慈濟大學 112 年 《生物學》

核心觀念

本題考查金魚草花色的不完全顯性（incomplete dominance）。

在不完全顯性中，雜合子外表型介於兩種同型合子之間：

• 紅花同型合子：$C^R C^R$
• 白花同型合子：$C^W C^W$
• 粉紅花雜合子：$C^R C^W$

$C^R$ 與 $C^W$ 並非其中一個完全遮蔽另一個，而是使雜合子呈現介於紅色與白色之間的粉紅色。

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解題方法

親代為同型合子紅花與白花：

$$C^R C^R \times C^W C^W$$

紅花親代只能產生 $C^R$ 配子，白花親代只能產生 $C^W$ 配子，因此：

$$F_1：100\% \ C^R C^W$$

$F_1$ 個體皆為粉紅花，表示雜合子 $C^R C^W$ 的表現型不同於兩種親代，且介於紅花與白花之間。

接著將 $F_1$ 自花授粉：

$$C^R C^W \times C^R C^W$$

配子分別為 $C^R$ 與 $C^W$，配子組合如下：

	$C^R$	$C^W$
$C^R$	$C^R C^R$（紅花）	$C^R C^W$（粉紅花）
$C^W$	$C^R C^W$（粉紅花）	$C^W C^W$（白花）

因此 $F_2$ 的基因型比例為：

$$C^R C^R : C^R C^W : C^W C^W = 1:2:1$$

對應的外表型比例為：

$$\text{紅花}:\text{粉紅花}:\text{白花}=1:2:1$$

$F_2$ 同時出現紅花、白花與粉紅花，且粉紅花為雜合子表現型，符合不完全顯性的典型遺傳模式。

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選項分析

(A) 共顯性

核心觀念

本題考查各類免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）的主要功能，以及過敏反應中 mast cell（肥大細胞）釋放組織胺（histamine）的機轉。

能直接引發 mast cell 去顆粒（degranulation），使其釋放組織胺的主要抗體類型是 IgE。IgE 參與第 I 型超敏反應（type I hypersensitivity），包括：

• 過敏性鼻炎
• 氣喘
• 蕁麻疹
• 食物過敏
• 過敏性休克

解題方法

判斷此題的關鍵是將「mast cell 釋放組織胺」與「立即型過敏反應」連結。

其反應機轉如下：

1. 初次接觸過敏原（allergen）時，B 細胞在 Th2 細胞協助下進行類別轉換，產生 IgE。
2. IgE 的 Fc 端會與 mast cell 表面的高親和力受體 $\mathrm{Fc\varepsilon RI}$ 結合，使 IgE 固定在 mast cell 上。
3. 再次接觸同一過敏原時，過敏原會同時結合並交聯（cross-link）相鄰的 IgE。
4. $\mathrm{Fc\varepsilon RI}$ 被交聯後，啟動細胞內訊息傳遞，造成 $\mathrm{Ca^{2+}}$ 濃度上升。
5. Mast cell 發生去顆粒，釋放預先儲存的組織胺、蛋白酶及其他發炎介質。

組織胺作用於血管與平滑肌，可造成：

• 血管通透性增加，形成紅腫與水腫
• 血管舒張，造成發紅、搔癢與血壓下降
• 支氣管平滑肌收縮，導致呼吸道狹窄
• 黏液分泌增加

因此，只要看到「刺激 mast cell 釋放組織胺」，首要聯想到 IgE–Fc$\varepsilon$RI–過敏原交聯–去顆粒 這條機轉。

選項分析

(A) IgA

IgA 主要存在於黏膜表面及分泌液中，例如：

• 唾液
• 淚液
• 呼吸道與腸道分泌物
• 初乳與乳汁

IgA 的主要功能是進行黏膜免疫，阻止病原體附著於上皮細胞，並中和毒素與病毒。

分泌型 IgA 通常以二聚體形式存在，並透過分泌成分提高其在黏膜環境中的穩定性。它不是典型負責活化 mast cell 並誘發組織胺釋放的抗體。

因此，IgA 錯誤。

(B) IgE

IgE 是立即型過敏反應的主要抗體。

核心觀念

本題考查胚胎發育中的細胞分化與胚層來源，重點是辨認「能分化形成色素細胞的未分化細胞群」。

神經嵴細胞（neural crest cell）是由外胚層神經板邊緣形成的多能性、可移動胚胎細胞。神經管形成後，神經嵴細胞會脫離原位置，遷移至全身各處，並分化成多種細胞，包括：

• 黑色素細胞（melanocyte）
• 周邊神經系統的部分神經元與膠細胞
• 腎上腺髓質細胞
• 部分顱顏骨與軟骨細胞
• 魚類的多種色素細胞（chromatophore）

其中，神經嵴細胞分化為黑色素細胞前，通常先經過黑色素母細胞（melanoblast）階段；在魚類則可形成黑色素細胞、黃色素細胞、虹彩色素細胞等色素細胞系譜。

因此，題目所問「在分化前的統稱」，最符合的是神經嵴細胞。

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解題方法

本題可由「色素細胞的胚胎來源」切入：

$$\text{神經嵴細胞} \longrightarrow \text{黑色素母細胞} \longrightarrow \text{黑色素細胞}$$

在魚類中，則可概括為：

$$\text{神經嵴細胞} \longrightarrow \text{色素細胞前驅細胞} \longrightarrow \text{各類色素細胞}$$

所以題幹描述的是一群尚未分化、具有遷移能力與分化潛能的胚胎細胞，而不是已經成熟的表皮細胞或色素細胞本身。

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選項分析

(A) 神經嵴細胞（neural crest cell）—正確

神經嵴細胞源自外胚層，具有多能性，能在胚胎發育過程中遷移至不同部位，並分化成黑色素細胞及其他色素細胞。

其分化路徑可表示為：

$$\text{neural crest cell} \rightarrow \text{melanoblast} \rightarrow \text{melanocyte}$$

魚類的色素細胞也主要與神經嵴細胞來源有關。因此，依照官方答案，本選項最正確。

(B) 表皮細胞（epithelial cell）—錯誤

表皮細胞是構成上皮組織的成熟細胞，主要功能包括：

核心觀念

本題考查基因突變的命名方式，以及突變對蛋白質翻譯結果的影響。

G542X 可拆解為：

• G：原本第 542 個胺基酸為 Glycine（甘胺酸），單字母代號為 G。
• 542：胺基酸所在的位置。
• X：突變後變成終止密碼（stop codon），使翻譯提前終止。

因此，G542X 表示「第 542 位的甘胺酸被替換成終止訊號」，會產生過早終止的 CFTR 蛋白。

這類使胺基酸密碼子變成終止密碼子的突變，稱為無義突變（nonsense mutation）。

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解題方法

判斷本題的關鍵在於辨認突變標記中的最後一個符號：

$$\text{G542X}$$

其中：

$$\text{G}=\text{Glycine（甘胺酸）}$$ $$\text{X}=\text{終止密碼（termination codon）}$$

原本第 542 位的密碼子可編碼甘胺酸；突變後，該密碼子變成終止密碼。核糖體在翻譯至第 542 位時提前停止，後續胺基酸不再接續合成，形成截短蛋白質。

例如，原本的密碼子可能由：

$$\text{GGA} \rightarrow \text{TGA}$$

此類單一鹼基替換即可使胺基酸密碼子轉變為終止密碼。這種突變在「DNA 層次」可稱為點突變，在「蛋白質翻譯結果」的分類則屬於無義突變。

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選項分析

(A) 移碼突變（frameshift mutation）錯誤

移碼突變通常是核苷酸的插入或缺失，而且插入或缺失的數目不是 3 的倍數，使下游所有密碼子的閱讀框改變。

例如：

$$\text{原閱讀框：AUG-AAA-GGC-...}$$

若缺失一個核苷酸，後續閱讀框會重新排列，導致大量胺基酸序列改變，常伴隨提早出現終止密碼。

G542X 指的是第 542 位甘胺酸直接變成終止訊號，沒有指出閱讀框整體改變，因此不是移碼突變。

核心觀念

本題考查酵母菌（yeast）的兩種能量代謝方式，以及氧氣對酒精發酵的影響。

酵母菌利用麥芽糖（maltose）時，先由麥芽糖酶（maltase，$\alpha$-glucosidase）將麥芽糖水解為兩分子葡萄糖：

$$\text{Maltose}+\ce{H2O}\xrightarrow{\text{maltase}}2\text{Glucose}$$

葡萄糖經糖解作用（glycolysis）產生丙酮酸（pyruvate）：

$$\text{Glucose}\rightarrow 2\text{Pyruvate}+2\text{ATP}+2\text{NADH}$$

在缺氧條件下，酵母菌進行酒精發酵（alcoholic fermentation）：

1. 丙酮酸由丙酮酸脫羧酶（pyruvate decarboxylase）轉變為乙醛（acetaldehyde），並釋放二氧化碳：

$$\text{Pyruvate}\xrightarrow{\text{pyruvate decarboxylase}}\text{Acetaldehyde}+\ce{CO2}$$

2. 乙醛由酒精脫氫酶（alcohol dehydrogenase, ADH）還原為乙醇，同時將 $\ce{NADH}$ 氧化回 $\ce{NAD+}$：

$$\text{Acetaldehyde}+\ce{NADH}+\ce{H+} \xrightarrow{\text{ADH}} \text{Ethanol}+\ce{NAD+}$$

若培養環境含有氧氣，酵母菌可將丙酮酸轉成乙醯輔酶 A（acetyl-CoA），進入檸檬酸循環（citric acid cycle），再由電子傳遞鏈（electron transport chain）進行氧化磷酸化，主要產生 ATP。此時碳流量偏向細胞生長與生物量形成，而非酒精發酵，因此題幹所述「生長良好但不產生酒精」最符合培養環境含有氧氣。

解題方法

本題可由「生長良好」與「不產生酒精」兩個線索判斷：

• 生長良好：表示培養基大致能提供酵母菌所需的碳源、氮源、礦物質與適當環境。
• 不產生酒精：表示糖解作用後的丙酮酸沒有大量進入酒精發酵途徑。
• 最直接影響發酵與呼吸分流的環境因子是氧氣。

