慈濟大學 103 年 《生物學》

核心觀念

本題考查長春花鹼（vinblastine）對微管（microtubule）動態與有絲分裂的影響。

微管由微管蛋白（tubulin）聚合形成，主要參與：

• 有絲分裂紡錘體（mitotic spindle）的形成
• 染色體排列與分離
• 細胞內物質運輸
• 細胞形狀維持

長春花鹼會與微管蛋白結合，抑制微管蛋白的聚合，使微管無法正常組裝。於細胞週期中，紡錘體形成受阻，染色體無法正常排列與分離，細胞因此停滯於有絲分裂期，尤其常見於前中期至中期附近，最後引發細胞死亡。

可簡化表示為：

$$\text{tubulin} \xrightarrow[\text{vinblastine 抑制}]{\text{聚合}} \text{microtubule}$$

因此，最直接受到抑制的生物學事件是有絲分裂紡錘體的形成。

解題方法

題幹已明確指出長春花鹼會「干擾微管之組裝」。解題時先找出微管在細胞中的主要功能，再對照選項。

微管在細胞分裂時組成有絲分裂紡錘體。紡錘體上的微管會與染色體的動粒（kinetochore）連接，協助染色體排列於赤道板，並在後期將姊妹染色分體拉向細胞兩極。

因此，微管組裝受抑制會直接導致：

$$\text{微管無法組裝} \rightarrow \text{紡錘體形成障礙} \rightarrow \text{染色體分離失敗} \rightarrow \text{有絲分裂停滯}$$

故正確選項為 (C)。

選項分析

(A) DNA 之合成

DNA 合成主要發生於細胞週期的 S 期，核心機制是DNA 聚合酶（DNA polymerase）以親代 DNA 為模板，利用去氧核苷三磷酸（dNTP）合成新的 DNA 鏈。

長春花鹼的主要標的是微管蛋白，而非 DNA 聚合酶、DNA 模板或核苷酸原料，因此不會直接抑制 DNA 合成。某些細胞因分裂受阻而產生後續的細胞週期變化，但這不是本藥物的直接作用點，故本選項錯誤。

(B) 週期素（cyclins）之生成

週期素是調控細胞週期的重要蛋白質，會與週期素依賴性激酶（cyclin-dependent kinases, CDKs）結合，形成活化的 cyclin–CDK 複合體，進而磷酸化特定標的蛋白，推動細胞由一個週期階段進入下一階段。

例如：

• Cyclin D–CDK4/6：促進 G1 期進程
• Cyclin E–CDK2：促進 G1/S 轉換
• Cyclin A–CDK2：參與 S 期

核心觀念

苯丙酮尿症（phenylketonuria, PKU）通常是常染色體隱性遺傳疾病。致病基因以 $a$ 表示，正常等位基因以 $A$ 表示；夫妻二人皆為帶因者，因此基因型為：

$$Aa \times Aa$$

子代基因型比例為：

$$AA:Aa:aa=1:2:1$$

其中：

• $AA$：正常
• $Aa$：正常表現型，但為帶因者
• $aa$：患有 PKU

因此，每一名子女的機率為：

$$P(\text{正常})=\frac{3}{4}$$ $$P(\text{患病})=\frac{1}{4}$$

PKU 的生化基礎通常涉及 phenylalanine hydroxylase（苯丙胺酸羥化酶，PAH）缺陷，使 phenylalanine 無法有效轉換為 tyrosine；此題重點不在代謝路徑，而在隱性遺傳與多名子女的機率計算。

解題方法

若將三名子女視為具有固定順序，例如：

1. 第一名正常
2. 第二名正常
3. 第三名患病

其機率為：

$$\frac{3}{4}\times\frac{3}{4}\times\frac{1}{4} =\frac{9}{64}$$

這就是官方答案 B 的計算方式。

依官方公布答案，本題採用固定排列順序計算，因此：

$$P=\frac{9}{64}$$

選項分析

• (A) $\frac{1}{64}$：錯誤。
  這是將三名子女都視為患病的機率：

$\left(\frac{1}{4}\right)^3=\frac{1}{64}$

與「二個正常、一個患病」不符。

• (B) $\frac{9}{64}$：依官方答案為正確。
  計算為固定順序下兩名正常、一名患病：

核心觀念

本題考的是族群成長（population growth）與環境限制因子（limiting factors）的關係。

當環境中沒有食物不足、天敵、疾病、競爭、棲地空間不足等限制因子時，族群中的個體能充分繁殖，族群成長速率主要由內在增殖能力決定。此時屬於指數成長（exponential growth），其曲線呈現 J 形。

指數成長可用下式表示：

$$\frac{dN}{dt}=rN$$

其中：

• $N$：族群數量
• $t$：時間
• $r$：內禀增長率（intrinsic rate of increase）

積分後：

$$N_t=N_0e^{rt}$$

族群數量會隨時間快速增加，因此繪製「族群數量—時間」圖時，曲線由平緩逐漸轉為陡升，形成 J 形。

解題方法

判斷本題可先抓住關鍵語句「沒有限制因子」。

1. 沒有限制因子，表示環境阻力（environmental resistance）可視為不存在。
2. 資源充足，個體繁殖受到的抑制很小。
3. 族群成長不受承載量（carrying capacity, $K$）限制。
4. 因此採用指數成長模型，曲線為 J 形。

若考慮環境限制，則會使用邏輯斯成長（logistic growth）：

$$\frac{dN}{dt}=rN\left(1-\frac{N}{K}\right)$$

當環境沒有任何限制因子時，$N$ 不受 $K$ 的抑制，模型中的限制項可視為接近 1，因此回到：

$$\frac{dN}{dt}=rN$$

所以本題答案為 （A）J 形。

選項分析

（A）J 形：正確

J 形曲線代表指數成長。族群初期增加較慢，隨著繁殖個體數增加，新增個體數也快速增加，形成正回饋式的加速成長。

核心觀念

本題考查哈溫平衡（Hardy-Weinberg equilibrium）下，等位基因頻率與基因型頻率之間的關係。

設：

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

在哈溫平衡下：

$$p+q=1$$

基因型頻率符合二項式展開：

$$p^2+2pq+q^2=1$$

其中：

• $p^2$：$AA$，顯性純合子
• $2pq$：$Aa$，異合子
• $q^2$：$aa$，隱性純合子

解題方法

題目指出有 $36\%$ 的個體表現出隱性表徵。隱性表徵必須具有隱性純合基因型 $aa$，因此：

$$q^2=0.36$$

開平方可得隱性等位基因頻率：

$$q=\sqrt{0.36}=0.6$$

由於兩種等位基因頻率總和為 $1$：

$$p+q=1$$

因此顯性等位基因頻率為：

$$p=1-0.6=0.4$$

所以正確答案為：

$$\boxed{0.4}$$

選項分析

• (A) $0.16$：錯誤。
  $0.16$ 是顯性純合基因型 $AA$ 的頻率，計算方式為：

$$p^2=(0.4)^2=0.16$$

題目問的是「顯性等位基因的頻率」$p$，不是「顯性純合個體的頻率」$p^2$。

核心觀念

本題考查：

1. 染色體數目的表示法

• $2n$：體細胞中的染色體總數。
• $n$：配子中的染色體數目。
• $X$：基本染色體數目（basic chromosome number），代表一套基本染色體組。

2. 種間雜交

• 植物 A 的配子帶有 $5$ 條染色體。
• 植物 B 的配子帶有 $7$ 條染色體。
• 雜交後，子代各得到一套 A 的染色體組與一套 B 的染色體組。

3. 多倍體化

• 雜交後的染色體組合若由 $2X$ 增加為 $8X$，染色體數目就是原來的 $4$ 倍。

解題方法

植物 A：

$$2n=2X=10$$

因此 A 的配子染色體數目為：

$$n=5$$

植物 B：

$$2n=2X=14$$

因此 B 的配子染色體數目為：

$$n=7$$

A 與 B 雜交時，合子各接受一個來自 A 與一個來自 B 的配子，因此雜交子代具有：

$$5+7=12$$

條染色體。此時可視為具有一套 A 染色體組與一套 B 染色體組，即 $AB$，相當於雜交後的 $2X$ 狀態。

題目指出植物 C 為八倍體，即由雜交後的 $2X$ 增加為 $8X$：

$$\frac{8X}{2X}=4$$

所以染色體數目為：

$$12\times 4=48$$

因此：

$$2n=48$$

核心觀念

本題考查青黴素（penicillin）的抗菌機轉，以及細菌細胞壁的合成。

許多細菌的細胞壁主要由肽聚糖（peptidoglycan）構成。肽聚糖由以下成分交聯形成：

• 糖鏈：$N$-acetylglucosamine（NAG，$N$-乙醯葡萄糖胺）與 $N$-acetylmuramic acid（NAM，$N$-乙醯胞壁酸）交替排列。
• 肽鏈：附著於 NAM 上，末端通常含有 D-Ala-D-Ala。
• 交聯反應：由 penicillin-binding proteins（PBPs，青黴素結合蛋白）中的 transpeptidase（轉肽酶）催化，使相鄰肽鏈交聯，形成具有支撐力的正常細胞壁。

青黴素含有 $\beta$-lactam（β-內醯胺）環，其結構可模擬 D-Ala-D-Ala。青黴素會與 transpeptidase 的活性部位結合，使酵素形成共價性的 acyl-enzyme complex，抑制肽聚糖肽鏈之間的交聯反應。

因此，細菌仍可能製造部分細胞壁原料，但無法完成正常的肽聚糖交聯，導致細胞壁強度不足。在低滲透壓或生長過程中，細胞容易因內部膨壓而破裂死亡。

解題方法

判斷抗生素作用機轉時，先辨認青黴素的主要標的：

$$\text{青黴素} \longrightarrow \text{抑制 PBPs／transpeptidase}$$

接著將 transpeptidase 的功能連結到其生理結果：

$$\text{抑制轉肽酶} \longrightarrow \text{肽聚糖交聯受阻} \longrightarrow \text{細胞壁無法正常形成}$$

所以本題應選擇描述「合成正常細胞壁」的選項。

選項分析

(A) 形成孢子：錯誤

孢子形成是部分細菌在不利環境下的生存策略，例如 Bacillus 與 Clostridium 可形成內生孢子（endospore）。青黴素的主要作用不是抑制孢子形成，而是抑制生長中細菌的肽聚糖細胞壁交聯。

孢子本身具有高度耐受性，對青黴素通常不如正在生長、進行細胞壁合成的細菌敏感。

(B) 複製 DNA：錯誤

核心觀念

本題考查陸生植物的三項特徵：

1. 精細胞是否具有鞭毛：具有鞭毛的精子通常需要水膜游動至卵細胞，因此常見於蕨類與苔蘚植物。
2. 世代交替：植物生活史包括

• 單倍體的配子體（gametophyte，$n$）
• 二倍體的孢子體（sporophyte，$2n$）

3. 兩個世代是否能獨立生活：蕨類植物的配子體與孢子體均可各自生活；苔蘚植物的孢子體則長期依附於配子體，不能獨立生活。

解題方法

先依「可產生帶鞭毛的精細胞」篩選。

• 被子植物與裸子植物屬於種子植物，精細胞通常由花粉管直接運送，沒有鞭毛。
• 蕨類與苔蘚植物的精子具有鞭毛，必須在水膜中游動完成受精。

再依「單倍體與二倍體世代都可獨立生活」判斷：

• 蕨類植物的配子體通常是小型的原葉體（prothallus），可自行進行光合作用並獨立生活。
• 蕨類植物的孢子體即一般所見的蕨類植株，也能獨立生活。

因此最符合題意的是蕨類植物。

選項分析

(A) 被子植物：錯誤

被子植物的孢子體是主要且可獨立生活的植物體；配子體則高度縮小並依附於孢子體：

• 雄配子體為花粉粒，通常由數個細胞組成。
• 雌配子體為胚囊，發育於胚珠內。

被子植物的精細胞由花粉管運送至胚珠，不靠鞭毛游動，因此不符合「帶鞭毛的精細胞」。

(B) 裸子植物：錯誤

裸子植物同樣屬於種子植物，孢子體為主要植物體，配子體高度退化並依附於孢子體。

裸子植物的精細胞通常沒有鞭毛，而是由花粉管運送至卵細胞。少數具游動精子的裸子植物，如蘇鐵（Cycas）與銀杏（Ginkgo），不代表裸子植物普遍符合本題描述；其配子體也不能獨立生活。因此本選項不符整體條件。

