生殖道等黏膜分泌物，負責黏膜免疫。
• IgM：初次免疫反應最早出現，分泌型多為五聚體，具有最多抗原結合位。
• IgE：與肥大細胞、嗜鹼性球及寄生蟲防禦有關，也參與過敏反應。
• IgD：主要表現在成熟初始 B 細胞表面，作為 B 細胞受體之一；血清含量極低。

解題方法

逐一比對各選項所描述的「抗體種類—主要分布或功能—結構特徵」是否相符。這類題目的關鍵是先掌握各免疫球蛋白的代表性功能，再辨認是否將 IgA、IgD 等抗體混淆。

選項分析

(A) 血液中含量最多的是 IgG——正確

IgG 約占血清免疫球蛋白的主要比例，是血液中含量最多的抗體。其重要功能包括：

1. 中和病毒、細菌毒素。
2. 促進吞噬作用，即調理作用（opsonization）。
3. 活化補體。
4. 可通過胎盤，使母體抗體提供胎兒被動免疫。

因此，血液中含量最多的是 IgG，本選項正確。

(B) 主要在腸胃道、呼吸道及泌尿道黏膜層作用的是 IgD——錯誤

腸胃道、呼吸道及泌尿生殖道黏膜層的主要抗體是 IgA，特別是分泌型 IgA（secretory IgA）。

分泌型 IgA 通常以二聚體形式存在，並與分泌片段（secretory component）結合，可抵抗消化道及呼吸道中的蛋白酶分解。其主要作用包括：

• 阻止病原體附著於黏膜上皮細胞。
• 中和病毒與毒素。
• 在不引發強烈發炎的情況下維持黏膜屏障。

IgD 的主要身分則是成熟初始 B 細胞表面的膜型抗體，與 IgM 一同作為 B 細胞受體（B-cell receptor, BCR），不是黏膜分泌物中的主要抗體。

核心觀念

本題考查自體免疫疾病（autoimmune disease）的致病抗原與自體抗體（autoantibody）：

• 自體免疫疾病是免疫系統失去對自身抗原的耐受性，攻擊自身細胞或組織。
• 判斷各選項時，須確認「自體抗體所辨認的標的」與疾病是否相符。
• 題目重點在區分第一型糖尿病與第二型糖尿病，並辨認系統性紅斑性狼瘡、演性硬化症及類風濕性關節炎的相關自體抗體。

解題方法

逐一比對各疾病的典型自體抗原：

1. SLE：常見抗核抗體，包括抗 DNA 抗體與抗組蛋白抗體。
2. 第一型糖尿病：免疫攻擊胰臟 β-胰島細胞。
3. 多發性硬化症：免疫反應攻擊中樞神經系統的髓鞘。
4. 類風濕性關節炎：常見類風濕性因子（rheumatoid factor, RF）及抗環瓜胺酸胜肽抗體（anti-CCP antibody）。

其中，β-胰島細胞遭到自體免疫攻擊是第一型糖尿病的特徵，而不是第二型糖尿病。因此選出 B。

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選項分析

(A) 針對組蛋白和 DNA 產生抗體可能引起系統性紅斑性狼瘡（SLE）

正確。

系統性紅斑性狼瘡（systemic lupus erythematosus, SLE）常產生多種抗核抗體（antinuclear antibodies, ANA），其中包括：

• 抗雙股 DNA 抗體（anti-double-stranded DNA antibody, anti-dsDNA）
• 抗組蛋白抗體（anti-histone antibody）
• 抗 Smith 抗原抗體（anti-Sm antibody）

細胞核成分釋出後，抗體與 DNA、組蛋白等抗原形成免疫複合體，沉積於腎絲球、血管及其他組織，引發補體活化與發炎反應，造成腎炎、皮膚病變及關節症狀等。

因此，組蛋白與 DNA 是 SLE 重要的自體抗原標的，本選項正確。

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(B) 針對 β-胰島細胞產生抗體可能引起第二型糖尿病（Type 2 diabetes）

錯誤，為本題答案。

β-胰島細胞（pancreatic $\beta$ cells）位於胰島（islets of Langerhans），主要功能是分泌胰島素（insulin）。針對 β-胰島細胞的自體免疫反應，會破壞 β 細胞，使胰島素分泌量顯著下降，典型疾病是第一型糖尿病（type 1 diabetes mellitus, T1DM）。

第一型糖尿病相關自體抗體包括：

• 谷氨酸脫羧酶抗體（anti-glutamic acid decarboxylase antibody, anti-GAD antibody）
• 胰島細胞抗體（islet cell antibody, ICA）
• 胰島素自體抗體（insulin autoantibody, IAA）
• 酪胺酸磷酸酶相關抗體，如 anti-IA-2 antibody

相較之下，第二型糖尿病（type 2 diabetes mellitus, T2DM）的主要機轉是：

1. 周邊組織產生胰島素阻抗（insulin resistance）。
2. 肝臟、肌肉及脂肪組織對胰島素的反應降低。
3. 後期 β 細胞因長期代償而功能衰退，胰島素分泌不足。

核心觀念

本題考查腎素—血管張力素—醛固酮系統（renin–angiotensin–aldosterone system, RAAS）的啟動條件。

腎素（renin）由腎臟入球小動脈旁的顆粒細胞（juxtaglomerular cells）分泌，主要受到三種訊號刺激：

1. 入球小動脈灌流壓下降
2. 腎交感神經活性增加，經由 $\beta_1$ 腎上腺素受體刺激
3. 緻密斑（macula densa）感受到遠曲小管液中 $\ce{NaCl}$ 減少

腎素啟動的反應路徑如下：

$$\text{Renin} + \text{Angiotensinogen} \rightarrow \text{Angiotensin I}$$

接著由血管張力素轉換酶（angiotensin-converting enzyme, ACE）催化：

$$\text{Angiotensin I} \xrightarrow{\text{ACE}} \text{Angiotensin II}$$

血管張力素 II（angiotensin II）會造成血管收縮、促進近曲小管鈉離子再吸收，並刺激腎上腺皮質分泌醛固酮（aldosterone），以提升血容量與血壓。

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解題方法

判斷腎素是否增加，可直接檢查各選項是否代表：

• 腎臟灌流不足；
• 腎小管中 $\ce{NaCl}$ 到達緻密斑的量減少；
• 腎交感神經經 $\beta_1$ 受體活性增加。

其中「鈉離子量減少」在本題脈絡中，應解讀為腎小管液中送達緻密斑的 $\ce{NaCl}$ 減少。緻密斑會透過旁分泌訊號，促使旁顆粒細胞增加腎素釋放。因此選項 A 符合腎素增加的刺激條件。

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選項分析

(A) 鈉離子量減少——正確

當腎小球過濾率下降、腎小管液流量減少，或體內鈉離子不足時，送達遠曲小管緻密斑的 $\ce{NaCl}$ 量會下降。

緻密斑細胞主要透過 $\ce{Na^+}$–$\ce{K^+}$–$2\ce{Cl^-}$ 共運輸蛋白（NKCC2）感受管腔中的 $\ce{NaCl}$ 濃度。當 $\ce{NaCl}$ 感受量下降時，緻密斑會減少對入球小動脈的抑制訊號，並增加促進腎素分泌的訊號，例如前列腺素（prostaglandin）與一氧化氮（nitric oxide, NO），使旁顆粒細胞釋放更多腎素。

因此本選項為官方答案。

核心觀念

本題考查「肌肉收縮與 ATP 的關係」，以及死亡後肌肉僵硬（rigor mortis）的生理機轉。

骨骼肌收縮依賴以下步驟：

1. 肌漿網（sarcoplasmic reticulum, SR）釋放 $\ce{Ca^{2+}}$。
2. $\ce{Ca^{2+}}$ 與 troponin C 結合，使 tropomyosin 移開。
3. myosin head（肌球蛋白頭部）與 actin（肌動蛋白）結合，形成 cross-bridge（橫橋）。
4. ATP 結合至 myosin，使 myosin 與 actin 分離。
5. ATP 經 ATPase 水解為 ADP 與 $\ce{Pi}$，使 myosin head 回到可再次產生動力的位置。

因此，ATP 不只供應肌肉收縮所需的能量，也負責使 actin–myosin 橫橋分離。

解題方法

死亡後，細胞停止氧化磷酸化，ATP 不再持續生成。原有 ATP 被消耗後，肌肉細胞會發生以下變化：

• $\ce{Ca^{2+}}$ 由肌漿網持續滲漏至肌漿。
• 負責將 $\ce{Ca^{2+}}$ 打回肌漿網的 SERCA（sarcoplasmic/endoplasmic reticulum $\ce{Ca^{2+}}$-ATPase）因缺乏 ATP 而停止作用。
• 肌漿中的 $\ce{Ca^{2+}}$ 濃度升高，使 troponin C 持續結合 $\ce{Ca^{2+}}$，維持 actin 與 myosin 的接觸條件。
• 已形成的 actin–myosin 橫橋因缺乏 ATP，無法完成分離。

結果是肌肉維持收縮狀態，形成死後僵硬。

關鍵反應可表示為：

$$\ce{ATP + H2O ->[myosin\ ATPase] ADP + Pi}$$

ATP 耗盡後，myosin 無法再藉由 ATP 結合完成與 actin 的解離，因此肌肉僵硬的直接主要原因是「缺少 ATP」。

選項分析

(A) 乳酸堆積

乳酸（lactate）是在缺氧或氧化磷酸化停止時，經由無氧糖解作用增加的產物。其形成反應為：

核心觀念

本題考查 Rh 血型不合（Rh incompatibility）與母體免疫致敏所造成的新生兒溶血症（hemolytic disease of the newborn, HDN）。

