慈濟大學 101 年 《生物學》

核心觀念

本題考查真核細胞中 RNA polymerase II（RNA 聚合酶 II）啟動轉錄所需的條件，以及轉錄前調控與轉錄後加工的先後順序。

真核基因的轉錄通常需要：

1. 轉錄因子（transcription factors）先辨認並結合啟動子（promoter）或增強子（enhancer）。
2. 一般轉錄因子（general transcription factors）與 RNA polymerase II 組成轉錄起始複合體（transcription initiation complex）。
3. DNA 在啟動子附近局部解開，形成轉錄泡（transcription bubble）。
4. RNA polymerase II 以模板 DNA 股進行 RNA 合成。

因此，從題目所給選項判斷，官方答案所要強調的是：必須先有數個轉錄因子結合啟動子，才能招募並定位 RNA polymerase II，進而啟動轉錄。

解題方法

判斷各選項在轉錄流程中的位置即可：

• 轉錄因子結合啟動子：屬於轉錄啟動前的調控步驟。
• DNA 雙股局部解開：通常發生於轉錄起始複合體組裝之後。
• $5'$ 端加帽與內含子移除：屬於轉錄後的 RNA 加工，發生在 RNA 已經被轉錄出來之後。

真核細胞中，RNA polymerase II 本身通常不能單獨辨認啟動子，必須依靠轉錄因子協助。以常見的 RNA polymerase II 轉錄為例，轉錄因子 TFIID 中的 TBP（TATA-binding protein）可辨認 TATA box，其他一般轉錄因子如 TFIIA、TFIIB、TFIIF、TFIIE、TFIIH 以及 Mediator 等共同協助形成起始複合體。

其中，TFIIH 具有解旋酶（helicase）活性，可使啟動子附近的 DNA 局部解開；因此 DNA 解開通常是轉錄起始複合體形成後的事件。

選項分析

(A) DNA 雙股完全解開並且暴露啟動子（promoter）

錯誤。

DNA 在轉錄時不會整條雙股完全解開，而是在啟動子及轉錄中的基因區域形成局部解開的轉錄泡。過度強調「雙股完全解開」不符合真核細胞轉錄的實際機制。

此外，啟動子並不是必須等 DNA 完全解開後才被辨認。轉錄因子可先辨認雙股 DNA 上的特定序列，並結合啟動子，接著才由轉錄起始複合體促進局部 DNA 解鏈。

(B) 數個轉錄因子（transcription factor）結合啟動子（promoter）

正確，亦為官方公布答案。

核心觀念

本題考的是植物細胞間的「共質運輸」（symplast transport）。

植物組織中的細胞質可藉由細胞壁上的胞間連絲（plasmodesmata）彼此連通，形成連續的共質體（symplast）。物質可在細胞質之間移動，但胞間連絲具有大小排除限制與選擇性調控，因此並非所有細胞內物質都能自由通過。

共質運輸可傳遞：

• 小分子與離子
• 糖類等光合作用產物
• 特定 RNA，例如 mRNA
• 部分蛋白質
• 某些植物病毒的核酸與蛋白質

其中，mRNA 與蛋白質的運輸常涉及胞間連絲通透性的調控，以及特定的運輸訊號或伴護蛋白。

解題方法

判斷本題的關鍵，是區分「可經由胞間連絲進行細胞間訊息或代謝物運輸的物質」與「通常不會作為共質運輸物質的核酸」。

共質運輸的典型物質包括糖、mRNA 與蛋白質；DNA 則通常留在細胞核或細胞器內，並不屬於一般植物細胞間共質運輸的物質。

因此，不包含於共質運輸的是 DNA。

選項分析

(A) 糖（sugars）—錯誤選項

糖類是植物細胞間運輸的重要物質，尤其是蔗糖（sucrose）。

葉肉細胞進行光合作用後，產生的三碳糖可經由代謝形成蔗糖，再輸送至篩管，供植物其他部位使用。蔗糖在部分組織中可透過共質途徑，經由胞間連絲由一個細胞移動至相鄰細胞。

因此，糖是共質運輸中常見的物質。

(B) mRNA—錯誤選項

mRNA 並非只能留在產生它的細胞中。某些植物 mRNA 可透過胞間連絲移動至鄰近細胞，進而在目的細胞中進行轉譯，發揮「移動性訊息分子」的作用。

這種運輸通常不是 mRNA 自由擴散，而是受到：

• mRNA 特定結構或序列
• RNA-binding protein（RNA 結合蛋白）
• 胞間連絲通透性調節

等因素影響。

核心觀念

本題考的是蛋白質「模組化結構」與真核生物基因演化中的「外顯子跳動」（exon shuffling）。

許多蛋白質由數個功能獨立的結構區域組成，稱為蛋白質結構域（protein domain）。每個 domain 往往具有特定功能，例如：

• DNA 結合
• 蛋白質交互作用
• 酵素催化
• 膜結合
• 訊息傳遞

真核生物基因的外顯子（exon）常對應蛋白質中的一個 domain 或 domain 的一部分。若不同基因之間發生重組，使某一個外顯子被移入另一個基因，便能形成「共享相同功能區域、但其餘區域不同」的新蛋白質。

這種利用外顯子重新組合蛋白質模組的演化機制，稱為外顯子跳動（exon shuffling）。

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解題方法

題幹指出：

1. 兩個真核生物的蛋白質具有相同的一個 domain。
2. 其餘區域皆不相同。

關鍵在於「只有一個結構域相同，其他區域不同」。這表示兩個蛋白質很可能各自由不同的外顯子組合而成，但其中共享一個代表特定功能的外顯子或外顯子模組。

因此，最符合題意的機制是：

$$\text{不同外顯子重新組合} \longrightarrow \text{不同蛋白質共享某一功能 domain}$$

這正是外顯子跳動的典型結果。

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選項分析

(A) 基因複製（duplication）錯誤

基因複製是整個基因或基因片段被複製，形成額外的基因拷貝。複製後的基因可因突變而產生新功能，這是基因家族形成的重要來源。

若發生的是完整基因複製，通常會使兩個基因在整體序列與蛋白質結構上具有較高相似性。題幹描述的是「只有一個 domain 相同，而其他區域皆不同」，較符合單一外顯子或 domain 被重新組合，而不是整條基因被複製。

因此，基因複製不是本題最適合的解釋。

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(B) RNA 剪接（RNA splicing）錯誤

RNA 剪接是在真核生物中，將前體 mRNA（pre-mRNA）中的 intron 移除，並將 exon 接合成成熟 mRNA 的過程。

基本反應可表示為：

$$\text{pre-mRNA} \xrightarrow{\text{spliceosome}} \text{成熟 mRNA}$$

其中 spliceosome（剪接體）主要由 small nuclear RNA（snRNA）與蛋白質組成，負責辨認剪接位置並移除 intron。

RNA 剪接主要發生在同一個基因的轉錄後加工階段。選擇性剪接（alternative splicing）確實能使同一基因產生多種蛋白質，但這些蛋白質通常來自同一基因，差異是部分 exon 是否被納入成熟 mRNA。

核心觀念

本題考查 DNA 重組技術中的「載體」（vector）定義。

載體是能夠攜帶外源 DNA，並將其導入活細胞中，使外源 DNA 得以複製、表現或進一步分析的 DNA 分子。常見載體包括：

• 質粒（plasmid）
• 噬菌體（bacteriophage）
• 黏接型人工染色體（YAC）
• 細菌人工染色體（BAC）
• 病毒載體（viral vector）

在基礎 DNA 重組實驗中，最常見的載體是質粒。質粒通常具有複製起點（origin of replication）、選擇標誌基因（selectable marker），並含有可供外源 DNA 插入的限制酶切位點。

典型流程如下：

1. 以限制酶（restriction enzyme）切開目的 DNA 與質粒。
2. 使兩者產生互補的末端。
3. 由 DNA 連接酶（DNA ligase）將目的 DNA 接入質粒。
4. 將重組質粒導入細菌等活細胞。
5. 利用選擇標誌篩選含有重組 DNA 的細胞。

因此，載體的重點在於「攜帶並轉移 DNA 進入活細胞」。

解題方法

判斷 vector 的關鍵，是看選項描述的是：

• 切割 DNA 的工具；
• DNA 片段本身的末端結構；
• 基因變異的標誌；
• 還是能攜帶 DNA 並將其導入細胞的分子。

只有質粒具有 DNA 載體的功能，可攜帶外源 DNA 並在宿主細胞中複製。因此正確答案為（D）。

選項分析

（A）可以將 DNA 切割為許多特定片段的酵素——錯誤

這是限制酶（restriction enzyme）的功能，不是載體。

限制酶能辨認特定的 DNA 序列，稱為限制酶切位點（restriction site），並在特定位置切割 DNA。例如某些限制酶會產生具有互補單股突出端的黏性末端。限制酶負責「切割」，質粒載體則負責「攜帶與轉移」。

核心觀念

本題考查「轉錄」（transcription）時，RNA 聚合酶（RNA polymerase）如何利用 DNA 模板股（template strand）合成互補的 RNA。

轉錄配對規則如下：

DNA 模板股鹼基	RNA 鹼基
A（腺嘌呤）	U（尿嘧啶）
T（胸腺嘧啶）	A（腺嘌呤）
G（鳥嘌呤）	C（胞嘧啶）
C（胞嘧啶）	G（鳥嘧啶）

重點是：RNA 使用尿嘧啶 U，不使用 DNA 的胸腺嘧啶 T。

解題方法

題目給出的 DNA 模板序列為：

$$\text{A-G-C-C-A-T}$$

逐一按照 DNA 模板股與 RNA 的互補配對：

• A 配對 U
• G 配對 C
• C 配對 G
• C 配對 G
• A 配對 U
• T 配對 A

因此合成的 RNA 序列為：

$$\text{U-C-G-G-U-A}$$

所以選擇：

選項分析

(A) A-G-C-C-A-T

錯誤。此序列與 DNA 模板股完全相同，屬於把模板 DNA 直接抄寫，沒有進行互補配對。轉錄產物 RNA 必須與模板股互補。

(B) T-C-G-G-T-A

核心觀念

本題考查細胞大小與「表面積／體積比」的關係。細胞與外界進行物質交換時，主要依賴細胞膜表面積；細胞內物質的需求量則與體積相關。因此，細胞越小，通常具有越大的表面積／體積比，有利於氧氣、養分進入及代謝廢物排出。

幾何上，若形狀相同，線性尺度放大為原來的 $k$ 倍：

$$\text{表面積} \propto k^2$$ $$\text{體積} \propto k^3$$

因此：

$$\frac{\text{表面積}}{\text{體積}} \propto \frac{k^2}{k^3}=\frac{1}{k}$$

細胞變大時，總表面積增加，但體積增加得更快，所以每單位體積所分配到的表面積反而減少。

解題方法

題幹比較兩個「形狀相同、大小不同」的細胞，可直接以立方體說明。

設較小細胞邊長為 $a$，較大細胞邊長為 $2a$：

較小細胞：

$$S_1=6a^2,\qquad V_1=a^3$$ $$\frac{S_1}{V_1}=\frac{6}{a}$$

較大細胞：

$$S_2=6(2a)^2=24a^2$$ $$V_2=(2a)^3=8a^3$$ $$\frac{S_2}{V_2}=\frac{24a^2}{8a^3}=\frac{3}{a}$$

可見較大細胞的總表面積確實較大，但其表面積／體積比只有較小細胞的一半。細胞變大也會使粒線體與細胞外氧來源的平均距離增加，而非減少。

選項分析

(A) 具有較大的表面積

若僅比較「總表面積」，形狀相同而體積較大的細胞確實具有較大的表面積。以球形細胞為例：

$$S=4\pi r^2$$

半徑增加時，表面積會增加。

因此，依通常幾何與細胞生物學定義，(A) 的敘述本身是正確的；但它未指出細胞交換物質時更重要的「每單位體積表面積」。

(B) 每單位體積有較大的表面積

依標準幾何關係，形狀相同時：

核心觀念

本題考查細胞骨架（cytoskeleton）在細胞分裂各階段的功能，以及藥物 cytochalasin B 對肌動蛋白（actin）的抑制作用。

Cytochalasin B 會結合肌動蛋白絲（F-actin）的末端，尤其影響其聚合與延伸，使肌動蛋白微絲（actin microfilament）的正常重組受到干擾。細胞分裂時，肌動蛋白與 myosin II（肌球蛋白 II）共同形成收縮環（contractile ring），負責產生收縮力，使細胞形成裂溝並完成胞質分裂。