(C) 蕨類植物：正確

蕨類植物具有明顯的世代交替：

核心觀念

本題考查「果實（fruit）」的植物學定義，以及裸子植物與被子植物的分類特徵。

果實是被子植物的特徵性繁殖器官，通常由花的子房受精後發育成熟而成，內部包藏種子。因此：

• 被子植物：具有子房，受精後可形成果實。
• 裸子植物：胚珠裸露，沒有子房，種子不被果實包覆，因此不形成真正的果實。

四個選項中，銀杏、麻黃、松樹皆屬裸子植物；木麻黃則屬被子植物。

解題方法

判斷流程如下：

1. 先辨認各植物屬於裸子植物或被子植物。
2. 確認其是否具有花與子房。
3. 只有具有子房的被子植物，才能由子房發育形成真正的果實。
4. 逐一比對選項後，木麻黃為唯一符合者。

本題的關鍵不是看繁殖構造是否「像果實」，而是確認該構造是否由子房發育而來。

選項分析

(A) 銀杏（Ginkgo）錯誤

銀杏屬裸子植物。其種子外層具有肉質的外種皮，外觀常被俗稱為「銀杏果」，但植物學上它並不是真正的果實。

銀杏的胚珠裸露在種鱗上，沒有子房包覆；種子外層的肉質部分是種皮（seed coat），不是由子房壁發育形成的果皮。因此銀杏具有種子，但沒有真正的果實。

(B) 麻黃（Ephedra）錯誤

麻黃屬裸子植物。其種子有時被肉質的苞片包圍，外觀類似小型果實，容易造成誤判。

核心觀念

地衣（lichen）是由真菌與光合生物長期共生形成的複合體：

• 真菌稱為 菌絲共生者（mycobiont），負責構成地衣的主要身體架構，並提供保護、吸水及礦物質。
• 光合生物稱為 光合共生者（photobiont），負責進行光合作用，製造有機物供共生體利用。
• 光合共生者可為真核的綠藻，也可為原核的藍菌。

本題的關鍵限定語是「光合性原核生物」。在選項中，符合此條件的是藍菌（cyanobacteria）。

藍菌具有葉綠素 $a$ 及其他光合色素，能進行放氧型光合作用，基本反應可表示為：

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

藍菌沒有細胞核及膜狀胞器，遺傳物質位於細胞質中的核區，因此屬於原核生物。

解題方法

本題可用「共生角色」與「細胞分類」兩步判斷：

1. 先辨認地衣中的光合成員：可為綠藻或藍菌。
2. 再依細胞類型篩選「原核生物」。
3. 綠藻是真核生物，藍菌則是原核生物，因此選擇藍菌。

題目並非單純問「地衣中的光合生物」，而是進一步要求「光合性原核生物」。這個分類條件是判斷的核心。

選項分析

(A) 藍菌（cyanobacteria）—正確

藍菌是能進行光合作用的原核生物，舊稱藍綠藻（blue-green algae），但分類上不屬於真正的藻類，而屬於細菌。

藍菌的特徵包括：

• 沒有細胞核。
• 沒有葉綠體。
• 光合作用相關的電子傳遞系統位於細胞膜及其內褶構造。
• 具有葉綠素 $a$，可進行放氧型光合作用。
• 可作為地衣的光合共生者。

核心觀念

本題考查動物的「兩側對稱」（bilateral symmetry）與「頭化」（cephalization）。

• 兩側對稱：身體可由一個縱向切面分成左右大致相等的兩半，形成明確的前後、背腹與左右軸。
• 頭化：感覺器官、神經組織與腦等神經中樞集中於身體前端，形成頭部。
• 兩側對稱與頭化通常和動物的定向移動密切相關。當動物主要朝一個方向前進時，前端最先接觸環境，因此感覺器官與神經中樞集中於前端，有利於尋找食物、主動獵食及躲避掠食者。

解題方法

判斷本題的關鍵，是找出哪一項同時能解釋：

1. 動物為何需要明顯的前後軸；
2. 感覺器官與神經中樞為何集中在前端；
3. 兩側對稱與頭化對動物生活方式有何適應意義。

具有兩側對稱與頭化的動物，通常能夠朝固定方向移動。移動時，前端首先接觸外界刺激，因此將眼、觸覺器官、化學感受器與腦集中於頭部，能提高感覺與反應效率。此種身體構造特別適合主動尋找獵物、追捕食物及逃離天敵。

因此，最符合題意的是「個體的移動及主動的獵食與逃脫」。

選項分析

(A) 對各方向感應的能力都相同

錯誤。

「對各方向感應能力相同」較符合輻射對稱（radial symmetry）的特徵。輻射對稱動物，例如水螅與海葵，身體各部分圍繞中央軸排列，能從多個方向接收刺激，適合固著或漂浮生活。

兩側對稱動物則具有明顯的前後方向，感覺器官通常集中於前端，並非對所有方向具有相同的感應能力。因此本選項與頭化現象相反。

(B) 真體腔的發育

錯誤。

核心觀念

本題考查環節動物門（Annelida）的基本動物學特徵，重點包括：

• 身體是否分節
• 排泄器官的類型
• 體腔（coelom）的構造
• 循環系統的型式

環節動物屬於：

1. 真體腔動物（coelomate）
2. 具有分節現象（metamerism）
3. 通常具有後腎（metanephridia）
4. 具有閉鎖式循環系統（closed circulatory system）

因此，只要找出與上述特徵不符的選項即可。

解題方法

逐一比對各選項與環節動物的分類特徵：

• 分節是環節動物的重要外部與內部構造特徵。
• 後腎是其主要排泄構造。
• 環節動物的體腔由中胚層包圍，屬於真體腔。
• 血液在血管內流動，形成閉鎖式循環系統。

其中「假體腔」與「真體腔」是本題的關鍵判斷點。環節動物不是假體腔動物，因此選 (C)。

選項分析

(A) 分節現象：正確

環節動物具有明顯的分節現象，身體沿前後軸分成許多相似的體節，稱為環節或體節（metameres）。

分節不只表現在體表，也可見於體壁肌肉、體腔與部分內部器官。不同體節之間通常有隔膜（septa）分隔，使各體節具有相對獨立的構造。

蚯蚓、沙蠶與水蛭均屬環節動物，皆可作為分節現象的代表。

(B) 後腎：正確

環節動物的主要排泄器官為後腎（metanephridia），通常每一體節具有一對後腎。

後腎的一端以纖毛漏斗（nephrostome）開口於體腔，收集體腔液；體腔液經腎管流動時，水分與有用物質可被再吸收，代謝廢物則經腎孔（nephridiopore）排出體外。

後腎與原腎（protonephridia）不同：

核心觀念

本題考查根尖各區域的功能，以及木質部導管細胞（vessel element）的分化過程。

根尖由前端向後依序可分為：

1. 根冠區（root cap）
2. 細胞分裂區（區域分生組織，zone of cell division）
3. 延長區（zone of elongation）
4. 成熟區或分化區（zone of maturation／differentiation）

導管細胞屬於木質部（xylem）的輸導細胞。其成熟時會經歷：

• 細胞壁形成次生增厚（secondary cell wall）
• 次生細胞壁木質化（lignification）
• 原生質體退化
• 程式性細胞死亡（programmed cell death, PCD）
• 最終留下中空的導管，供水分與無機鹽向上運輸

因此，導管細胞是在成熟區完成分化並喪失原生質體。

解題方法

判斷本題的關鍵，是將「導管細胞喪失原生質體」視為一項成熟分化事件。

細胞分裂區的細胞主要進行有絲分裂；延長區的細胞主要增加體積與長度；成熟區則進行最後的細胞分化，形成根毛、木質部、韌皮部等特化組織。

導管細胞的形成可簡化表示為：

$$\text{木質部前驅細胞} \rightarrow \text{導管細胞分化} \rightarrow \text{次生壁增厚與木質化} \rightarrow \text{程式性細胞死亡} \rightarrow \text{成熟導管}$$

原生質體喪失發生在上述分化後期，因此對應根的成熟區。

選項分析

(A) 根冠區：錯誤

根冠位於根尖最前端，主要功能是：

核心觀念

本題考查高大植物體內的水分運輸，核心是「蒸散－凝聚張力學說（cohesion-tension theory）」。

根部吸收的水分主要經由木質部（xylem）的導管與管胞，以「整體流動（bulk flow）」方式由下往上運輸。主要機制包括：

1. 蒸散作用（transpiration）：葉片氣孔散失水分，使葉肉細胞水勢下降，形成向上的負壓或張力。
2. 水分子間的凝聚力（cohesion）：水分子之間以氫鍵相互吸引，使木質部中的水柱能維持連續。
3. 水分子與木質部細胞壁間的附著力（adhesion）：水分子可附著於管胞或導管細胞壁，協助水柱抵抗重力並減少水柱中斷。
4. 根部至木質部的局部水分移動：細胞間可有擴散、滲透與水勢差所造成的水分移動，但這不是百公尺長距離運輸的主要形式。

植物中的水勢可概念化表示為：

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

其中 $\Psi_w$ 為水勢、$\Psi_s$ 為溶質勢、$\Psi_p$ 為壓力勢。水分通常沿著水勢由高處移向低處；蒸散使葉片水勢降低，形成根—莖—葉的水勢梯度。

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解題方法

判斷各選項對「根部到高大樹梢」水分長距離運輸的貢獻程度：

• 能維持連續水柱、抵抗重力者，屬於重要因素。
• 能造成整條木質部水柱張力者，屬於主要驅動力。
• 只在細胞尺度進行、速度慢且無法有效負責百公尺長距離運輸者，貢獻最小。

因此，細胞間的擴散作用雖然存在，但對高大植物的長距離水分運輸貢獻最小，答案為 (C)。

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選項分析

(A) 水分子間之凝聚力（cohesion）

正確。水分子具有極性，分子間可形成氫鍵，因此具有凝聚力。木質部中的水分子彼此相連，形成連續水柱。當葉片因蒸散產生負壓時，這個張力便能沿著連續水柱傳至根部，拉動下方水分上升。

若缺乏凝聚力，木質部水柱容易因重力或氣泡而中斷，蒸散所產生的拉力便無法有效傳遞至根部。因此凝聚力是水分上升的重要基礎。

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(B) 水分子與管胞間之聚合力（adhesion）

概念上正確，但題幹中文「聚合力」較適合稱為「附著力」。Adhesion 是水分子與木質部管胞、導管細胞壁之間的吸引作用。

附著力可使水分附著於細胞壁，協助水柱抵抗重力，並透過毛細作用促進水分在細小管道中的上升。它也能幫助水柱維持於木質部內，降低水柱脫離細胞壁的傾向。

核心觀念

本題考查各類陸域生態系（biome）的「氣候特徵」與「優勢植被」。判斷重點包括：

• 降雨的季節分布與乾旱情形
• 火災、放牧等干擾因子
• 優勢植物的生活型與適應特徵
• 森林的物種多樣性及優勢樹種數量

生態系描述必須同時符合其典型氣候與植被特徵；只要其中一項與該生態系的主要特徵不符，即為錯誤描述。

解題方法

逐一比對各選項：

1. 稀樹草原：看乾濕季與火適應。
2. 灌叢：看地中海型氣候與灌木特徵。
3. 溫帶草原：看週期性乾旱與草本優勢。
4. 針葉林：看其分布範圍、物種多樣性與優勢樹種數量。