在有氧狀態下，酵母菌可進行呼吸作用：

$$\text{Pyruvate}\rightarrow\text{Acetyl-CoA} \rightarrow\text{Citric acid cycle} \rightarrow\text{ETC}$$

核心觀念

本題考查脊椎動物的循環系統類型，重點是判斷血液由呼吸器官取得氧氣後，是否必須先回到心臟，再輸送至全身組織。

魚類採用單循環（single circulation）：

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

血液經鰓部氣體交換後，直接進入全身循環，流向身體各組織，途中不會先返回心臟。

鳥類、哺乳動物及爬行動物則具有肺循環與體循環。血液由肺部取得氧氣後，會先經肺靜脈回到心臟，再由心臟送往全身組織：

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

因此，本題的關鍵在於辨識「呼吸器官與全身組織之間是否隔著心臟」。

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解題方法

逐一判斷各類脊椎動物的循環路徑：

• 魚類：鰓後直接到全身組織，屬單循環。
• 鳥類：肺後先回到心臟，再到全身組織。
• 哺乳動物：肺後先回到心臟，再到全身組織。
• 爬行動物：肺後先回到心臟，再到全身組織。

符合題幹「血液直接從呼吸器官流向身體組織而不先返回心臟」者為魚類。

魚類的詳細循環路徑為：

$$\text{心房} \rightarrow \text{心室} \rightarrow \text{腹側大動脈} \rightarrow \text{鰓微血管}$$

在鰓微血管中完成氣體交換後：

$$\text{鰓微血管} \rightarrow \text{背側大動脈} \rightarrow \text{身體組織微血管}$$

血液流經全身組織後，才回到心臟。因此，鰓與全身組織之間沒有心臟介入。

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選項分析

(A) 鳥類：錯誤

鳥類具有高度發達的肺循環與體循環，並且心臟為四腔室，能完全分隔含氧血與缺氧血。

血液由肺部取得氧氣後，經肺靜脈回到左心房，再經左心室與主動脈輸送至全身：

核心觀念

本題考查胚胎發育早期的三胚層（germ layers）及其主要衍生物：

• 外胚層（ectoderm）：形成表皮及其附屬器、神經系統、神經脊細胞衍生物等。
• 中胚層（mesoderm）：形成結締組織、骨骼、肌肉、血液、血管、泌尿生殖系統，以及脊索等。
• 內胚層（endoderm）：主要形成消化管與呼吸管的上皮，以及肝臟、胰臟等腺體的實質上皮。

判斷此類題目的關鍵，是辨認各器官的主要實質組織來源，而非僅依器官名稱進行直覺判斷。

解題方法

逐一比對各選項所述構造與其胚層來源：

1. 脊索屬於軸中胚層的衍生物。
2. 毛囊屬於表皮及其附屬器，來源為外胚層。
3. 肝臟的肝細胞與膽管上皮主要來源為內胚層。
4. 肺的呼吸道上皮與肺泡上皮主要來源為內胚層；肺的結締組織、軟骨、平滑肌及血管等則主要來自中胚層。

因此，最符合胚層主要衍生關係的是 (A)。

選項分析

(A) 中胚層（mesoderm）可產生脊索（notochord）—正確

脊索來源於中胚層中的軸中胚層（axial mesoderm），又稱脊索中胚層（chordamesoderm）。

原腸形成（gastrulation）後，中胚層細胞位於外胚層與內胚層之間，部分中胚層細胞沿胚胎頭尾軸排列，形成脊索。脊索具有重要的胚胎誘導作用，能分泌 Sonic hedgehog（Shh） 等訊號，誘導上方外胚層形成神經管，並協助建立胚胎的背腹軸與軸向結構。

脊索在脊椎動物中大部分會退化，殘餘部分可形成椎間盤中央的髓核（nucleus pulposus）。

(B) 內胚層（endoderm）可產生毛囊（hair follicles）—錯誤

毛囊是皮膚的附屬器官，與表皮同屬外胚層衍生物。毛囊形成時，表皮外胚層向下增生，並與下方真皮的中胚層細胞互相誘導：

核心觀念

本題考查肝臟的「肝門循環」（hepatic portal circulation）。腸道吸收的營養物質進入血液後，不是立即回到全身循環，而是先經由肝門靜脈送至肝臟，接受代謝、儲存、解毒與血糖調節。

肝門靜脈主要匯集來自下列器官的靜脈血：

• 小腸與大腸
• 胃
• 胰臟
• 脾臟
• 膽囊

其血液通常含有小腸吸收的大量葡萄糖、胺基酸、水溶性維生素及其他水溶性營養物質，流向為：

$$\text{腸道毛細血管} \rightarrow \text{腸系膜靜脈} \rightarrow \text{肝門靜脈} \rightarrow \text{肝臟血竇} \rightarrow \text{肝靜脈} \rightarrow \text{下腔靜脈}$$

因此，題幹所說「來自腸道的富含營養之血液，經由特定管道輸送到肝臟」，指的就是肝門靜脈。

解題方法

先抓住題幹中的兩個關鍵詞：

1. 「血液」：表示運輸管道應為血管，而不是淋巴管或淋巴結。
2. 「來自腸道，輸送到肝臟」：表示是肝門循環，而非一般體循環。

肝臟具有兩個主要血液來源：

• 肝門靜脈（hepatic portal vein）：帶來約七成以上的肝臟血流，血液來自腸道等消化器官，富含吸收後的營養物質，但含氧量相對較低。
• 肝動脈（hepatic artery）：供應肝臟所需的含氧血液，主要功能是提供氧氣，而非專門輸送腸道吸收的營養物質。

題目強調「來自腸道的富含營養之血液」，所以答案為肝門靜脈。

選項分析

(A) 肝門靜脈（hepatic portal vein）——正確

肝門靜脈將來自腸道的靜脈血送入肝臟。小腸吸收的葡萄糖、胺基酸及多數水溶性物質，會先進入腸道毛細血管，再經腸系膜靜脈匯入肝門靜脈。

進入肝臟後，這些物質可被肝細胞進一步處理，例如：

• 葡萄糖可合成肝醣（glycogen）
• 胺基酸可用於蛋白質合成，或進行脫胺作用
• 有毒物質及藥物可進行代謝與解毒
• 部分營養物質可轉換、儲存或釋放至全身循環

因此，肝門靜脈正是「腸道營養血液通往肝臟」的特定血管。

(B) 肝門動脈（hepatic portal artery）——錯誤

核心觀念

表觀遺傳（Epigenetics）是指在 不改變 DNA 鹼基序列 的前提下，透過 DNA 或染色質相關的化學修飾，改變基因表現，且部分狀態可在細胞分裂時維持。

常見表觀遺傳調控包括：

1. DNA 甲基化（DNA methylation）
2. 組蛋白修飾（Histone modification）
3. 染色質構型重塑（Chromatin remodeling）
4. 非編碼 RNA（Non-coding RNA）調控

本題要求找出「不屬於」上述範疇的選項。

解題方法

判斷重點在於：該作用是否直接調控 DNA、組蛋白或染色質的開放程度與基因轉錄。

• 若影響 DNA 甲基化狀態、組蛋白修飾或核小體排列，屬於典型表觀遺傳調控。
• 若主要發生在一般蛋白質的翻譯後修飾，改變蛋白質的活性、穩定性或定位，則不屬於典型表觀遺傳機制。

因此，蛋白質醣基化是本題答案。

選項分析

(A) 組蛋白乙醯化（Histone acetylation）—錯誤選項

組蛋白乙醯化是典型的表觀遺傳修飾。

組蛋白的離胺酸（Lysine, Lys）殘基可由組蛋白乙醯轉移酶（Histone acetyltransferase, HAT）加入乙醯基；組蛋白去乙醯酶（Histone deacetylase, HDAC）則可移除乙醯基。

乙醯化會降低組蛋白帶有的正電荷，使其與帶負電的 DNA 之間的作用力減弱，核小體結構較鬆散，染色質較開放，有利於轉錄因子與 RNA polymerase II 接近 DNA，通常促進基因轉錄。

例如啟動子附近的 H3K27ac 常與活化的增強子或啟動子相關。

(B) DNA 甲基化（DNA methylation）—錯誤選項

DNA 甲基化也是典型的表觀遺傳調控。

在哺乳類中，DNA 甲基轉移酶（DNA methyltransferase, DNMT）常將甲基加到 CpG 位點的胞嘧啶（Cytosine），形成 5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine, 5mC）：

$$\text{Cytosine} \xrightarrow{\text{DNMT}} \text{5-methylcytosine}$$

若基因啟動子附近的 CpG island 高度甲基化，通常會抑制轉錄，原因包括：

• 阻礙轉錄因子結合
• 招募甲基化 DNA 結合蛋白
• 進一步招募 HDAC 與其他抑制性染色質蛋白

DNA 去甲基化可由被動稀釋完成，也可由 TET（Ten-eleven translocation）酵素將 5mC 氧化成 5-hydroxymethylcytosine（5hmC）等中間物，再經鹼基切除

核心觀念

本題考查非類固醇抗發炎藥物（NSAIDs）的作用機轉。阿斯匹靈（Aspirin）與布洛芬（Ibuprofen）主要抑制環氧合酶（Cyclooxygenase, COX），降低花生四烯酸（Arachidonic acid）轉變為前列腺素（Prostaglandins）等類二十碳酸（Eicosanoids）的生成，因此具有抗發炎、止痛與退燒作用。

嚴格而言，前列腺素主要屬於局部作用的脂質訊息分子，不是典型由內分泌腺分泌、經血液運送至遠端器官的激素；本題將其廣義稱為激素。依官方答案，正確選項為前列腺素。

解題方法

辨認藥物作用位置即可作答：

$$\text{細胞膜磷脂} \xrightarrow{\text{Phospholipase A}_2} \text{花生四烯酸}$$

花生四烯酸接著經由環氧合酶途徑：

$$\text{花生四烯酸} \xrightarrow{\text{COX-1/COX-2}} \text{PGG}_2 \rightarrow \text{PGH}_2$$