動物細胞胞質分裂的主要機轉為：

1. 紡錘體在後期完成染色體分離。
2. 紡錘體中央區域的訊號誘導細胞赤道部位形成 actin–myosin contractile ring。
3. 收縮環逐漸收縮，造成裂溝（cleavage furrow）。
4. 裂溝加深，最終將一個細胞分成兩個子細胞。

因此，抑制 actin 功能會直接干擾裂溝形成與胞質分裂。

解題方法

判斷本題的關鍵，是將每個選項所涉及的細胞骨架與 actin、microtubule（微管）的功能分開：

• actin microfilament：主要參與細胞形狀改變、細胞爬行、肌肉收縮與胞質分裂。
• microtubule：主要構成紡錘體，負責染色體排列、分離與部分細胞形狀變化。
• DNA polymerase 等酵素：負責 DNA 複製，與 actin 無直接關係。

Cytochalasin B 主要破壞 actin 微絲的聚合與功能，所以應選擇直接依賴 actin 收縮環的胞質分裂作用，即 (A)。

選項分析

(A) 裂溝的形成與胞質分裂——正確

動物細胞的胞質分裂依賴 actin 與 myosin II 組成的收縮環。

收縮環位於細胞赤道面，actin filament 提供可供 myosin II 拉動的軌道；myosin II 與 actin 交互作用，使收縮環直徑逐漸縮小，細胞膜因而向內凹陷，形成裂溝。

Cytochalasin B 抑制 actin filament 的聚合與重組，會使收縮環無法正常形成或收縮，造成裂溝形成受阻，胞質分裂無法順利完成。因此本選項正確。

(B) 紡錘體附著上著絲粒——錯誤

核心觀念

肌肉細胞與神經細胞通常具有相同的基因組（genome），但在細胞分化過程中，兩者會啟動與抑制不同的基因，因此產生不同的蛋白質、細胞結構與生理功能。

細胞分化的核心不是「擁有不同基因」，而是「表現不同基因」。基因表現主要包括：

1. 特定基因經由轉錄（transcription）產生 mRNA。
2. mRNA 經由轉譯（translation）產生特定蛋白質。
3. 蛋白質進一步形成細胞結構，或執行細胞功能。

例如：

• 肌肉細胞會大量表現與收縮相關的基因，製造 myosin（肌凝蛋白）、actin（肌動蛋白）、troponin（肌鈣蛋白）等蛋白質。
• 神經細胞會表現與軸突、突觸、神經傳導物質及離子通道相關的基因，例如特定 neurotransmitter receptor（神經傳導物質受體）與 voltage-gated ion channel（電壓閘控離子通道）基因。

因此，雖然兩類細胞的 DNA 大致相同，基因表現模式（gene expression pattern）不同，便形成不同的細胞型態與功能。

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解題方法

判斷本題的關鍵，是區分下列三個概念：

• 是否含有某基因
• 是否表現某基因
• 是否使用不同的遺傳密碼或細胞機器

在一般多細胞生物中，身體各種體細胞多由同一個受精卵發育而來，原則上擁有相同的染色體與基因組。細胞分化時，受到 transcription factor（轉錄因子）、細胞間訊息傳遞及 epigenetic regulation（表觀遺傳調控）影響，使不同細胞選擇性地開啟或關閉不同基因。

因此：

$$\text{相同基因組}+\text{不同基因表現模式} \longrightarrow \text{不同細胞型態與功能}$$

本題問「最大的不同點」，應選擇最能解釋細胞分化的選項，即「表現不同的基因」。

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選項分析

(A) 表現不同的基因

正確。

肌肉細胞與神經細胞通常含有相同的基因組，但會選擇性表現不同的基因。不同的基因表現會導致：

• 製造不同種類與數量的蛋白質
• 形成不同的細胞骨架與胞器配置
• 具備不同的訊息傳遞及生理功能

例如肌肉細胞表現肌肉收縮相關基因，神經細胞則表現神經傳導與突觸功能相關基因。這正是細胞分化造成差異的主要機制。

核心觀念

本題考查細胞呼吸作用的場所，以及氰化物（cyanide）對電子傳遞鏈的抑制作用。

真核細胞利用氧氣產生大量 ATP，主要是在粒線體內進行氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）。電子傳遞鏈位於粒線體內膜，主要複合體包括：

• 複合體 I：NADH dehydrogenase
• 複合體 II：succinate dehydrogenase
• 複合體 III：cytochrome $bc_1$ complex
• 複合體 IV：cytochrome c oxidase（細胞色素 $c$ 氧化酶）
• ATP synthase（ATP 合成酶）

氰化物會與複合體 IV 的金屬中心，尤其是 cytochrome $a_3$ 的鐵，以及相關的銅中心結合，阻斷電子傳遞鏈最後一步，使電子無法傳給氧氣形成水：

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

因此，質子無法持續由粒線體基質泵送至膜間腔，跨內膜的質子濃度梯度逐漸消失，ATP synthase 也無法利用質子回流合成 ATP。

解題方法

題幹已指出氰化物會與「產生 ATP 過程中的一個酵素」結合。判斷關鍵是：

1. 大量 ATP 的主要產生過程是氧化磷酸化。
2. 氧化磷酸化的電子傳遞鏈與 ATP synthase 位於粒線體內膜。
3. 氰化物主要抑制電子傳遞鏈末端的 cytochrome c oxidase。
4. 因此，細胞暴露於氰化物時，大多數與此酵素結合的氰化物會集中在粒線體。

電子傳遞鏈的關鍵流程如下：

$$\ce{NADH -> 複合體I -> Q -> 複合體III -> cytochrome c -> 複合體IV -> O2}$$

氰化物卡在複合體 IV 將電子傳給 $\ce{O2}$ 的步驟，造成電子傳遞、質子梯度與 ATP 合成同時受阻。

選項分析

(A) 粒線體（mitochondria）—正確

核心觀念

本題考查「光合磷酸化」與其他磷酸化方式的機轉比較。

光合磷酸化（photophosphorylation）是植物、藻類及藍綠菌利用光能，驅動電子傳遞鏈，使膜兩側形成質子濃度梯度，再由 ATP synthase（ATP 合成酶）利用質子回流所釋放的能量合成 ATP：

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

其核心機制是：

1. 光能激發葉綠素，使電子進入電子傳遞鏈。
2. 電子傳遞過程將 $\ce{H+}$ 運送至類囊體腔（thylakoid lumen）。
3. 類囊體膜兩側形成電化學質子梯度。
4. $\ce{H+}$ 經由 ATP synthase 回流至基質側。
5. ATP synthase 利用此能量催化 ATP 生成。

這種「電子傳遞鏈建立質子梯度，再以化學滲透作用（chemiosmosis）製造 ATP」的機制，與細胞呼吸作用中的氧化磷酸化最相似。

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解題方法

判斷各選項時，應先確認題目問的是「磷酸化作用的機制」，而不是單純比較是否會產生 ATP。

光合磷酸化的關鍵判斷字是：

電子傳遞鏈 → 質子梯度 → ATP synthase → ATP

只要選項也具有相同的流程，即可判定為最相似者。細胞呼吸作用中的氧化磷酸化正是利用呼吸鏈將電子傳遞給氧氣，建立粒線體內膜兩側的質子梯度，再由 ATP synthase 合成 ATP，因此答案為 B。

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選項分析

(A) 醣解作用（glycolysis）中受質的磷酸化——錯誤

醣解作用中的受質層級磷酸化（substrate-level phosphorylation），是由高能量磷酸基直接從受質轉移至 ADP，形成 ATP，不需要電子傳遞鏈、膜上質子梯度或 ATP synthase。

醣解作用中有兩個受質層級磷酸化步驟：

1. Phosphoglycerate kinase：

$$\ce{1,3-bisphosphoglycerate + ADP -> 3-phosphoglycerate + ATP}$$

2. Pyruvate kinase：

$$\ce{phosphoenolpyruvate + ADP -> pyruvate + ATP}$$

此類反應是「直接轉移磷酸基」，與光合磷酸化的化學滲透機制不同，因此不是最佳答案。

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(B) 細胞呼吸作用中的氧化磷酸化——正確

氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）發生於真核細胞粒線體內膜。

其主要過程為：

1. $\ce{NADH}$ 將電子交給電子傳遞鏈的 Complex I；$\ce{FADH2}$ 將電子交給 Complex II。
2. 電子依序經過 ubiquinone（輔酶 Q）、Complex III、cytochrome c 及 Complex IV。
3. Complex I、III、IV 利用電子傳遞釋放的能量，將 $\ce{H+}$ 泵入膜間腔。
4. 膜間腔累積的 $\ce{H+}$ 經由 ATP synthase 回流至粒線體基質。
5. ATP synthase 利用質子動力勢合成 ATP。
6. 電子最後交給氧氣，形成水：

核心觀念

本題考查細胞膜蛋白的分類，關鍵在於蛋白質是否具有嵌入脂雙層內部的疏水性區域。

脂雙層中央由脂肪酸尾部形成，屬於疏水環境；能穩定嵌入其中的蛋白質，通常具有一段或多段疏水性胺基酸序列。相反地，僅分布在膜表面、未進入脂雙層疏水核心的蛋白質，稱為周邊蛋白。

解題方法

判斷方式是看各選項是否屬於「膜內嵌型蛋白質」：

• 若蛋白質本身含有穿越脂雙層的疏水性區段，屬於跨膜蛋白或整合蛋白。
• 若蛋白質位於細胞膜表面，主要靠非共價作用力與膜表面或其他膜蛋白結合，則屬於周邊蛋白。
• 若為 integrin，則是具有跨膜區段的細胞黏附受體，屬於整合膜蛋白。

因此，沒有嵌在脂雙層中的疏水性部分者為周邊蛋白。

選項分析

(A) 跨膜蛋白（transmembrane protein）錯誤

跨膜蛋白會穿越整個脂雙層。其跨膜區段通常富含疏水性胺基酸，例如 leucine、isoleucine、valine、phenylalanine 等，以便與脂肪酸尾部形成疏水性作用。

因此，跨膜蛋白必定具有嵌入脂雙層疏水核心的部分。

(B) 整合蛋白（integral protein）錯誤

整合蛋白是廣義的膜內嵌蛋白，部分結構會進入脂雙層內部。跨膜蛋白屬於整合蛋白的一種，但整合蛋白也可能只嵌入膜的一側，而不一定完整穿越脂雙層。

無論是否貫穿整個膜，整合蛋白都具有與脂雙層疏水區域接觸的結構，因此不是本題答案。

(C) 周邊蛋白（peripheral protein）正確

周邊蛋白位於脂雙層表面，不會深入脂雙層的疏水核心，也沒有嵌入膜內的疏水性區段。

核心觀念

本題考查細胞凋亡（apoptosis）的特徵與分子機轉。細胞凋亡是由細胞內建的程式化死亡機制，具有高度調控性，通常包括：

• 細胞接受死亡訊號並啟動細胞傳遞途徑。
• 半胱胺酸蛋白酶（caspase）級聯反應被活化。
• 細胞骨架與核蛋白被分解。
• DNA 被切割成片段。
• 細胞縮小、染色質凝縮，並形成凋亡小體（apoptotic bodies）。
• 細胞膜通常維持完整，隨後由吞噬細胞清除。