其中第 4 項同時宣稱「由許多優勢樹種組成」，需特別檢查是否符合針葉林通常物種組成較單純的特徵。

選項分析

(A) 稀樹草原（savanna）乾濕季分明，優勢的植物是適火性（fire-adapted）植物——正確

稀樹草原位於熱帶或亞熱帶，全年通常高溫，但降雨具有明顯季節性，形成雨季與乾季。

乾季時草本植物乾枯，容易累積可燃物；雷擊、人為活動或自然因素引發的火災，會定期影響群落。因此，稀樹草原的植物通常具有火適應特徵，例如：

• 草本植物的生長點位於地下，火災後可重新萌發
• 樹皮較厚，可保護形成層
• 根系發達，火災後能迅速恢復
• 部分植物的種子萌發受到火災刺激

稀樹草原並非完全沒有樹木，而是由草本植物構成地表優勢層，樹木則以較疏落的形式分布。

(B) 灌叢（chaparral）夏乾冬雨，優勢的植物是濃密多刺的灌木——正確

Chaparral 是典型的地中海型生態系，氣候特徵為：

• 夏季炎熱乾燥
• 冬季較涼且有降雨
• 年降雨量不一定很少，但降雨集中於冬季

其優勢植物多為濃密的常綠灌木，常具有硬葉、蠟質葉面、葉片較小及根系發達等特徵，以減少夏季蒸散失水。許多種類也具有多刺或枝條緊密的形態，可降低草食作用。

Chaparral 同樣容易發生火災，部分植物具有火後再生或種子經火災刺激後萌發的適應能力。

(C) 溫帶草原（temperate grassland）週期性乾旱，優勢的植物是草本植物——正確

核心觀念

本題考查族群在空間中的三種分布型態：

1. 聚集分布（clumped dispersion）：個體成群聚集，是自然界最常見的型態。
2. 均勻分布（uniform dispersion）：個體之間距離較為接近，呈規則間隔。
3. 隨機分布（random dispersion）：個體位置彼此獨立，沒有明顯規律。

均勻分布通常表示個體之間存在較強的負向交互作用，例如：

• 對有限資源的競爭
• 領域行為（territoriality）
• 彼此排斥
• 植物的化感作用（allelopathy）

本題各選項中，最符合均勻分布形成原因的是「族群內個體間競爭資源之結果」。

解題方法

判斷空間分布型態時，先看個體之間的關係：

• 彼此吸引或共同利用斑塊資源：容易形成聚集分布。
• 彼此互不影響：容易形成隨機分布。
• 彼此排斥或競爭資源：容易形成均勻分布。

題幹已指明是均勻分布，因此應尋找「個體間具有排斥作用」的原因。資源有限時，個體會互相競爭，使個體不易過度接近，最後形成較規則的間距。因此選擇 (D)。

選項分析

(A) 其資源呈異質性分布

錯誤。

資源呈異質性分布，表示環境中的資源集中在不同斑塊，例如食物集中於某些區域、水源分布不均。個體會聚集到資源豐富的區域，較容易形成聚集分布，而非均勻分布。

(B) 此族群的範圍正向外擴張

錯誤。

核心觀念

本題考的是動物的生活史策略（life-history strategy），尤其是生殖次數與每次繁殖投入的權衡。主要概念包括：

• 一次生殖型（semelparity）：一生只繁殖一次，常在單次繁殖中產生大量子代。
• 多次生殖型（iteroparity）：一生繁殖多次，每次產生較少子代。
• 生殖投資（reproductive investment）：親代必須在繁殖、成長、存活與親代照護之間分配有限的能量。
• 風險分散（bet-hedging）：當子代存活率具有高度不確定性時，將繁殖分散到不同時間，可降低單一次繁殖失敗造成的整體繁殖損失。

題幹指出兩個關鍵條件：

1. 子代存活率低；
2. 子代存活率不可預期。

其中「不可預期」比單純的「低」更重要，表示某一次繁殖可能遭遇特別嚴重的死亡，因此最佳策略是分散繁殖風險。

解題方法

比較各選項的兩個面向：

1. 繁殖是否分散於一生中的多個時期；
2. 單次繁殖失敗時，是否會導致整體繁殖成功率大幅下降。

若一生只繁殖一次，即使產生大量子代，所有子代都暴露於同一時期的環境風險。一旦該時期發生食物不足、氣候惡劣、疾病或掠食壓力增加，整批子代可能同時死亡，親代也沒有下一次繁殖機會。

相反地，一生多次繁殖可將子代分散到不同年份或季節。即使某一次繁殖失敗，其他繁殖時期仍有成功機會。因此，在子代存活率低且不可預期時，應採取多次繁殖、每次少量生產的策略。

選項分析

(A) 一生僅一次生產，並產生大量的子代：錯誤

這是典型的一次生殖型策略。大量生產子代可提高「至少有部分子代存活」的機會，但前提是死亡風險主要作用於個別子代，且不同子代之間的存活結果相對獨立。

題幹強調子代存活率「不可預期」，表示環境因素可能使整批子代同時遭受不利影響。此時，單次大量繁殖仍將所有繁殖投資集中在一次事件中，若該次繁殖失敗，親代終生可能沒有其他繁殖機會。

(B) 一生僅一次生產，產生大量的子代，並投入大量的親代照護：錯誤

核心觀念

本題考查族群生態學中的標記－再捕捉法（mark-recapture method），又稱 Lincoln index。其基本假設是：

• 第一次捕捉的個體數為 $M$，標記後全部釋放。
• 第二次捕捉的個體數為 $C$。
• 第二次捕捉中重新捕獲的標記個體數為 $R$。
• 標記個體在族群中充分混合，且標記不會影響存活、活動與被捕捉機率。
• 兩次捕捉期間族群沒有明顯出生、死亡、遷入或遷出。

在上述條件下，第二次捕捉中標記個體的比例，應近似等於整個族群中標記個體的比例：

$$\frac{R}{C}=\frac{M}{N}$$

其中 $N$ 為估計的族群總數。

解題方法

題目資料為：

• 第一次標記並釋放：$M=48$
• 第二次捕捉總數：$C=60$
• 第二次捕捉中的標記個體：$R=6$

代入公式：

$$\frac{6}{60}=\frac{48}{N}$$

因此：

$$N=\frac{48\times 60}{6}$$ $$N=480$$

依標記－再捕捉法的標準計算，族群估計值為 $480$ 隻。

選項分析

• (A) 360：錯誤。
  此數值不符合標準公式。若族群為 $360$ 隻，標記個體比例會是

$$\frac{48}{360}=\frac{2}{15}\approx 0.133$$

預期第二次捕捉的 $60$ 隻中約有 $8$ 隻標記個體，與題目實際的 $6$ 隻不符。

• (B) 480：依標準標記－再捕捉法計算，此選項正確。
  計算為

$$N=\frac{48\times60}{6}=480$$

核心觀念

本題考查動物排出的三類含氮廢物：氨（ammonia）、尿素（urea）與尿酸（uric acid），以及它們在毒性、水溶性與排泄時耗水量上的差異。

胺基酸分解時，胺基經由轉胺作用與氧化脫胺作用移除，產生高毒性的氨：

$$\ce{R-CH(NH2)-COOH -> R-CO-COOH + NH3}$$

哺乳類等動物會利用尿素循環（urea cycle）將氨轉換成毒性較低的尿素；鳥類、爬蟲類與多數昆蟲則常將含氮物質進一步轉變為尿酸，以節省排泄所需的水分。

三者的主要比較如下：

含氮廢物	毒性	水溶性	排泄耗水量
氨	最高	高	最大
尿素	低於氨	高	中等
尿酸	很低	低，常形成結晶	最少

解題方法

逐一檢查每個配對是否符合該含氮廢物的化學性質：

1. 尿素是否比氨毒性低？
2. 尿素是否不易溶於水？
3. 尿酸是否能以最少水分排出？
4. 尿酸是否能形成低毒性的結晶？

其中只要找出一個「含氮廢物」與「有利因素」不相符的配對，即為錯誤選項。

選項分析

(A) 尿素——相對於氨有較低的毒性：正確

氨可破壞細胞內的酸鹼平衡，並干擾神經功能；在水生動物體內累積時尤其具有危險性。因此，氨通常必須在產生後迅速排出，或先轉換成毒性較低的物質。

哺乳類的肝臟利用尿素循環將氨轉化為尿素。尿素循環的關鍵反應包括：

• Carbamoyl phosphate synthetase I（氨甲醯磷酸合成酶 I，CPS I）
• Ornithine transcarbamylase（鳥胺酸轉氨甲醯酶，OTC）
• Argininosuccinate synthetase（精胺琥珀酸合成酶）
• Argininosuccinate lyase（精胺琥珀酸裂解酶）
• Arginase（精胺酸酶）

尿素循環的總反應可概略表示為：

核心觀念

本題考查人類腦部各構造的主要功能配對，解題關鍵是掌握：

• 邊緣系統：情緒、動機與記憶。
• 胼胝體：連接左右大腦半球，進行神經訊息交流。
• 延腦：調節呼吸、心跳、血壓等基本生命活動，參與恆定性維持。
• 小腦：協調隨意運動、姿勢與平衡。
• 下視丘：製造部分激素，並調節體溫、攝食、飲水及內分泌功能。

解題方法

判斷腦部構造與功能是否相符時，先抓住各構造最具代表性的功能，再比對選項：

1. 若功能屬於情緒、記憶，優先聯想到邊緣系統。
2. 若涉及左右大腦半球的聯繫，則是胼胝體。
3. 若涉及呼吸、心跳、血壓等自主性生理功能，則是延腦。
4. 若涉及動作協調與平衡，則是小腦。
5. 若涉及體溫與激素調節，主要構造是下視丘，不是胼胝體。

因此，將「製造激素並調節體溫」配給胼胝體，即可判定為錯誤配對。

選項分析

(A) 邊緣系統（limbic system）——情緒反應和記憶功能：正確

邊緣系統是由多個腦部構造組成的功能性系統，重要成員包括：

• 杏仁核（amygdala）：與恐懼、攻擊等情緒反應有關。
• 海馬（hippocampus）：參與學習與記憶，尤其與新記憶形成有關。
• 扣帶迴（cingulate gyrus）：參與情緒與行為調控。

因此，邊緣系統與情緒反應及記憶功能密切相關，此配對正確。

(B) 胼胝體（corpus callosum）——製造激素並調節體溫：錯誤

胼胝體是連接左右大腦半球的大型神經纖維束，主要由有髓鞘的軸突組成，功能是傳遞左右大腦半球之間的神經訊息，使兩側大腦能夠整合感覺、運動及認知活動。

「製造激素並調節體溫」主要是下視丘（hypothalamus）的功能：

核心觀念

本題考查「運動時能量來源」及「肝醣、脂肪、蛋白質的儲存與動員」。

人體主要儲存能量的形式包括：

• 肝醣（glycogen）：儲存在肝臟與骨骼肌，可迅速分解供能。
• 三酸甘油酯（triacylglycerol）：主要儲存在脂肪組織，能量總量最大，但動員與利用速度較慢。
• 蛋白質：主要作為組織結構與功能分子，不是正常情況下的優先能量儲存形式。

午餐後約 $2$ 小時，血糖受到胰島素調節，肝臟與肌肉中的肝醣仍是可迅速動員的醣類能源。散步 $3$ 公里屬於短時間、低至中等強度的有氧活動，會同時使用脂肪酸與肝醣，但依本題選項設計，最符合「可快速供應運動能量」的是肌肉及肝臟中的肝醣。

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解題方法

判斷此題可依序分析三件事：

1. 運動強度與時間
   散步 $3$ 公里通常約需 $30$ 至 $45$ 分鐘，屬於中等強度、非長時間耐力運動。

2. 能量是否需要迅速供應
   肌肉活動需要持續產生 ATP。肝醣可經由糖解作用快速產生 ATP，並在有氧情況下進一步產生丙酮酸、乙醯輔酶 A，進入檸檬酸循環與電子傳遞鏈。