其中 $\text{PGG}_2$ 與 $\text{PGH}_2$ 是重要中間物，$\text{PGH}_2$ 可再轉換成多種產物：

• 前列腺素（Prostaglandins），如 $\text{PGE}_2$
• 前列環素（Prostacyclin, $\text{PGI}_2$）
• 血栓素（Thromboxane, $\text{TXA}_2$）

$\text{PGE}_2$ 等前列腺素會促進發炎反應、疼痛感受與發燒。Aspirin 與 Ibuprofen 抑制 COX 後，$\text{PGG}_2$、$\text{PGH}_2$ 的形成下降，後續前列腺素生成量也隨之降低，因而產生抗發炎效果。

兩種藥物的抑制方式略有差異：

• Aspirin：不可逆地乙醯化（Acetylation）COX，使酵素失去活性。
• Ibuprofen：可逆性抑制 COX，與花生四烯酸競爭酵素作用位置。

選項分析

(A) 前列腺素（Prostaglandin）—正確

前列腺素由花生四烯酸經 COX 途徑合成，屬於局部作用的脂質訊息分子。其重要作用包括：

核心觀念

胸腺嘧啶二聚體（thymine dimer）是 DNA 受到紫外線（ultraviolet, UV）照射後，兩個相鄰的胸腺嘧啶（thymine, T）彼此形成異常共價鍵所造成的 DNA 損傷。

最典型的形式是環丁烷嘧啶二聚體（cyclobutane pyrimidine dimer, CPD）。紫外線能量被 DNA 鹼基吸收後，使相鄰兩個 thymine 的雙鍵反應，形成四員環結構：

$$\text{T=T} \xrightarrow{\text{UV}} \text{thymine–thymine dimer}$$

此損傷會使 DNA 雙股螺旋局部變形，阻礙 DNA polymerase（DNA 聚合酶）進行複製，也可能導致錯誤配對與突變。

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解題方法

本題可從「何種因素會直接造成 DNA 鹼基形成二聚體」切入。

判斷重點如下：

1. thymine dimer 是相鄰嘧啶鹼基的光化學反應產物。
2. 主要誘因是紫外線，而非一般可見光。
3. DNA 複製時可能受到既有 thymine dimer 的阻礙，但複製本身不是二聚體形成的主要原因。
4. 硫化物污染不是生物學中形成 thymine dimer 的典型機制。

因此，正確選項為紫外線照射。

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選項分析

(A) DNA 受到紫外線的照射——正確

紫外線，特別是 UV-B 與 UV-C，能被 DNA 鹼基吸收，促使相鄰 thymine 之間形成共價鍵，產生 thymine dimer。

常見的紫外線誘導 DNA 光產物包括：

• cyclobutane pyrimidine dimer（CPD）
• 6-4 photoproduct（6-4 光產物）

其中 CPD 是考試中最常指稱的 thymine dimer。此類 DNA 損傷會造成 DNA 螺旋彎曲與結構變形，干擾 DNA replication（DNA 複製）與 transcription（轉錄）。

細胞可透過下列機制修復：

• nucleotide excision repair, NER（核苷酸切除修復）：切除包含損傷的 DNA 片段，再由 DNA polymerase 補入正常序列，並由 DNA ligase（DNA 連接酶）封合。

核心觀念

本題考查動物腸細胞的「次級主動運輸」（secondary active transport），以及葡萄糖－鈉離子共運輸蛋白（Na$^+$-glucose cotransporter，主要為 SGLT1）的運輸機轉。

腸細胞頂端膜上的 SGLT1 同時結合 Na$^+$ 與葡萄糖，利用 Na$^+$ 順著電化學梯度進入細胞所釋放的能量，帶動葡萄糖進入細胞。因此：

• Na$^+$：順著電化學梯度進入腸細胞。
• 葡萄糖：可逆著自身濃度梯度進入腸細胞。
• 能量來源：不是 ATP 直接水解，而是 Na$^+$ 梯度。
• Na$^+$ 梯度：由基底外側膜的 $\ce{Na+}/\ce{K+}$-ATPase 維持。此酵素消耗 ATP，將 $\ce{Na+}$ 泵出細胞、將 $\ce{K+}$ 泵入細胞。

整體運輸的自由能可概念化表示為：

$$\Delta G_{\text{總和}} = \Delta G_{\ce{Na+}} + \Delta G_{\text{葡萄糖}} <0$$

Na$^+$ 順梯度運輸所釋放的能量，抵銷葡萄糖逆梯度運輸所需的能量。

解題方法

判斷共運輸題時，先確認三件事：

1. 運輸蛋白的底物是否具有專一性。
2. 兩種物質是否必須同時結合才能完成運輸。
3. 哪一種物質順著梯度移動，並提供另一種物質逆梯度運輸的能量。

SGLT1 是具有專一性且具耦聯性的運輸蛋白。Na$^+$ 與葡萄糖的結合、蛋白質構形改變，以及兩者共同轉位，都是運輸循環的一部分。若阻止 Na$^+$ 結合，運輸循環即無法正常進行，葡萄糖也不能被有效運輸，因此選擇 D。

選項分析

(A) 此共運輸蛋白也可以運輸鉀離子

錯誤。SGLT1 的主要運輸對象是 $\ce{Na+}$ 與葡萄糖，具有底物專一性，並非可廣泛運輸所有鹼金屬離子。$\ce{K+}$ 是 $\ce{Na+}/\ce{K+}$-ATPase 的運輸對象，不代表 $\ce{K+}$ 也能被 SGLT1 取代或運輸。

此選項混淆了兩種不同的膜蛋白：

核心觀念

Metagenomics（宏基因組學）是直接分析「環境樣本中全部微生物群落的遺傳物質」，不必先分離培養單一物種。研究材料通常取自腸道、土壤、海水或口腔等同一生態系統，將其中多種生物的 DNA 混合萃取後進行定序，再利用生物資訊學分析：

• 群落中有哪些物種或分類群
• 各物種所具有的基因與代謝功能
• 微生物群落的組成與彼此交互作用

因此，metagenome 指的是某一生態環境中「整個生物群落的基因體總和」，不是單一物種的基因組，也不是少數標記基因的定序。

解題方法

判斷本題可掌握兩個關鍵：

1. 研究對象是否為一個生態系統中的混合群落？
2. 分析材料是否為整體 DNA，而非特定保守基因或少數代表基因？

選項 B 同時符合「同一生態系統」與「一組物種的 DNA 序列」兩項定義，因此為最正確答案。

典型流程如下：

$$\text{環境樣本} \rightarrow \text{混合 DNA 萃取} \rightarrow \text{大規模定序} \rightarrow \text{序列組裝與分類、功能分析}$$

若採用 shotgun metagenomic sequencing，會將樣本中的 DNA 隨機切割並全面定序；若只定序 16S rRNA 等保守標記基因，則屬於 amplicon sequencing 或 metabarcoding，不能完整代表 metagenomics 的範圍。

選項分析

(A) 應用於最具代表性且屬於平均表型的物種基因組學

錯誤。此敘述較接近對單一物種代表性基因組的研究，或以參考基因組代表某物種平均特徵的概念。Metagenomics 的重點是分析一個群落中多種生物的 DNA，不是建立某一物種的代表性基因組。

此外，群落樣本通常包含不同物種、菌株及其不同基因型，並不存在單一「平均表型」即可完整代表整個群落的情形。

(B) 來自同一生態系統中，一組物種的 DNA 序列

核心觀念

本題考查「轉錄調控」的不同層次，包含：

1. 染色質層次：組蛋白修飾與 DNA 甲基化。
2. 轉錄起始層次：轉錄因子、啟動子與遠端調控序列。
3. 轉錄後與染色質調控層次：非編碼 RNA（noncoding RNA, ncRNA）。
4. 原核生物的基因組織：操縱子（operon）。

其中，細菌常將功能相關的基因排列在同一個操縱子內，由同一個啟動子控制，形成多順反子 mRNA（polycistronic mRNA），這正是選項（D）的內容。

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解題方法

逐項判斷各敘述是否符合基本調控機制：

• 組蛋白乙醯化通常使染色質鬆開，促進轉錄。
• DNA 甲基化通常使染色質較緊密，抑制轉錄。
• 啟動子遠端的 enhancer（增強子）或 silencer（沉默子）仍可透過 DNA 空間彎曲與轉錄因子調控轉錄。
• ncRNA 不只調控 mRNA，也能參與染色質重塑與表觀遺傳調控。
• 細菌的操縱子可由單一啟動子共同控制多個功能相關基因。

因此，只有（D）完整正確。

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選項分析

（A）錯誤

組蛋白（histones）的乙醯化通常會促進轉錄。組蛋白上的 lysine（離胺酸）帶正電，可與帶負電的 DNA 緊密結合；乙醯化會中和 lysine 的正電，使組蛋白與 DNA 的結合減弱，染色質由較緊密的 heterochromatin（異染色質）轉為較鬆散的 euchromatin（常染色質），有利於轉錄因子與 RNA polymerase（RNA 聚合酶）接近 DNA。

可概括為：

$$\text{組蛋白乙醯化} \rightarrow \text{染色質鬆散} \rightarrow \text{轉錄增加}$$

但 DNA 甲基化通常具有抑制轉錄的效果，尤其是啟動子附近 CpG islands（CpG 島）的 cytosine（胞嘧啶）甲基化，會：

• 阻礙某些轉錄因子結合；
• 招募 methyl-CpG-binding proteins；
• 進一步招募 histone deacetylase（組蛋白去乙醯酶，HDAC）等抑制性蛋白；
• 使染色質凝縮，降低轉錄。