• Rh 陽性（Rh⁺）：紅血球表面具有 D 抗原（D antigen）。
• Rh 陰性（Rh⁻）：紅血球表面缺乏 D 抗原。
• Rh⁻ 母親懷有 Rh⁺ 胎兒時，胎兒紅血球進入母體，會使母體產生抗 D 抗體。
• 再次懷有 Rh⁺ 胎兒時，母體的 抗 D IgG 可通過胎盤，破壞胎兒紅血球，引起溶血與貧血。

關鍵在於：第一次接觸 Rh⁺ 紅血球時，母體通常先發生「免疫致敏」；真正嚴重的胎兒溶血通常出現在後續妊娠。

解題方法

判斷本題可依序檢查兩件事：

1. 母親是否為 Rh 陰性，具備產生抗 D 抗體的條件。
2. 胎兒是否為 Rh 陽性，具有會被抗 D 抗體辨認的 D 抗原。

若母親為 Rh⁻、胎兒為 Rh⁺：

• 第一次妊娠：胎兒紅血球在分娩、流產、產前出血、腹部創傷或侵入性檢查時進入母體，使母體產生抗 D 抗體。
• 第二次妊娠：若胎兒仍為 Rh⁺，母體已有記憶 B 細胞，會迅速產生大量抗 D IgG。
• 抗 D IgG 通過胎盤，與胎兒紅血球上的 D 抗原結合，造成紅血球被破壞。

因此，傳統考試情境下，Rh 不合所致的新生兒溶血症一般發生於：

$$\text{Rh}^- \text{母親} \times \text{第二胎 Rh}^+ \text{胎兒}$$

選項分析

(A) Rh 陰性母親懷第一胎 Rh 陽性胎兒

一般情況下錯誤。

核心觀念

本題考查大腦各構造與其主要生理功能的對應關係，重點在於辨認：

• 邊緣系統（limbic system）：情緒、行為、動機與記憶。
• 下視丘（hypothalamus）：體溫、飢餓、口渴、內分泌與自律神經調控。
• 小腦（cerebellum）：運動協調、平衡與肌肉張力調節。
• 胼胝體（corpus callosum）：連接左右大腦半球，使兩側大腦皮質交換資訊。
• 延腦（medulla oblongata）：呼吸、心跳、血壓、吞嚥、咳嗽、嘔吐等基本生命功能。

解題方法

先將每個構造定位，再對照其最具代表性的功能：

1. 邊緣系統屬於情緒與記憶相關網路。
2. 小腦負責動作的精確協調與平衡。
3. 胼胝體負責左右大腦半球之間的神經聯繫。
4. 體溫、飢餓與口渴屬於維持體內恆定的調控功能，主要中樞是下視丘，而非延腦。

因此，將「延腦」與「體溫、飢餓及口渴的調控」配對，構造與功能不相符，選 B。

選項分析

(A) 邊緣系統／支援多種功能，例如情緒、行為及長期記憶——正確

邊緣系統不是單一構造，而是一組彼此連結的腦部區域，包含海馬迴（hippocampus）、杏仁核（amygdala）、扣帶迴（cingulate gyrus）等。

• 杏仁核與恐懼、憤怒等情緒反應及情緒性行為有關。
• 海馬迴參與新記憶形成與長期記憶的建立。
• 邊緣系統也參與動機、獎賞及行為反應。

因此，選項所列的情緒、行為與長期記憶，皆屬於邊緣系統的重要功能範圍。

(B) 延腦／體溫、飢餓及口渴的調控——錯誤

體溫、飢餓與口渴是維持體內恆定的重要功能，主要調控中樞為下視丘。

• 下視丘前部參與散熱與體溫下降反應。
• 下視丘後部參與保溫與體溫上升反應。
• 側下視丘與飢餓及進食動機有關。

核心觀念

本題考查睡眠與清醒狀態下的腦波（electroencephalogram, EEG）頻率與振幅特徵。

常見腦波如下：

腦波	頻率約	典型狀態
$\alpha$ 波（alpha wave）	$8$–$13\ \text{Hz}$	閉眼、放鬆的清醒狀態
$\beta$ 波（beta wave）	$13$–$30\ \text{Hz}$	專注、思考、警覺
$\theta$ 波（theta wave）	$4$–$7\ \text{Hz}$	淺睡眠、某些 REM 睡眠活動
$\delta$ 波（delta wave）	$0.5$–$4\ \text{Hz}$	深層慢波睡眠

$\alpha$ 波通常呈現規律、頻率中等的腦電活動，最典型出現在「清醒但身心放鬆、閉上眼睛」的成人。

解題方法

先判斷各選項所代表的生理狀態，再將其與典型腦波配對：

1. 慢波睡眠：以低頻、高振幅的 $\delta$ 波為主。
2. 快速動眼睡眠（rapid eye movement sleep, REM sleep）：腦波低振幅、頻率較快且混合，常呈現類似清醒狀態的活動。
3. 閉眼放鬆的清醒狀態：最典型為枕葉優勢的 $\alpha$ 波。
4. 專注思考的清醒狀態：皮質活化增加，常以較高頻率、低振幅的 $\beta$ 波為主。

因此，與 $\alpha$ 波最直接、最標準的配對是閉眼放鬆的清醒狀態。

選項分析

(A) 慢波睡眠期：錯誤

慢波睡眠主要包括非快速動眼睡眠（non-rapid eye movement sleep, NREM sleep）的深睡眠階段，尤其是 N3 期。此時大腦皮質神經元活動同步性高，EEG 表現為：

核心觀念

本題考查 ATP（adenosine triphosphate，三磷酸腺苷）作為細胞主要能量媒介的作用。

ATP 含有三個磷酸基，末端磷酸基與中間磷酸基之間具有高能磷酸酐鍵。細胞利用 ATP 時，通常進行水解反應：

$$\ce{ATP + H2O -> ADP + Pi + energy}$$

其中：

• $\ce{ATP}$：三磷酸腺苷
• $\ce{ADP}$：二磷酸腺苷
• $\ce{Pi}$：無機磷酸
• 水解反應所釋放的自由能，可驅動細胞中的吸能反應

ATP 水解常由 ATPase（ATP 酶）催化，也可與其他反應偶聯。例如 kinase（激酶）利用 ATP 水解所提供的能量，將磷酸基轉移至受質；細胞膜上的離子幫浦則利用 ATP 水解進行主動運輸。

解題方法

判斷本題的關鍵，是辨認 ATP 在細胞中最典型的能量釋放方式：

1. ATP 與水反應。
2. 末端磷酸基被移除。
3. ATP 轉變成 ADP 與無機磷酸。
4. 釋放的自由能被細胞立即用於合成、運輸、運動及訊息傳遞等過程。

因此，符合完整反應機制的是「ATP 與水反應，藉由去除磷酸根來釋放能量」，故選 (C)。

選項分析

(A) ATP 可以增加磷酸根，從而釋放可用於細胞過程的能量

錯誤。

ATP 的典型能量釋放反應是水解並移除末端磷酸基，使 ATP 轉變為 ADP 與 $\ce{Pi}$，不是單純「增加磷酸根」。

ATP 確實可以將磷酸基轉移給其他分子，稱為 phosphorylation（磷酸化）。例如：

$$\ce{ATP + substrate -> ADP + phosphorylated\ substrate}$$

但這是磷酸基轉移與反應偶聯，不是「增加磷酸根」本身直接造成能量釋放。因此選項對 ATP 的反應方向及描述均不正確。

(B) ATP 將能量儲存在羰基中，當羰基被移除時，能量被釋放

錯誤。

核心觀念

本題考查醣苷鍵的專一性，以及常用呈色基質 X-gal 的作用原理。

X-gal 是一種人工合成的 β-galactoside，其結構可視為：

• 一端為 galactose（半乳糖）
• 另一端為帶有呈色基團的 indolyl 衍生物
• 半乳糖與呈色基團之間以 $\beta$-galactosidic bond（β-半乳糖苷鍵）連接

能辨認並水解此鍵的酵素是 β-galactosidase（β-半乳糖苷酶），通常由細菌的 lacZ gene 編碼。

反應可概念化表示為：

$$\text{X-gal}+\ce{H2O} \xrightarrow{\beta\text{-galactosidase}} \text{galactose}+\text{5-bromo-4-chloro-3-hydroxyindole}$$

生成的 5-bromo-4-chloro-3-hydroxyindole 會進一步氧化、聚合，形成不溶性的藍色產物。因此，培養基中若細菌表現 β-galactosidase，菌落便會呈藍色。

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解題方法

判斷本題可依序確認兩件事：

1. X-gal 所含的糖是 galactose（半乳糖）。
2. 糖與其他基團之間的鍵型是 $\beta$-galactosidic bond。

因此，正確酵素必須同時符合：

• 作用對象是 galactose
• 可水解 β 型醣苷鍵

符合這兩項條件的就是 β-galactosidase。

本題不需要計算，關鍵在於辨認酵素名稱中的兩個部分：

• β：代表醣苷鍵的立體化學型式
• galactosidase：代表作用於 galactoside，也就是含半乳糖的醣苷

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選項分析

(A) β-glucuronidase

錯誤。

β-glucuronidase（β-葡萄糖醛酸苷酶）主要水解 glucuronide（葡萄糖醛酸苷）中的 β-醣苷鍵。其受質核心是 glucuronic acid（葡萄糖醛酸），不是 X-gal 中的 galactose（半乳糖）。