3. 判斷各種儲存物質的主要功能
   肌肉肝醣可直接供應活動中的肌肉；肝臟肝醣則可維持血糖，間接供應全身組織。因此本題最佳答案為肌肉及肝臟中的肝醣。

肝醣動員的關鍵路徑如下：

$$\text{Glycogen} \xrightarrow{\text{glycogen phosphorylase}} \text{glucose-1-phosphate} \xrightarrow{\text{phosphoglucomutase}} \text{glucose-6-phosphate}$$

肌肉中的 glucose-6-phosphate 可進入糖解作用：

$$\text{glucose-6-phosphate} \rightarrow \text{pyruvate} \rightarrow \text{acetyl-CoA} \rightarrow \text{citric acid cycle} \rightarrow \text{electron transport chain} \rightarrow \text{ATP}$$

肌肉缺乏 glucose-6-phosphatase（葡萄糖-6-磷酸酶），因此肌肉肝醣主要供自身使用；肝臟具有此酵素，可將 glucose-6-phosphate 轉為葡萄糖，釋放到血液中以維持血糖。

運動時，交感神經與兒茶酚胺可促進肝醣分解；胰高血糖素主要促進肝臟肝醣分解，而肌肉肝醣則主要受腎上腺素與肌肉本身的收縮訊號調控。

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選項分析

核心觀念

本題考查染色體上基因的相對位置與基因圖譜（genetic map）。

同一條染色體上的基因，在減數分裂時可能因**同源染色體之間的互換（crossing over）**而產生重組。兩基因間的互換率越高，表示兩基因在染色體上的距離越遠。

在題目給定的範圍內，可將互換率視為遺傳圖距：

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

若基因排列在線性染色體上，兩段相鄰距離可相加。例如若順序為 $d-a-b-c$，則：

$$d-b=d-a+a-b$$ $$a-c=a-b+b-c$$

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解題方法

已知各基因間互換率如下：

• $a-b=8\%$
• $a-c=28\%$
• $a-d=25\%$
• $b-c=20\%$
• $b-d=33\%$

觀察 $a$、$b$、$c$、$d$ 之間的數值：

$$a-d=25\%$$ $$a-b=8\%$$ $$b-d=33\%$$

其中：

$$a-b+b-d=8\%+33\%=41\%$$

這個關係不適合直接判斷相鄰位置，因此改用能形成加法關係的組合：

$$a-b+b-c=8\%+20\%=28\%$$

恰好符合：

$$a-c=28\%$$

因此，$b$ 位於 $a$ 與 $c$ 之間，排列為：

$$a-b-c$$

再觀察 $d$ 與其他基因的距離：

$$a-d=25\%$$ $$a-b=8\%$$ $$b-d=33\%$$

可見：

$$a-d+a-b=25\%+8\%=33\%$$

恰好符合：

$$b-d=33\%$$

因此，$a$ 位於 $d$ 與 $b$ 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：

$$d-a-b-c$$

各段距離為：

• $d$ 到 $a$：$25$ map units
• $a$ 到 $b$：$8$ map units
• $b$ 到 $c$：$20$ map units

驗算：

$$d-b=25\%+8\%=33\%$$ $$a-c=8\%+20\%=28\%$$

與題目數據完全一致。

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選項分析

(A) $a-b-c-d$：錯誤

核心觀念

本題考查以 mRNA 製備互補 DNA（complementary DNA, cDNA）的酵素與反應流程。標準的雙股 cDNA 製備主要包含：

1. 反轉錄酶（reverse transcriptase）：以 mRNA 為模板，合成第一股 cDNA。
2. 核糖核酸酶，特別是 RNase H：降解與 cDNA 雜合的 mRNA 模板。
3. DNA 聚合酶（DNA polymerase）：以第一股 cDNA 為模板，合成第二股 DNA。

其核心反應方向是：

$$\text{mRNA} \xrightarrow{\text{reverse transcriptase}} \text{RNA-DNA hybrid}$$

接著：

$$\text{降解 mRNA} \xrightarrow{\text{RNase H}} \text{單股 cDNA}$$

最後：

$$\text{第一股 cDNA} \xrightarrow{\text{DNA polymerase}} \text{雙股 cDNA}$$

因此，完整製備雙股 cDNA 需要反轉錄酶、RNase 與 DNA 聚合酶。

解題方法

判斷本題的關鍵，是按照「mRNA → cDNA」的流程辨認每個階段所需的酵素：

• mRNA 不能直接由一般 DNA 聚合酶複製，必須先由反轉錄酶讀取 mRNA。
• 產生 RNA-DNA 雜合分子後，需要由RNase H移除 RNA 模板。
• 欲形成完整的雙股 cDNA，需再由DNA 聚合酶合成第二股 DNA。

符合這三項條件的是 (B)。

選項分析

(A) RNA 聚合酶、DNase、DNA 聚合酶

錯誤。

• **RNA 聚合酶（RNA polymerase）**以 DNA 為模板合成 RNA，主要參與轉錄，不是以 mRNA 為模板合成 cDNA 的酵素。
• DNase會降解 DNA。cDNA 是本題欲保留與製備的產物，使用 DNase 會破壞 DNA，方向與實驗目的相反。
• 雖然 DNA 聚合酶可參與第二股 DNA 的合成，但前兩個酵素不符合 cDNA 製備流程。

(B) 反轉錄酶、RNase、DNA 聚合酶

核心觀念

大腸桿菌（Escherichia coli）屬於原核生物，其主要遺傳物質位於細胞質中的擬核區（nucleoid），為一條主要的環形雙股 DNA 染色體。

DNA 的基本結構為兩條互補的多核苷酸鏈，以氫鍵配對形成雙股螺旋；大腸桿菌的主要染色體則以共價閉合的環形形式存在。除主要染色體外，大腸桿菌也常具有質體（plasmid），質體同樣多為環形雙股 DNA，可攜帶抗藥性等額外遺傳訊息。

解題方法

判斷本題可從兩個層次切入：

1. 判斷遺傳物質是 DNA 還是 RNA。
2. 判斷其結構是環形還是線形、單股還是雙股。

大腸桿菌是典型細菌，細菌的主要染色體由 DNA 組成，而不是 RNA。其染色體通常為一條環形雙股 DNA。因此符合「環形、雙股、DNA」的選項為：

$$\boxed{\text{環形雙股 DNA}}$$

選項分析

(A) 環形雙股 DNA：正確

大腸桿菌的主要染色體是環形雙股 DNA，位於細胞質的擬核區，沒有被核膜包圍。DNA 可經由 DNA replication（DNA 複製）先解開雙股，再由 DNA polymerase（DNA 聚合酶）依半保留複製方式形成兩個相同的 DNA 分子。

(B) 線形雙股 DNA：錯誤

核心觀念

原致癌基因（proto-oncogene）是正常細胞中負責促進細胞生長、分裂與存活的基因，例如：

• RAS：GTPase，參與生長因子訊息傳遞。
• MYC：轉錄因子，促進細胞增殖相關基因表現。
• HER2／ERBB2：受體型酪胺酸激酶。
• ABL：非受體型酪胺酸激酶。

當 proto-oncogene 因遺傳改變而形成持續活化、過度表現或異常表現的 oncogene（致癌基因） 時，會使細胞增殖訊號過強，增加腫瘤形成機率。

這類改變通常屬於：

• 功能增強（gain-of-function）
• 使蛋白質持續活化
• 使基因表現量增加
• 使基因被置於強力啟動子或增強子控制下

因此，判斷本題的關鍵是：該遺傳改變是否能使 proto-oncogene 的功能增強或表現量增加。

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解題方法

逐一判斷各種遺傳改變對 proto-oncogene 的影響：

1. 若能使基因產物持續活化，可能形成 oncogene。
2. 若能增加基因拷貝數或提高轉錄量，可能形成 oncogene。
3. 若是抑制、降低或抵消基因功能，通常不會把 proto-oncogene 轉變為 oncogene。

三種典型的致癌基因活化方式是：

$$\text{點突變} \rightarrow \text{蛋白質持續活化}$$ $$\text{基因擴增} \rightarrow \text{基因拷貝數增加} \rightarrow \text{蛋白質過度表現}$$ $$\text{基因易位} \rightarrow \text{強力啟動子控制或融合蛋白形成}$$

相較之下，gene suppression 通常會降低基因表現或抑制基因功能，與 proto-oncogene 活化的方向相反，因此最不容易導致 oncogene 形成。

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選項分析

(A) 基因抑制（suppression）——正確，為本題答案

Suppression 的核心意義是抑制或抵消某基因的表現與功能，例如：

• 降低轉錄作用
• 抑制 mRNA 形成
• 阻止蛋白質翻譯
• 使原本活化的基因功能被壓低
• 由 suppressor mutation 抵消原有突變效應

若 proto-oncogene 的功能被抑制，通常會降低細胞增殖訊號，而不是使其轉變為 oncogene。

例如 RAS 蛋白正常受到調控，必須在 GTP 結合型與 GDP 結合型之間轉換。若抑制 RAS 表現，會減少下游訊息傳遞；這與致癌性 RAS 突變造成的「持續活化」方向相反。

需特別注意：抑制 tumor suppressor gene（腫瘤抑制基因）確實可能促進癌症形成，例如 TP53 或 RB 功能喪失。但本題問的是 proto-oncogene 轉變為 oncogene，兩者不可混淆。

因此在四個選項中，基因抑制導致 proto-oncogene 致癌化的可能性最小。

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(B) 基因易位（translocation）——錯誤

染色體易位可能使 proto-oncogene：

1. 被移到強力啟動子或增強子附近，導致過度表現；
2. 與另一個基因融合，形成具有異常活性的融合蛋白。

經典例子是 Burkitt lymphoma（伯基特淋巴瘤）：

$$t(8;14)$$

MYC 基因位於第 8 號染色體，易位至第 14 號染色體的免疫球蛋白重鏈基因附近，受到強力增強子作用，使 MYC 過度表現，促進 B 細胞增殖。

另一個經典例子是 慢性骨髓性白血病（CML）：

核心觀念

本題考查核酸雜合分析中的 Southern blotting（南方墨點法）。

Southern blotting 的基本原理是：

1. 將含有不同大小 DNA 片段的樣本以凝膠電泳分離。
2. 利用毛細管作用，將凝膠中的 DNA 轉移至硝基纖維膜或尼龍膜。
3. 使膜上的 DNA 與帶有標記的互補核酸探針（nucleic acid probe）進行雜合。
4. 依探針是否與特定 DNA 序列互補，檢測目標基因或 DNA 片段的位置與大小。

DNA 轉移至膜上的步驟稱為 blotting（墨點轉印）；針對 DNA 所進行的這套分析稱為 Southern blotting。

解題方法

判斷各種 blotting 技術時，先確認「被分析的分子種類」：

分析方法	主要偵測對象
Southern blotting	DNA
Northern blotting	RNA，尤其是 mRNA
Western blotting	蛋白質
Eastern blotting	蛋白質的翻譯後修飾，名稱與定義較不統一

題幹明確指出：

• 研究的是遺傳差異；
• 使用核酸雜合；
• 將 DNA 由膠體轉移到膜上。

因此，關鍵字是「DNA」，對應 Southern blotting。

Southern blotting 的實驗流程

1. DNA 切割

基因組 DNA 通常先以限制酶（restriction enzyme）切割，形成許多不同長度的 DNA 片段。

2. 凝膠電泳

DNA 片段帶有負電，會在電場中向正極移動；較小的片段穿過瓊脂糖凝膠（agarose gel）的速度較快，因此可依片段大小分離。

3. DNA 變性

DNA 通常先以鹼性溶液處理，使雙股 DNA 分離成單股 DNA。單股化有利於後續與互補核酸探針進行鹼基配對。

4. DNA 轉移

利用毛細管作用，將凝膠中的 DNA 片段轉移至硝基纖維膜或尼龍膜上，並固定於膜面。

5. 探針雜合

加入具有已知序列、且帶有放射性或螢光等標記的單股 DNA 或 RNA 探針。若探針與膜上的 DNA 片段具有互補序列，便會依 Watson–Crick 鹼基配對原則形成雙股核酸。