因此，細胞凋亡的典型特徵是「細胞有秩序地拆解」，而不是細胞膜破裂並造成細胞內容物外洩。

解題方法

判斷各選項是否屬於細胞凋亡，可依序檢查其是否符合下列三個核心特徵：

1. 是否涉及死亡訊號的啟動？
2. 是否涉及凋亡相關酵素的活化？
3. 是否符合細胞凋亡的形態與生化結果？

細胞凋亡的重要路徑如下：

• 外源性路徑（extrinsic pathway）：死亡受體（death receptor）接受訊號後，活化 initiator caspase，例如 caspase-8。
• 內源性路徑（intrinsic pathway）：粒線體釋放細胞色素 c（cytochrome c），與 Apaf-1 及 ATP 組成 apoptosome，活化 caspase-9。
• 兩條路徑最後都可活化 executioner caspases，例如 caspase-3、caspase-6、caspase-7，進一步分解細胞內蛋白質。

選項分析

(A) DNA 片段化（fragmentation）

正確。DNA 片段化是細胞凋亡的典型特徵。

在凋亡過程中，執行者 caspase，特別是 caspase-3，會切割 ICAD（inhibitor of CAD）。ICAD 原本抑制 CAD（caspase-activated DNase），當 ICAD 被切割後，CAD 被釋放並活化，進而切割核 DNA，形成規則性的 DNA 片段。

此過程常造成 DNA ladder（DNA 梯狀條帶），也是實驗上辨認細胞凋亡的重要依據。

(B) 細胞傳遞途徑（cell-signaling pathway）

正確。細胞凋亡不是突然發生的細胞破裂，而是由細胞訊息傳遞途徑所控制的程式化死亡。

例如：

核心觀念

本題考查減數分裂前期 I（prophase I）中，同源染色體配對與四分體（tetrad）的形成。

人類體細胞具有 $2n=46$ 條染色體，包含 $23$ 對同源染色體。減數分裂開始前，DNA 先完成複製，因此每條染色體由兩條姊妹染色分體組成。

在前期 I：

• 每一對同源染色體彼此聯會（synapsis）。
• 一條複製後的同源染色體含有 $2$ 條姊妹染色分體。
• 一對同源染色體合計含有 $4$ 條染色分體，稱為一個四分體。

因此，一個四分體是由一對同源染色體所形成，而不是由單一染色體形成。

解題方法

人類具有：

$$\frac{46\text{ 條染色體}}{2\text{ 條／同源染色體對}}=23\text{ 對同源染色體}$$

每一對同源染色體在前期 I 聯會形成一個四分體，因此：

$$23\text{ 對同源染色體}=23\text{ 個四分體}$$

所以正確答案為 (C) 23。

需注意，DNA 複製會使染色分體數增加，但不會增加染色體對的數目。複製後細胞仍有 $46$ 條染色體，只是共有 $92$ 條染色分體；這些染色體配對後仍形成 $23$ 個四分體。

選項分析

核心觀念

本題考查真核細胞內各「胞器（Organelles）」與「細胞骨架（Cytoskeleton）」的生理功能配對。重點在於區分三種主要的細胞骨架纖維——微絲（Microfilaments / Actin filaments）、**中間絲（Intermediate filaments）與微管（Microtubules）**各自專屬的分子組成、運動蛋白（Motor proteins）及生理機制（如肌肉收縮、細胞分裂、胞內運輸等）。

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解題方法

解題切入點為比對各選項所述胞器／結構與其最主要的代表性功能：

1. 檢視核醣體、高基氏體、粒線體的基本胞器生理功能是否相符。
2. 針對「肌肉收縮（Muscle contraction）」機轉，辨析其滑動學說（Sliding filament theory）所依賴的蛋白質纖維到底是微絲（肌動蛋白）還是微管（微管蛋白）。

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選項分析

• (A) 正確：
  核醣體（Ribosome）由核醣體 RNA（rRNA）與蛋白質構成，是細胞進行轉譯作用（Translation）、合成多肽鏈與蛋白質的分子機器。游離核醣體主要合成細胞質內部使用的蛋白質；附著於粗糙內質網（Rough ER）上的核醣體則合成膜蛋白、分泌蛋白及溶體水解酶。

• (B) 正確：
  高基氏體（Golgi apparatus）是內膜系統（Endomembrane system）的中樞，由順面（cis face）接收來自內質網的囊泡，負責修飾（如蛋白質醣基化 Glycosylation）、分類、包裝細胞產物，並由反面（trans face）形成分泌囊泡將其分裝與運輸至溶體、細胞膜或分泌至細胞外（胞吐作用 Exocytosis）。

• (C) 正確：
  **粒線體（Mitochondria）具雙層膜結構，是真核細胞進行有氧呼吸（Aerobic cellular respiration）**的主要場所。

核心觀念

1. 核型分析（Karyotyping）的定義與解析度：

• 核型分析是將細胞刺激分裂後，利用秋水仙素（colchicine）抑制紡錘絲形成，將細胞阻斷於細胞分裂中期（metaphase）。
• 經固定、低張處理與特殊染色（如 Giemsa 顯帶染色，G-banding）後，在光學顯微鏡下觀察染色體，並依染色體的大小、著絲粒（centromere）位置及條帶分布進行成對排列與照相。
• 檢測範疇：能直接觀察染色體數目異常（aneuploidy, polyploidy）以及大片段的染色體結構異常（如顯微鏡下可見的缺失 deletion、重複 duplication、倒位 inversion、易位 translocation，解析極限通常約為 $5\sim 10\text{ Mb}$）。
• 無法檢測的項目：無法檢驗顯微鏡解析度以下的「單一基因突變（gene mutation/point mutation）」、「微小缺失」或「多基因遺傳／複雜型疾病（multifactorial diseases）」。

2. 性別決定與遺傳性疾病分類：

• 人類性別主要由性染色體組成決定（男性為 $46,\text{XY}$；女性為 $46,\text{XX}$）。
• 染色體非整倍體疾病（如第 21 對三染色體症、性染色體單染色體症）可經核型分析明確診斷。
• 糖尿病（Diabetes mellitus）屬於典型的多因子遺傳疾病（polygenic/multifactorial disease），涉及多個基因位點與環境因子的交互作用，不具特異性的染色體巨觀異常。

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解題方法

本題切入點在於區分「染色體層次疾病／特徵」與「多基因／分子層次疾病」：

1. 檢視題目所問的遺傳特徵中，何者屬於染色體結構或數目上的巨觀變異（即光學顯微鏡可肉眼分辨者）。
2. 凡涉及性染色體組合（XY vs. XX）或整條染色體數目多寡（如三染色體症 Trisomy、單染色體症 Monosomy），皆能透過核型分析直接檢視。
3. 糖尿病非單一染色體數量或巨觀構造異常所致，因此無法藉由核型分析檢驗。

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選項分析

• (A) 性別：可檢視（不符題意）
  人類性別由第 23 對性染色體（Sex chromosomes）決定。女性為 $46,\text{XX}$，男性為 $46,\text{XY}$。在核型分析中，X 與 Y 染色體的大小與著絲粒位置差異極大（Y 染色體顯著小於 X 染色體），因此能輕易辨識胎兒的染色體性別。

核心觀念

本題考查人類 ABO 血型的複等位基因與遺傳方式。

ABO 血型由 $I^A$、$I^B$、$i$ 三種等位基因決定：

• $I^A$ 與 $I^B$ 彼此為共顯性。
• $i$ 對 $I^A$、$I^B$ 皆為隱性。
• A 型基因型：$I^A I^A$ 或 $I^A i$
• B 型基因型：$I^B I^B$ 或 $I^B i$
• AB 型基因型：$I^A I^B$
• O 型基因型：$ii$

解題方法

父母分別為 AB 型與 O 型，因此基因型必定是：

$$\text{AB 型：} I^A I^B$$ $$\text{O 型：} ii$$

AB 型父親或母親形成的配子可能帶有 $I^A$ 或 $I^B$；O 型父母只能產生帶有 $i$ 的配子。

配子組合如下：

AB 型配子	O 型配子	子代基因型	子代血型
$I^A$	$i$	$I^A i$	A 型
$I^B$	$i$	$I^B i$	B 型

因此，子女的血型只有 A 型或 B 型。

選項分析

• (A) A、B、AB、O：錯誤。
  A 型與 B 型確實可能出現，但 AB 型需要子代同時獲得 $I^A$ 與 $I^B$；O 型則需要基因型為 $ii$。

核心觀念

本題考查「X 染色體隱性遺傳」（X-linked recessive inheritance）。

色盲基因位於 X 染色體上，且為隱性基因。以正常等位基因 $X^N$、色盲等位基因 $X^c$ 表示：

• 男性為 $XY$，只有一條 X 染色體，基因型為 $X^cY$ 即表現色盲。
• 女性為 $XX$，必須同時具有兩個色盲等位基因，基因型為 $X^cX^c$ 才會表現色盲。
• 女性 $X^NX^c$ 為帶因者，通常不表現色盲。

解題方法

男性只有一條 X 染色體，因此稱為「半合子」（hemizygous）。只要這條 X 染色體帶有色盲基因，就會直接表現性狀。

女性有兩條 X 染色體，色盲基因必須成為同型合子才會表現：

$$\text{男性色盲： } X^cY$$ $$\text{女性色盲： } X^cX^c$$

若以色盲基因在 X 染色體上的頻率 $q$ 表示，在族群隨機配對且男女承受相同遺傳背景的條件下：

男性色盲機率為：

$$P(\text{男性色盲})=q$$

女性色盲機率為：

$$P(\text{女性色盲})=q^2$$

由於 $0<q<1$，所以：

$$q>q^2$$

核心觀念

本題考查人類雙循環系統中，血液的含氧狀態與心臟、血管的流向。

在正常成人循環中：

• 缺氧血：由全身組織回到右心，經肺動脈送往肺部。
• 含氧血：由肺部回到左心，經主動脈送往全身。

血液流向如下：

$$全身組織 \rightarrow 上、下腔靜脈 \rightarrow 右心房 \rightarrow 右心室 \rightarrow 肺動脈 \rightarrow 肺$$ $$肺 \rightarrow 肺靜脈 \rightarrow 左心房 \rightarrow 左心室 \rightarrow 主動脈 \rightarrow 全身組織$$

肺部進行氣體交換時，血液釋放 $\ce{CO2}$、吸收 $\ce{O2}$，因此肺動脈內的血液雖然稱為「動脈血」，實際上屬於缺氧血。

解題方法

判斷各選項所列的管道與腔室是否全都流著缺氧血即可。

快速記憶：

• 右心房、右心室：缺氧血
• 上、下腔靜脈：缺氧血
• 肺動脈：缺氧血
• 左心房、左心室：含氧血
• 肺靜脈：含氧血
• 主動脈：含氧血

因此，符合「全部都是缺氧血」的組合為上下腔靜脈、右心房、右心室與肺動脈。

選項分析

(A) 肺靜脈、左心房、左心室、主動脈

核心觀念

本題考查細胞膜的**滲透作用（osmosis）**與溶液的張力：

• 低張溶液（hypotonic solution）：細胞外溶質濃度較低，水分進入細胞，細胞膨脹。
• 等張溶液（isotonic solution）：細胞內外有效溶質濃度相近，水分進出大致平衡，細胞體積維持。
• 高張溶液（hypertonic solution）：細胞外溶質濃度較高，水分離開細胞，細胞皺縮。

紅血球具有細胞膜，但沒有植物細胞那樣的細胞壁，因此大量吸水後無法承受內部壓力，會發生溶血（hemolysis）。

滲透方向可用下式表示：

$$\text{水分由低溶質濃度處，移向高溶質濃度處}$$

解題方法

判斷各選項對紅血球的影響，重點在於比較細胞外液與紅血球細胞內液的有效溶質濃度。

純水幾乎不含溶質，對紅血球而言屬於極端低張環境。紅血球細胞內含有蛋白質、離子及其他溶質，細胞外純水的溶質濃度遠低於細胞內，因此水分會經由細胞膜大量進入紅血球。

水分進入後：

$$\text{紅血球膨脹} \rightarrow \text{細胞膜破裂} \rightarrow \text{溶血}$$

因此正確答案為純水。

選項分析

(A) 純水：正確

核心觀念

本題考查血液運輸二氧化碳（$\ce{CO2}$）的主要形式，以及紅血球內的碳酸氫根形成反應。

血液中的二氧化碳主要有三種運輸形式：

1. 約 $70\%$ 以碳酸氫根（$\ce{HCO3^-}$）形式存在。
2. 約 $20\%$ 至 $23\%$ 與血紅素的 globin（珠蛋白）結合，形成 carbaminohemoglobin（氨基甲醯血紅素）。
3. 約 $7\%$ 至 $10\%$ 直接溶解於血漿中。