雖然此酵素名稱中也有「β」，表示可水解 β 型鍵，但酵素對糖基種類具有專一性，因此不能僅因為有 β 就判定能水解 X-gal。

(B) α-galactosidase

錯誤。

核心觀念

鈉鉀泵（sodium-potassium pump，Na⁺/K⁺-ATPase）是位於細胞膜上的膜蛋白，屬於原發性主動運輸。它直接利用 ATP 水解所釋放的能量，逆著離子濃度梯度運輸離子：

$$\ce{ATP + H2O -> ADP + Pi}$$

每水解 1 個 ATP，鈉鉀泵通常會：

• 將 3 個 Na⁺ 從細胞內運出細胞外
• 將 2 個 K⁺ 從細胞外運入細胞內

因此，鈉鉀泵可維持：

1. 細胞內低 Na⁺、高 K⁺的離子分布。
2. 細胞膜的靜止膜電位。
3. 神經衝動與肌肉收縮所需的離子梯度。
4. 其他依賴 Na⁺濃度梯度的次級主動運輸。

由於每次運出的正電荷多於運入的正電荷，鈉鉀泵也具有電生性（electrogenic），有助於使細胞內相對偏負。

解題方法

本題可從兩個方向判斷：

第一，確認能量來源。鈉鉀泵直接分解 ATP，因此屬於主動運輸，不是被動運輸。

第二，確認離子方向。鈉鉀泵的固定方向為：

$$3\ce{Na+}\text{ 出細胞}, \qquad 2\ce{K+}\text{ 入細胞}$$

所以正確敘述必須同時符合：

• 主動運輸
• Na⁺排出細胞
• K⁺由細胞外運入細胞

符合者為 (C)。

鈉鉀泵的運作機轉

鈉鉀泵的典型循環如下：

1. 泵蛋白處於向細胞內開放的構形，結合 3 個細胞內 Na⁺。
2. ATP 水解，並將磷酸基轉移到泵蛋白上，使蛋白質發生磷酸化。
3. 蛋白質構形改變，開口轉向細胞外，釋放 3 個 Na⁺。
4. 泵蛋白在細胞外側結合 2 個 K⁺。
5. K⁺促使泵蛋白去磷酸化。
6. 蛋白質恢復向細胞內開放的構形，釋放 2 個 K⁺進入細胞內。

此機轉可概括為：

核心觀念

心電圖（electrocardiogram, ECG）記錄的是心臟各部位心肌細胞的電位變化，不是直接記錄心房、心室的機械性收縮與舒張。

各波段與主要生理事件如下：

• P 波：心房去極化（atrial depolarization），隨後引發心房收縮。
• QRS 波群：心室去極化（ventricular depolarization），隨後引發心室收縮。
• T 波：心室再極化（ventricular repolarization），隨後心室進入舒張階段。

因此，QRS 波群雖然直接代表的是「心室去極化」，但其後緊接著發生心室機械性收縮，所以在一般考試選項中對應為心室的收縮。

解題方法

判斷本題可採用「ECG 波形對應心臟活動」的方法：

$$\text{QRS 波群} \longrightarrow \text{心室去極化} \longrightarrow \text{心室肌收縮}$$

心室肌細胞受到電刺激後，細胞膜去極化，造成細胞內鈣離子濃度上升。鈣離子與 troponin（肌鈣蛋白）結合，使 tropomyosin（原肌球蛋白）移開，讓 actin（肌動蛋白）與 myosin（肌凝蛋白）形成交叉橋，進而產生心室收縮。

QRS 波群的電活動由心臟傳導系統依序傳遞：

$$\text{房室結} \rightarrow \text{房室束（Bundle of His）} \rightarrow \text{左、右束支} \rightarrow \text{浦肯野纖維（Purkinje fibers）} \rightarrow \text{心室肌去極化}$$

核心觀念

Real-time qPCR（即時定量聚合酶連鎖反應）以 $Ct$（cycle threshold，循環閾值）判斷初始核酸量。$Ct$ 越小，代表樣本在較少循環數即達到偵測閾值，初始核酸含量越多。

在擴增效率為 100% 時，每一循環的 DNA 量加倍，因此兩樣本的核酸含量比為：

$$\text{含量倍數}=2^{\Delta Ct\text{ 差}}$$

本題的 $\Delta Ct$ 可視為經內參基因校正後的循環數，數值差異仍以倍增原理換算。

解題方法

已知：

$$\Delta Ct_1=20,\qquad \Delta Ct_2=23$$

兩樣本的循環數差為：

$$23-20=3$$

樣本 1 的 $\Delta Ct$ 較小，表示其初始核酸含量較多。每少 1 個循環，初始量約多 $2$ 倍，因此：

$$\frac{\text{樣本1核酸含量}}{\text{樣本2核酸含量}} =2^{23-20} =2^3 =8$$

所以樣本 1 的核酸含量為樣本 2 的 8 倍。

選項分析

核心觀念

本題考查每分鐘通氣量的定義，以及潮氣容積、肺泡通氣量與無效腔通氣量之間的關係。

• 潮氣容積（tidal volume, $V_T$）：正常一次呼吸吸入或呼出的氣體量。
• 呼吸頻率（respiratory rate, $f$）：每分鐘呼吸次數。
• 無效腔（dead space, $V_D$）：氣體雖進入呼吸道，但未到達肺泡進行氣體交換的容積。
• 總通氣量／每分鐘通氣量（minute ventilation 或 total ventilation, $\dot V_E$）：每分鐘呼出的總氣體量。
• 肺泡通氣量（alveolar ventilation, $\dot V_A$）：每分鐘真正到達肺泡、可進行氣體交換的氣體量。

校方釋疑公告指出，每分鐘通氣量可由潮氣容積與呼吸速率的乘積估算，並包含肺泡通氣量與死腔通氣量兩部分。

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解題方法

已知：

$$V_T=500\ \text{mL}$$ $$V_D=120\ \text{mL}$$ $$f=8\ \text{次／分鐘}$$

每分鐘通氣量的標準公式為：

$$\dot V_E=V_T\times f$$

代入數值：

$$\dot V_E=500\times 8$$ $$\dot V_E=4000\ \text{mL／分鐘}$$

因此，若依照校方公告所採用的「每分鐘通氣量＝潮氣容積 × 呼吸速率」定義，答案為：

$$\boxed{4000\ \text{mL／分鐘}}$$

對應選項 (B)。

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無效腔資料的用途

題目另給無效腔 $120$ mL，這是用來計算肺泡通氣量：

$$\dot V_A=(V_T-V_D)\times f$$

先求每次真正到達肺泡的氣體量：

$$V_T-V_D=500-120=380\ \text{mL}$$

再求每分鐘肺泡通氣量：

$$\dot V_A=380\times 8$$ $$\dot V_A=3040\ \text{mL／分鐘}$$

因此：

• 每分鐘總通氣量：$4000$ mL／分鐘
• 每分鐘肺泡通氣量：$3040$ mL／分鐘
• 每分鐘死腔通氣量：

$$\dot V_D=V_D\times f=120\times 8=960\ \text{mL／分鐘}$$

核心觀念

本題考「真核細胞的內膜系統（endomembrane system）」範圍。

內膜系統是由彼此具有膜性關聯、可透過囊泡運輸交換物質的細胞器所構成，主要功能包括蛋白質與脂質的合成、修飾、分類、運輸及細胞內消化。常見成員包括：

• 核膜
• 內質網（endoplasmic reticulum, ER）
• 高基氏體（Golgi apparatus）
• 溶體（lysosome）
• 液泡（vacuole）
• 運輸囊泡與細胞膜

粒線體雖然具有膜，且是真核細胞的重要膜性胞器，但不屬於典型的內膜系統。

解題方法

判斷各選項是否屬於內膜系統即可。關鍵不是「是否具有膜」，而是「是否參與內膜系統的囊泡運輸與膜性胞器加工網絡」。

• 參與蛋白質或脂質的合成、修飾與囊泡運輸者，通常屬於內膜系統。
• 具有獨立遺傳物質、雙層膜，並由內共生作用形成的胞器，通常不列入內膜系統。

依此標準，液泡、內質網與高基氏體均屬於內膜系統；粒線體則不屬於內膜系統，因此選 D。

選項分析

(A) 液泡（vacuole）—錯誤選項

液泡由膜包圍，膜稱為液泡膜（tonoplast），可儲存水分、離子、色素、代謝產物及有毒物質。在植物細胞中，中央液泡也能維持膨壓。

液泡可由內膜系統形成，並與內質網、高基氏體及運輸囊泡進行物質交換，因此屬於真核生物的內膜系統。

(B) 內質網（endoplasmic reticulum, ER）—錯誤選項

內質網是內膜系統的核心成員，分為：

• 粗糙內質網（rough ER）：表面附有核糖體，負責分泌蛋白、膜蛋白及部分胞器蛋白的合成與初步加工。
• 平滑內質網（smooth ER）：參與脂質合成、解毒、醣類代謝及鈣離子儲存。

粗糙內質網合成的蛋白質會進入內質網腔，經由運輸囊泡送往高基氏體，進一步進行修飾、分類與分送。因此內質網明確屬於內膜系統。

核心觀念

本題考查橫紋肌中肌小節（sarcomere）的構造與功能。

肌小節是肌原纖維（myofibril）中負責收縮的基本功能單位，範圍為相鄰兩條 Z 線（Z disc）之間：

$$\text{Z 線} \;|\; \text{肌小節（sarcomere）} \;|\; \text{Z 線}$$

Z 線具有以下重要功能：

1. 作為肌小節的兩端界線，分隔相鄰的肌小節。
2. 固定細肌絲（thin filament），主要成分為肌動蛋白（actin）。
3. 連接與固定部分骨架蛋白，例如 titin（蒂廷蛋白）。