6. 偵測

洗去未特異性結合的探針，再偵測標記訊號，即可判斷目標 DNA 片段的位置與大小。

因此，Southern blotting 可用於：

核心觀念

本題考查重症肌無力（myasthenia gravis, MG）的致病位置，以及神經肌肉接點（neuromuscular junction, NMJ）的訊息傳遞機轉。

MG 是自體免疫疾病，患者體內產生攻擊骨骼肌細胞膜上 乙醯膽鹼受體（acetylcholine receptor, AChR） 的抗體，造成：

• AChR 數目減少或功能受阻
• 突觸後膜（postsynaptic membrane）的皺褶變少
• 運動終板電位（end-plate potential, EPP）不足
• 肌肉動作電位不易產生
• 肌肉收縮無力，且反覆使用後容易疲勞

因此，本題的核心是：如何補償突觸後乙醯膽鹼受體不足所造成的神經肌肉傳導障礙。

解題方法

神經肌肉接點的基本流程如下：

1. 運動神經元動作電位抵達軸突末梢。
2. 電壓閘控鈣離子通道（voltage-gated $\ce{Ca^{2+}}$ channel）開啟，$\ce{Ca^{2+}}$ 進入神經末梢。
3. 突觸小泡與細胞膜融合，釋放乙醯膽鹼（acetylcholine, ACh）。
4. ACh 結合骨骼肌細胞膜上的菸鹼型乙醯膽鹼受體（nicotinic ACh receptor, nAChR）。
5. 受體通道開啟，主要造成 $\ce{Na+}$ 內流，形成終板電位。
6. 終板電位達到閾值後，引發肌肉動作電位。
7. 動作電位經由橫小管（T-tubule）傳遞，活化二氫吡啶受體（dihydropyridine receptor, DHPR），進一步開啟肌漿網上的雷諾定受體（ryanodine receptor, RyR）。
8. 肌漿網釋放 $\ce{Ca^{2+}}$，使 $\ce{Ca^{2+}}$ 結合 troponin，移動 tropomyosin，促成 actin 與 myosin 交互作用及肌肉收縮。

MG 主要卡在第 4 至第 5 步，也就是 突觸後 AChR 數量與功能不足。增加 AChR 數目，可提高 ACh 與受體結合後產生足夠終板電位的機會，因此在本題選項中最合理。

選項分析

(A) 增加移入肌漿網內的鈣離子量

錯誤。

肌肉收縮時需要肌漿網釋放 $\ce{Ca^{2+}}$，而不是將更多 $\ce{Ca^{2+}}$ 移入肌漿網作為主要治療方向。即使肌漿網內鈣離子儲存量增加，也必須先有足夠的肌肉動作電位，才能經由 DHPR 與 RyR 促使 $\ce{Ca^{2+}}$ 釋放。

MG 的主要障礙位於神經肌肉接點的突觸後膜，肌肉細胞內的鈣離子儲存並非病因所在。因此增加肌漿網鈣離子量無法直接改善 AChR 缺損所造成的神經傳導問題。

(B) 增加乙醯膽鹼受體的數目

正確。

核心觀念

本題考查植物韌皮部（phloem）中有機養分的主要運輸形式。植物進行光合作用後，葉片製造的三碳糖會經由下列途徑形成蔗糖：

$$\text{三碳糖} \rightarrow \text{磷酸丙糖} \rightarrow \text{果糖-6-磷酸、葡萄糖-6-磷酸} \rightarrow \text{蔗糖}$$

蔗糖由源（source），例如成熟葉片，經韌皮部運送至庫（sink），例如根、果實、種子及生長中的嫩芽。

韌皮部運輸的主要糖類是蔗糖（sucrose），原因包括：

• 蔗糖具有良好水溶性，適合溶於韌皮部汁液。
• 蔗糖是非還原糖，化學性質相對穩定，不易與蛋白質或其他細胞成分發生非專一性反應。
• 每個蔗糖分子由一個葡萄糖與一個果糖組成，運輸一分子即可攜帶兩個己糖單位，運輸效率較高。
• 蔗糖可由葉肉細胞經胞外途徑輸出，再透過蔗糖轉運蛋白（SUT／SUC，sucrose transporter）進入伴細胞（companion cell）及篩管（sieve tube element）。

韌皮部內蔗糖濃度升高會降低水勢，使木質部的水進入韌皮部，造成膨壓增加；之後蔗糖溶液由高壓處流向低壓處，形成壓力流假說（pressure-flow hypothesis）所描述的運輸。

解題方法

判斷此題可直接抓住「植物韌皮部最普遍運輸的糖類」這個關鍵字。

植物體內的葡萄糖與果糖雖然都是重要的單醣，卻不是大多數植物韌皮部進行長距離運輸的主要形式。植物通常先將它們合成蔗糖，再以蔗糖形式裝載至韌皮部。

因此，選項中最符合「普遍性」及「主要長距離運輸形式」者為蔗糖。

選項分析

(A) 葡萄糖

錯誤。葡萄糖是重要的代謝物，可進入糖解作用：

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

它也可用於合成澱粉、纖維素及其他物質。但游離葡萄糖通常不是植物韌皮部最普遍的長距離運輸糖類。

葡萄糖具有還原性，容易參與非專一性的醣化反應；植物進行長距離運輸時，通常會將葡萄糖轉變為較穩定的蔗糖。

(B) 果糖

錯誤。果糖可由蔗糖水解產生：

核心觀念

本題考查植物激素與果實成熟的關係。番茄由綠色轉為紅色，是果實成熟的重要外觀特徵，主要涉及：

• 葉綠素分解，使綠色逐漸消退。
• 類胡蘿蔔素，尤其是茄紅素（lycopene）合成與累積，使果實呈紅色。
• 果肉軟化、香氣形成及部分成熟相關基因的表現。

番茄屬於典型的呼吸躍變型果實（climacteric fruit），成熟時乙烯（ethylene）生成量增加，並啟動一連串成熟反應。因此，促使綠色番茄成熟而轉紅的主要植物激素是乙烯。

解題方法

先將題幹的生理現象「綠色番茄成熟、轉為紅色」對應到「果實成熟激素」。

乙烯的合成途徑為：

$$\text{Methionine} \rightarrow \text{S-adenosylmethionine, SAM} \rightarrow \text{ACC} \rightarrow \text{Ethylene}$$

其中：

• $\text{ACC synthase}$ 催化 SAM 形成 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid（ACC）。
• $\text{ACC oxidase}$ 催化 ACC 形成乙烯。

乙烯與受體結合後，經由訊息傳遞蛋白 $CTR1$、$EIN2$、$EIN3/EIL$ 及 $ERF$ 等因子，活化成熟相關基因，促使葉綠素分解、果實軟化與色素轉換。

番茄轉紅的色素變化，主要是葉綠素下降，以及茄紅素合成增加。茄紅素屬於類胡蘿蔔素，其合成涉及 phytoene synthase（PSY）、phytoene desaturase（PDS）、ζ-carotene desaturase（ZDS）及 carotenoid isomerase（CRTISO）等酵素。乙烯可促進成熟相關基因的表現，使茄紅素累積，因而使番茄由綠色轉為紅色。

選項分析

核心觀念

本題考查呼吸作用中「電子傳遞系統（electron transport chain, ETC）」的電子流向與最終電子接受者。

在有氧呼吸中，電子主要由 NADH 與 FADH₂ 提供，依序經過粒線體內膜上的電子傳遞複合體：

• Complex I：NADH dehydrogenase
• Complex II：succinate dehydrogenase
• Coenzyme Q（ubiquinone，輔酶 Q）
• Complex III：cytochrome $bc_1$ complex
• Cytochrome c
• Complex IV：cytochrome c oxidase

電子最後傳給 $\ce{O2}$，使氧氣被還原成水：

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

因此，$\ce{O2}$ 是有氧呼吸電子傳遞系統的最終電子接受者。

解題方法

判斷「最終電子接受者」時，先區分：

• 電子來源或電子供體：NADH、FADH₂
• 電子傳遞者：Coenzyme Q、cytochrome c
• 最終電子接受者：接受電子後被還原的分子

在有氧呼吸中，電子經由 Complex I 或 Complex II 進入電子傳遞系統，最後於 Complex IV 傳給 $\ce{O2}$。氧氣接受電子與質子後生成 $\ce{H2O}$，並非水再接受電子。

所以本題答案為 $\ce{O2}$。

選項分析

(A) $\ce{CO2}$：錯誤

$\ce{CO2}$ 是檸檬酸循環及丙酮酸氧化過程中的脫羧產物。例如：

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

核心觀念

本題考查細胞自噬作用（autophagy）的主要胞器與基本機轉。

細胞在飢餓、營養缺乏或細胞器受損時，會將部分細胞質或老舊胞器包覆於雙層膜結構中，形成自噬體（autophagosome）。自噬體接著與溶體融合，形成自噬溶體（autolysosome），由溶體內的水解酵素分解其中的胞器與大分子，產生可再利用的小分子，例如：

• 蛋白質分解為胺基酸
• 脂質分解為脂肪酸與甘油
• 多醣分解為單醣
• 核酸分解為核苷酸

這些小分子可重新合成細胞成分，也可進入代謝途徑產生能量。因此，雖然自噬體負責包覆與運送，主要的分解與消化作用是在溶體中進行。

解題方法

判斷本題可抓住「飢餓時吞噬胞器並分解，以維持細胞生存」這兩個關鍵：

1. 細胞先以自噬體包覆老舊胞器。
2. 自噬體與溶體融合。
3. 溶體內的酸性水解酵素分解胞器。
4. 分解產物被釋放至細胞質，再進入代謝途徑供能或再利用。

因此，題目問「此作用主要在何種胞器中進行」，應選擇負責細胞內消化與分解的溶體。

選項分析

(A) 過氧化體（peroxisome）錯誤

過氧化體主要進行氧化反應，包括：

• 長鏈脂肪酸的 β-氧化
• 有毒物質的氧化
• 過氧化氫（$\ce{H2O2}$）的分解

其中過氧化氫可由過氧化體內的**過氧化氫酶（catalase）**分解：

$$2\ce{H2O2} \rightarrow 2\ce{H2O}+\ce{O2}$$

過氧化體不是主要負責吞噬與消化老舊胞器的胞器，因此不是本題答案。

(B) 醣氧化體（glyoxysome）錯誤

醣氧化體是植物細胞中特化的過氧化體，常見於正在萌發的油料種子。其主要功能是進行乙醛酸循環（glyoxylate cycle），將脂肪酸分解所得的乙醯輔酶 A 轉換成可用於醣類合成的中間物。

乙醛酸循環的重要酵素包括：

核心觀念

本題考查維生素 A（vitamin A）在視覺循環（visual cycle）中的作用，以及缺乏時造成夜盲症（night blindness）的直接原因。

視網膜桿狀細胞（rod cell）中的感光色素為視紫紅質（rhodopsin），由兩部分組成：

$$\text{Rhodopsin}=\text{Opsin}+\text{11-cis-retinal}$$

其中，11-cis-retinal（11-順視黃醛）是由維生素 A 衍生而來的發色團（chromophore）。維生素 A 的主要形式與轉換如下：

$$\text{Retinol（視黃醇）} \rightleftharpoons \text{Retinal（視黃醛）}$$

Retinal 經由視網膜色素上皮細胞中的酵素作用，形成 11-cis-retinal，再與 opsin 結合形成 rhodopsin。

解題方法

判斷本題的關鍵，是先辨認「夜盲症」主要涉及哪一類感光細胞及其感光色素。

桿狀細胞負責低光度環境下的視覺。其感光色素 rhodopsin 吸收光線後，11-cis-retinal 會異構化為 all-trans-retinal（全反式視黃醛），使 rhodopsin 活化，進而啟動視覺訊號傳遞：

$$\text{Rhodopsin} \rightarrow \text{Metarhodopsin II} \rightarrow \text{Transducin} \rightarrow \text{PDE}$$