因此，組蛋白乙醯化與 DNA 甲基化的作用方向通常相反，不能說兩者均促進轉錄。

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（B）錯誤

轉錄調控因子不一定要結合在啟動子附近。許多 transcription factors（轉錄因子）會結合於離啟動子很遠的特定 DNA 序列，例如：

• Enhancer（增強子）：通常提高轉錄；
• Silencer（沉默子）：通常降低轉錄；
• Locus control region, LCR（基因座控制區）：可調控整個基因座的表現。

這些遠端調控序列可透過 DNA looping（DNA 迴圈化），使其上的轉錄因子與啟動子、Mediator complex（媒介複合體）及 RNA polymerase II 接觸，進而影響轉錄起始。

因此，「離啟動子遠端」不代表無法調控；遠端調控正是真核生物基因調控的重要方式。

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核心觀念

本題考查真核生物基因表現中，從 DNA 到蛋白質的主要流程，以及各階段所使用的核苷三磷酸：

$$\text{DNA} \xrightarrow{\text{transcription，轉錄}} \text{mRNA} \xrightarrow{\text{translation，轉譯}} \text{protein}$$

重點包括：

1. tRNA 的活化與胺基酸接合：由 aminoacyl-tRNA synthetase（胺醯-tRNA 合成酶）催化，消耗 ATP。
2. 遺傳密碼：共有 64 個密碼子，其中 3 個為終止密碼子，因此可編碼胺基酸的 sense codons 為 61 個。
3. 轉譯延長作用：tRNA 進入核糖體、胜肽鍵形成後的核糖體移位，都需要 GTP。
4. 鐮刀型紅血球症：屬於 β-globin 基因的點突變，造成蛋白質胺基酸改變，主要問題在蛋白質結構與功能，而非轉錄本身。

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解題方法

逐一確認各選項所描述的分子事件，並判斷：

• 反應使用的是 ATP 還是 GTP；
• 遺傳密碼數目與胺基酸的對應關係是否正確；
• 疾病是發生在 DNA、轉錄、轉譯，還是蛋白質功能層次。

本題只要掌握「tRNA 活化消耗 ATP，但轉譯延長消耗 GTP」即可快速判斷正確答案為 C。

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選項分析

(A) 由 tRNA 合成酶（Synthetase）合成 tRNA 需要消耗 GTP

錯誤。

此處的 synthetase 正確名稱是 aminoacyl-tRNA synthetase（胺醯-tRNA 合成酶）。它的功能不是合成 tRNA，而是將特定胺基酸接到相對應的 tRNA 上，形成 aminoacyl-tRNA（胺醯化 tRNA）。

反應分為兩步：

第一步，胺基酸與 ATP 反應形成 aminoacyl-AMP：

$$\text{amino acid}+\text{ATP} \rightarrow \text{aminoacyl-AMP}+\text{PP}_{i}$$

第二步，胺基酸被轉移至 tRNA：

$$\text{aminoacyl-AMP}+\text{tRNA} \rightarrow \text{aminoacyl-tRNA}+\text{AMP}$$

總反應可表示為：

$$\text{amino acid}+\text{tRNA}+\text{ATP} \rightarrow \text{aminoacyl-tRNA}+\text{AMP}+\text{PP}_{i}$$

因此，tRNA 的胺基酸活化與接合消耗的是 ATP，不是 GTP。

此外，aminoacyl-tRNA synthetase 具有辨認特定胺基酸與 tRNA 的功能，這是轉譯正確性的第一道重要關卡。

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(B) mRNA 有 61 種密碼子（codons），可編碼 20 種胺基酸，每一種胺基酸皆有至少兩種以上的密碼子對應

錯誤。

遺傳密碼共有：

$$4^3=64$$

種三聯體密碼子。其中：

• 61 個為 sense codons，可編碼胺基酸；
• 3 個為 stop codons（終止密碼子）：UAA、UAG、UGA。

因此，前半句「有 61 種可編碼胺基酸的密碼子」是正確的。

但是，並非每一種胺基酸都有至少兩種密碼子。以下兩種胺基酸各只有一個密碼子：

• Methionine（甲硫胺酸，Met）：AUG
• Tryptophan（色胺酸，Trp）：UGG

其餘多數胺基酸具有兩種以上的同義密碼子，這種現象稱為 遺傳密碼的簡併性（degeneracy）。

因此，本選項後半句錯誤，整個選項不能成立。

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(C) 轉譯（translation）的延長（elongation）作用中需要消耗 GTP

正確。

轉譯延長作用主要包括三個循環性步驟：

核心觀念

本題考查 DNA 複製（DNA replication）中各酵素的功能、DNA 合成方向，以及端粒（telomere）的變化。

DNA 複製的重要原則如下：

1. DNA 聚合酶（DNA polymerase）不能從零開始合成 DNA，必須先有一段具備自由 $3'$-OH 的引子（primer）。
2. 引子酶（primase）負責合成 RNA 引子，而非 DNA 引子。
3. DNA 聚合酶只能將新的核苷酸接到引子的 $3'$ 端，因此新股 DNA 的合成方向固定為 $5' \rightarrow 3'$。
4. DNA 複製需要解旋酶（helicase）利用 ATP 水解所提供的能量，分開 DNA 雙股。
5. 線性染色體的端粒通常在每次複製後逐漸縮短，而非變長。

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解題方法

逐項判斷甲至戊的敘述是否符合上述基本原則，再將正確敘述與選項比對。

本題的關鍵在於：

• 甲的陷阱是「引子」的化學本質；
• 乙的陷阱是混淆 DNA polymerase I 與 III 的主要功能；
• 丁是 DNA 合成方向的基本定律；
• 戊將端粒縮短誤寫成變長。

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選項分析

甲、需要引子酶（Primase）合成 DNA 引子（primer）。

錯誤。

DNA 複製確實需要引子酶，但 primase 合成的是 RNA primer，而不是 DNA primer。RNA 引子提供自由的 $3'$-OH，讓 DNA polymerase 得以接續合成 DNA。

在原核生物中，DNA polymerase III 會由 RNA primer 開始延長 DNA；之後 DNA polymerase I 移除 RNA 引子，並以 DNA 填補留下的空缺。因此，若敘述寫成「需要 primase 合成 RNA 引子」，即為正確；本題寫成「DNA 引子」，依官方答案判定為錯誤。

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乙、需要 DNA 聚合酶 I 和 III（DNA pol I/III），其中 DNA pol I 主要功能為合成新的 DNA。

錯誤。

原核生物的 DNA 複製確實涉及 DNA polymerase I 與 DNA polymerase III，但兩者主要功能不同：

• DNA polymerase III：主要負責 DNA 新股的延長與大量 DNA 合成。
• DNA polymerase I：具有 $5' \rightarrow 3'$ exonuclease 活性，可移除 RNA primer，並以 DNA 填補引子移除後的缺口。

因此，DNA polymerase I 並非主要負責合成新的 DNA；DNA 的主要複製工作是由 DNA polymerase III 完成。

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丙、解旋酶（Helicase）是一類解開氫鍵的酶，需要由水解 ATP 供給能量來解開 DNA。

正確。

DNA 雙股之間的鹼基透過氫鍵配對：

• A 與 T 之間形成 2 個氫鍵；
• G 與 C 之間形成 3 個氫鍵。

核心觀念

本題考查兩種常見的代謝調控：

1. 異位調節（allosteric regulation）
2. 負回饋抑制（negative feedback inhibition）

題幹所述反應可表示為：

$$\text{前驅物} \xrightarrow{\text{異位酶 A}} \text{胺基酸 X}$$

其中：

• 前驅物與異位酶 A 的 活化位（active site） 結合，經催化生成胺基酸 X。
• 當胺基酸 X 在細胞內累積時，會結合異位酶 A 的 異位位（allosteric site）。
• 此結合改變酵素的立體構形，使活化位對前驅物的催化能力下降，因而減少胺基酸 X 的生成。

這種由代謝產物調節路徑前端酵素的現象，稱為末端產物抑制（end-product inhibition），是負回饋調節的一種。

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解題方法

判斷本題的關鍵，是區分：

• 異位調節：調節分子結合於活化位以外的部位。
• 負回饋調節：反應的末端產物反過來抑制前段反應。
• 協同調節：一個配體與酵素結合後，影響其他結合位對相同或相關配體的親和力，通常涉及多個相互作用的結合位。

依題幹：

• 胺基酸 X 結合的是異位酶 A 的 allosteric site，因此屬於異位調節。
• 胺基酸 X 是該合成途徑的末端產物，累積後抑制自身合成，因此屬於負回饋調節。
• 題幹沒有提到多個結合位之間的相互影響，也沒有指出配體結合會改變其他結合位的親和力，因此不能判定為協同調節。

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選項分析

(A) 屬於異位調節（allosteric regulation）

正確。

胺基酸 X 並非與酵素的活化位結合，而是結合於異位位。異位調節分子結合後，會使酵素構形改變，進而影響活化位的催化作用。

本題中，胺基酸 X 結合異位位後抑制異位酶 A，使前驅物轉換成胺基酸 X 的反應速率下降，符合異位抑制（allosteric inhibition）。

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(B) 屬於負回饋調節（negative feedback regulation）

正確。

胺基酸 X 是自身生合成途徑的末端產物。當胺基酸 X 濃度升高時，會抑制前端的異位酶 A，降低後續胺基酸 X 的生成量。

其調控關係為：

$$\text{胺基酸 X 增加} \longrightarrow \text{抑制異位酶 A} \longrightarrow \text{胺基酸 X 合成減少}$$

產物增加會抑制自身生成，這就是負回饋調節。

此機制可避免細胞過度製造胺基酸 X，也能節省前驅物與能量。

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核心觀念

本題考查「官能基的化學反應性」。分子中的官能基會影響其極性、氫鍵形成能力、酸鹼性及可進行的化學反應，因此即使雌二醇（Estradiol）與睪固酮（Testosterone）具有相似的類固醇骨架，仍能產生不同的生理作用。

圖中可辨識的主要結構包括：

• 氫氧基（hydroxyl group，$\ce{-OH}$）
• 酮基（ketone group，$\ce{C=O}$）
• 甲基（methyl group，$\ce{-CH3}$）