肌肉收縮時，肌動蛋白沿肌球蛋白（myosin）向肌小節中央滑動；Z 線彼此靠近，使肌小節縮短。Z 線本身不是產生神經訊號、處理鈣離子或直接催化收縮反應的構造。

解題方法

判斷本題可先抓住「Z 線」的定位：

• Z 線位於肌小節兩端。
• 相鄰兩條 Z 線之間就是一個肌小節。
• 細肌絲由 Z 線向肌小節中央延伸。
• 肌球蛋白粗肌絲則位於肌小節中央附近。

因此，題目詢問 Z 線的「主要功能」時，最直接的答案是「界定並分隔肌小節」，即選項 B。

選項分析

(A) 結合肌動蛋白和肌球蛋白

錯誤。

Z 線主要固定肌動蛋白細肌絲，並不負責把肌動蛋白與肌球蛋白直接結合。肌動蛋白與肌球蛋白的交互作用發生在肌絲重疊區，依靠肌球蛋白頭部與肌動蛋白結合形成交叉橋（cross-bridge）。

收縮機轉的主要流程為：

1. 動作電位抵達肌纖維。
2. 肌漿網（sarcoplasmic reticulum）釋放 $\ce{Ca^{2+}}$。
3. $\ce{Ca^{2+}}$ 與 troponin C（肌鈣蛋白 C）結合。
4. tropomyosin（原肌球蛋白）移開，暴露肌動蛋白上的結合位點。
5. 肌球蛋白頭部與肌動蛋白結合並進行交叉橋循環。
6. 肌動蛋白向肌小節中央滑動，造成肌小節縮短。

核心觀念

本題考查水分子的結構與生命功能，重點包括：

• 水分子的極性與氫鍵形成
• 氫鍵與水的高比熱之關係
• 水的自發離子化與酸鹼度
• 蒸發冷卻與汗液調節體溫

判斷關鍵在於確認「水分子蒸發時」是吸熱還是放熱。

解題方法

逐一檢查各選項是否符合水的物理化學性質：

1. 水分子是否具有極性，能否形成氫鍵。
2. 氫鍵是否能增加水吸收熱能所需的能量。
3. 水的離子化產物與 $\ce{H+}$ 濃度是否能反映酸鹼度。
4. 蒸發過程的熱量變化，以及汗液如何降低體溫。

水分子蒸發時，必須克服液態水分子間的氫鍵，因此需要吸收熱能，而不是釋放熱能。這是判定本題答案的核心。

選項分析

(A) 水是極性分子，可以與其他極性分子產生氫鍵

正確。

氧的電負度大於氫，使水分子中的電子分布不均，氧端帶部分負電荷 $\delta^-$，氫端帶部分正電荷 $\delta^+$，因此水是極性分子。

水分子中的部分正電荷氫原子，能與另一分子中具有孤電子對的高電負度原子，例如氧或氮，形成氫鍵。水分子彼此之間也能藉由氫鍵互相吸引。

嚴格而言，並非所有極性分子都必然能形成氫鍵；分子中必須具有適當的氫鍵供體或受體，例如 $\ce{-OH}$、$\ce{-NH}$ 或帶孤電子對的氧、氮、氟原子。以本題的生物學命題語境而言，此敘述是在描述水可與其他具有適當極性基團的分子形成氫鍵，因此正確。

(B) 水分子間的氫鍵可以吸收熱能，使溫度上升速度較慢

正確。

水分子間的氫鍵需要能量才能被破壞。當水吸收熱能時，部分能量先用於削弱或破壞氫鍵，而非全部直接轉換成水分子平均動能的增加。因此，在吸收相同熱量時，水的溫度上升較慢，具有較高的比熱。

水的高比熱有助於生物體維持相對穩定的體溫，也是水能調節環境溫度的重要原因。

核心觀念

本題考查淋巴器官的分類：

• 初級淋巴器官（primary lymphoid organs）：淋巴球生成、分化與成熟的場所。
• 次級淋巴器官（secondary lymphoid organs）：成熟淋巴球接觸抗原、活化並引發免疫反應的場所。

人體主要的初級淋巴器官包括：

1. 骨髓（bone marrow）：

• 造血幹細胞進行血球生成。
• B 淋巴球在骨髓中完成主要的分化與成熟。
• T 淋巴球的前驅細胞由骨髓產生，之後移至胸腺成熟。

2. 胸腺（thymus）：

• T 淋巴球在此進行分化與成熟。
• 包括正選擇（positive selection）與負選擇（negative selection），以建立免疫耐受並篩選具功能的 T 細胞。

次級淋巴器官則包括脾臟、淋巴結、扁桃體及黏膜相關淋巴組織等。

解題方法

判斷器官是否屬於初級淋巴器官，關鍵在於確認其主要功能是否為「淋巴球的生成、分化與成熟」。

• 骨髓負責 B 細胞成熟。
• 胸腺負責 T 細胞成熟。
• 脾臟與淋巴結主要負責成熟淋巴球的抗原辨識與免疫反應。

因此，符合初級淋巴器官定義的組合是「胸腺和骨髓」。

選項分析

(A) 脾臟和淋巴結：錯誤

脾臟（spleen）與淋巴結（lymph node）均屬於次級淋巴器官。

核心觀念

本題考查光合作用的光反應，尤其是光系統（photosystem）與電子傳遞鏈（electron transport chain）所形成的產物。

光反應位於葉綠體類囊體膜（thylakoid membrane），主要包括：

1. 光系統 II（Photosystem II, PSII）吸收光能並進行水的光氧化。
2. 電子經由質體醌（plastoquinone, PQ）、細胞色素 $b_6f$ 複合體（cytochrome $b_6f$ complex）、質體藍素（plastocyanin, PC）傳遞至光系統 I。
3. 光系統 I（Photosystem I, PSI）再次利用光能激發電子。
4. 電子經由鐵氧化還原蛋白（ferredoxin, Fd）傳遞給 NADP⁺，由 ferredoxin–NADP⁺ reductase（FNR）催化形成 NADPH。
5. $b_6f$ 複合體建立類囊體腔內的質子梯度，驅動 ATP synthase 合成 ATP。

整體而言，光反應的重要產物包括 $\ce{O2}$、ATP 與 NADPH。

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解題方法

直接依照光反應的兩項主要功能判斷：

• 電子傳遞與 NADP⁺ 還原：產生 NADPH。
• 質子梯度驅動 ATP synthase：產生 ATP。
• PSII 的水光解：產生 $\ce{O2}$、$\ce{H+}$ 與電子。

PSII 的水光解反應可表示為：

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

因此，依官方公布答案，本題選擇 NADPH、ATP 與 $\ce{O2}$。

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選項分析

(A) $\ce{H2O}$：錯誤

在標準的光反應總帳中，水是 PSII 光氧化反應的反應物，而不是產物：

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

水分子提供電子，並在 PSII 的放氧複合體（oxygen-evolving complex, OEC）中被分解；產生的氧氣釋放出去，電子則補充給反應中心葉綠素 $P680^+$。

因此，按照一般生物學與生化學的反應方向，$\ce{H2O}$ 不列為本題的產物。

校方釋疑指出，題目未特別指明所採用的腔室或反應定義時，(A) 亦可被視為答案之一。此爭議源自題目對「光系統所產生的產物」界定不夠精確；但依本題官方公布答案，仍以 (A) 不選、選 (B)(C)(D) 為定案。

核心觀念

本題考查感覺受器與神經傳導路徑的辨識，重點是區分：

• 嗅覺受器神經元（olfactory receptor neuron）
• 嗅球（olfactory bulb）
• 視網膜感光細胞，包括桿狀細胞（rod cell）與錐狀細胞（cone cell）
• 內耳毛細胞（hair cell）
• 嗅球中的顆粒細胞（granule cell）

嗅覺訊息的基本路徑為：

$$\text{氣味分子} \rightarrow \text{嗅覺受器神經元} \rightarrow \text{嗅神經} \rightarrow \text{嗅球} \rightarrow \text{嗅覺皮質}$$

嗅覺受器神經元的樹突位於嗅覺上皮，細胞軸突集合形成嗅神經，穿過篩板後進入嗅球，並在嗅小球（glomerulus）與僧帽細胞（mitral cell）、簇狀細胞（tufted cell）形成突觸，之後將訊息傳往大腦的嗅覺皮質。

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解題方法

先判斷各選項是否屬於嗅覺系統的構造。

1. 嗅球是嗅覺神經進入大腦後的第一級中樞，負責接收與初步整合嗅覺訊息。
2. 毛細胞主要負責聽覺與平衡覺。
3. 桿狀細胞是視網膜的感光細胞，負責低光源下的視覺。
4. 顆粒細胞雖存在於嗅球，但屬於局部抑制性中間神經元，並非主要將氣味訊息傳到大腦的細胞。

因此，依標準生物學與生理學定義，最直接且正確的構造是嗅球。

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選項分析

(A) 嗅球：正確

嗅球是嗅覺神經傳導路徑的重要中繼與整合構造。嗅覺受器神經元的軸突進入嗅球後，在嗅小球內與僧帽細胞及簇狀細胞形成突觸。僧帽細胞與簇狀細胞再將經過處理的訊息傳送至：

• 初級嗅覺皮質（primary olfactory cortex）
• 梨狀皮質（piriform cortex）
• 杏仁核（amygdala）
• 內嗅皮質（entorhinal cortex）