因此，大部分二氧化碳是以 $\ce{HCO3^-}$ 形式運輸。

解題方法

二氧化碳進入組織微血管後，擴散進入紅血球。在紅血球內，酵素 carbonic anhydrase（碳酸酐酶）催化二氧化碳與水的可逆反應：

$$\ce{CO2 + H2O <=>[carbonic\ anhydrase] H2CO3}$$

生成的 carbonic acid（碳酸，$\ce{H2CO3}$）再解離：

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

產生的 $\ce{H+}$ 多由去氧血紅素緩衝，而 $\ce{HCO3^-}$ 則離開紅血球進入血漿；為維持電荷平衡，氯離子（$\ce{Cl^-}$）進入紅血球，此過程稱為 chloride shift（氯離子轉移）。

所以，題目問「血液中大部分的二氧化碳以何種方式運輸」，關鍵是辨認二氧化碳會經由「碳酸酐酶—碳酸—碳酸氫根」這條路徑，主要轉變成 $\ce{HCO3^-}$。

在肺部則發生相反方向的反應：

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

產生的 $\ce{CO2}$ 擴散至肺泡並呼出。

選項分析

(A) 直接與血紅素結合

核心觀念

本題考查消化系統各器官的主要功能，以及「膽汁」的來源與作用：

• 胃：胃蛋白酶（pepsin）開始分解蛋白質。
• 口腔：唾液澱粉酶（salivary amylase）開始分解澱粉。
• 小腸：完成大部分消化作用，並吸收營養物質。
• 大腸：主要吸收水分與電解質，形成糞便。
• 膽汁：由肝臟的肝細胞（hepatocytes）製造，儲存於膽囊，經膽管排入十二指腸。

解題方法

逐一比對「器官」與「主要功能」是否相符。題目問的是功能不符者，因此只要找出器官並不具備該功能的選項即可。

膽汁的正確流程為：

$$\text{肝臟製造膽汁} \rightarrow \text{膽囊儲存與濃縮} \rightarrow \text{十二指腸接受膽汁}$$

膽汁本身不含主要消化酵素，主要功能是將脂肪乳化成較小的脂肪滴，增加脂肪與脂肪酶的接觸面積。

選項分析

(A) 胃 → 消化蛋白質：正確

胃腺分泌胃蛋白酶原（pepsinogen），在胃酸作用下轉變為胃蛋白酶：

$$\text{Pepsinogen} \xrightarrow{\ce{HCl}} \text{Pepsin}$$

胃蛋白酶將蛋白質水解為較短的多胜肽，因此胃確實參與蛋白質消化。蛋白質的消化會在小腸中由胰蛋白酶（trypsin）、胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）及胜肽酶等酵素繼續完成。

(B) 口腔 → 消化澱粉：正確

核心觀念

本題考查下視丘—腦下垂體—甲狀腺軸（hypothalamus–pituitary–thyroid axis, HPT axis）的內分泌調控，以及甲狀腺機能減退症的病理位置。

正常調控路徑如下：

$$\text{下視丘} \xrightarrow{\text{TRH}} \text{腦下垂體前葉} \xrightarrow{\text{TSH}} \text{甲狀腺} \xrightarrow{} \text{T}_4、\text{T}_3$$

其中：

• TRH（thyrotropin-releasing hormone，促甲狀腺素釋放激素）刺激腦下垂體前葉分泌 TSH。
• TSH（thyroid-stimulating hormone，甲狀腺刺激素）刺激甲狀腺合成與分泌甲狀腺素。
• 甲狀腺主要分泌 T4（thyroxine，四碘甲狀腺素），少量分泌 T3（triiodothyronine，三碘甲狀腺素）。
• 周邊組織可將 T4 脫碘轉換成活性較強的 T3。
• T3、T4 對下視丘與腦下垂體具有負回饋作用，抑制 TRH 與 TSH 分泌。

甲狀腺素合成需要碘，主要步驟包括：

1. 甲狀腺濾泡細胞攝取碘離子。
2. 碘離子經 thyroid peroxidase（TPO，甲狀腺過氧化酶）氧化。
3. 碘化 thyroglobulin（甲狀腺球蛋白）上的 tyrosine，形成 MIT 與 DIT。
4. DIT 與 DIT 結合形成 T4；MIT 與 DIT 結合形成 T3。

題目特別指出「碘含量正常」，表示甲狀腺機能低下不是由於碘缺乏所造成，應從 HPT 軸中其他部位的調控異常判斷。

解題方法

甲狀腺機能減退症表示體內 T3、T4 的作用不足。若碘供應正常，仍發生甲狀腺素不足，最直接的解釋是刺激甲狀腺的 TSH 分泌不足。

當 TSH 分泌低下時，甲狀腺受到的刺激減少，甲狀腺濾泡細胞合成與分泌 T3、T4 的能力下降，進而造成甲狀腺機能減退症。

這種由腦下垂體或下視丘異常所造成的甲狀腺機能低下，稱為：

• secondary hypothyroidism（次發性甲狀腺機能減退症）：主要病變在腦下垂體。
• tertiary hypothyroidism（三發性甲狀腺機能減退症）：主要病變在下視丘。

在本題選項中，最符合此機轉的是 TSH 分泌低下。

選項分析

(A) T3 的產量大於 T4

錯誤。

正常情況下，甲狀腺主要分泌 T4，T3 的直接分泌量較少。雖然 T3 的生理活性比 T4 強，但 T3 的產量大於 T4 並不是造成甲狀腺機能減退症的典型原因。

此外，若 T3 產量增加，通常不會導致甲狀腺素作用不足，反而可能造成甲狀腺機能亢進相關表現。因此此選項不適合解釋 hypothyroidism。

(B) TSH 分泌低下（hyposecretion）

核心觀念

本題測驗化學突觸（chemical synapse）的訊息傳遞機轉與神經傳導物質受器（neurotransmitter receptor）的分佈位置。
在神經系統的化學突觸中，動作電位到達突觸前軸突末梢（presynaptic axon terminal），引發電位敏感型鈣離子通道（voltage-gated $\ce{Ca^{2+}}$ channels）開啟，$\ce{Ca^{2+}}$ 流入突觸前神經元，促使裝載神經傳導物質的突觸小泡（synaptic vesicles）透過胞吐作用（exocytosis）釋出化學分子進入突觸間隙（synaptic cleft）。神經傳導物質經擴散作用穿越突觸間隙後，結合至**突觸後細胞膜（postsynaptic membrane）**上的專一性受器（離子通道型受器 ionotropic receptor 或代謝型受器 metabotropic receptor），進而改變突觸後膜對特定離子的通透性，誘發興奮性突觸後電位（EPSP）或抑制性突觸後電位（IPSP）。

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解題方法

從神經訊號的「單向傳導機制」切入分析：

1. 釋放端（突觸前）：神經傳導物質由突觸小泡貯存，經由突觸前膜釋放。
2. 接收端（突觸後）：作為親水性或小分子化學信號，神經傳導物質無法自由穿透磷脂質雙層，必須作用於目標細胞表面，即突觸後細胞膜（神經元樹突、細胞體或效應細胞表面）的外側受器上。
   因此，接受神經傳導物質並引發下游生理反應的受器必然位於突觸後細胞膜。

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選項分析

• (A) 錯誤：
  核膜（nuclear membrane）為雙層膜結構，主要調控細胞核與細胞質間的物質運輸。神經傳導物質大多為極性小分子（如乙醯膽鹼 $\ce{ACh}$、麩胺酸 glutamate、GABA 等）或神經胜肽，無法跨過細胞膜，不會直接作用於核膜上。核受器（nuclear receptors）通常是親脂性激素（如類固醇荷爾蒙 steroid hormones 或甲狀腺素 thyroid hormone）的結合對象。
• (B) 錯誤：

核心觀念

本題考查大腦皮質各功能區與其受損後產生的神經症狀。

韋尼克氏區（Wernicke's area）位於優勢半球的顳葉後上方，主要負責「語言理解」，包括理解聽到的語言及閱讀文字。多數人以左半球為語言優勢半球，因此左側韋尼克氏區受損時，會出現接受性失語（receptive aphasia，又稱 Wernicke aphasia）。

患者通常能流暢發聲，語句長度及語法表面上可能正常，但內容缺乏意義，且無法正確理解他人語言。

解題方法

本題可直接採用「腦區功能配對法」：

• Wernicke's area：語言理解
• Broca's area：言語產生
• Cerebellum：動作協調和平衡
• Fusiform face area：臉部辨認

題幹明確指出受損部位為韋尼克氏區，因此症狀應選擇與「理解語言」相關的選項。

選項分析

(A) 協調肢體動作

錯誤。肢體動作的協調、平衡及精細運動調節主要由小腦（cerebellum）負責。小腦受損可能造成步態不穩、動作失調、意向性震顫及肌肉動作協調障礙。

韋尼克氏區屬於語言相關的大腦皮質區，受損不會以肢體協調障礙為主要表現。

(B) 產生言語

錯誤。言語產生主要與布羅卡氏區（Broca's area）有關，位於優勢半球額葉下回附近。

核心觀念

本題考查大腦皮質（cerebral cortex）的功能分區，以及「記憶、節律與運動控制」在中樞神經系統中的主要負責部位。

判斷重點是：某功能是否以大腦皮質為主要執行或表現場所，而非只要與大腦有關就算是大腦皮質的核心功能。

• 短期記憶：主要涉及前額葉皮質（prefrontal cortex）。
• 長期記憶：長期儲存與提取廣泛依賴大腦皮質；海馬迴（hippocampus）負責記憶形成與鞏固。
• 晝夜節律：主要由下視丘的視交叉上核（suprachiasmatic nucleus, SCN）產生與調控。
• 步伐節奏：涉及大腦皮質的運動規劃與節奏控制，也整合基底核、小腦及脊髓運動迴路。

因此，官方答案為 (C)。

解題方法

先將選項分成兩類：

1. 與高等認知、記憶及隨意運動有關者，通常與大腦皮質密切相關。
2. 由特定皮質下中樞產生的生理節律，則不屬於大腦皮質的主要功能。

晝夜節律的核心機制如下：

視網膜接收光線後，訊息經視網膜下視丘徑（retinohypothalamic tract）傳至下視丘的視交叉上核。SCN 透過神經與體液訊號調控松果體（pineal gland）的褪黑激素（melatonin）分泌，進而同步睡眠、體溫、荷爾蒙分泌及其他生理活動。

細胞層級的晝夜節律涉及時鐘基因（clock genes）的轉錄－轉譯回饋迴路，例如：

• CLOCK 與 BMAL1 形成轉錄因子複合體。
• 促進 PER（period）與 CRY（cryptochrome）基因轉錄。
• PER、CRY 蛋白累積後抑制 CLOCK-BMAL1 活性。
• 蛋白質降解後解除抑制，形成約 24 小時的週期。

這套主要節律起搏系統位於下視丘 SCN，而非大腦皮質。

選項分析

(A) 短期記憶（short-term memory）

此選項正確，屬於大腦皮質的重要功能。

短期記憶是資訊在數秒至數十秒內暫時維持的能力，常與工作記憶（working memory）一併討論。前額葉皮質，尤其是背外側前額葉皮質（dorsolateral prefrontal cortex），可透過神經元持續放電，使資訊在短時間內保持活化。

例如，暫時記住一組電話號碼、心算中保留中間數值，都需要前額葉皮質參與。其功能不只是被動儲存，也包括注意力分配、資訊操作及行為決策。

(B) 長期記憶（long-term memory）

此選項正確，長期記憶的儲存與提取廣泛涉及大腦皮質。

核心觀念

本題考查礦物質（minerals）的主要生理功能，重點在於辨認各元素的典型作用：

• 鈣（calcium, $\ce{Ca^{2+}}$）：骨骼、牙齒、神經傳導、肌肉收縮與血液凝固。
• 鉀（potassium, $\ce{K+}$）：細胞內主要陽離子，維持膜電位、神經傳導、肌肉活動及酸鹼平衡。
• 鎂（magnesium, $\ce{Mg^{2+}}$）：多種酵素的輔因子，參與 ATP 利用、核酸合成、神經肌肉調節等。
• 鐵（iron, $\ce{Fe^{2+}/Fe^{3+}}$）：血紅素、肌紅素、細胞色素及鐵硫蛋白的重要組成。