其中，氫鍵是由氫氧基、羰基等極性基團所形成的分子間或分子內作用力，嚴格而言並不是官能基本身。

解題方法

判斷各選項是否「通常會直接參與化學反應」，可比較其含有的原子與鍵結是否具有明顯極性，或是否容易進行氧化、還原、酸鹼反應及其他官能基反應。

• $\ce{-OH}$ 與 $\ce{C=O}$ 具有極性，反應性較高。
• 氫鍵雖不是官能基，但能直接影響分子辨識、受體結合與反應位置。
• $\ce{-CH3}$ 的碳氫鍵穩定、非極性，通常不直接參與一般生化反應。

因此答案為甲基。

選項分析

(A) 氫鍵：錯誤

氫鍵不是嚴格定義上的官能基，但它是重要的非共價作用力，能直接參與分子間的辨識與結合。例如性荷爾蒙與受體結合時，氫氧基或羰基可作為氫鍵供體或受體，影響荷爾蒙與受體的專一性及穩定性。

因此，氫鍵相關作用通常會直接影響生化作用，並非本題所要選的答案。

核心觀念

本題考查：

1. 孟德爾分離律與配子形成
2. 基因互作用中的上位作用（epistasis）
3. 隱性上位基因對表現型的遮蔽作用

毛色由兩個基因座共同決定：

• $B\_$ 且有顯性 $C$：黑色
• $bb$ 且有顯性 $C$：咖啡色
• $cc$：金黃色，不論 $B$ 基因型為何

因此表現型可整理如下：

基因型	毛色
$B\_C\_$	黑色
$bbC\_$	咖啡色
$B\_cc$	金黃色
$bbcc$	金黃色

其中，$cc$ 會遮蔽 $B$ 基因對毛色的作用，故 $C$ 基因座對 $B$ 基因座具有上位作用。

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解題方法

親本基因型為：

$$\text{黑色父本：} BbCc$$ $$\text{金黃色母本：} Bbcc$$

父本 $BbCc$ 可形成四種配子：

$$BC,\ Bc,\ bC,\ bc$$

母本 $Bbcc$ 因為 $cc$ 只能形成兩種配子：

$$Bc,\ bc$$

進行組合：

父本配子	母本 $Bc$	母本 $bc$
$BC$	$BBCc$，黑色	$BbCc$，黑色
$Bc$	$BBcc$，金黃色	$Bbcc$，金黃色
$bC$	$BbCc$，黑色	$bbCc$，咖啡色
$bc$	$Bbcc$，金黃色	$bbcc$，金黃色

所得子代基因型包括：

• $BBCc$：黑色
• $BbCc$：黑色
• $bbCc$：咖啡色
• $BBcc$：金黃色
• $Bbcc$：金黃色
• $bbcc$：金黃色

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選項分析

(A) 生出的咖啡色小狗其基因型只可能是 $bbCc$ 基因型

正確。

咖啡色必須具備：

• $bb$：沒有顯性 $B$，因此不呈黑色
• $C\_$：色素可以沉澱

由於母本為 $cc$，子代不可能為 $CC$，所以只可能是：

$$bbCc$$

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核心觀念

本題考查哈迪－溫伯格定律（Hardy-Weinberg equilibrium）及顯性、隱性性狀與基因型頻率的換算。

設：

• $T$：能嚐出 PTC 苦味的顯性等位基因，頻率為 $p$
• $t$：不能嚐出 PTC 苦味的隱性等位基因，頻率為 $q$

哈迪－溫伯格定律的基本關係為：

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

其中：

• $p^2$：$TT$ 基因型頻率
• $2pq$：$Tt$ 基因型頻率
• $q^2$：$tt$ 基因型頻率

因為「不能嚐出苦味」是隱性表現型，所以其基因型必為 $tt$。

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解題方法

題目指出 1000 人中有 $4\%$ 不能嚐出 PTC 苦味，因此：

$$q^2=0.04$$

開平方可得：

$$q=\sqrt{0.04}=0.2$$

再由 $p+q=1$：

$$p=1-0.2=0.8$$

因此各基因型頻率為：

$TT$ 基因型

$$p^2=(0.8)^2=0.64$$

人數為：

$$1000\times 0.64=640$$

$Tt$ 基因型

$$2pq=2(0.8)(0.2)=0.32$$

人數為：

$$1000\times 0.32=320$$

$tt$ 基因型

$$q^2=0.04$$

人數為：

$$1000\times 0.04=40$$

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選項分析

(A) $q=0.04$

錯誤。

核心觀念

本題考查「新興傳染病（emerging infectious diseases）」的定義、病原體種類與傳播方式。

新興傳染病通常指：

• 新近出現、過去未被人類明確辨識的感染症；
• 原有疾病的感染發生率快速上升；
• 疾病的地理分布迅速擴張；
• 病原體出現新的致病性、宿主範圍或抗藥性機制。

新興傳染病並不限定由某一類病毒引起，也不限定透過蚊子傳播。

解題方法

逐一判斷甲、乙、丙、丁是否為事實，再找出「不是事實」的敘述。

判斷結果如下：

• 甲：正確
• 乙：正確
• 丙：錯誤
• 丁：錯誤

因此，不是事實的是丙、丁，選擇 (C) 僅丙、丁。

選項分析

甲、感染發生率有快速增加的趨勢，且在地理分布上有迅速擴張的情形，甚至發展出新的抗藥性機制。

正確。

新興傳染病的重要特徵包括感染人數增加、流行區域擴大，以及病原體產生新的適應性。例如細菌可能因抗生素選汰而產生抗藥性；病毒也可能因突變與自然選擇，形成具較佳傳播能力或免疫逃脫能力的變異株。

因此甲符合新興傳染病的典型特徵。

乙、新冠肺炎病毒和茲卡病毒都是新興病毒。

正確。

新冠肺炎的病原體 SARS-CoV-2（嚴重急性呼吸道症候群冠狀病毒 2 型）是在 2019 年底出現並造成全球大流行的新興病毒。

Zika virus（茲卡病毒）原本主要侷限於部分熱帶地區，後來在美洲等地快速擴散，並引起大規模疫情，因此也屬於新興病毒。

兩者均為 RNA 病毒：

• SARS-CoV-2：正鏈單股 RNA 病毒，屬於 Coronaviridae（冠狀病毒科）。
• Zika virus：正鏈單股 RNA 病毒，屬於 Flaviviridae（黃病毒科）。

丙、大多屬於 DNA 病毒。

錯誤。

新興病毒中，RNA 病毒占有相當重要的比例，並非大多數為 DNA 病毒。RNA 病毒的 RNA-dependent RNA polymerase（RNA 依賴性 RNA 聚合酶）通常缺乏 DNA 複製系統常見的高精確校對能力，因此較容易累積突變，能迅速產

核心觀念

本題考查動物的體溫調節方式：

• 內溫動物（endotherm）：主要利用體內代謝產熱維持體溫，體溫通常相對穩定，例如哺乳類、鳥類。
• 外溫動物（ectotherm）：體內代謝產熱有限，體溫容易隨環境溫度改變，主要依靠外界熱源與行為調節，例如爬蟲類、兩生類。

圖中可見：

• X 動物的體溫大致維持在約 $35\sim38^\circ\mathrm{C}$，變化幅度小，符合內溫動物。
• Y 動物的體溫隨時間明顯改變，約由 $15^\circ\mathrm{C}$ 上升至 $30^\circ\mathrm{C}$ 左右後再下降，符合外溫動物。

解題方法

先觀察體溫曲線的穩定程度，再判斷動物的體溫調節類型：

1. 體溫維持穩定：推定為內溫動物。
2. 體溫隨環境或時間明顯變化：推定為外溫動物。
3. 內溫動物常透過代謝產熱，以及皮膚血管舒縮、汗腺分泌等機制散熱。
4. 外溫動物主要依賴環境熱源與行為，例如曬太陽、躲到陰影處或改變姿勢。

因此，X 應具有較完整的生理性體溫調節能力，Y 則主要受環境溫度影響。

選項分析

(A) Y 主要靠代謝產生熱來調節體溫：錯誤

核心觀念

本題考查血鈣恆定（calcium homeostasis）及相關內分泌激素的來源與作用，重點包括：

• 副甲狀腺素（parathyroid hormone, PTH）由副甲狀腺（parathyroid glands）分泌。
• 抑鈣素（calcitonin）由甲狀腺濾泡旁細胞（parafollicular cells, C cells）分泌。
• 維他命 D，尤其是活性型 $1,25$-dihydroxyvitamin D（calcitriol），可促進腸道吸收鈣。
• 高血鈣時，抑鈣素分泌增加，以降低血鈣。

血鈣升高時，甲狀腺 C 細胞分泌 calcitonin。Calcitonin 主要抑制破骨細胞（osteoclast）的骨吸收作用，使鈣離子較少由骨骼釋放至血液，並促進鈣沉積於骨骼，因此有助於降低血鈣。

解題方法

先判斷各選項涉及的激素來源與功能：

1. 看激素由哪個腺體分泌。
2. 看激素對血鈣的作用方向。
3. 分辨維他命 E 與維他命 D 的功能。
4. 注意 PTH 對腸道的作用是「間接」完成，關鍵媒介為 calcitriol。

在高血鈣狀態下，身體需要降低血鈣，因此最符合生理調節的是甲狀腺分泌 calcitonin，減少骨吸收並增加鈣留存於骨骼，故選 D。

選項分析

(A) 錯誤

血液鈣離子主要由副甲狀腺分泌的 PTH 調控，並非由甲狀腺釋放 PTH。

當血鈣下降時，副甲狀腺主細胞（chief cells）感受到低血鈣，分泌 PTH。PTH 的主要作用包括：

• 促進腎臟遠曲小管增加鈣再吸收。
• 抑制腎小管對磷酸根的再吸收，使磷酸根排出增加。
• 促進腎臟 $1\alpha$-hydroxylase 活性，使維他命 D 轉化為 calcitriol。
• 透過 calcitriol 促進小腸吸收鈣。
• 促進骨骼鈣釋放，提升血鈣。