因此，嗅球是嗅覺訊息由周邊受器進入中樞後的重要傳遞與處理站。

(B) 毛細胞：錯誤

毛細胞是聽覺與前庭覺的感覺受器，主要位於：

• 耳蝸（cochlea）：負責聽覺
• 半規管、橢圓囊與球囊：負責平衡覺

毛細胞表面的纖毛受到機械刺激時，會引起機械閘門離子通道開啟，造成細胞去極化，進而釋放神經傳遞物質。這是機械感覺的機轉，不是嗅覺的主要受器或傳導構造。

(C) 桿狀細胞：依官方答案列為正確；依標準生物學定義不正確

桿狀細胞是視網膜中的感光細胞，含有視紫質（rhodopsin），主要負責暗視覺。其基本機轉為：

核心觀念

本題考查「下視丘—腦下垂體」的內分泌調控，以及各種激素的分泌部位。

下視丘（hypothalamus）主要分泌兩類激素：

1. 釋放激素（releasing hormones）：促進腦下垂體前葉分泌特定激素。
2. 抑制激素（inhibiting hormones）：抑制腦下垂體前葉分泌特定激素。

下視丘分泌的激素經由下視丘—腦下垂體門脈系統，運送至腦下垂體前葉，調節前葉細胞的分泌功能。

其中，下視丘與腦下垂體前葉的相關路徑如下：

$$\text{下視丘激素} \rightarrow \text{腦下垂體前葉激素} \rightarrow \text{周邊內分泌腺}$$

本題要求找出「不是由下視丘所分泌」的激素。

解題方法

逐一辨認各選項的分泌部位：

• TRH、GHIH、GHRH 都是下視丘分泌的調節激素。
• ACTH 是腦下垂體前葉分泌的促激素，不是下視丘分泌。

因此正確答案為 D。

ACTH 的調控路徑為：

$$\text{下視丘分泌 CRH} \rightarrow \text{腦下垂體前葉分泌 ACTH} \rightarrow \text{腎上腺皮質分泌皮質醇}$$

其中：

• CRH（corticotropin-releasing hormone，促腎上腺皮質激素釋放激素）由下視丘分泌。
• ACTH（adrenocorticotropic hormone，促腎上腺皮質激素）由腦下垂體前葉的促腎上腺皮質細胞（corticotroph）分泌。
• ACTH 作用於腎上腺皮質，促進皮質醇（cortisol）合成。

ACTH 源自前腫皮質素原（POMC, proopiomelanocortin）的切割產物，並非下視丘激素。

選項分析

(A) 促甲狀腺激素釋放激素（TRH）

TRH（thyrotropin-releasing hormone）由下視丘分泌，經下視丘—腦下垂體門脈運送至腦下垂體前葉。

TRH 促進腦下垂體前葉分泌：

$$\text{TRH} \rightarrow \text{TSH} \rightarrow \text{甲狀腺} \rightarrow \text{甲狀腺素 }(T_3,T_4)$$

因此，TRH 確實是下視丘分泌的激素，本選項錯誤。

(B) 生長激素抑制激素（GHIH）

GHIH（growth hormone-inhibiting hormone）即生長抑素（somatostatin），由下視丘分泌。

核心觀念

「基因組」（genome）是指一個生物體所具有的完整遺傳物質，常以「complete set of chromosomes」表示。其內容不只包括 DNA 中能編碼蛋白質或功能性 RNA 的基因序列，也包括大量非編碼 DNA，例如：

• 啟動子（promoter）
• 增強子（enhancer）
• 內含子（intron）
• 間隔序列（intergenic regions）
• 重複序列（repetitive sequences）
• 著絲點與端粒相關序列

因此，基因組的範圍大於「所有基因」的總和。

解題方法

判斷本題的關鍵，在於區分以下概念：

$$\text{基因組（genome）}=\text{生物體內完整的 DNA 序列}$$ $$\text{基因（gene）}=\text{基因組中具有特定遺傳功能的 DNA 區段}$$

基因只是 DNA 序列的一部分。由於基因組還包含非編碼區域，因此最完整、最精確的敘述是「一個生物體內所有的 DNA 序列」，故選 (B)。

校方釋疑公告指出，基因組即為「complete set of chromosomes」，也就是一個生物體內所有遺傳資訊的總和，包含 DNA 中編碼的基因序列與其他非編碼區域的序列。本題強調「最佳解釋」，依此定義，官方答案維持為 (B)。

選項分析

(A) 一個生物體內所有的代謝物

核心觀念

本題考查林奈所建立的「二名法」（binomial nomenclature）。每一種生物的學名由兩個拉丁化詞組成：

$$\text{學名}=\text{屬名（genus）}+\text{種加詞（specific epithet）}$$

書寫規則如下：

1. 第一個詞是屬名，第一個字母大寫。
2. 第二個詞是種加詞，全部小寫。
3. 兩詞合稱該物種的學名，通常以斜體字書寫。

例如人類的學名為 Homo sapiens：

• Homo：屬名，首字母大寫。
• sapiens：種加詞，全部小寫。
• Homo sapiens：完整學名，使用斜體。

解題方法

判斷本題各選項是否符合二名法的三項基本規則：

• 誰提出二名法？
• 第一個詞代表什麼分類階層，以及大小寫如何？
• 第二個詞的名稱與大小寫如何？
• 兩詞的合稱及格式為何？

其中最關鍵的辨識點是：第一個詞不是「種名」，而是「屬名」。因此選項 B 錯誤。

選項分析

(A) 由林奈（Carolus Linnaeus）提出

正確。

瑞典博物學家林奈將二名法系統化並廣泛應用於生物分類與命名。二名法以兩個詞表示物種名稱，使不同地區能以一致的學名指稱同一物種。

(B) 第一個詞為生物體種名，第一個字母要用大寫

錯誤，為本題答案。

二名法中的第一個詞是屬名（genus name），不是「種名」。屬是分類階層，位於科與種之間；完整的物種學名則由屬名加上種加詞構成。

以 Escherichia coli 為例：

核心觀念

本題考查原核細胞（prokaryotic cell）與真核細胞（eukaryotic cell）的基本構造差異，判斷重點是：

• 是否具有由核膜包圍的細胞核
• DNA 的主要存在形式
• 細胞質中是否具有膜狀胞器
• 細胞的單細胞、多細胞特性

原核細胞的遺傳物質位於細胞質中的擬核區（nucleoid），沒有核膜包圍的真正細胞核；真核細胞則具有核膜包圍的細胞核。

此外，真核細胞具有許多膜狀胞器，例如：

• 粒線體（mitochondrion）
• 內質網（endoplasmic reticulum）
• 高基氏體（Golgi apparatus）
• 溶酶體（lysosome）
• 液泡（vacuole）
• 葉綠體（chloroplast，植物與藻類細胞具有）

原核細胞通常缺乏上述由內膜系統形成的膜狀胞器，這是兩者最具代表性的差異之一。

解題方法

本題適合採用「逐項比對基本定義」的方法。先記住標準比較：

特徵	原核細胞	真核細胞
細胞核	無核膜包圍的真正細胞核	有核膜包圍的細胞核
主要 DNA	通常為環狀 DNA	細胞核內主要為多條線狀 DNA
膜狀胞器	通常沒有典型膜狀胞器	有多種膜狀胞器
生物型態	多為單細胞	可為單細胞，也可為多細胞

逐一對照後，只有 (C) 符合原核與真核細胞的主要差異。

選項分析

(A) 原核細胞具有細胞核，而真核細胞則沒有

錯誤。

名稱中的「原核」並不是指具有細胞核，而是指細胞缺乏由核膜包圍的真正細胞核。原核細胞的 DNA 位於細胞質中的擬核區，沒有核膜將其與細胞質隔開。

真核細胞則具有真正的細胞核，DNA 位於核膜包圍的細胞核內。因此本選項將兩者的特徵完全顛倒。

(B) 原核細胞的 DNA 是線狀的，而真核細胞的 DNA 是環狀的

錯誤。

一般而言：

• 原核細胞的主要染色體 DNA 通常為一條環狀 DNA 分子
• 真核細胞細胞核內的染色體 DNA 通常為多條線狀 DNA 分子

核心觀念

本題考查阿茲海默症（Alzheimer’s disease）的主要病理機轉，核心是「類澱粉樣蛋白級聯假說」（amyloid cascade hypothesis）。

阿茲海默症的重要病理特徵包括：

1. β-澱粉樣蛋白（β-amyloid, Aβ）斑塊累積
2. Tau 蛋白過度磷酸化，形成神經纖維糾結（neurofibrillary tangles）
3. 突觸功能障礙與神經元死亡
4. 神經發炎與腦部神經傳導功能下降

其中，考試最常用來代表其主要致病機制的是 β-澱粉樣蛋白斑塊的累積。

Aβ 主要來自類澱粉前驅蛋白（amyloid precursor protein, APP）的異常切割：

$$\text{APP} \xrightarrow{\beta\text{-secretase（BACE1）}} \text{C99片段} \xrightarrow{\gamma\text{-secretase}} \text{Aβ}$$

其中 Aβ42 比 Aβ40 更容易聚集，會先形成可溶性寡聚體（oligomers），再形成纖維狀沉積與斑塊，干擾突觸傳導、誘發小膠質細胞（microglia）活化與神經發炎，最終造成神經元損傷。

解題方法

判斷本題可抓住「阿茲海默症的典型病理標誌」：

• β-澱粉樣蛋白斑塊（amyloid plaques）
• Tau 神經纖維糾結（tau tangles）

四個選項中，只有選項（C）直接描述阿茲海默症最具代表性的病理變化，因此選擇（C）。

需要注意的是，β-澱粉樣蛋白斑塊主要是沉積在神經元外的腦部細胞外空間，而 Tau 神經纖維糾結則主要位於神經元內。題目將其概括描述為腦部神經元中的累積，是考試常見的簡化說法。