解題方法

先將每個選項與該礦物質最具代表性的功能配對，再特別注意是否把某元素的功能移植到另一元素身上。

本題的關鍵辨識點是：

1. 「血液凝固」的主要礦物質是鈣，而非鎂。
2. 「體液平衡」主要涉及鈉、鉀、氯等電解質；鎂並非此功能的主要代表。
3. 鎂雖然具有多種重要功能，但不能因此把所有電解質或凝血功能歸給鎂。

因此，將「鎂」與「體液平衡和血液凝固」直接配對的選項錯誤。

選項分析

(A) 鈣→與形成骨骼和神經肌肉的功能有關

正確。

鈣約有九成以上儲存在骨骼與牙齒中，和磷酸根形成羥磷灰石（hydroxyapatite），提供骨骼硬度。骨骼中的鈣可表示為含鈣磷酸鹽結構，例如：

$$\ce{Ca10(PO4)6(OH)2}$$

鈣也參與神經肌肉功能：

• 神經末梢內的 $\ce{Ca^{2+}}$ 內流會促使突觸小泡釋放神經傳導物質。
• 肌肉收縮時，$\ce{Ca^{2+}}$ 與 troponin（肌鈣蛋白）結合，使 actin（肌動蛋白）與 myosin（肌凝蛋白）產生交互作用。
• 血液凝固反應中的 coagulation factor IV（凝血因子 IV）即為 $\ce{Ca^{2+}}$。

因此本選項敘述正確。

(B) 鉀→與酸鹼平衡與神經肌肉的功能有關

正確。

鉀是細胞內液最重要的陽離子，對靜止膜電位與動作電位形成十分重要。神經與肌肉細胞必須依靠 $\ce{Na+}/\ce{K+}$ ATPase 維持離子梯度：

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

此泵浦每消耗一個 ATP，通常將 3 個 $\ce{Na+}$ 移出細胞、2 個 $\ce{K+}$ 移入細胞，藉此維持神經傳導與肌肉收縮所需的膜電位。

核心觀念

本題考查動物體溫調節的兩種主要方式：

• 外溫動物（ectotherm）：體溫主要受外界環境溫度影響，所需熱能主要由環境吸收，例如曬太陽、接觸溫暖地面或進入較溫暖水域。
• 內溫動物（endotherm）：體熱主要由體內代謝活動產生，尤其來自細胞呼吸所釋放的能量，因此能以生理機制維持相對穩定的體溫。

內溫動物的核心熱源可追溯至有機物氧化。例如葡萄糖經由糖解作用、檸檬酸循環與電子傳遞鏈進行分解：

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

其中部分能量以 ATP 形式儲存，另一部分則以熱能形式釋放。內溫動物也可透過增加代謝率、肌肉顫抖及非顫抖產熱等方式提高產熱量。

外溫動物同樣會進行細胞呼吸並產生代謝熱，只是其體溫調節主要依賴外界熱源，內部代謝產熱對維持體溫的相對貢獻較小。

解題方法

判斷本題應直接抓住「體熱主要來源」：

1. 若動物主要靠日照、環境溫度等外界熱源維持體溫，屬於外溫動物。
2. 若動物主要靠體內代謝產熱維持體溫，屬於內溫動物。
3. 检查選項是否將「體熱來源」正確配對。

符合上述定義的是外溫動物依賴環境熱能，內溫動物依賴代謝產熱，因此選 B。

選項分析

(A) 外溫動物大多為水生動物；內溫動物大部分為陸生

錯誤。

外溫或內溫描述的是體熱來源與體溫調節方式，不是生活環境。

許多外溫動物確實是水生，例如魚類；但也有大量陸生外溫動物，例如昆蟲、蜥蜴、蛇及多數兩棲類。內溫動物則包括鳥類與哺乳類，主要為陸生，但也有水生內溫動物，例如鯨、海豚及海豹。

核心觀念

四肢靜脈中的瓣膜（venous valves）是由血管內膜形成的薄膜狀結構，具有單向閥門的作用，使血液只能朝心臟方向流動，避免因重力或壓力差而向遠離心臟的方向回流。

四肢靜脈的血液回流主要依靠：

• 靜脈瓣膜：防止血液逆流。
• 骨骼肌幫浦（skeletal muscle pump）：肌肉收縮時壓迫鄰近靜脈，推動血液向心臟流動。
• 呼吸幫浦與胸腔負壓：吸氣時胸腔壓力降低，有助於靜脈血回流。
• 靜脈本身的低壓與高順應性：使靜脈容易儲存血液，但也更需要瓣膜協助維持單向流動。

其中，瓣膜最直接、最主要的功能就是防止血液逆流。

解題方法

判斷本題的關鍵在於辨認「血管瓣膜」的基本功能。凡是血管內具有瓣膜的部位，其核心作用通常都是維持血液的單向流動。

四肢靜脈中的血液必須逆著重力回到心臟，尤其是下肢靜脈。當血液受到肌肉收縮推動向上移動時，靜脈瓣膜會：

1. 上方瓣膜開啟，使血液朝心臟方向流動。
2. 下方瓣膜關閉，阻止血液往下回流。
3. 肌肉放鬆時，瓣膜仍能避免血液因重力而大量倒流。

因此，瓣膜的直接功能是「防止逆流」，而不是主動產生血流或直接調節血壓。

選項分析

(A) 增加肌肉收縮的能力：錯誤

瓣膜不會增加骨骼肌的收縮能力。四肢靜脈回流確實與骨骼肌幫浦有關，但肌肉收縮是由神經刺激、肌絲滑動及 ATP 消耗等機制產生，並非由靜脈瓣膜增強。

瓣膜的作用是配合肌肉收縮，使被推動的血液不會倒流。

核心觀念

葡萄糖分解可依序經過下列主要階段：

$$\text{葡萄糖} \rightarrow \text{醣解作用} \rightarrow \text{丙酮酸}$$

之後依細胞是否具有適當的電子受體與粒線體功能，分成兩條路徑：

• 發酵作用（fermentation）：丙酮酸接受電子，形成乳酸或乙醇，主要功能是再生 $\ce{NAD+}$，使醣解作用能持續進行。
• 細胞呼吸作用（cellular respiration）：丙酮酸先轉化為乙醯輔酶 A（acetyl-CoA），接著進入檸檬酸循環，產生的高能電子再交給電子傳遞鏈。

因此，兩者共同具有的代謝階段是醣解作用（glycolysis）。

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解題方法

判斷兩種代謝途徑的共同過程即可。以葡萄糖為起點：

$$\text{葡萄糖} \xrightarrow{\text{醣解作用}} 2\text{丙酮酸}$$

醣解作用發生在細胞質，將一分子葡萄糖分解成兩分子丙酮酸，並產生少量 ATP 與 $\ce{NADH}$：

$$\ce{Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi -> 2 Pyruvate + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O}$$

醣解作用之後：

• 在發酵中，丙酮酸直接進行還原反應，例如乳酸發酵：

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

• 在有氧細胞呼吸中，丙酮酸先進行氧化脫羧：

$$\ce{Pyruvate + CoA + NAD+ -> Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+}$$

所以，醣解作用位於兩條路徑的共同起點，正是本題答案。

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選項分析

(A) 檸檬酸循環（citric acid cycle）錯誤

檸檬酸循環又稱三羧酸循環（TCA cycle）或 Krebs cycle，主要發生於真核細胞的粒線體基質。乙醯輔酶 A 與草醯乙酸（oxaloacetate）結合形成檸檬酸（citrate），再經一系列反應產生 $\ce{CO2}$、$\ce{NADH}$、$\ce{FADH2}$ 與 ATP 或 GTP。

發酵作用不會進行檸檬酸循環；丙酮酸在醣解作用後即進入乳酸發酵或酒精發酵。因此檸檬酸循環不是共同過程。

(B) 電子傳遞鏈（electron transport chain）錯誤

核心觀念

本題考查光合作用中「電子來源、電子傳遞與還原力用途」的先後關係。

光合作用可分為：

1. 光反應（light reactions）：位於類囊體膜，利用光能將水中的電子傳遞至 $\ce{NADP+}$，形成 NADPH，並合成 ATP。
2. 卡爾文循環（Calvin cycle）：位於葉綠體基質，利用 ATP 與 NADPH 將 $\ce{CO2}$ 還原成醣類。

光反應的主要電子流向為：

$$\ce{H2O -> Photosystem II -> plastoquinone -> cytochrome b6f -> plastocyanin -> Photosystem I -> ferredoxin -> NADP+ -> NADPH}$$

其中：

• $\ce{H2O}$ 是電子的最初來源。
• 光系統 II（Photosystem II, PSII）利用光能氧化水，釋放電子、質子與 $\ce{O2}$。
• 光系統 I（Photosystem I, PSI）再次以光能提升電子能量。
• NADP reductase（NADP 還原酶）催化 $\ce{NADP+}$ 還原形成 NADPH。
• NADPH 將還原力帶入卡爾文循環。

卡爾文循環的關鍵步驟如下：

1. 碳固定：Rubisco（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶／加氧酶）將 $\ce{CO2}$ 加到 RuBP 上。
2. 還原階段：ATP 先將 3-PGA 磷酸化，再由 NADPH 提供電子，經 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase 等反應形成 G3P。
3. RuBP 再生：消耗 ATP，使循環得以持續。

因此，題目所列的簡化電子傳遞順序為：

$$\ce{H2O -> NADPH -> Calvin\ cycle}$$

解題方法

判斷此題可分成兩步：

第一步，找出光合作用電子的起點。水在光反應中被氧化：

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

所以電子起點是 $\ce{H2O}$。

第二步，找出電子形成還原力後的用途。電子最後使 $\ce{NADP+}$ 還原成 NADPH：

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

NADPH 再將電子與氫提供給卡爾文循環中的還原反應。因此正確順序為：

$$\ce{H2O -> NADPH -> Calvin\ cycle}$$

選項分析

(A) NADPH → $\ce{O2}$ → $\ce{CO2}$：錯誤

此選項將電子流向倒置。

核心觀念

本題考查有氧呼吸各階段的功能，以及二氧化碳（$\ce{CO2}$）產生的位置。

葡萄糖完全分解的主要流程為：

1. 醣解作用（glycolysis）
2. 丙酮酸氧化（pyruvate oxidation）
3. 檸檬酸循環（citric acid cycle；TCA cycle）
4. 電子傳遞與氧化磷酸化（electron transport and oxidative phosphorylation）

二氧化碳是在「脫羧反應」中產生，也就是分子移除羧基並釋放 $\ce{CO2}$。醣解作用與電子傳遞本身不進行脫羧；乳酸發酵也不釋放 $\ce{CO2}$。

解題方法

以每 1 分子葡萄糖進行有氧呼吸計算：

• 醣解作用：產生 2 分子丙酮酸，但不產生 $\ce{CO2}$
• 丙酮酸氧化：每個丙酮酸釋放 1 分子 $\ce{CO2}$，共 2 分子
• 檸檬酸循環：每個乙醯輔酶 A（acetyl-CoA）產生 2 分子 $\ce{CO2}$；1 分子葡萄糖形成 2 分子 acetyl-CoA，因此共產生 4 分子
• 電子傳遞：主要利用 NADH、FADH₂ 傳遞電子，最終以 $\ce{O2}$ 為末端電子受體形成水，不直接產生 $\ce{CO2}$

因此，完整有氧呼吸所產生的 6 分子 $\ce{CO2}$ 中，有 4 分子來自檸檬酸循環，占大部分。

檸檬酸循環中二氧化碳的產生

丙酮酸先由丙酮酸去氫酶複合體（pyruvate dehydrogenase complex）催化，形成 acetyl-CoA：

$$\ce{Pyruvate + CoA + NAD+ -> Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+}$$