因此，選項將 PTH 的分泌腺體誤寫成甲狀腺，錯誤。

(B) 錯誤

維他命 E 主要具有抗氧化作用，並非調節血鈣吸收的主要維生素。

能直接參與鈣吸收調節的是維他命 D。維他命 D 在肝臟形成 $25$-hydroxyvitamin D，接著在腎臟經 $1\alpha$-hydroxylase 作用形成活性型 calcitriol。Calcitriol 進入小腸上皮細胞後，透過細胞核內的 vitamin D receptor（VDR）增加下列蛋白表現：

• TRPV6：小腸細胞頂端膜的鈣離子通道。
• Calbindin：細胞內鈣離子結合蛋白。
• $Ca^{2+}$-ATPase：協助鈣離子輸出至血液。

核心觀念

本題考查腸道荷爾蒙對食慾與能量平衡的調節，以及益生菌可能透過腸道代謝物影響宿主的機制。

與食慾調節相關的重要訊號包括：

• Ghrelin（飢餓素）：主要由胃部 X/A-like cells 分泌，會促進食慾。
• PYY（Peptide YY，多肽 YY）：主要由迴腸末端與大腸的 L cells 分泌，具有抑制食慾、延緩胃排空與降低腸道蠕動的作用。
• Leptin（瘦素）：主要由脂肪細胞分泌，向下視丘傳遞脂肪儲存量增加的訊號，通常可抑制食慾。
• Insulin（胰島素）：促進葡萄糖進入細胞、肝醣與脂肪合成；阻抗胰島素會造成代謝異常，並非正常的減肥機制。

益生菌可能被腸道菌叢發酵，產生短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs），如 acetate（乙酸）、propionate（丙酸）與 butyrate（丁酸）。這些代謝物可作用於腸道 L cells 表面的 FFAR2（GPR43） 與 FFAR3（GPR41），促進 PYY、GLP-1 等腸道荷爾蒙釋放。

解題方法

判斷減肥機制時，先確認該物質對食慾與能量平衡的作用方向：

1. 能否降低食慾？
2. 分泌部位是否正確？
3. 作用是否符合正常生理調節？
4. 是否會造成代謝疾病，而非促進減重？

PYY 是腸道在進食後釋放的飽足訊號，可降低食物攝取量。因此，若益生菌 S 能促進小腸，尤其是迴腸，釋放 PYY，即符合「增加飽足感、減少熱量攝取」的減肥機制。

PYY 的主要型態為 PYY1-36，經由 DPP-4（dipeptidyl peptidase-4） 切割後形成較常見的 PYY3-36。PYY3-36 可作用於下視丘及迷走神經相關路徑，抑制食慾。

選項分析

(A) S 可有效抑制胰臟所分泌飢餓素（Ghrelin）

錯誤。

Ghrelin 的主要分泌器官是胃，不是胰臟。Ghrelin 由胃部細胞分泌後，作用於下視丘的 GHS-R1a（growth hormone secretagogue receptor 1a），可促進食慾並刺激生長激素釋放。

Ghrelin 的成熟需要 GOAT（ghrelin O-acyltransferase） 將脂肪酸接到 ghrelin 上，使其形成具有活性的 acyl-ghrelin。抑制胃部 ghrelin 訊號在生理上確實可能降低食慾，但本選項錯在：

1. 將主要分泌部位寫成胰臟；
2. 題目所列的典型益生菌—腸道飽足訊號，較符合促進 PYY 的方向。

因此不能選 A。

(B) S 可有效促進小腸釋放多肽 YY（Peptide YY, PYY）

正確。

核心觀念

本題考查細胞毒殺型 T 細胞（cytotoxic T cell，CTL）或細胞毒性 T 淋巴球的：

• 表面標誌：主要為 CD8⁺
• 所屬免疫系統：屬於後天性免疫（adaptive immunity）
• 抗原辨識：透過 T 細胞受體（TCR）辨識目標細胞表面的抗原胜肽－第一型主要組織相容性複合體（MHC class I）
• 殺死目標細胞的機轉：主要利用 **perforin（穿孔素）**與 granzyme（顆粒酶），也可透過 Fas ligand（FasL）－Fas 路徑誘導細胞凋亡。

第一型 MHC 幾乎存在於所有具細胞核的細胞表面，負責呈現細胞內來源的抗原，例如病毒蛋白或癌細胞異常蛋白。CD8⁺ T 細胞辨識此類抗原後，可分化為具殺傷功能的細胞毒殺型 T 細胞。

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解題方法

判斷本題可掌握三個關鍵配對：

1. CD8⁺ T 細胞 ↔ 第一型 MHC
2. CD4⁺ T 細胞 ↔ 第二型 MHC
3. CTL 的殺傷機轉 ↔ perforin、granzyme 或 FasL－Fas，不是補體

題幹詢問的是細胞毒殺型 T 細胞的正確特性。選項 D 同時符合「CD8⁺」與「第一型 MHC」的核心配對，因此為正確答案。

更精確地說，CD8⁺ T 細胞在胸腺發育過程中，因其 TCR 能夠辨識第一型 MHC，接受相應的正向選擇，進而走向 CD8⁺ T 細胞譜系；成熟的初始 CD8⁺ T 細胞在抗原刺激、共刺激訊號及細胞激素作用下，進一步分化為效應型細胞毒殺型 T 細胞。

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選項分析

(A) 主要識別標示為 CD8⁺，可殺死被病毒感染的目標細胞，但對癌細胞沒有殺死的功能

前半句正確：細胞毒殺型 T 細胞主要為 CD8⁺，能殺死被病毒感染的細胞。

後半句錯誤。癌細胞常表現異常或突變蛋白，經細胞內蛋白分解後形成抗原胜肽，並由第一型 MHC 呈現在癌細胞表面。若 CD8⁺ T 細胞能辨識該抗原，即可殺死癌細胞。因此，細胞毒殺型 T 細胞不只對病毒感染細胞具有殺傷作用，也能攻擊部分癌細胞。

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(B) 執行清除被感染細胞，分泌補體（complement）使被感染細胞穿孔

此選項錯誤，原因有二。

第一，細胞毒殺型 T 細胞清除目標細胞時，主要分泌的是 perforin 與 granzyme：

• Perforin 在目標細胞膜上形成孔洞。
• Granzyme 經由孔洞進入目標細胞，活化 caspase 等凋亡相關酵素，誘導細胞凋亡。

核心觀念

本題考查「海洋酸化」對海水碳酸鹽平衡及珊瑚鈣化作用的影響。

珊瑚礁主要以碳酸鈣 $\ce{CaCO3}$ 形成骨骼，其中常見晶型為霰石（aragonite）。鈣化反應可簡化表示為：

$$\ce{Ca^{2+} + CO3^{2-} -> CaCO3(s)}$$

因此，海水中碳酸離子 $\ce{CO3^{2-}}$ 的濃度，會直接影響珊瑚形成碳酸鈣骨骼的能力。

大氣中的二氧化碳增加並溶入海水後，會造成下列平衡：

$$\ce{CO2 + H2O <=> H2CO3}$$ $$\ce{H2CO3 <=> H+ + HCO3^-}$$ $$\ce{HCO3^- <=> H+ + CO3^{2-}}$$

增加的 $\ce{CO2}$ 使海水中 $\ce{H+}$ 濃度上升，pH 值下降，並使平衡傾向生成較多 $\ce{HCO3^-}$，同時消耗、降低 $\ce{CO3^{2-}}$ 濃度。這就是海洋酸化降低珊瑚鈣化能力的主要化學機轉。

解題方法

先抓住珊瑚鈣化反應的反應物：

$$\ce{Ca^{2+} + CO3^{2-} -> CaCO3}$$

在選項中，直接參與碳酸鈣沉澱與骨骼形成的離子是 $\ce{Ca^{2+}}$ 和 $\ce{CO3^{2-}}$。海洋酸化的關鍵不是大量移除鈣離子，而是增加 $\ce{H+}$，使碳酸離子轉變為碳酸氫根：

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

因此，海洋酸化最直接造成的是 $\ce{CO3^{2-}}$ 濃度下降，進而使珊瑚鈣化速率降低。

選項分析

(A) 減少鈣離子（$\ce{Ca^{2+}}$）濃度

錯誤。海洋酸化的主要變化是碳酸系統中的酸鹼平衡改變，並非海水中 $\ce{Ca^{2+}}$ 濃度大量下降。海水中的鈣離子濃度相對穩定，並不是珊瑚鈣化受抑制的主要原因。

珊瑚鈣化受影響的重點在於另一個反應物 $\ce{CO3^{2-}}$ 減少，使碳酸鈣形成較困難。

(B) 減少氫離子（$\ce{H+}$）濃度

錯誤。二氧化碳溶入海水後形成碳酸，並解離產生更多 $\ce{H+}$：

核心觀念

本題考查動物與植物細胞的細胞連接（cell junction）種類、結構與功能。動物細胞常見的細胞連接可分為三大類：

1. 錨定連接（anchoring junctions）：固定相鄰細胞，抵抗拉力與機械應力。包括黏著帶（adherens junction）、橋粒（desmosome）及半橋粒（hemidesmosome）。
2. 緊密連接（tight junction）：封閉細胞間隙，限制細胞間物質通過，維持上皮細胞的屏障功能。
3. 通訊連接（communicating junctions）：主要指間隙連接（gap junction），使離子與小分子在相鄰細胞間通行。

植物細胞則以**胞間連絲（plasmodesmata）**作為主要的細胞間連接構造。

解題方法

判斷本題可掌握兩個重點：

• 先確認選項描述的細胞連接種類是否正確。
• 再檢查其結構與功能是否相符，特別注意「橋粒」「間隙連接」與「緊密連接」的混淆。

其中，橋粒屬於錨定連接，具有細胞骨架附著與抗機械拉力的功能，因此依本題官方分類，答案為 B。

選項分析

(A) 動物細胞的細胞連接主要類型有二種

錯誤。

動物細胞的主要細胞連接通常分為三類：

• 錨定連接（anchoring junctions）
• 緊密連接（tight junctions）
• 通訊連接（communicating junctions），主要為間隙連接（gap junctions）