選項分析

（A）神經傳遞物質不平衡

錯誤。

核心觀念

本題考查現代人類（智人，Homo sapiens）的演化起源與分子人類學證據。

目前主流演化學說認為，現代智人約在距今 20 萬至 30 萬年前於非洲演化形成，之後部分族群逐步遷徙至亞洲、歐洲、大洋洲與美洲，形成「走出非洲」（Out-of-Africa）模式。

DNA 證據主要包括：

1. 粒線體 DNA（mitochondrial DNA, mtDNA）

• mtDNA 主要由母系遺傳。
• 不同人群的 mtDNA 系譜皆可追溯至非洲族群中的共同祖先。
• 所謂「粒線體夏娃」（Mitochondrial Eve）並非當時唯一的女性，而是現代人母系 mtDNA 系譜最後共同追溯到的女性。

2. Y 染色體 DNA

• Y 染色體主要由父系傳遞給男性後代。
• 現代人類的 Y 染色體系譜也能追溯至非洲祖先族群。

3. 遺傳多樣性

• 非洲人群具有全球最高的遺傳多樣性。
• 一般而言，起源地族群存在時間較久，累積的基因變異較多；由非洲遷出的少數族群則只攜帶部分遺傳變異。

解題方法

判斷本題可抓住兩個關鍵：

• 題幹指定「智人」的起源，而非泛指所有人科祖先。
• 題幹明確提示「DNA 研究」，應聯想到 mtDNA、Y 染色體系譜及非洲族群的高遺傳多樣性。

核心觀念

種子萌發時，胚尚未能立即進行充分的光合作用，必須先利用種子內儲藏的營養物質，主要包括：

• 澱粉
• 蛋白質
• 脂質
• 可溶性糖類

這些物質通常儲存在種子的營養組織中，包括：

1. 子葉（cotyledon）
2. 胚乳（endosperm）
3. 外胚乳（perisperm）

而**種皮（seed coat）**主要是由珠被（integument）發育而成，功能是保護胚與儲藏組織、避免水分散失，並防止機械傷害與病原入侵；在標準植物學分類中，種皮不屬於供胚萌發使用的主要營養儲藏組織。

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解題方法

判斷各選項是否含有供種子萌發利用的營養成分，可先辨認其來源與功能：

• 由胚或胚乳相關組織形成者，通常具有儲藏營養的功能。
• 由珠被發育而成、主要負責保護種子的組織，通常不列為種子萌發的營養來源。

因此，本題中應選出「主要功能為保護，而非儲藏營養」的部位，即種皮。

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選項分析

(A) 子葉：錯誤

子葉是胚的一部分。在許多雙子葉植物中，子葉會膨大並儲存大量營養物質，例如：

• 豆類種子的子葉含有大量蛋白質與澱粉。
• 花生種子的子葉含有豐富脂質與蛋白質。

萌發時，子葉中的儲藏物會被分解，供胚根、胚芽與幼苗生長使用。因此，子葉是常見的營養儲藏部位。

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(B) 種皮：正確

種皮主要由珠被發育而成，屬於母體組織，主要功能包括：

• 保護胚與胚乳
• 防止水分過度散失
• 防止病原菌與昆蟲侵入
• 協助種子休眠與延長保存時間

種皮並非種子萌發時主要供應營養的組織。種子萌發所需的澱粉、蛋白質與脂質，主要來自子葉、胚乳或外胚乳，而非種皮。

核心觀念

本題考查植物氣孔（stoma）的開閉調節，以及影響保衛細胞（guard cell）膨壓的主要環境因素。

氣孔開閉的直接基礎，是保衛細胞內溶質含量與水分進出的改變：

• 溶質進入保衛細胞，水勢降低，水分進入，膨壓升高，氣孔開啟。
• 溶質及水分離開保衛細胞，膨壓降低，氣孔關閉。

典型開啟機制如下：

1. 光照刺激保衛細胞膜上的藍光受體 phototropin。
2. 活化質子幫浦 $\ce{H+}$-ATPase，將 $\ce{H+}$ 泵出細胞。
3. 膜電位超極化，促進 $\ce{K+}$ 進入保衛細胞。
4. $\ce{Cl-}$、$\ce{NO3-}$ 及蘋果酸根（malate$^{2-}$）等陰離子累積，以維持電荷平衡。
5. 保衛細胞水勢降低，水分進入，膨壓升高，氣孔打開。

關閉時則常由高濃度二氧化碳、缺水及脫落酸（abscisic acid, ABA）引發。ABA 可透過 PYR/PYL 受體—PP2C—SnRK2/OST1 訊息傳遞路徑，活化陰離子通道 SLAC1，使陰離子外流，接著促進 $\ce{K+}$ 外流與水分散失，造成氣孔關閉。

解題方法

判斷本題的關鍵，是區分「植物氣孔調節的主要生理因素」與「在特殊條件下可能產生影響的離子」。

植物氣孔的經典主要調節因素包括：

• 光照
• 溫度及蒸氣壓差
• 植物體水分狀態
• 大氣二氧化碳濃度
• ABA 等植物激素

鈉離子不是一般植物氣孔開閉所列的主要調節因子。因此依官方答案，選出鈉離子濃度。

選項分析

(A) 光照：錯誤選項

光照是促進多數植物氣孔開啟的主要因素，尤其是藍光。

藍光活化 phototropin，進一步刺激 $\ce{H+}$-ATPase，使保衛細胞膜超極化，促進 $\ce{K+}$ 內流。隨後陰離子與水分進入保衛細胞，膨壓上升，氣孔開啟。

因此光照確實是影響氣孔開關的主要因素。

(B) 溫度：錯誤選項

溫度會影響氣孔開閉，原因包括：

核心觀念

本題考查被子植物（angiosperms）的雙重受精（double fertilization）。

成熟胚囊（embryo sac）通常具有：

• 1 個卵細胞（egg）
• 2 個輔細胞（synergids）
• 3 個反足細胞（antipodals）
• 1 個中央細胞（central cell），其中含有 2 個極核（polar nuclei）

花粉管將 2 個精細胞送入胚囊後，會發生兩次受精：

$$\text{精細胞}+\text{卵細胞}\rightarrow\text{合子（zygote）}$$ $$\text{精細胞}+2\text{個極核}\rightarrow\text{初生胚乳核（primary endosperm nucleus）}$$

初生胚乳核通常為三倍體：

$$n+n+n=3n$$

之後經由有絲分裂形成胚乳（endosperm），作為發育中胚的營養組織。

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解題方法

判斷雙重受精的第二次融合對象即可。

雙重受精中：

1. 第一個精細胞與卵細胞融合，形成二倍體合子，日後發育成胚。
2. 第二個精細胞與中央細胞內的兩個極核融合，形成三倍體初生胚乳核，日後發育成胚乳。

因此，題目問「形成胚乳」的融合對象，答案應為中央細胞（central cell）。

嚴格而言，精細胞直接融合的是中央細胞內的兩個極核；考試選項以胚囊細胞層級作答，因此選「中央細胞」。

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選項分析

核心觀念

痛風（gout）主要是血液中尿酸（uric acid）濃度升高，形成高尿酸血症（hyperuricemia）。當尿酸濃度超過其溶解度時，會形成單鈉尿酸結晶（monosodium urate crystals），沉積於關節及周圍組織，引發吞噬細胞與發炎反應，造成關節紅、腫、熱、痛。

尿酸是嘌呤（purine）分解代謝的最終產物。其主要代謝途徑如下：

$$\text{腺嘌呤、鳥嘌呤} \rightarrow \text{次黃嘌呤（hypoxanthine）、黃嘌呤（xanthine）} \rightarrow \text{尿酸}$$

其中最後兩步由黃嘌呤氧化酶（xanthine oxidase）催化：

$$\text{Hypoxanthine} \xrightarrow{\text{xanthine oxidase}} \text{Xanthine} \xrightarrow{\text{xanthine oxidase}} \text{Uric acid}$$

人類缺乏將尿酸進一步分解成尿囊素（allantoin）的尿酸酶（uricase），因此尿酸容易在體內累積。高尿酸血症可由尿酸生成過多、腎臟排泄減少，或兩者同時造成。

解題方法

本題問的是「痛風患者體內何種成分升高」。判斷重點是將疾病名稱與其直接致病物質連結：

1. 痛風的核心病理是高尿酸血症。
2. 尿酸濃度升高後，形成單鈉尿酸結晶。
3. 結晶沉積在關節，引發急性發炎與疼痛。

因此，正確成分為尿酸。

選項分析

(A) 尿酸——正確

核心觀念

本題考查粒線體內膜上的氧化磷酸化，以及 ATP、ADP 在粒線體內外的運輸機制。

細胞呼吸中，電子傳遞鏈位於粒線體內膜，主要流程如下：

1. $\ce{NADH}$ 與 $\ce{FADH2}$ 將電子交給電子傳遞鏈。
2. 電子依序經過複合體 I、複合體 III、複合體 IV，最後交給 $\ce{O2}$ 形成 $\ce{H2O}$。
3. 複合體 I、III、IV 將 $\ce{H+}$ 泵入膜間腔，建立質子電化學梯度。
4. $\ce{H+}$ 經由 ATP 合成酶回流至基質，驅動：

$$\ce{ADP + Pi -> ATP}$$

ATP 生成後，必須由粒線體基質輸出至細胞質；細胞質中的 ADP 則須輸入基質，供 ATP 合成使用。這項交換由粒線體內膜上的腺嘌呤核苷酸轉運蛋白完成。

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解題方法

題幹的關鍵字是「邦克列酸和粒線體膜上何種蛋白結合，造成細胞缺乏能量」。

邦克列酸（Bongkrekic acid）會結合並抑制：

腺嘌呤核苷酸轉運蛋白（adenine nucleotide translocase, ANT；亦稱 ADP/ATP translocase）

ANT 位於粒線體內膜，負責以反向交換方式運輸：

$$\ce{ADP_{cytosol} + ATP_{matrix} <=> ADP_{matrix} + ATP_{cytosol}}$$

邦克列酸會使 ANT 穩定在偏向基質側開放的構形，抑制細胞質 ADP 輸入及粒線體基質 ATP 輸出。結果包括：

• 基質缺乏 $\ce{ADP}$，ATP 合成的受質不足。
• 新生成的 ATP 無法有效輸出至細胞質。
• 氧化磷酸化功能受到抑制。
• 細胞可利用的 ATP 減少，因而出現能量缺乏。