PDE（phosphodiesterase，磷酸二酯酶）活化後會分解 cGMP，使桿狀細胞膜上的 cGMP 門控陽離子通道關閉，細胞產生過極化，最後將視覺訊號傳至下游神經元。

光刺激後，all-trans-retinal 必須經由視覺循環重新轉換為 11-cis-retinal，以再生 rhodopsin。維生素 A 缺乏時，11-cis-retinal 的供應不足，rhodopsin 再生受阻，桿狀細胞在暗處的感光能力下降，因此產生夜盲症。

選項分析

(A) 視紫紅質（rhodopsin）的合成——正確

Rhodopsin 的形成需要 opsin 與 11-cis-retinal 結合。11-cis-retinal 是維生素 A 的衍生物，因此缺乏維生素 A 時，11-cis-retinal 供應不足，會直接影響 rhodopsi

核心觀念

本題考查消化與生殖相關激素的主要來源、作用器官及生理功能。判斷配對時，應先掌握各激素的典型作用：

• 黃體生成激素（luteinizing hormone, LH）：促進排卵、黃體形成，以及男性睪丸間質細胞分泌睪固酮。
• 胃泌素（gastrin）：促進胃酸與胃液分泌，並增強胃部運動。
• 胰島素（insulin）：降低血糖，促進肝臟、肌肉與脂肪組織利用或儲存葡萄糖。
• 膽囊收縮素（cholecystokinin, CCK）：促進膽囊收縮、膽汁排入十二指腸，並刺激胰臟分泌消化酵素。

解題方法

逐一比對「激素—主要功能」是否符合其經典生理作用即可。

本題的關鍵是分辨：

1. LH 的主要作用在性腺，不是直接抑制子宮平滑肌。
2. 抑制子宮平滑肌收縮、維持子宮內膜穩定，主要與黃體素（progesterone）有關。
3. 胃泌素、胰島素與 CCK 的配對均符合其典型功能。

選項分析

(A) 黃體生成激素（LH）——抑制子宮平滑肌活動

錯誤。

LH 是由腦下垂體前葉分泌的促性腺激素。在女性月經週期中，排卵前 LH 大量上升，形成所謂的 LH surge，主要作用包括：

• 促使成熟卵泡排卵；
• 促進排卵後卵泡形成黃體；
• 刺激黃體分泌黃體素（progesterone）；
• 在男性刺激睪丸間質細胞（Leydig cells）分泌睪固酮。

LH 本身並不是「抑制子宮平滑肌活動」的典型激素。抑制子宮平滑肌收縮、降低子宮興奮性，主要是黃體素的作用。因此此配對錯誤。

(B) 胃泌素（gastrin）——促進胃液分泌

正確。

胃泌素主要由胃竇的 G 細胞分泌。當食物進入胃部、胃壁擴張，或胺基酸與胜肽刺激 G 細胞時，胃泌素分泌增加。

胃泌素的主要作用包括：

• 直接刺激胃壁細胞（parietal cells）分泌鹽酸；
• 刺激腸嗜鉻樣細胞（enterochromaffin-like cells, ECL cells）分泌組織胺（histamine）；
• 組織胺作用於壁細胞的 $\mathrm{H_2}$ 受體，進一步促進鹽酸分泌；
• 增強胃部平滑肌活動；
• 促進胃黏膜生長。

胃酸分泌的主要訊息傳遞可概括為：

$$\text{Gastrin} \rightarrow \text{ECL cell} \rightarrow \text{Histamine} \rightarrow \text{Parietal cell} \rightarrow \mathrm{HCl}$$

核心觀念

生物復育（bioremediation）是利用生物，尤其是微生物的代謝作用，將環境中的污染物分解、轉化，或降低其毒性與濃度，使受污染的土壤、水體或其他環境恢復。

常見機轉包括：

• 好氧分解：微生物以污染物作為碳源或能源，利用氧氣作為電子受體。
• 厭氧分解：以硝酸鹽、硫酸鹽或二氧化碳等作為電子受體。
• 生物轉化：將污染物轉變成毒性較低、較易移除的物質。

以石油碳氫化合物為例，微生物可利用氧化酶進行分解：

$$\text{碳氫化合物} \xrightarrow{\text{oxygenase（加氧酶）}} \text{醇} \xrightarrow{\text{dehydrogenase（脫氫酶）}} \text{醛} \xrightarrow{\text{dehydrogenase}} \text{脂肪酸} \rightarrow \text{acetyl-CoA} \rightarrow \text{TCA cycle}$$

最終可形成二氧化碳、水及微生物生長所需的物質，因而降低污染物濃度。

解題方法

判斷關鍵在於「是否利用生物的代謝作用處理環境污染物」。

選項中只有 D 同時具備：

1. 使用微生物；
2. 利用微生物的代謝；
3. 作用目標是污染地區的污染物；
4. 結果是降低污染物濃度。

因此正確答案為 D。

選項分析

(A) 由培養的原核生物生產抗生素

此敘述是利用細菌等原核生物進行培養與發酵，生產抗生素，屬於微生物工業或生物技術應用。

其目的在於製造有用的醫藥產品，並非移除或分解環境中的污染物，因此不是生物復育。

(B) 利用細菌來產生轉基因植物

核心觀念

本題考查「初次體液性免疫反應（primary humoral immunity）」中，抗原呈現、輔助型 T 細胞活化、B 細胞活化，以及抗體分泌的先後關係。

各階段意義如下：

• 戊：MHC class II 結合並呈現抗原
  抗原呈現細胞（antigen-presenting cell, APC）吞噬或攝入外來抗原，經內吞作用進入內體（endosome），分解成抗原胜肽，再與第二型主要組織相容複體（MHC class II）結合，呈現於細胞表面。
• 乙：活化輔助 T 細胞
  初始輔助型 T 細胞（naive helper T cell）以 T 細胞受體（T-cell receptor, TCR）辨識「MHC class II－抗原胜肽」複合體，並接受共同刺激訊號後活化。
• 甲：活化 B 細胞
  B 細胞以 B 細胞受體（B-cell receptor, BCR）辨識特定抗原，並接受活化輔助 T 細胞提供的協助，包括 CD40－CD40 ligand（CD40L）作用及細胞激素刺激。
• 丙：漿細胞分化與增殖
  活化的 B 細胞進行克隆增殖（clonal expansion），部分分化成漿細胞（plasma cell）。
• 丁：分泌抗體
  漿細胞大量合成並分泌具抗原專一性的免疫球蛋白（immunoglobulin, antibody）。

因此，完整順序為：

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

解題方法

判斷此題可依「免疫反應的因果鏈」排列：

$$\text{抗原呈現} \rightarrow \text{輔助型 T 細胞活化} \rightarrow \text{B 細胞活化} \rightarrow \text{克隆增殖與漿細胞分化} \rightarrow \text{抗體分泌}$$

核心觀念

本題考查血紅素（hemoglobin, Hb）的波爾效應（Bohr effect／Bohr shift），重點是血液酸鹼度與血紅素攜氧能力之間的關係。

當組織進行細胞呼吸，產生較多二氧化碳時，紅血球內的碳酸酐酶（carbonic anhydrase）催化下列反應：

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

增加的 $\ce{H+}$ 會與血紅素結合，使血紅素較穩定於低親氧力的 T state（tense state），因此降低血紅素對氧的親和力，促進氧氣釋放至組織。

其核心關係可概括為：

$$\text{pH下降} \Rightarrow \text{Hb對氧親和力下降} \Rightarrow \text{組織獲得較多氧}$$

在肺部，二氧化碳排出後，血液中的 $\ce{H+}$ 濃度下降、pH上升，血紅素對氧的親和力增加，有利於重新結合氧氣。

解題方法

判斷本題可直接掌握兩個方向：

• 組織端：$\ce{CO2}$ 增加、pH下降，血紅素釋放氧氣。
• 肺部端：$\ce{CO2}$ 減少、pH上升，血紅素結合氧氣。

因此，只要檢查各選項所描述的「pH變化、氧氣釋放或結合、發生部位」是否符合上述方向，即可找出錯誤選項。

選項分析

(A) 當血液的 pH 值下降時，紅血球可釋出更多的氧

正確。

血液pH下降代表 $\ce{H+}$ 濃度增加。$\ce{H+}$ 與血紅素結合後，降低血紅素對氧的親和力，使氧合血紅素較容易解離：

$$\ce{HbO2 + H+ <=> HHb + O2}$$

因此，在低pH環境中，紅血球可釋出更多氧氣供組織使用。

(B) 當血液的 pH 值下降時，紅血球可在肺部結合更多的氧

錯誤，為本題答案。

pH下降會降低血紅素對氧的親和力，促進氧氣釋放，而不是促進氧氣結合。肺部正常情況下因排出 $\ce{CO2}$，使血液pH上升，血紅素對氧的親和力增加，才有利於結合氧氣

核心觀念

本題考查脊椎動物對病毒感染的兩大免疫防禦：

• 先天性免疫（innate immunity）：反應快速，不需事先接觸特定抗原，主要包括自然殺手細胞、吞噬細胞、補體與第一型干擾素等。
• 適應性免疫（adaptive immunity）：具有抗原專一性與免疫記憶，主要由 T 細胞、B 細胞及其衍生細胞負責，初次反應通常較慢。

病毒感染細胞後，若讓病毒持續在細胞內複製並釋放，便會造成病毒擴散。因此，感染早期需要由先天性免疫細胞迅速辨識並清除受感染細胞，其中最重要的細胞之一就是自然殺手細胞（natural killer cell, NK cell）。

解題方法

判斷本題可先抓兩個關鍵字：

1. 「先天性免疫反應」
2. 「防止病毒擴散」

自然殺手細胞不需要先經過特定抗原刺激及克隆選殖，即能辨識病毒感染細胞常見的異常特徵，例如：

• 細胞表面 MHC class I 表現降低
• 細胞受到壓力或感染而表現異常分子
• 抑制性訊號減弱，活化性訊號增強

NK 細胞活化後，會利用細胞毒性顆粒殺死感染細胞：

1. 釋放 perforin（穿孔素），在標的細胞膜形成孔洞。
2. 釋放 granzymes（顆粒酶），進入細胞後活化 caspases（半胱胺酸蛋白酶）。
3. 促使感染細胞發生細胞凋亡（apoptosis），在病毒大量複製與釋放前清除感染細胞。

NK 細胞也能透過 Fas ligand（FasL）–Fas 等死亡受體途徑誘發細胞凋亡，並分泌 IFN-γ（interferon-γ，干擾素-γ），增強其他免疫細胞的抗病毒能力。

因此，本題描述的「病毒感染後，以先天性免疫防止病毒擴散」對應自然殺手細胞。

選項分析

(A) 毒殺性 T 細胞（cytotoxic T cell）錯誤

毒殺性 T 細胞又稱 CD8⁺ T cell，屬於適應性免疫系統。它必須先由抗原呈現細胞進行抗原呈現，經活化、克隆增殖與分化後，才能形成具殺傷力的效應性 CD8⁺ T 細胞。

CD8⁺ T 細胞主要辨識感染細胞表面的：

• 病毒抗原胜肽
• MHC class I

之後利用 perforin、granzymes 或 FasL–Fas 途徑殺死感染細胞。其殺傷機制與 NK 細胞相似，但抗原辨識方式及免疫分類不同。

核心觀念

本題考查微型 RNA（microRNA, miRNA）與小干擾 RNA（small interfering RNA, siRNA）在來源、前驅物及 RNA 干擾（RNA interference, RNAi）機轉上的差異。