因此不是二種。

(B) 將肌肉細胞連接一起的是錨定連接（anchoring junctions），又稱為橋粒連接（desmosomes）

依官方答案判定為正確。

橋粒（desmosome）是錨定連接的一種。其細胞內側具有斑蛋白構造，可連接中間絲（intermediate filaments），使相鄰細胞彼此牢固固定，增強組織抵抗拉扯與剪力的能力。

在心肌細胞之間，細胞彼此透過**闔插盤（intercalated disc）**連接。闔插盤中包含：

• 黏著連接（adherens junction）：連接肌動蛋白（actin filaments）
• 橋粒（desmosomes）：連接中間絲，提供機械固定
• 間隙連接（gap junctions）：讓離子通過，協助興奮傳導

核心觀念

第二傳訊者（second messenger）是細胞內由第一傳訊者（first messenger）引發、負責放大與傳遞訊息的小分子或離子。第一傳訊者通常是胞外訊號，如荷爾蒙或神經傳遞物，先與細胞膜受體結合，再啟動細胞內訊息傳遞。

常見第二傳訊者包括：

• 環腺苷酸（cyclic AMP, cAMP）
• 三磷酸肌醇（inositol trisphosphate, $\ce{IP3}$）
• 二醯基甘油（diacylglycerol, DAG）
• $\ce{Ca^{2+}}$

其中，cAMP 的典型路徑如下：

$$\text{胞外訊號} \rightarrow \text{細胞膜受體} \rightarrow \text{G protein} \rightarrow \text{adenylyl cyclase} \rightarrow \text{ATP 生成 cAMP} \rightarrow \text{活化 PKA}$$

cAMP 可在細胞質中擴散，將訊息傳遞至鄰近的細胞區域，因此符合水溶性小分子的特徵。

解題方法

本題可依序判斷三個關鍵問題：

1. 第二傳訊者位於細胞外還是細胞內？
2. cAMP 對 Protein kinase A（PKA）的作用是活化還是抑制？
3. cAMP 是由哪一種酵素生成或分解？

第二傳訊者必須在細胞內傳遞胞外受體所接收的訊息。cAMP 由 adenylyl cyclase 生成，再活化 PKA；phosphodiesterase 則負責分解 cAMP。依此即可判定正確選項為 B。

選項分析

(A) 錯誤

第二傳訊者不是胞外因子，而是細胞內的訊息分子。

胞外訊號分子如 epinephrine（腎上腺素）或 glucagon（升糖素）屬於第一傳訊者。它們與細胞膜上的受體結合後，才會促使細胞內生成第二傳訊者，例如 cAMP。

因此，本選項將第一傳訊者與第二傳訊者混淆。

(B) 正確

第二傳訊者通常是細胞內的水溶性小分子或離子，可在細胞質中藉由擴散傳遞訊息。

以 cAMP 為例，adenylyl cyclase 催化 ATP 生成 cAMP：

核心觀念

本題考查支架蛋白（scaffolding protein）在細胞訊息傳遞中的功能。支架蛋白本身通常不是訊息傳遞途徑中的催化酵素，而是藉由具有多個特定結合區域（binding sites），將不同的訊號蛋白組織成多蛋白複合物，並把這些蛋白定位到適當的細胞區域。

其主要作用包括：

1. 組織訊息傳遞途徑中的多個蛋白。
2. 使彼此作用的蛋白靠近，提升反應效率。
3. 將訊號蛋白定位於細胞膜、細胞質或其他特定位置。
4. 增加訊息傳遞的速度、專一性與正確性。
5. 部分支架蛋白可直接參與或促進 relay protein（連結蛋白）的活化。

在 MAPK（mitogen-activated protein kinase）訊息傳遞路徑中，支架蛋白可將多個 kinase 聚集，使訊號依序由上游傳至下游，例如：

$$\text{MAPKKK} \rightarrow \text{MAPKK} \rightarrow \text{MAPK}$$

支架蛋白藉由安排這些蛋白的位置與交互作用，提高訊號傳遞的效率與專一性。

解題方法

判斷本題的關鍵，在於辨認支架蛋白是「分別提供特定結合位置」，而不是「提供一個共用位置」。

支架蛋白通常具有多個不同的結合區域，每一個區域可與特定訊號蛋白結合。因此，它像是具有多個插槽的平台，將相關蛋白以正確順序與正確位置組合起來，而不是讓所有蛋白共用同一個結合位置。

依據校方釋疑公告及 Campbell Biology 第 12 版的說明，A、C、D 均符合支架蛋白的功能；B 將「個別的特定結合位置」誤述為「一個共用位置」，故為錯誤選項。

選項分析

(A) 是許多關鍵訊號通路中的重要調控因子

正確。

支架蛋白雖然不一定具有酵素活性，卻能透過組織訊號蛋白、控制其空間位置及促進蛋白間的交互作用，調節訊息傳遞的效率與專一性。

例如在 MAPK pathway 中，支架蛋白可將多個 kinase 集中於同一複合物內，使上游 kinase 能有效接觸下游 kinase。因此，支架蛋白是許多重要訊息傳遞途徑的調控因子。

(B) 提供一個共用位置給不同的信號蛋白（signaling pathway proteins）結合，並將其定位在細胞的特定區域中

錯誤，為本題答案。

核心觀念

分子時鐘（molecular clock）是利用 DNA 或蛋白質序列隨時間累積的差異，推估物種分化時間與親緣關係。其基本假設是：某些基因區域的中性突變（neutral mutation）以相對穩定的平均速率累積。

若兩物種分化後，各自累積突變的速率為 $r$，觀察到的序列差異為 $d$，則分化時間可用下式估算：

$$t=\frac{d}{2r}$$

其中分母的 $2$ 是因為兩個物種各自累積突變。實際研究中，分子時鐘通常需要利用化石或其他已知年代進行校準。

解題方法

逐項判斷各敘述是否符合分子時鐘的三項核心要求：

1. 突變須盡量不受自然選擇影響。
2. 突變或替換速率須具有穩定、可估計的平均值。
3. 分子差異與化石定年資料可互相校準，以推估分化時間。

選項分析

甲、正確

受到定向天擇（directional selection）影響的基因片段，其核苷酸變異會被自然選擇偏向性地保留或淘汰，因此替換速率不再單純反映時間累積。

例如，對適應性具有重要功能的蛋白質編碼區，若有利突變受到選擇而快速擴散，或不利突變被迅速排除，該區域的演化速率便會偏離穩定的中性速率，無法作為可信的分子時鐘。

因此，分子時鐘通常偏好使用受到純化選擇（purifying selection）影響較小，或接近中性演化的區域，例如部分非編碼區或同義替換較多的區域。

乙、正確

分子時鐘的可信度，核心取決於中性突變能否以相對穩定的平均速率累積。中性突變不會明顯增加或降低個體適存度，因此較不受定向天擇或強烈純化選擇干擾。

須注意，嚴格而言，研究者實際觀察的是「中性替換速率」（neutral substitution rate），而非單純的突變發生率。突變只有在族群中被保留並固定，才會成為可觀察的序列差異。題目以「中性突變速率」概括此概念，符合本題官方答案的命題意旨。

核心觀念

本題考查真核生物四個上群（supergroups）的分類、內共生作用（endosymbiosis）及各類原生生物的演化關係：

• Archaeplastida（原始色素體生物）：包括紅藻、綠藻、陸生植物等。
• SAR：由 Stramenopiles（不等鞭毛生物）、Alveolates（囊泡蟲）及 Rhizaria（有孔蟲、絲足蟲等）組成。
• Excavata（古蟲生物）：包括部分鞭毛蟲類。
• Unikonta（單鞭毛生物）：包括 Amoebozoa（變形蟲類）及 Opisthokonta（後鞭毛生物），真菌與動物皆屬於此群。

內共生作用的重點如下：

1. 初級內共生（primary endosymbiosis）：真核細胞吞噬藍綠菌（cyanobacterium），形成具有雙層膜的初級葉綠體。
2. 次級內共生（secondary endosymbiosis）：另一真核生物吞噬已具有葉綠體的真核藻類，形成具三層或四層膜的次級葉綠體。

解題方法

本題應逐項核對三件事：

1. 生物所屬的上群是否正確。
2. 光合作用構造的演化來源是否正確。
3. 親緣關係及原生生物的生殖、生活週期描述是否正確。

其中只要選項中有一個關鍵機制錯誤，即使其他敘述部分正確，整個選項仍不成立。

選項分析

(A) 錯誤

Paulinella（絲足蟲）屬於 Cercozoa（絲足蟲類），隸屬於 Rhizaria，因此確實屬於 SAR 上群；而且具有光合作用能力，屬於自營性生物。

但其光合作用構造的演化來源是關鍵。Paulinella 的 chromatophore（色素體）被認為是其祖先細胞獨立吞噬藍綠菌，直接進行初級內共生所形成，並非典型的次級內共生。

因此，選項把「初級內共生」寫成「次級內共生」，整體敘述錯誤。

(B) 錯誤

原生生物（protists）大多為單細胞真核生物，此部分正確；但其生殖方式與生活週期具有高度多樣性，不能概括為「具有相似的生殖與生命週期」。

不同原生生物可能具有：

• 無性分裂；
• 出芽生殖；
• 配子融合；
• 有性生殖與無性生殖交替；
• 複雜的寄生生活週期；
• 尚未發現明確有性生殖的種類。

核心觀念

本題考查植物登陸演化過程中的重要特徵，尤其包括：

1. 受精是否需要水
2. 孢粉質（sporopollenin）對生殖構造的保護作用
3. 苔蘚植物與無種子維管束植物的演化分類
4. 維管束組織與植物體高度的關係