因此正確答案為 (C)。

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選項分析

(A) ATP 合成酶（ATP Synthase）錯誤

ATP 合成酶又稱複合體 V，利用質子梯度催化：

$$\ce{ADP + Pi -> ATP}$$

它本身確實是 ATP 生成的直接酵素，但邦克列酸的主要作用標的不是 ATP 合成酶，而是 ANT。

邦克列酸造成 ATP 減少，是因為阻斷 ADP 進入基質及 ATP 離開基質，使 ATP 合成與輸出均受到影響，並非直接抑制 ATP 合成酶。

核心觀念

本題考查褪黑激素（melatonin）的：

1. 分泌器官與解剖位置。
2. 日夜節律（circadian rhythm）。
3. 生合成途徑與色胺酸（tryptophan）的關係。
4. 在台灣的產品分類。

褪黑激素主要由松果體（pineal gland）分泌，受到視網膜接收的光暗訊息調控，與睡眠—清醒週期密切相關。

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解題方法

本題應先掌握褪黑激素的三個基本事實：

• 分泌量在黑暗時增加，夜間達到高峰。
• 主要分泌器官為松果體。
• 色胺酸是合成褪黑激素的前驅物，不是褪黑激素刺激產生的產物。

因此，逐一比對選項後，只有「由松果體分泌」符合褪黑激素的基本生理定義，故選 (B)。

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褪黑激素的生理與合成機轉

褪黑激素的分泌受視交叉上核（suprachiasmatic nucleus, SCN）調控。白天光線經由視網膜傳入下視丘，抑制松果體的褪黑激素分泌；夜間黑暗時，交感神經活性增加，促進松果體製造褪黑激素。

其主要生合成途徑如下：

$$\text{Tryptophan} \xrightarrow{\text{tryptophan hydroxylase}} 5\text{-HTP} \xrightarrow{\text{AADC}} \text{Serotonin} \xrightarrow{\text{AA-NAT}} N\text{-acetylserotonin} \xrightarrow{\text{ASMT/HIOMT}} \text{Melatonin}$$

各步驟如下：

• 色胺酸（tryptophan）經色胺酸羥化酶（tryptophan hydroxylase）形成 5-羥基色胺酸（5-hydroxytryptophan, 5-HTP）。
• 5-HTP 經芳香族胺基酸脫羧酶（aromatic L-amino acid decarboxylase, AADC）形成血清素（serotonin）。
• 血清素經芳香族胺基酸 $N$-乙醯轉移酶（arylalkylamine $N$-acetyltransferase, AA-NAT）形成 $N$-乙醯血清素（$N$-acetylserotonin）。
• $N$-乙醯血清素再經乙醯血清素甲基轉移酶（acetylserotonin $O$-methyltransferase, ASMT；又稱 HIOMT）形成褪黑激素。

核心觀念

細胞訊息傳導通常分為：

• 第一級傳遞者（first messenger）：細胞外訊號分子，例如荷爾蒙、神經傳遞物質或生長因子。
• 第二級傳遞者（second messenger）：第一級傳遞者與細胞膜受體結合後，在細胞內產生或釋放的小分子，負責放大並傳遞訊號。

常見的第二級傳遞者包括：

• $\ce{Ca^2+}$
• cAMP
• IP3
• DAG
• cGMP

本題依義守大學官方答案，將 $\ce{Ca^2+}$、cAMP、IP3 視為典型且常見的第二級傳遞者；$\ce{NO}$ 則不列入此類，因此答案為 B。

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解題方法

判斷各選項是否為第二級傳遞者，應確認其是否具備以下特徵：

1. 位於細胞內訊息傳遞路徑中。
2. 由受體活化後的酵素或離子通道產生、釋放或調控。
3. 可迅速放大細胞外訊號。
4. 能活化下游蛋白激酶、酵素或其他效應分子。

典型路徑如下：

$$\text{第一級傳遞者} \rightarrow \text{膜受體} \rightarrow \text{訊息傳遞酵素} \rightarrow \text{第二級傳遞者} \rightarrow \text{蛋白激酶或效應蛋白}$$

其中，G 蛋白偶聯受體常透過 adenylyl cyclase 或 phospholipase C 產生 cAMP、IP3 與 DAG；$\ce{Ca^2+}$ 則常由內質網釋放或經由細胞膜上的鈣離子通道進入細胞。

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選項分析

(A) 鈣離子（$\ce{Ca^2+}$）—正確，屬於常見第二級傳遞者

細胞外訊號可使細胞膜上的鈣離子通道開啟，使胞外$\ce{Ca^2+}$進入細胞；也可透過 IP3 作用於內質網上的 IP3 receptor，促使內質網釋放$\ce{Ca^2+}$。

典型機轉為：

$$\text{受體活化} \rightarrow \text{PLC} \rightarrow \text{IP3} \rightarrow \text{內質網釋放 }\ce{Ca^2+}$$

細胞內$\ce{Ca^2+}$濃度上升後，可與 calmodulin（鈣調蛋白）結合，進一步活化 calmodulin-dependent protein kinase（CaM kinase）等蛋白質，調節肌肉收縮、分泌、代謝與基因表現。

因此，$\ce{Ca^2+}$是典型的第二級傳遞者。

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(B) 一氧化氮（$\ce{NO}$）—依本題官方分類不屬於常見第二級傳遞者

$\ce{NO}$是可自由擴散的氣體訊號分子，主要由 nitric oxide synthase（NO synthase, NOS；一氧化氮合成酶）催化下列反應生成：

$$\text{L-arginine} \xrightarrow{\text{NOS}} \text{L-citrulline}+\ce{NO}$$

$\ce{NO}$可穿過細胞膜，進入鄰近細胞並活化 soluble guanylyl cyclase（可溶性鳥苷酸環化酶），使 GTP 轉換為 cGMP：

$$\text{GTP} \xrightarrow{\text{guanylyl cyclase}} \text{cGMP}$$

cGMP 再活化 protein kinase G（PKG）等下游效應分子，參與血管平滑肌舒張、神經傳遞與免疫反應。

核心觀念

本題考查無脊椎動物的平衡囊（statocyst）之構造與功能。

平衡囊是動物的重力與平衡感受器，通常包含：

• 平衡石（statolith）：由碳酸鈣結晶、砂粒或其他高密度物質構成。
• 機械受體（mechanoreceptor）：常為具纖毛的感覺細胞，用來偵測平衡石位移所造成的機械刺激。

當動物身體傾斜或移動時，平衡石因慣性與重力作用而相對於囊壁移動，牽動感覺細胞的纖毛，造成機械門控離子通道開啟，改變感覺細胞膜電位，進而產生神經訊號，判斷身體相對於重力的方向。

因此，平衡囊的核心功能是「重力方向與身體平衡的機械感測」。

解題方法

判斷此題的關鍵，是先鎖定平衡囊的功能：

平衡囊 $\rightarrow$ 平衡石位移 $\rightarrow$ 機械刺激 $\rightarrow$ 感測重力方向

只要選項描述的是「偵測相對於重力方向的機械刺激」，即符合平衡囊的功能，故選 A。

選項分析

(A) 感測相對於重力方向的機械受體——正確

平衡囊內可發現感覺細胞或機械受體。這些受體能感受平衡石移動造成的壓力、拉力與纖毛彎曲，藉此判斷動物相對於重力的方向。

平衡囊的基本作用可表示為：

$$\text{平衡石位移} \rightarrow \text{纖毛彎曲} \rightarrow \text{機械門控離子通道開啟} \rightarrow \text{感覺細胞電位改變} \rightarrow \text{神經訊號}$$

因此 A 符合平衡囊的構造與功能，為正確答案。

(B) 用於設定生物節律的光感受器——錯誤

核心觀念

本題考查中樞神經系統（central nervous system, CNS）主要神經傳遞介質的功能分類。

中樞神經系統最主要的抑制性神經傳遞介質是 $\gamma$-氨基丁酸（$\gamma$-aminobutyric acid, GABA）。另一種重要抑制性神經傳遞介質為甘胺酸（glycine），主要分布於脊髓與腦幹；但若問「中樞神經系統中最主要」的抑制性神經傳遞介質，標準答案為 GABA。

解題方法

判斷此題的關鍵，是先辨認各選項在神經系統中的主要功能：

• GABA：主要抑制性神經傳遞介質
• 乙醯膽鹼：興奮性或調節性傳遞介質
• 血清素：主要為調節性傳遞介質
• 多巴胺：主要為調節性傳遞介質

因此直接選擇 GABA，即可得到答案。

GABA 的合成途徑為：

$$\text{Glutamate} \xrightarrow[\text{PLP}]{\text{glutamate decarboxylase, GAD}} \text{GABA}+\ce{CO2}$$

其中 glutamate decarboxylase（麩胺酸脫羧酶，GAD）以磷酸吡哆醛（pyridoxal phosphate, PLP；維生素 $\mathrm{B_6}$ 的活性形式）為輔酶，將麩胺酸（glutamate）脫去羧基，形成 GABA。