兩者皆可參與 RNAi，成熟後通常會與 Argonaute（Ago）蛋白組成 RNA-induced silencing complex（RISC），利用引導股（guide strand）與目標 mRNA 配對，造成：

• 抑制 mRNA 翻譯
• 促進 mRNA 降解
• 配對高度互補時，由 Ago2 進行切割

傳統考試教材的主要區分如下：

特徵	miRNA	siRNA
典型來源	基因體內的內源性基因	外源性長雙股 RNA 或人工導入 RNA
前驅物	具髮夾結構的 pri-miRNA、pre-miRNA	長雙股 RNA
主要加工酵素	Drosha、Dicer	主要由 Dicer 切割
與目標 RNA 的配對	常為部分互補	通常高度互補
主要作用	翻譯抑制與 mRNA 降解	直接促進目標 mRNA 切割與降解

依本題採用的傳統分類，miRNA 是由基因體產生的內源性調控 RNA，而 siRNA 則視為由外源性雙股 RNA 所產生，因此選 C。

解題方法

判斷本題的關鍵是先抓住「來源」這個分類標準：

1. miRNA 是細胞基因體中 miRNA 基因轉錄產生的 RNA，屬於內源性調控分子。
2. siRNA 在基礎教材中通常指由外來的長雙股 RNA，經加工後形成的小片段雙股 RNA。
3. 因此，考題所要表達的主要差異是「miRNA 來自基因體；siRNA 典型上來自外源性 RNA」。

miRNA 的典型加工路徑為：

$$\text{miRNA gene} \rightarrow \text{pri-miRNA} \overset{\text{Drosha-DGCR8}}{\longrightarrow} \text{pre-miRNA} \overset{\text{Dicer}}{\longrightarrow} \text{miRNA duplex} \rightarrow \text{RISC}$$

siRNA 的典型路徑為：

$$\text{長雙股 RNA} \overset{\text{Dicer}}{\longrightarrow} \text{siRNA duplex} \rightarrow \text{RISC} \rightarrow \text{目標 mRNA 降解}$$

本題四個選項中，只有 C 符合此種考試上的主要分類。

選項分析

(A) miRNA 不參與 RNA 干擾作用，siRNA 參與

錯誤。

miRNA 與 siRNA 都是 RNAi pathway 的重要分子。兩者都會被裝載到 RISC 中，並利用引導股辨識目標 mRNA。

miRNA 通常與目標 mRNA 部分互補，常造成翻譯抑制及 mRNA 去腺苷化、去帽與降解；siRNA 通常與目標 mRNA 高度互補，能引導 Ago2 切割目標 mRNA。

因此，不能說 miRNA 不參與 RNA 干擾作用。

(B) miRNA 為單股結構，siRNA 為雙股結構

核心觀念

本題測驗細胞訊息傳遞（Cell Signaling）中**二級訊息分子（Second messenger）**的定義與常見分子分類。

在經典的 G 蛋白偶聯受體（GPCR）訊息路徑中：

1. 一級訊息分子（First messenger / Ligand）：由胞外分泌或傳遞至細胞膜外的化學訊號（如激素、神經傳導物質），與細胞膜上的受體結合。
2. 受體（Receptor）與傳導蛋白（Transducer）：如 GPCR 活化異源三聚體 G 蛋白（Heterotrimeric G protein，此路徑多為 $\text{G}_q$ 型），進而活化效應酵素（Effector enzyme）磷脂酶 C（Phospholipase C, $\text{PLC}$）。
3. 二級訊息分子（Second messenger）：效應酵素受活化後產生的小分子或離子，能在細胞質中快速擴散並將訊號放大。$\text{PLC}$ 水解細胞膜上的雙磷酸磷脂醯肌醇（$\ce{PIP2}$），生成兩種二級訊息分子：

• 肌醇三磷酸（Inositol 1,4,5-trisphosphate, $\text{IP}_3$）：水溶性分子，擴散至細胞質，與內質網膜上的 $\text{IP}_3$ 受控鈣離子通道（$\text{IP}_3$-gated $\ce{Ca^{2+}}$ channel）結合，促使 $\ce{Ca^{2+}}$ 釋放至細胞質中。
• 二醯基甘油（Diacylglycerol, $\text{DAG}$）：脂溶性分子，停留在細胞膜上，與釋出的 $\ce{Ca^{2+}}$ 共同活化蛋白激酶 C（Protein Kinase C, $\text{PKC}$）。

---

解題方法

1. 鎖定題目分子：肌醇三磷酸（$\text{IP}_3$）。

核心觀念

本題考「血液凝固（blood coagulation）」中鈣離子、血小板、纖維蛋白原與凝血因子的功能。

血液凝固的關鍵步驟是：

$$\text{凝血酶原（prothrombin）} \longrightarrow \text{凝血酶（thrombin）}$$

接著，凝血酶催化：

$$\text{纖維蛋白原（fibrinogen）} \longrightarrow \text{纖維蛋白（fibrin）}$$

纖維蛋白形成網狀結構，捕捉血球，形成穩定血塊。

在凝血酶原轉變為凝血酶的過程中，需要凝血因子 Xa、Va、血小板磷脂表面及鈣離子共同組成「凝血酶原酶複合體（prothrombinase complex）」。

解題方法

先辨認各物質在凝血過程中的正確角色：

• 鈣離子：凝血反應的重要輔因子。
• 血小板：形成血小板栓，並提供凝血反應所需的磷脂表面。
• 纖維蛋白原：凝血酶的受質，會被轉變為纖維蛋白。
• 鉀離子：不是主要凝血輔因子。

因此，只要找出正確描述鈣離子參與凝血酶原活化的選項，即可判定答案。

選項分析

(A) 鈣離子可促使凝血酶原（prothrombin）活化為凝血酶（thrombin）

正確。

凝血因子 Xa 與 Va、血小板磷脂及 $\ce{Ca^{2+}}$ 共同形成凝血酶原酶複合體，催化凝血酶原轉變為凝血酶：

$$\text{Prothrombin} \xrightarrow[\ce{Ca^{2+}}]{\text{factor Xa、factor Va、磷脂}} \text{Thrombin}$$

鈣離子可協助凝血因子與帶負電的磷脂表面結合，使凝血反應能在適當位置進行。因此，依照考試教材的簡化表述，鈣離子可促進凝血酶原活化為凝血酶。

(B) 血小板可釋放組織胺，促進血液凝固

錯誤。

血小板受到刺激後，主要釋放或產生的物質包括：

• ADP：促進更多血小板聚集。
• Thromboxane A₂（血栓素 A₂）：促進血小板聚集及血管收縮。
• Serotonin（血清素）：可促進血管收縮。
• Platelet factor（血小板因子）：參與凝血反應。
• 顆粒中的纖維蛋白原及其他促凝血物質。

核心觀念

本題考查植物組織中，細胞的細胞核—細胞質比例與細胞分化程度。

細胞核在細胞中所佔比例，可概念化表示為：

$$\text{細胞核比例}=\frac{\text{細胞核體積}}{\text{整個細胞體積}}$$

一般而言：

• 分裂旺盛、尚未高度分化的細胞，細胞核大，細胞質濃厚，液泡小，因此細胞核比例高。
• 已高度分化的細胞，通常液泡增大、細胞體積增加，細胞核比例降低。
• 成熟厚壁組織細胞常已死亡，細胞內只剩細胞壁包圍的細胞腔，沒有細胞核。

解題方法

判斷各選項的細胞是否具有以下特徵：

1. 是否正在積極分裂？
2. 細胞核是否相對較大？
3. 液泡是否小、細胞質是否濃厚？
4. 細胞成熟後是否失去細胞核？

分生組織（meristem）細胞持續進行有絲分裂，必須維持高度活躍的遺傳物質控制與細胞代謝，因此通常具有：

• 大而明顯的細胞核
• 濃厚的細胞質
• 小而不發達的液泡
• 細胞體積較小
• 細胞核占整個細胞的比例較高

因此，本題答案為分生組織。

選項分析

(A) 分生組織（meristems）—正確

分生組織由未成熟、持續分裂的細胞所構成，例如：

• 頂端分生組織（apical meristem）
• 側生分生組織（lateral meristem）
• 居間分生組織（intercalary meristem）

這些細胞尚未高度分化，細胞體積小，細胞核相對較大，細胞質濃厚，液泡通常小且分散。因此細胞核在細胞中所占的比例最高。

(B) 基本組織（fundamental tissues）—錯誤

核心觀念

蛋白質結構可分為四級：

• 一級結構（primary structure）：胺基酸以胜肽鍵連接所形成的線性排列順序。
• 二級結構（secondary structure）：蛋白質局部主鏈規則性摺疊，主要包括 $\alpha$ 螺旋與 $\beta$ 摺板，穩定力量主要是主鏈間的氫鍵。
• 三級結構（tertiary structure）：單一多胜肽鏈整體的三度空間構形，由疏水作用、氫鍵、離子鍵、凡得瓦力及二硫鍵等共同維持。
• 四級結構（quaternary structure）：兩條以上多胜肽鏈組合形成的蛋白質整體結構。

題幹指出「每個胺基酸會與相隔第四個胺基酸間以氫鍵連結形成的 $\alpha$ 螺旋」，這正是 $\alpha$ 螺旋的典型結構特徵。

解題方法

判斷蛋白質結構層級時，先抓題幹描述的對象：

1. 題幹描述的是蛋白質局部區域的規則性螺旋。
2. $\alpha$ 螺旋中，胜肽主鏈上的羰基氧與相隔約第四個胺基酸殘基的主鏈胺基氫形成氫鍵。
3. 這些規則性主鏈氫鍵使多胜肽鏈呈現螺旋形狀。
4. 因此屬於蛋白質的二級結構。

在 $\alpha$ 螺旋中，常以 $i \rightarrow i+4$ 表示氫鍵關係，也就是第 $i$ 個胺基酸殘基的主鏈 $\ce{C=O}$，與第 $i+4$ 個殘基主鏈 $\ce{N-H}$ 的氫形成氫鍵。

核心觀念

本題考查副甲狀腺素（parathyroid hormone, PTH）維持血鈣恆定的作用。當血液中鈣離子濃度下降時，副甲狀腺分泌 PTH，主要作用器官為骨骼與腎臟，並透過活性維生素 D 間接影響腸道。

PTH 提高血鈣的主要機轉包括：

1. 促進腎臟遠曲小管對鈣離子的再吸收，減少尿鈣排出。
2. 抑制腎臟近曲小管對磷酸根的再吸收，使磷酸根排出增加，避免鈣磷形成沉澱。
3. 刺激腎臟生成活性維生素 D，即 $1,25$-二羥基維生素 D（calcitriol），增加小腸對鈣離子的吸收。
4. 促進骨骼中的鈣釋出，使血鈣濃度上升。

相對地，降鈣素（calcitonin）主要在血鈣升高時由甲狀腺濾泡旁細胞（parafollicular cells, C cells）分泌，作用是降低血鈣，與 PTH 的作用方向相反。

解題方法

逐一判斷各選項是否屬於 PTH 的典型功能：

• 能使血鈣上升、減少鈣排出，通常是 PTH 的作用。
• 能促進蝕骨作用，使骨鈣釋出，屬於 PTH 的作用。
• 「抑制降鈣素分泌」並非 PTH 的主要功能；血鈣升高時，反而會刺激降鈣素分泌。

因此，不是 PTH 功能的是（A）。

選項分析

(A) 抑制降鈣素的分泌——錯誤，為本題答案

PTH 並不以抑制降鈣素分泌作為主要生理功能。PTH 使血鈣濃度升高後，升高的血鈣可刺激甲狀腺 C 細胞分泌降鈣素。降鈣素會抑制蝕骨細胞活性、減少骨鈣釋出，協助降低血鈣。