接著 acetyl-CoA 進入檸檬酸循環：

1. acetyl-CoA 與 oxaloacetate 結合形成 citrate
   酵素：citrate synthase（檸檬酸合成酶）
2. citrate 轉為 isocitrate
   酵素：aconitase（烏頭酸酶）
3. isocitrate 氧化脫羧形成 $\alpha$-ketoglutarate
   酵素：isocitrate dehydrogenase（異檸檬酸去氫酶）
   此步驟產生 1 分子 $\ce{CO2}$ 與 1 分子 NADH
4. $\alpha$-ketoglutarate 氧化脫羧形成 succinyl-CoA
   酵素：$\alpha$-ketoglutarate dehydrogenase complex（$\alpha$-酮戊二酸去氫酶複合體）
   此步驟再產生 1 分子 $\ce{CO2}$ 與 1 分子 NADH
5. succinyl-CoA 轉為 succinate
   酵素：succinyl-CoA synthetase（琥珀醯輔酶 A 合成酶）
   產生 GTP 或 ATP
6. succinate 轉為 fumarate
   酵素：succinate dehydrogenase（琥珀酸去氫酶）
   產生 FADH₂
7. fumarate 轉為 malate
   酵素：fumarase（延胡索酸酶）

核心觀念

本題考查植物激素與逆境反應的功能。植物遭遇乾旱時，細胞失水、膨壓下降，必須降低蒸散作用並啟動抗旱基因表現。其中最具代表性的植物激素是脫落酸（abscisic acid, ABA）。

ABA 的主要抗旱作用包括：

1. 促使保衛細胞氣孔關閉，減少水分散失。
2. 誘導抗旱相關基因表現，例如 LEA proteins、dehydrins 與 RD29A。
3. 促進種子休眠，避免在缺水環境中萌發。
4. 調節根系生長與水分逆境下的細胞保護反應。

解題方法

判斷植物激素題時，先將題幹的生理情境與各激素的代表功能配對：

• 乾旱、脫水、氣孔關閉、種子休眠：脫落酸 ABA
• 細胞伸長、種子萌發：赤霉素 GA
• 細胞分裂、延緩老化：細胞分裂素 cytokinin
• 果實成熟、器官脫落、老化與機械性逆境：乙烯 ethylene

題目直接問「幫助植物忍受乾旱的賀爾蒙」，最典型的答案即為 ABA。

ABA 誘導氣孔關閉的機轉

乾旱時，植物體內 ABA 濃度上升，ABA 進入保衛細胞後，與 PYR/PYL/RCAR 受體結合。ABA－受體複合體會抑制蛋白磷酸酶 2C（PP2C），使原本受到抑制的 SnRK2 蛋白激酶，尤其是 SnRK2.6／OST1，得以活化。

接著，OST1 磷酸化陰離子通道 SLAC1，使陰離子如 $\ce{Cl^-}$、$\ce{NO3^-}$ 與有機陰離子流出保衛細胞，造成膜電位改變，進一步促進 $\ce{K+}$ 外流。保衛細胞內溶質濃度下降，水分隨滲透作用離開細胞，保衛細胞膨壓降低，氣孔因而關閉。

整體路徑可整理為：

$$\text{乾旱} \rightarrow \text{ABA 增加} \rightarrow \text{PYR/PYL/RCAR} \rightarrow \text{抑制 PP2C}$$ $$\rightarrow \text{活化 SnRK2/OST1} \rightarrow \text{磷酸化 SLAC1} \rightarrow \text{陰離子與 } \ce{K+} \text{ 外流} \rightarrow \text{保衛細胞失水} \rightarrow \text{氣孔關閉}$$

因此，ABA 正好卡在植物感受乾旱後，啟動氣孔關閉與抗旱基因表現的關鍵訊息傳遞階段。

選項分析

核心觀念

蒸騰作用（transpiration）是植物體內的水分，主要經由葉片氣孔（stomata）以水蒸氣形式散失到大氣中的過程。

蒸騰作用的主要途徑包括：

1. 氣孔蒸騰：水蒸氣經由氣孔擴散出去，是最主要的途徑。
2. 角質層蒸騰：水分穿過葉片表面的角質層（cuticle）散失，通常所占比例較小。
3. 皮孔蒸騰：木本植物可經由莖上的皮孔散失少量水分。

蒸騰速率主要受到下列因素影響：

• 氣孔開啟程度與氣孔密度
• 葉內外水蒸氣濃度差
• 空氣相對濕度
• 風速
• 溫度
• 角質層厚度

在其他條件相同時，氣孔數量越多，水蒸氣擴散的通道越多，蒸騰作用越容易增加。

可用概念式表示：

$$\text{蒸騰速率} \propto \text{水蒸氣濃度梯度} \times \text{氣孔導度}$$

其中，氣孔密度增加會提高葉片的潛在氣孔導度。

解題方法

本題判斷重點是：選項中的構造或環境因素，是否會增加水蒸氣由葉片內部散失至外界的能力。

• 增加氣孔數量：增加水蒸氣逸出的通道，促進蒸騰。
• 減少氣孔數量：減少擴散通道，抑制蒸騰。
• 增厚角質層：增加水分通過的阻力，抑制蒸騰。
• 暴風雨：會同時改變風速、濕度與葉面含水狀態，不能直接判定為必然增加蒸騰。

因此，最直接且符合題意的答案是氣孔密度較高。

選項分析

(A) 暴風雨（rainstorm）

核心觀念

本題比較兩種降低光呼吸作用、提高高溫或乾旱環境下固碳效率的光合作用適應：

• C4 植物：以空間分工提高二氧化碳濃度。葉肉細胞先固定 $\ce{CO2}$，維管束鞘細胞再進行 Calvin cycle。
• CAM 植物：以時間分工節省水分。夜間開氣孔吸收 $\ce{CO2}$，白天關閉氣孔並利用儲存的有機酸進行 Calvin cycle。

兩者皆先利用 **PEP carboxylase（磷酸烯醇丙酮酸羧化酶）**固定 $\ce{CO2}$，形成四碳化合物，再將其分解釋放 $\ce{CO2}$，供 Rubisco 進入 Calvin cycle。

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解題方法

先掌握兩者共同的固碳反應：

$$\ce{PEP + CO2 ->[PEP\ carboxylase] Oxaloacetate}$$

其中 oxaloacetate（草醯乙酸，OAA）具有四個碳，之後可轉變為 malate（蘋果酸）或 aspartate（天門冬胺酸）。

• C4 植物：先在葉肉細胞形成 OAA，再運送至維管束鞘細胞，脫羧釋放 $\ce{CO2}$。
• CAM 植物：夜間在葉肉細胞形成 OAA，轉成 malate 後儲存於液胞；白天再脫羧釋放 $\ce{CO2}$。

因此，判斷重點是：

1. 氣孔開閉的時間。
2. 是否仍需 Calvin cycle。
3. 初始固碳產物的碳數。
4. 是否具有典型的 Kranz anatomy（花環構造）。

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選項分析

(A) 兩者的氣孔在白天打開、晚上關閉

錯誤。

C4 植物通常在白天進行光合作用，因此氣孔主要在白天開啟、夜間關閉。

CAM 植物為減少蒸散作用，採取相反策略：

• 夜間氣溫較低、濕度較高時開氣孔，吸收 $\ce{CO2}$。
• 白天關閉氣孔，利用夜間形成並儲存的 malate 釋放 $\ce{CO2}$。

因此，C4 與 CAM 並非都在白天開氣孔。

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(B) 兩者糖的製造不需經過卡氏循環

錯誤。

卡氏循環即 Calvin cycle（Calvin–Benson cycle），是將 $\ce{CO2}$ 還原並合成醣類的主要途徑。C4 與 CAM 的特殊性只在於「先行固碳」的步驟，不代表可以跳過 Calvin cycle。

核心觀念

本題考查保衛細胞（guard cells）的構造與氣孔（stoma）開閉機制。

保衛細胞位於氣孔兩側，具有葉綠體；在多數雙子葉植物中，細胞呈腎形或半月形。氣孔開閉主要取決於保衛細胞的膨壓（turgor pressure）：

• 保衛細胞吸水，膨壓升高，細胞向外彎曲，氣孔打開。
• 保衛細胞失水，膨壓降低，氣孔關閉。

氣孔開啟的典型機制如下：

$$\text{光照} \rightarrow \text{H}^{+}\text{-ATPase 活化} \rightarrow \text{H}^{+}\text{ 外排} \rightarrow \text{膜電位超極化} \rightarrow \text{K}^{+}\text{ 內流} \rightarrow \text{陰離子與蔗糖增加} \rightarrow \text{水進入} \rightarrow \text{膨壓上升} \rightarrow \text{氣孔開啟}$$

氣孔關閉則常與植物激素脫落酸（abscisic acid, ABA）及離子外流有關。ABA 可促進陰離子通道與 $\ce{K+}$ 外流，造成水分離開保衛細胞，降低膨壓。

解題方法

本題問「何者有誤」，可分別檢查：

1. 保衛細胞是否具有葉綠體。
2. 保衛細胞的典型形狀。
3. 水分進出與氣孔開閉的關係。
4. 調控氣孔開閉的主要離子與訊息傳遞因子。

依民國 101 年慈濟大學官方公布答案，本題選 A。其命題立論是將氣孔開啟的主要離子機制聚焦於 $\ce{K+}$、陰離子與水分運動，而未將 $\ce{Ca^{2+}}$ 列為保衛細胞氣孔開啟的主要調控因子。

選項分析

(A) 受到鈣離子的調控

依官方答案，本項為錯誤敘述，故選 A。

基礎生物學教材在說明氣孔開啟時，通常強調：

核心觀念

本題考查真菌（Fungi）的基本特徵，包括：

• 細胞型態與營養方式
• 生態功能
• 細胞壁組成
• 無性生殖與有性生殖

真菌是真核生物，沒有葉綠體，無法自行進行光合作用，主要以分泌胞外消化酵素分解有機物，再吸收小分子養分，因此屬於異營生物（heterotroph）。

解題方法

題幹問「何者不正確」，可逐項核對真菌的四項基本特徵：

1. 是否大多為多細胞且為異營生物？
2. 是否具有分解者的生態功能？
3. 細胞壁是否與細菌不同？
4. 是否能進行無性及有性生殖？

其中只要找到與真菌基本生物學特徵相反的敘述，即為答案。

選項分析

(A) 真菌大多為多細胞，少數為單細胞，是異營生物

正確。

多數真菌由許多菌絲（hyphae）組成，菌絲交織形成菌絲體（mycelium），因此屬於多細胞型態。酵母菌（yeast）則是常見的單細胞真菌。

真菌沒有葉綠體，不能像植物一樣進行光合作用，必須從外界取得有機物，屬於異營生物。其典型營養方式是：

1. 分泌胞外酵素，例如蛋白酶、脂肪酶與纖維素酶。
2. 將大型有機物分解成小分子。
3. 透過細胞表面吸收小分子養分。

因此本選項敘述正確。

(B) 真菌可以是致病菌或有益菌，但不能為分解者

錯誤，為本題答案。

真菌不僅可以是病原體或對人類有益，也可以是重要的分解者（decomposer）。

許多真菌以腐生方式（saprotrophic nutrition）生活，分解死亡的植物、動物遺體及排遺中的有機物，尤其能分解植物細胞壁中的纖維素與木質素。菇類、黴菌等都可能參與森林與土壤中的物質循環。

真菌在生態系中的重要功能包括：

• 分解枯枝落葉
• 分解木質素與纖維素
• 釋放碳、氮、磷等元素
• 促進生態系的物質循環

此外，真菌也可能是：

• 致病真菌：感染人類、動物或植物
• 有益真菌：酵母菌用於發酵，某些真菌可產生抗生素，部分真菌與植物形成菌根共生

核心觀念

本題考查 RNA 病毒的基因體複製與宿主細胞酵素的功能。

病毒本身通常缺乏完整的代謝系統，必須利用宿主細胞的核糖體、能量及原料合成病毒蛋白質。可是，宿主細胞的酵素系統主要是為了複製自身的 DNA、轉錄自身的 RNA，未必具有能直接複製 RNA 病毒基因體的酵素。