GABA 作用於突觸後膜上的 GABA 受體：

1. GABA$_A$ receptor
   為配體門控氯離子通道。GABA 結合後使 $\ce{Cl^-}$ 通道開啟，通常造成膜電位超極化或降低神經元興奮性。

2. GABA$_B$ receptor
   為 G protein-coupled receptor，主要與 $\mathrm{G_i/G_o}$ 蛋白偶聯，可抑制腺苷酸環化酶、開啟鉀離子通道並抑制鈣離子通道，使神經元較不易產生動作電位或釋放神經傳遞物質。

因此，GABA 能降低神經元的興奮性，符合「抑制性神經傳遞介質」的定義。

選項分析

(A) $\gamma$-氨基丁酸（GABA）—正確

GABA 是哺乳類中樞神經系統最主要的抑制性神經傳遞介質，廣泛存在於大腦與脊髓。

GABA 主要透過 GABA$_A$ 與 GABA$_B$ 受體發揮抑制作用：

• GABA$_A$：增加 $\ce{Cl^-}$ 通透性
• GABA$_B$：透過 $\mathrm{G_i/G_o}$ 蛋白，增加 $\ce{K^+}$ 外流並減少

核心觀念

本題考查先天性免疫（innate immunity）如何辨識病原相關分子模式（pathogen-associated molecular patterns, PAMPs）。

PAMPs 是病原體共有、宿主細胞通常不具備的分子特徵，例如：

• 細菌脂多醣（lipopolysaccharide, LPS）
• 細菌脂蛋白與脂磷壁酸
• 病毒雙股 RNA（dsRNA）
• 病毒未甲基化 CpG DNA
• 細菌鞭毛蛋白（flagellin）

哺乳動物細胞利用模式辨識受體（pattern-recognition receptors, PRRs）辨識 PAMPs，其中最具代表性的一群就是類鐸受體（Toll-like receptors, TLRs）。

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解題方法

判斷本題可抓住兩個關鍵字：

1. 「哺乳動物細胞用以辨識」：尋找位於細胞膜或細胞內、能直接感知病原分子的受體。
2. 「PAMPs」：對應先天性免疫中的 PRRs，代表性受體包括 TLRs、NOD-like receptors（NLRs）、RIG-I-like receptors（RLRs）與 cGAS-STING 系統。

TLRs 位於細胞表面或內體膜上，辨識特定 PAMPs 後，透過細胞內訊息傳遞引發發炎反應與抗病毒反應。

例如：

• TLR4 辨識細菌 LPS
• TLR3 辨識病毒 dsRNA
• TLR7、TLR8 辨識病毒單股 RNA（ssRNA）
• TLR9 辨識未甲基化 CpG DNA
• TLR5 辨識細菌鞭毛蛋白

TLR 被活化後，常透過 MyD88 或 TRIF 等接頭蛋白傳遞訊息，進一步活化 NF-$\kappa$B、AP-1 與 IRF3／IRF7。其結果包括：

$$\text{PAMP} \rightarrow \text{TLR} \rightarrow \text{MyD88/TRIF} \rightarrow \text{NF-}\kappa\text{B、AP-1、IRF3/7}$$

最後誘導細胞素（cytokines）、第一型干擾素（type I interferons）及其他發炎相關分子的產生。

因此，題目所問的「用以辨識 PAMPs 的哺乳動物細胞成分」是 TLRs。

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選項分析

(A) 細胞素（cytokines）錯誤

細胞素是細胞分泌的訊號蛋白，負責調節免疫細胞的增殖、分化、活化與發炎反應，例如：

• IL-1：促進發炎與發燒
• IL-6：參與急性期反應
• TNF：促進發炎與血管通透性
• IL-12：促進 NK 細胞與 T 細胞的反應

細胞素主要是辨識 PAMPs 後的下游產物，不是直接辨識 PAMPs 的受體。

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(B) 干擾素（interferons）錯誤

干擾素是具有抗病毒作用的細胞素家族。

核心觀念

本題考查雌性哺乳類動物的卵巢週期，以及促使排卵的主要荷爾蒙。

排卵（ovulation）是成熟卵泡破裂，將次級卵母細胞釋放至輸卵管的過程。生理上，排卵最直接的誘因是排卵前突然出現的「黃體生成素高峰」（LH surge）。

下視丘分泌促性腺激素釋放素（gonadotropin-releasing hormone, GnRH），刺激腦下垂體前葉分泌：

• 卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone, FSH）
• 黃體生成素（luteinizing hormone, LH）

在月經週期中，成熟卵泡分泌大量雌二醇（estradiol）。持續高濃度的 estradiol 會對下視丘與腦下垂體產生正回饋，使 GnRH 分泌增加，進而造成 LH 大量釋放，形成 LH surge。LH surge 會引發：

1. 卵母細胞完成減數分裂第一階段，形成次級卵母細胞。
2. 卵泡壁內蛋白水解酵素與膠原蛋白酶活性增加。
3. 卵泡壁局部組織分解、卵泡液壓力改變。
4. 成熟卵泡破裂，排出次級卵母細胞。
5. 殘餘卵泡細胞黃體化，形成黃體（corpus luteum）。

因此，若題目問「想立刻誘導排卵」，應選擇能直接模擬排卵前生理高峰的 LH。

解題方法

判斷關鍵在於題幹的「立刻誘導排卵」。

可依照各荷爾蒙在卵巢週期中的功能定位：

• FSH：主要負責卵泡募集、成長與成熟。
• Estradiol：主要由發育中的卵泡分泌，參與子宮內膜增生及排卵前正回饋。
• LH：造成 LH surge，直接誘發排卵與黃體化。
• Progesterone：主要由黃體分泌，排卵後維持子宮內膜與妊娠環境。

題目不是問「促進卵泡發育」，而是問「立即使成熟卵泡排卵」，因此應選擇排卵的直接觸發者 LH。

選項分析

(A) 雌激素（estradiol）錯誤

Estradiol 主要由卵泡膜內層細胞（theca interna cells）與顆粒細胞（granulosa cells）共同合成：

1. LH 刺激 theca interna cells，將膽固醇轉換為雄性激素前驅物。
2. 雄性激素進入 granulosa cells。
3. FSH 誘導芳香化酶（aromatase）。
4. 芳香化酶將雄性激素轉換為 estradiol。

Estradiol 在排卵前持續升高時，能對下視丘與腦下垂體產生正回饋，間接促成 LH surge。然而，直接注射 estradiol 並不是立即誘發排卵的主要處置；

核心觀念

眼球壁由外至內可分為三層：

1. 鞏膜（sclera）：最外層的纖維膜，堅韌且不透明，主要功能是保護眼球、維持眼球形狀。
2. 脈絡膜（choroid）：中層的血管膜，富含血管與黑色素，可供應眼球組織營養，並吸收散射光。
3. 視網膜（retina）：最內層的神經膜，含有感光細胞，負責接受光線並進行視覺訊息轉換。

視網膜中的兩類主要感光細胞為：

• 桿狀細胞（rod cells）：感受低光度，與暗視覺及周邊視覺有關。
• 錐狀細胞（cone cells）：負責明視覺、色覺與高解析度視覺。

光線經過角膜與水晶體折射、聚焦後，會在視網膜上形成倒立的影像；視網膜的感光細胞再將光刺激轉換為神經訊號，經由視神經傳至大腦。

解題方法

本題可採「眼球壁由外至內的分層」判斷：

$$\text{鞏膜} \rightarrow \text{脈絡膜} \rightarrow \text{視網膜}$$

題幹要求同時符合兩個條件：

1. 位於眼球壁的最內層。
2. 與影像接受及視覺訊息形成有關。

符合這兩項條件的是視網膜（retina），因此選 B。

選項分析

(A) 鞏膜（sclera）錯誤

核心觀念

本題考查植物生長素（auxin）中吲哚-3-乙酸（indole-3-acetic acid, IAA）的主要合成部位。

IAA 主要在植物生長旺盛、細胞分裂與分化活躍的部位合成，包括：

• 芽尖分生組織（shoot apical meristem）
• 幼葉（young leaves）
• 發育中的胚與種子
• 根尖等局部組織

在基礎植物生理學的命題架構中，IAA 的主要來源通常指向芽尖分生組織與幼葉。

解題方法

判斷「生長素主要合成場所」時，先掌握生長素的功能與分布：

1. IAA 促進細胞伸長、細胞分裂、維管束分化、頂芽優勢與向光性。
2. 這些功能多集中於植物的幼嫩生長區。
3. 芽尖分生組織與幼葉細胞代謝旺盛，也是色胺酸（tryptophan）與 IAA 合成酵素活性較高的部位。
4. 因此，芽尖及幼葉是傳統教材所列的主要 IAA 合成部位。

植物中最主要的色胺酸依賴型 IAA 合成途徑可概括為：

$$\text{Tryptophan} \xrightarrow{\text{TAA1/TAR}} \text{Indole-3-pyruvic acid, IPA} \xrightarrow{\text{YUCCA}} \text{IAA}$$

其中：

• TAA1/TAR（TRYPTOPHAN AMINOTRANSFERASE OF ARABIDOPSIS／TAA-RELATED）：將色胺酸轉換為吲哚-3-丙酮酸（indole-3-pyruvic acid, IPA）。
• YUCCA（YUC）黃素單加氧酶：將 IPA 氧化脫羧形成 IAA。

本題不要求計算，關鍵在於辨認 IAA 的主要合成組織，而不是判斷所有能合成 IAA 的部位。

選項分析

(A) 芽尖分生組織與幼葉：正確

芽尖分生組織與幼葉是植物最重要的幼嫩生長區，細胞分裂、伸長與分化活動旺盛，具有較高的 IAA 合成能力。