因此，PTH 與降鈣素主要是透過對血鈣的相反作用維持恆定，而不是由 PTH 直接抑制降鈣素分泌。

(B) 增加腎臟對鈣離子的再吸收——正確

PTH 可增加腎臟，尤其是遠曲小管對鈣離子的再吸收，使尿液中的鈣排出量下降，血液中鈣離子濃度上升。

此外，PTH 會抑制近曲小管的磷酸根再吸收，造成磷酸根排出增加。此作用可降低血中磷酸根濃度，減少鈣離子與磷酸根形成沉澱，有利於維持游離鈣離子濃度。

(C) 刺激蝕骨細胞的活性以分解硬骨基質，使鈣離子釋出——正確

核心觀念

本題考查渦蟲（turbellarians）的：

1. 分類地位
2. 生殖型態
3. 授精方式

渦蟲屬於扁形動物門（Phylum Platyhelminthes），多數種類為雌雄同體（hermaphroditic），同一個體同時具有雄性與雌性生殖器官。實際交配時，通常由兩個個體互相交換精子，進行異體受精（cross-fertilization）。

解題方法

依序檢查每個選項的三項資訊：

• 「渦蟲」是否屬於扁形動物？
• 渦蟲是雌雄同體或雌雄異體？
• 其主要授精方式是自體受精或異體受精？

正確配對應為：

$$\text{扁形動物}+\text{雌雄同體}+\text{異體受精}$$

因此選擇 A。

選項分析

(A) 正確

• 分類地位：扁形動物
  渦蟲屬於扁形動物門（Platyhelminthes），傳統分類中多歸入渦蟲綱（Turbellaria）。
• 雌雄同體
  多數渦蟲同時具有精巢、輸精管等雄性生殖構造，以及卵巢、輸卵管等雌性生殖構造。
• 異體受精
  兩隻渦蟲交配時，彼此交換精子，再由各自的卵細胞接受對方精子完成受精，屬於異體受精。

核心觀念

本題考查海膽受精時的「慢速阻斷多精入卵」（slow block to polyspermy），核心是：

1. 精子與卵細胞膜受體結合，活化異源三聚體 G 蛋白。
2. G 蛋白活化磷脂酶 C（phospholipase C, PLC）。
3. PLC 將細胞膜上的磷脂醯肌醇二磷酸（PIP₂）水解為：

$$\ce{PIP2 ->[PLC] IP3 + DAG}$$

4. 三磷酸肌醇（inositol trisphosphate, IP₃）與內質網膜上的 IP₃ 受體結合，開啟鈣離子通道。
5. 內質網釋放大量 $\ce{Ca^{2+}}$ 到卵細胞質中。
6. $\ce{Ca^{2+}}$ 作為二級訊息分子，誘發皮質顆粒（cortical granules）膨大、移動並與細胞膜融合，進行胞吐作用。
7. 皮質顆粒內容物釋放至卵黃腔，改變卵膜或透明層結構，形成受精膜，阻止其他精子進入。

因此，$X$ 是內質網（endoplasmic reticulum, ER），$Y$ 是鈣離子 $\ce{Ca^{2+}}$。

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解題方法

題幹直接描述「卵細胞質內的胞器釋出離子」，可從兩個關鍵線索判斷：

• 受精後最重要的細胞內鈣庫是內質網。
• 受精引發的胞內二級訊息分子是 $\ce{Ca^{2+}}$，而不是 $\ce{K+}$。

完整訊息傳遞路徑可整理為：

$$\text{精子結合受體} \rightarrow \text{G 蛋白} \rightarrow \text{PLC} \rightarrow \text{PIP}_2 \rightarrow \text{IP}_3 \rightarrow \text{內質網釋放 } \ce{Ca^{2+}} \rightarrow \text{皮質顆粒胞吐}$$

所以：

$$X=\text{內質網},\qquad Y=\ce{Ca^{2+}}$$

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選項分析

(A) 高基氏體、鉀：錯誤

高基氏體（Golgi apparatus）主要負責蛋白質與脂質的修飾、分類及包裝，也參與分泌囊泡與溶小體的形成。

核心觀念

本題考查腦波（electroencephalogram, EEG）頻率與意識、睡眠階段的關係：

腦波	頻率	典型狀態
$\alpha$ 波	約 $8$–$13$ Hz	閉眼、清醒、安靜休息
$\beta$ 波	約 $13$–$30$ Hz	清醒、注意、思考或心智活動增加
$\theta$ 波	約 $4$–$7$ Hz	入睡初期、NREM 第 1 期
$\delta$ 波	約 $0.5$–$4$ Hz	深度 NREM 睡眠，即 NREM 第 3 期

睡眠可分為：

• NREM 睡眠：第 1、2、3 期，睡眠逐漸加深。
• REM 睡眠（rapid eye movement sleep，動眼睡眠）：眼球快速轉動、骨骼肌張力明顯降低，且常伴隨鮮明夢境。

解題方法

判斷本題的關鍵是抓住「睡眠初期」與「深度睡眠」的區別：

1. 閉眼但仍清醒、身心放鬆：$\alpha$ 波。
2. 清醒且進行思考或專注活動：$\beta$ 波。
3. 剛入睡：先出現較慢的 $\theta$ 波。
4. 進入深度 NREM 睡眠後，才以高振幅、低頻率的 $\delta$ 波為主。
5. REM 睡眠雖常作夢，但其腦波通常是低振幅、混合頻率，並非典型 $\delta$ 波。

因此，依官方答案，最明確錯誤的是 (C)。

選項分析

(A) 正確

閉眼清醒、身體放鬆且處於安靜休息狀態時，枕葉皮質常出現規律的 $\alpha$ 波，頻率約為 $8$–$13$ Hz。

睜眼、注意力提高或開始進行心智活動時，$\alpha$ 波會受到抑制，這稱為 alpha blocking（α 波阻斷），腦波通常轉為較低振幅、較高頻率的活動。

(B) 正確

閉眼清醒時，若將心智集中於特定活動，例如思考、計算、閱讀或解題，皮質神經元活動增加，$\alpha$ 波會減弱，並出現較高頻率的 $\beta$ 波。

因此，「清醒且專注於特定心智活動」與 $\beta$ 波相符。

(C) 錯誤，為本題答案

核心觀念

本題考查脊椎動物（尤其是哺乳類）腦幹中調控**睡眠（Sleep）與覺醒（Arousal/Wakefulness）**的神經核分佈與網狀結構（Reticular Formation）之神經生理機轉：

1. 網狀致活系統（Reticular Activating System, RAS）：RAS 廣泛分佈於腦幹，負責接收感覺輸入並投射至大腦皮質，維持意識與警覺性。其中，位於中腦（Midbrain）被蓋部的網狀核群（如中腦被蓋部）若受到電刺激，會引發腦電波去同步化（Desynchronization），促使動物從睡眠轉變為覺醒狀態。
2. 睡眠誘發中心（Sleep Centers）：腦幹與前腦中存在能抑制上行致活系統的特定神經核。在腦幹區域，橋腦（Pons）含有調節睡眠週期關鍵機轉的神經核（例如藍斑核 Locus coeruleus、縫核 Raphe nuclei 以及控制快速動眼期 REM 睡眠的橋腦網狀結構核群，如 PPRF/SLD）。古典神經生理學研究指出，低頻刺激橋腦特定神經核或孤束核周圍，可透過釋放抑制性神經傳導物質（如 GABA、Serotonin）抑制大腦皮質及網狀致活系統，誘發自然的緩波睡眠或 REM 睡眠。

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解題方法

解題切入點為腦幹各區段對睡眠與覺醒的專一性功能分野：

1. 中腦（Midbrain）：為網狀致活系統（RAS）向上投射至視丘與大腦皮質的核心樞紐，刺激中腦上行網狀系統的神經核，會增強皮質活性，引發覺醒（Arousal）。
2. 橋腦（Pons）：為調節非快速動眼期（NREM）向快速動眼期（REM）轉換與主動誘發睡眠狀態的重要結構。刺激橋腦相關睡眠神經核（如橋腦中縫核等抑制性路徑）可引發自然睡眠。
3. 比對四個選項中「引起自然睡眠」與「引起覺醒」的解剖構造配對，僅有「橋腦」配「中腦」符合神經生理學經典實驗結果。

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核心觀念

本題考查植物根部水分與無機鹽向內運輸的途徑，以及植物調控物質進入維管束中柱（stele）的生理機轉（出自 Campbell Biology 根部吸收與水分運輸章節）。

1. 質外體途徑（Apoplastic route）與共質體途徑（Symplastic route）：

• 水分與溶解的礦物質由根毛吸收後，可藉由細胞壁及細胞間隙流動（質外體途徑），亦可穿過細胞膜進入細胞質內流動（共質體途徑）。

2. 卡氏帶（Casparian strip）與內皮層（Endodermis）的屏障功能：

• 內皮層為根部皮層最內層的一層細胞，其細胞橫向與徑向壁上沉積了由木栓質（suberin）構成的帶狀加厚構造——卡氏帶（Casparian strip）。
• 卡氏帶具高度疏水性，阻斷了走「質外體途徑」的水分與礦物質。這迫使所有液體必須穿過內皮層細胞的「原生質膜（plasma membrane）」轉入共質體途徑。
• 由於細胞膜具有選擇通透性（selective permeability），配有各類專一性離子通道蛋白與主動運輸載體，能嚴格篩選允許通過的離子種類與濃度，防止有害物質（如過量重金屬）隨意擴散進入木質部。因此，內皮層扮演了物質進入中柱的「檢查哨」角色。

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解題方法

題目詢問「礦物質可選擇性地進入中柱，關鍵構造為何？」。

• 分析中柱外圍各構造的生理特徵：物質若要具有「選擇性」，必須經過具選擇通透性的細胞膜。
• 在到達中柱之前，原本隨質外體自由擴散的水溶液，被「內皮層的卡氏帶」強制阻斷，要求所有物質穿透內皮層的質膜，使植物能藉由細胞膜上的轉運蛋白進行篩選。

核心觀念

本題考查豆科植物與根瘤菌（Rhizobium）的共生固氮作用，以及根瘤內氧氣濃度的調控。

根瘤菌具有固氮酶（nitrogenase），可將大氣中的氮氣還原為植物可利用的氨：

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

固氮酶由鐵蛋白（Fe protein）與鉬鐵蛋白（MoFe protein）組成，對氧氣非常敏感。因此，根瘤必須維持「低氧但非完全無氧」的環境，才能兼顧固氮酶活性與細菌呼吸作用。

豆血紅蛋白（leghemoglobin）即參與此項氧氣調節。

解題方法

判斷本題可分成兩個重點：

1. 植物與根瘤菌的物質交換及共生關係。
2. 豆血紅蛋白的來源與功能。

其中最容易出錯的是豆血紅蛋白的合成來源。豆血紅蛋白由植物細胞製造，屬於植物的血紅蛋白；根瘤菌主要負責固氮，而不是製造豆血紅蛋白的蛋白質部分。因此，直接看到「豆血紅蛋白由根瘤菌形成」即可判定該敘述錯誤。

選項分析

(A) 豆科植物與其共生之根瘤菌間會有物種專一性

此敘述正確。

不同豆科植物通常偏好與特定種類或菌株的根瘤菌共生，稱為宿主專一性（host specificity）。根瘤菌必須辨識植物根部釋放的訊號分子，才能啟動共生作用。

植物根部會分泌黃酮類化合物（flavonoids），誘導根瘤菌的 nod 基因表現；根瘤菌接著產生 Nod factor，促使植物根毛彎曲、形成感染線，最後發育成根瘤。此辨識過程具有專一性，因此不是所有根瘤菌都能感染所有豆科植物。

(B) 細菌提供植物可利用的氮，植物提供細菌碳水化合物及其他有機化合物

此敘述正確。

根瘤菌將氮氣固定為氨，氨可進一步被植物同化為含氮有機物。植物中的主要同化途徑為麩醯胺合成酶（glutamine synthetase, GS）與麩醯胺酸合成酶（glutamate sy