因此，RNA 病毒通常必須自行攜帶或自行編碼下列重要酵素：

• RNA-dependent RNA polymerase，RdRp（RNA 依賴性 RNA 聚合酶）：以 RNA 為模板合成 RNA。
• Reverse transcriptase，RT（反轉錄酶）：反轉錄病毒以 RNA 為模板合成 DNA。
• 某些病毒也會攜帶蛋白酶、解旋酶等，協助病毒蛋白質成熟及基因體複製。

本題所說的「自己提供酵素」，核心是指病毒需要提供宿主細胞沒有的病毒基因體複製酵素，故官方答案為 B。

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解題方法

判斷本題可先抓住「RNA 病毒為何需要自己的酵素」這個關鍵，再比較病毒複製所需的模板與宿主細胞原有的酵素。

RNA 病毒的基因體複製需要進行：

$$\text{RNA template} \longrightarrow \text{RNA product}$$

這需要 RNA-dependent RNA polymerase，也就是 RdRp。一般真核宿主細胞並沒有用於複製外來 RNA 病毒基因體的 RdRp，因此病毒必須：

1. 將 RdRp 直接包在病毒顆粒中，感染後立即使用；或
2. 先利用既有機制表現病毒所編碼的 RdRp，再進行基因體複製。

不同類型 RNA 病毒的情形如下：

• 正股 RNA 病毒（+ssRNA virus）：基因體可直接作為 mRNA，被宿主核糖體轉譯；先產生病毒 RdRp，再複製 RNA。
• 負股 RNA 病毒（−ssRNA virus）：基因體不能直接被核糖體轉譯，感染時通常必須攜帶 RdRp，先將負股 RNA 轉錄成 mRNA。
• 雙股 RNA 病毒（dsRNA virus）：也需要病毒 RdRp 轉錄出可供轉譯的 mRNA。
• 反轉錄病毒（retrovirus）：以 RNA 為基因體，但利用 RT 將 RNA 反轉錄成 DNA，再整合至宿主基因體。

因此，題幹所描述的理由是宿主缺少「複製病毒 RNA 基因體」所需的酵素，符合選項 B。

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選項分析

(A) 宿主細胞會快速地破壞病毒

錯誤。宿主細胞確實具有先天免疫、核酸酶、蛋白酶及其他防禦機制，能限制病毒感染，但這不是 RNA 病毒必須提供複製酵素的直接原因。

核心觀念

本題考查噬菌體感染時，究竟是「蛋白質」還是「DNA」攜帶遺傳訊息。

噬菌體由兩大部分組成：

• 蛋白質外殼（capsid）：負責包裝並保護 DNA，通常不直接決定子代噬菌體的遺傳型。
• DNA：含有噬菌體的基因，進入細菌後可作為模板，指導宿主合成噬菌體所需的蛋白質，並複製出新的噬菌體 DNA。

感染流程可概括為：

$$\text{噬菌體 DNA 進入細菌} \rightarrow \text{DNA 複製與基因表現} \rightarrow \text{合成噬菌體蛋白質} \rightarrow \text{組裝新噬菌體}$$

因此，新合成噬菌體的型態與遺傳特徵，主要由進入細菌的 DNA 所決定。

解題方法

題目給的是：

• T2 噬菌體的蛋白質外殼
• T4 噬菌體的 DNA

感染細菌後，真正進入細菌並發揮遺傳作用的是 T4 DNA。T4 DNA 會利用細菌的核糖體、酵素與原料，表現 T4 噬菌體的基因，合成 T4 噬菌體所需的蛋白質，並複製 T4 DNA。

之後，新合成的 T4 蛋白質與 T4 DNA 進行組裝，因此子代噬菌體具有：

$$\text{T4 的蛋白質}+\text{T4 的 DNA}$$

所以選擇 (D)。

選項分析

(A) T2 的蛋白質與 T4 的 DNA：錯誤

T4 DNA 會指導細菌合成 T4 噬菌體的蛋白質。原本包覆 DNA 的 T2 蛋白質外殼主要留在細菌外部，並不會作為子代噬菌體蛋白質的遺傳模板。

核心觀念

地衣（lichen）不是單一分類群，而是由真菌與可行光合作用的生物長期共生形成的複合體。主要組成包括：

• 真菌夥伴：多為子囊菌類（Ascomycota），少數為擔子菌類（Basidiomycota）。
• 光合夥伴：綠藻（green algae）或藍綠藻，即藍菌（cyanobacteria）。

真菌提供附著構造、礦物質、水分及保護；綠藻或藍菌則透過光合作用製造有機養分。若共生夥伴為藍菌，還可能進行固氮作用。

因此，地衣與苔蘚（moss）是不同的生物類型：

• 苔蘚屬於植物界的苔蘚植物（Bryophytes）。
• 地衣是「真菌＋光合生物」形成的共生體，並不屬於苔蘚類。

解題方法

本題的關鍵在於辨認地衣的分類與組成。先判斷「地衣是否為苔蘚類」，再利用地衣的共生特徵、環境指標功能及常見種類逐一核對。

只要知道地衣不是苔蘚，而是真菌與藻類或藍菌的共生體，即可直接判定選項 A 為錯誤。

選項分析

(A) 地衣是一種苔蘚類

錯誤。

地衣不是苔蘚植物，而是真菌與綠藻或藍菌所形成的共生體。苔蘚具有植物性的世代交替與配子體、孢子體等構造；地衣則以真菌菌絲構成主要身體架構，外觀雖可能呈現葉狀、殼狀或枝狀，仍不屬於苔蘚類。

(B) 地衣是綠藻或藍綠藻與絲狀菌類共生的生物

正確。

核心觀念

豆科植物的根瘤是豆科植物根部與根瘤菌（rhizobia，主要包括 Rhizobium、Bradyrhizobium 等細菌）共生形成的構造，因此正確答案為細菌。

根瘤菌可進入豆科植物根毛，經由感染絲到達根內皮層附近，使部分根細胞增生、分化，形成根瘤。根瘤內的根瘤菌負責進行固氮作用，將大氣中的氮氣轉換成植物可利用的含氮物質。

固氮酵素系統為 nitrogenase（固氮酶），其核心反應可概略表示為：

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

生成的 $\ce{NH3}$ 進一步被植物同化，形成 glutamine（麩醯胺酸）等含氮有機物，供植物合成胺基酸、蛋白質與核酸。

根瘤中的 leghemoglobin（豆血紅蛋白）可協助調節氧氣濃度，使根瘤菌獲得呼吸作用所需的氧氣，同時避免高濃度氧氣抑制 nitrogenase。

解題方法

判斷根瘤的形成者即可解題：

1. 題幹指出構造位於「豆科植物的根」上。
2. 豆科植物根瘤的代表性功能是固氮。
3. 能與豆科植物根部形成根瘤並進行共生固氮的生物是根瘤菌。
4. 根瘤菌屬於細菌，因此選擇「細菌」。

這不是單純的根部腫大，而是植物與微生物形成的互利共生構造：

核心觀念

本題考查軟體動物門（Mollusca）的共同構造，以及頭足綱、雙殼綱、腹足綱之間的差異。

軟體動物身體通常可分為：

• 足（foot）：負責爬行、附著或運動。
• 內臟團（visceral mass）：包含消化、生殖等內臟。
• 套膜（mantle）：包覆內臟團的體壁構造，可形成套膜腔（mantle cavity），並在許多種類中分泌外殼。

章魚、蚵（牡蠣）與陸地蝸牛分屬不同類群，但三者皆為軟體動物，因此都具有套膜。

解題方法

判斷這類題目的關鍵，是先找出三種動物的共同分類特徵，再檢查其他構造是否只存在於部分類群。

• 章魚：頭足綱（Cephalopoda）
• 蚵：雙殼綱（Bivalvia）
• 陸地蝸牛：腹足綱（Gastropoda）

三者共同屬於軟體動物門，最具代表性的共同構造是套膜（mantle），因此選擇（A）。

選項分析

(A) 套膜（mantle）—正確

套膜是軟體動物的重要構造，位於內臟團外側，能形成套膜腔。

三種動物的套膜功能如下：

• 章魚：套膜為肌肉發達的囊狀構造，套膜收縮可使水由漏斗排出，產生噴射式運動；套膜腔內也容納鰓。
• 蚵：套膜形成外套膜，包覆內臟團，並分泌碳酸鈣外殼的有機基質與礦物成分。蚵的兩片殼即由套膜相關組織形成。
• 陸地蝸牛：套膜覆蓋內臟團，套膜腔演化為肺腔，內壁具有豐富血管，可進行空氣中的氣體交換。

因此，套膜是三者共有的構造。

(B) 齒舌（radula）—錯誤

齒舌是許多軟體動物口腔中的帶狀角質構造，上面排列細小齒列，可刮取或切碎食物。

核心觀念

本題考的是「動物界的共同特徵」與「動物胚胎發育的特有過程」。

動物胚胎通常經歷：

$$受精卵 \rightarrow 卵裂（cleavage）\rightarrow 囊胚（blastula）\rightarrow 原腸胚形成（gastrulation）$$

原腸胚形成是指囊胚期的細胞發生內陷、內移、分層等形態變化，建立原腸（archenteron）與胚層（germ layers），並確立未來身體的基本軸向。典型胚層包括：

• 外胚層（ectoderm）：主要形成表皮與神經系統。
• 內胚層（endoderm）：主要形成消化道內襯及相關器官。
• 中胚層（mesoderm）：形成肌肉、結締組織、循環系統等構造。

在一般大學基礎生物學與動物學分類中，原腸胚形成被視為動物胚胎發育的代表性特徵，因此本題依官方答案選 (A)。

解題方法

判斷「動物才有的特徵」時，應優先選擇具有下列性質的特徵：

1. 與動物胚胎發育直接相關。
2. 不只是動物具有，其他生物類群也普遍存在。
3. 具有動物分類與發育上的代表性。

四個選項中，只有「原腸胚形成」是典型的動物胚胎發育階段；多細胞、有性生殖、鞭毛精子都可見於其他生物。

選項分析

(A) 原腸胚形成（gastrulation）—正確

原腸胚形成是動物胚胎由囊胚轉變為原腸胚的過程。此時細胞會進行內陷（invagination）、內移（ingression）、包入（involution）或分層等運動，形成胚層與原腸。

此過程的重要性在於：

• 建立胚胎的基本組織層。
• 形成消化道的原始構造。
• 確立身體前後、背腹等發育方向。
• 為後續器官形成（organogenesis）奠定基礎。

植物、真菌與大多數其他真核生物沒有動物式的囊胚—原腸胚發育程序，因此在考試的標準分類概念中，原腸胚形成是動物特有的代表性特徵。

(B) 多細胞（multicellularity）—錯誤

核心觀念

本題考查脊索動物門（Phylum Chordata）的四項共同特徵。典型脊索動物在胚胎發育或生命史的某一階段，具有：

1. 脊索（notochord）
2. 背部中空神經索（dorsal, hollow nerve cord）
3. 咽裂（pharyngeal slits）
4. 肛門後尾（post-anal tail）

這四項是判定脊索動物的代表性形態學特徵。

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解題方法

逐一判斷 a～e 是否屬於脊索動物的共同特徵：

• a、b、d、e 是脊索動物的四項經典共同特徵。
• c「頭化現象」雖然許多脊索動物具有，但它是雙側對稱動物常見的演化特徵，並非脊索動物門的專一性共同特徵。

因此正確組合為：

$$a+b+d+e=abde$$

對應選項 (B)。

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各共同特徵說明

a. 脊索（notochord）——正確

脊索是位於胚胎背側、神經管腹側的一條棒狀支持構造，主要由具液泡的細胞及其外圍組織構成，功能包括：

• 提供身體縱向支撐
• 作為肌肉附著與身體運動的支架
• 在胚胎發育過程中提供訊號，影響神經管及鄰近組織的分化

在脊椎動物中，脊索通常會被脊柱取代，但在胚胎期仍具有重要作用；在人類，脊索殘餘可形成椎間盤中央的髓核（nucleus pulposus）。

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b. 背部中空神經索（dorsal, hollow nerve cord）——正確

脊索動物的神經索位於身體背側，且中央具有中空腔道。脊椎動物的背部中空神經索在胚胎發育時形成神經管（neural tube），之後分化為：

• 前端：腦
• 後端：脊髓

這與節肢動物及許多其他無脊椎動物的腹側神經索不同。題目中的「背部」與「中空」是重要判斷關鍵。

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c. 頭化現象（cephalization）——不列為本題共同特徵

頭化是指感覺器官及神經組織集中於身體前端，形成頭部的現象。它是雙側對稱動物（Bilateria）常見的演化趨勢，脊索動物通常具有明顯頭部，因此容易誤選。

但在分類學與基本生物學教材中，頭化不是用來界定脊索動物的四項主要共同特徵。它缺乏脊索動物的分類專一性，不能取代咽裂或肛門後尾等典型特徵。

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d. 咽裂（pharyngeal slits）——正確

核心觀念

湖泊優養化（eutrophication）是指水體中氮、磷等營養鹽濃度過高，促使藻類與水生植物大量繁殖的現象。常見營養鹽包括硝酸鹽、銨鹽與磷酸鹽，其中磷常是淡水湖泊的重要限制因子。

其主要機轉如下：

1. 農業肥料、生活污水或含磷清潔劑增加水中營養鹽。
2. 藻類大量繁殖，形成藻華（algal bloom）。
3. 藻類死亡後，細菌分解其遺體。
4. 分解者進行好氧呼吸，大量消耗水中溶氧（dissolved oxygen, DO）。
5. 深水區可能形成低氧甚至缺氧環境，造成魚類及其他水生生物死亡。

有機物分解的概念式可表示為：

$$\ce{(CH2O)n + n O2 -> n CO2 + n H2O}$$

此反應由分解者藉由好氧呼吸完成，會直接消耗水中的 $\ce{O2}$。

解題方法

判斷優養化環境的關鍵，是掌握「營養鹽增加 → 藻華 → 有機物分解 → 溶氧下降」這條因果鏈。

因此，凡是描述營養鹽高、藻類過度生長或湖水混濁，通常符合優養化特徵；描述水中含氧量過高，則與優養化後期的主要結果相反。

選項分析

(A) 營養鹽濃度高

正確。

優養化的定義核心就是水體中氮、磷等營養鹽增加。營養鹽提供藻類與水生植物生長所需的元素，使初級生產力上升。

(B) 藻類過度生長形成藻華

正確。

核心觀念

本題考查生態學中「河口生態系（Estuarine Ecosystem）」與「紅樹林生態系（Mangrove Ecosystem）」的地理分布、代表植物物種，以及生物圈各生態系「初級生產量（Primary Productivity）」的比較。

1. 分布特徵：紅樹林（Mangrove forest）屬於感潮帶木本植物群落，分布於熱帶與亞熱帶（約緯度南北緯 $30^\circ$ 以內）河海交界的河口（Estuary）泥灘地與海岸潟湖。
2. 生產力特性：河口及紅樹林環境雖然具備高鹽、缺氧與潮汐沖刷等物理環境壓力，但上游河流帶來大量沖刷沈積物與豐富無機鹽營養鹽（如硝酸鹽、磷酸鹽），加上日照充足，使其「單位面積淨初級生產量（Net Primary Productivity, NPP）」極高，與熱帶雨林（Tropical rainforest）、珊瑚礁（Coral reef）並列為全球生產力最高的生態系之一。

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解題方法

1. 檢視各選項陳述的正確性，本題旨在選出「不正確」者。
2. 針對分布位置（選項 A、B）與代表植物物種（選項 C）進行事實確認。
3. 針對能量流動與初級生產量（選項 D），判斷生態系生產力的決定因子：環境中的「嚴苛逆境（如高鹽、潮汐沖刷）」並不等同於「初級生產量低」。相反地，充足的日照與豐富的陸源營養鹽循環，使紅樹林生態系具備極高的初級生產力，以此找出敘述錯誤的選項。

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選項分析

• (A) 正確：
  紅樹林主要生長於潮間帶（Intertidal zone）的受庇護泥質灘地，尤其是淡水與海水混合的河口（Estuary）區域，該處水流平緩、沉積物豐富，適合支柱根或呼吸根固定生長。
• (B) 正確：

核心觀念

本題考查針葉樹（conifer）的分布、木材分類與木質部構造。

針葉樹多屬裸子植物（gymnosperms），其次生木質部主要由：

• 管胞（tracheid）：兼具輸導水分與支持功能
• 木薄壁細胞（wood parenchyma）
• 木射線（wood ray）

所組成。典型針葉樹的木質部沒有導管（vessel element），水分主要經由管胞內的紋孔輸送。

木材通常依植物學分類分為：

• 軟木（softwood）：多指裸子植物木材，如松、杉、柏
• 硬木（hardwood）：多指被子植物木材，如橡樹、楓樹、樟樹

此處的「硬」與「軟」是木材分類用語，不完全等同於木材實際硬度。

解題方法

先抓住針葉樹的代表性特徵：

1. 主要分布於寒冷或高緯度地區。
2. 木材屬於軟木（softwood）。
3. 木質部主要由管胞構成，沒有典型導管。
4. 季節變化明顯時，形成層活動速率不同，容易形成清晰年輪。

逐項比對後，只有把針葉樹木材稱為「硬木」的選項與上述定義矛盾，因此選 B。

選項分析

(A) 地球的高緯度地區有針葉林的分布

正確。

北半球高緯度地區具有廣大的寒帶針葉林（boreal coniferous forest），又稱泰加林（taiga）。代表性樹種包括：

• 松屬（Pinus）
• 冷杉屬（Abies）
• 雲杉屬（Picea）
• 落葉松屬（Larix）

針葉樹的葉片通常呈針狀或鱗片狀，可降低葉面積與蒸散作用；常綠種類也能在短暫生長季中持續進行光合作用，因此適合寒冷、乾燥或生長季較短的環境。

(B) 針葉樹的木材叫硬木（hard wood）

錯誤，為本題答案。

針葉樹多屬裸子植物，其木材在植物學與林業分類上稱為：

$$\text{softwood（軟木）}$$

硬木（hardwood）通常指被子植物的木材。被子植物木材通常具有導管，並常見導管、管胞、木纖維與木薄壁細胞等多種組織。

因此，典型分類為：

核心觀念

本題考查「族群生態學（population ecology）」與「群聚生態學（community ecology）」的研究範疇。

族群（population）是指同一物種、生活在特定區域內的個體集合。族群生態學主要研究單一族群的數量特徵、結構及其變動，包括：

• 族群大小與密度
• 年齡結構（age structure）
• 性別比例
• 生率（birth rate）
• 死亡率（death rate）
• 個體遷入（immigration）
• 個體遷出（emigration）
• 族群成長與數量變化

族群數量的基本變化可表示為：

$$\Delta N = B + I - D - E$$

其中：

• $N$：族群數量
• $B$：出生數（births）
• $I$：遷入數（immigration）
• $D$：死亡數（deaths）
• $E$：遷出數（emigration）

捕食關係則是不同物種之間的交互作用，通常歸入群聚生態學的研究範圍。

解題方法

判斷各選項所描述的現象，是在研究：

1. 單一族群的數量、結構與變動；還是
2. 不同物種之間的交互關係。

若屬於出生、死亡、遷入、遷出、年齡結構等族群本身的特徵，即屬於族群生態學。

若涉及捕食、競爭、寄生、互利共生等不同物種之間的關係，則主要屬於群聚生態學。

因此，四個選項中，只有「捕食關係」不是族群生態學的核心研究範疇。

選項分析

(A) 年齡結構

正確屬於族群生態學研究內容。

年齡結構是指族群中不同年齡階段個體所占的比例，例如幼年個體、繁殖年齡個體及老年個體的比例。年齡結構會影響族群未來的出生率、死亡率與成長趨勢。

例如，幼年個體比例高的族群，在未來進入繁殖期後，族群數量可能增加；老年個體比例高的族群，則可能呈現低出生率或負成長。

(B) 生率

核心觀念

本題考查演化中的「同源器官」與「非同源器官」，以及兩者和演化型態的關係。

• 同源器官（homologous organs）：不同物種的器官具有共同的演化來源與基本構造，但現今功能可能不同。例如人的手、蝙蝠的翅膀與馬的前肢，都源自四足動物共同祖先的前肢骨骼。
• 幅射適應（adaptive radiation）：同一共同祖先的後代，因適應不同環境或生活方式而分化成多種型態，通常形成構造基本相同、功能逐漸分化的同源器官。
• 非同源器官或類似器官（analogous organs）：演化來源與基本構造不同，但因適應相似功能而具有相似外形或功能。例如昆蟲的翅膀與鳥類的翅膀，都能飛行，但來源不同。
• 趨同演化（convergent evolution）：不同演化來源的生物，因面臨相似的環境選擇壓力，而演化出相似功能或外形的構造。

解題方法

先判斷每個敘述涉及的配對關係：

1. 構造來源相同、功能可不同 → 同源器官。
2. 共同祖先向不同環境分化 → 幅射適應。
3. 構造來源不同、功能相同 → 非同源器官，通常是趨同演化。
4. 因此，將「非同源且功能相同」說成幅射適應，便是把幅射適應與趨同演化混淆。

選項分析

(A) 人的手、蝙蝠的翅膀、馬的前肢是同源的器官

正確。

人的手、蝙蝠的前肢與馬的前肢，都具有相似的四肢骨骼基本排列，例如肱骨、橈骨、尺骨以及腕骨、掌骨、指骨。它們源自共同祖先的前肢，雖然後來分別適應抓握、飛行與奔跑等功能，因此屬於同源器官。

(B) 同源的器官是幅射適應的結果

正確。

幅射適應是共同祖先的後代分化至不同生態棲位的演化過程。不同物種保留共同的基本構造，但因生活環境與功能不同而產生形態差異。

核心觀念

本題考查地球生物史中的地質年代，以及化石年代測定方法。

地質年代大致分為：

• 古生代：包含石炭紀、二疊紀等。
• 中生代：包含三疊紀、侏羅紀、白堊紀，常稱為恐龍時代。
• 新生代：哺乳類逐漸成為優勢類群。

年代測定方面，放射性同位素定年是利用母元素衰變成子元素的速率。放射性同位素的剩餘量可用下式表示：

$$N=N_0\left(\frac{1}{2}\right)^{t/t_{1/2}}$$

其中 $N_0$ 為初始量、$N$ 為經過時間 $t$ 後的剩餘量、$t_{1/2}$ 為半衰期。

解題方法

逐一判斷各選項的地質年代敘述與年代測定方法是否正確。題目問「不正確」，只要找出地質史或定年原理明顯不符合者即可。

本題關鍵在於 $\ce{^{14}C}$ 定年的適用範圍。$\ce{^{14}C}$ 半衰期約為 5,730 年，通常適合測定數百年至約五萬年前的生物遺骸。恐龍生活於約數億年至六千六百萬年前，遠超過 $\ce{^{14}C}$ 的有效測定範圍，因此不能用 $\ce{^{14}C}$ 直接測定一般恐龍化石的年代。

$\ce{^{14}C}$ 會進行 beta 衰變：

$$\ce{^{14}C -> ^{14}N + e^- + \bar{\nu}_e}$$

經過數千萬年後，原本的 $\ce{^{14}C}$ 幾乎已全部衰變，無法提供可靠的年代資訊。此外，多數恐龍化石的有機物已被礦物取代，也不再保留可供 $\ce{^{14}C}$ 定年的原始碳。

選項分析

(A) 正確

石炭紀約在 3.59 億至 2.99 億年前，當時地球上廣泛分布著大型森林，主要植物包括石松類、木賊類及蕨類等孢子植物。

植物死亡後在缺氧、潮濕環境中不完全分解，先形成泥炭；經長時間埋藏，受到壓力與地熱作用，逐漸轉變成煤。因此，今日的煤炭主要源自古代植物有機物的長期埋藏與煤化作用。