植物由水域進入陸地後，必須面對乾燥環境，因此演化出胚、孢粉質、角質層、氣孔與維管束等適應構造。

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解題方法

逐項檢查各敘述是否符合植物演化的基本特徵：

• 若選項涉及「配子結合是否需要水」，判斷精子是否能脫離水膜主動移動。
• 若涉及「孢粉質」，判斷其是否具有高度抗分解、抗乾燥的保護功能。
• 若涉及「clade」，必須區分傳統形態分類與現代演化分類。
• 若涉及植物高度，先確認該類群是否具有維管束，再判斷是否屬於早期高大植物。

其中，只有 B 正確描述孢粉質在乾燥耐受上的作用。

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選項分析

(A) 配子的結合不需要水，是無種子維管束植物演化成陸生植物的重要依據

錯誤。

無種子維管束植物包括石松類（Lycophytes）與蕨類植物（Monilophytes）。它們雖然具有維管束，且孢子體較發達，但精子通常具有鞭毛，必須在水膜中游動，才能到達藏卵器中的卵細胞完成受精。

因此，蕨類與石松類的有性生殖仍受水分限制：

$$\text{精子} \xrightarrow{\text{水膜游動}} \text{卵細胞}$$

真正大幅降低受精對外界水的依賴，是種子植物演化出花粉與花粉管之後。花粉管可將精子直接運送至胚珠附近，使受精不必依靠外界水膜。

所以，A 將無種子維管束植物的特徵誤認為種子植物的特徵。

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(B) 孢粉質（Sporopollenin）的保護讓一些藻類如輪藻（Charophytes）可耐短暫性的乾燥

正確，為本題答案。

孢粉質是一種非常穩定、難以被分解的高分子物質，具有良好的抗乾燥與抗化學分解能力。在部分輪藻類中，受精卵或合子外部具有孢粉質相關的保護層，可使其在短時間乾燥時仍能維持存活。

這項特徵與植物登陸具有重要關聯。陸地環境中的生殖細胞與胚，必須避免水分迅速散失；孢粉質可形成耐受性較高的外層，提升生殖構造在乾燥環境中的存活率。

核心觀念

本題考查種子植物相較於孢子植物的演化適應，以及裸子植物、被子植物在繁殖構造與種子傳播上的差異。

種子植物的重要適應包括：

• 種子可保護胚，並含有供胚發育的養分。
• 種子可進入休眠，提升度過乾旱、寒冷等不良環境的能力。
• 花粉與花粉管使受精不必依賴外界水分。
• 種子可藉由風、水、動物等方式散布。

被子植物具有花，受精後通常形成果實；裸子植物則具有裸露的胚珠與種子，常形成毬果，但沒有真正的花與果實。

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解題方法

逐項判斷甲至丁的敘述，再與選項中的組合比對：

• 甲正確
• 乙錯誤
• 丙錯誤
• 依本題官方答案的判定，丁正確

因此選擇「僅甲、丁」，即 (C)。

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選項分析

甲、種子植物比孢子植物具有更好的生存能力。——正確

此敘述是以演化適應的整體效果而言。

種子植物的種子具有下列優勢：

1. 胚受到保護
   種皮可降低乾燥、機械傷害及病原侵入的影響。

2. 具有營養來源
   種子內含胚乳或其他儲藏組織，可供胚在萌發初期使用。

3. 可休眠
   種子能在不利環境中暫停代謝，待條件適合時再萌發。

4. 繁殖較不依賴水
   花粉可由風或動物傳遞，花粉管可將精細胞送達卵細胞，因此不像多數孢子植物的精子必須在水膜中游動。

5. 傳播距離較遠
   種子可藉助風、水或動物散布，擴大族群分布範圍。

因此，種子植物在陸域環境中通常具有較強的生存與擴散能力。甲的「更好的生存能力」是考試常用的概括性說法，並非表示每一種種子植物在所有環境都一定優於孢子植物。

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乙、被子植物繁殖上的適應主要是花，裸子植物則是果實。——錯誤

被子植物的繁殖適應確實與**花（flower）**密切相關。花可利用花瓣、氣味、蜜腺等構造吸引授粉者，並使花粉傳遞更有效率。

但裸子植物沒有真正的果實。裸子植物的胚珠裸露在大孢子葉或毬果構造上，種子成熟後仍不被子房壁包覆。裸子植物典型的繁殖構造是：

• 雄毬果與雌毬果
• 花粉
• 裸露的胚珠與種子

果實（fruit）是被子植物的特徵，由子房成熟形成，主要功能是保護種子並協助種子傳播。因此乙將「果實」錯誤地歸給裸子植物，敘述不正確。

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丙、裸子植物的雌配子體簡化，但較被子植物雌配子體的體積大，不能自營（autotroph）。——錯誤

裸子植物的雌配子體相較於較早期的維管束孢子植物，確實已被保留在胚珠內，呈現種子植物的配子體縮小與內寄生化趨勢。

但是，丙的後半段錯誤，原因有二：

核心觀念

本題考查真菌（fungi）的演化來源、陸地定殖、菌根共生關係，以及菌絲（hypha）的基本構造。

真菌的重要特徵包括：

• 多數真菌的生活史階段沒有鞭毛；具有鞭毛的真菌主要見於壺菌類（Chytridiomycota）等較原始類群。
• 真菌與動物同屬於後鞭毛生物群（Opisthokonta），其共同祖先被認為是具有後端鞭毛的單細胞生物。
• 真菌在演化上很早便出現於陸地，早於陸生植物大規模建立陸地生態系。
• 菌根真菌與植物根部形成互利共生，植物提供有機碳，真菌則增加植物吸收水分與礦物質的能力。
• 菌絲可分為有隔壁菌絲與無隔壁菌絲。

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解題方法

逐一判斷甲、乙、丙、丁四個敘述是否符合真菌的演化與構造特徵：

1. 判斷真菌是否保留祖先型鞭毛特徵。
2. 比較真菌與植物登上陸地的演化時間。
3. 判斷菌根真菌與植物之間的物質交換關係。
4. 比較有隔壁菌絲與無隔壁菌絲的細胞構造。

四項皆正確，因此選擇包含甲、乙、丙、丁的選項。

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選項分析

甲、大多數的真菌無鞭毛，但真菌和原生生物（protists）的共同祖先是有鞭毛的單細胞生物。

正確。

現生真菌大多數階段沒有鞭毛，菌絲與孢子通常藉由空氣、動物或其他方式散播。具有鞭毛的真菌主要集中於較原始的壺菌類，例如壺菌的游走孢子（zoospore）具有鞭毛，可以在水中移動。

真菌的演化祖先被認為是具有鞭毛的單細胞生物。真菌與動物皆屬於後鞭毛生物群（Opisthokonta），其共同祖先可能具有位於細胞後端的鞭毛。真菌在演化過程中，多數支系後來失去鞭毛，但部分原始類群仍保留此特徵。

因此，甲敘述正確。

乙、依演化的證據，真菌比植物更早定殖於陸地。

正確。

化石與分子演化證據顯示，真菌或類真菌生物在陸地環境出現的時間相當早。早期真菌可能先利用陸地上的有機物，並與早期植物建立共生關係。陸生植物則約在古生代奧陶紀至志留紀逐漸建立較完整的陸地生活型態。

真菌先在陸地出現，對植物登上陸地具有重要意義。菌根真菌能幫助早期植物吸收磷酸鹽、氮與水分，使植物較能適應缺乏土壤與根系的早期陸地環境。

因此，依本題採用的演化證據與教材觀點，乙敘述正確。

核心觀念

本題考查動物界的演化分類與胚層、組織層次的基本特徵：

• 後生動物（Metazoa）：泛指多細胞動物，包含海綿、刺絲胞動物及兩側對稱動物等。
• 真後生動物（Eumetazoa）：具有真正的組織，通常不包含海綿。
• 兩側對稱動物（Bilateria）：身體通常具有左右兩側對稱，胚胎發育形成三胚層：外胚層、中胚層與內胚層。

分類關係可表示為：

$$\text{Metazoa} \supset \text{Eumetazoa} \supset \text{Bilateria}$$

演化概念上通常也是由較基部、較早出現的後生動物，逐步至真後生動物，再至兩側對稱動物。

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解題方法

先將甲、乙、丙代入題目所給定義：

• 甲：後生動物（Metazoa）
• 乙：真後生動物（Eumetazoa）
• 丙：兩側對稱動物（Bilateria）

接著利用三者的包含關係判斷：

$$\text{甲} \supset \text{乙} \supset \text{丙}$$

再檢查各選項是否符合：

1. 演化先後順序是否正確。
2. 三者是否都具有真正的組織。
3. 海綿屬於哪一個分類群。
4. 兩側對稱與三胚層是否為 Bilateria 的主要特徵。

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選項分析

(A) 演化的時間由先到後排序為乙 $\rightarrow$ 甲 $\rightarrow$ 丙

錯誤。

後生動物（Metazoa）是較廣泛的分類群，包含真後生動物；真後生動物又包含兩側對稱動物。因此按照教科書常用的演化先後概念，應為：

$$\text{甲（Metazoa）} \rightarrow \text{乙（Eumetazoa）} \rightarrow \text{丙（Bilateria）}$$

題目所列的「乙 $\rightarrow$ 甲 $\rightarrow$ 丙」將較晚、較衍生的 Eumetazoa 放在 Metazoa 之前，順序錯誤。

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(B) 甲、乙、丙三者皆有都具有組織

錯誤。

後生動物（Metazoa）雖然都是多細胞動物，但不代表全部都具有真正的組織。

核心觀念

本題考查花部發育的 ABC model。花由外至內通常分為四個花部輪：

花部輪	基因組合	發育結果
第 1 輪	A	萼片
第 2 輪	A＋B	花瓣
第 3 輪	B＋C	雄蕊
第 4 輪	C	雌蕊

其中 A 類與 C 類基因具有拮抗作用：

• A 類基因存在時會抑制 C 類基因。
• C 類基因存在時會抑制 A 類基因。
• 若 C 類基因失去功能，A 類基因會向內擴展，取代原本的 C 類功能。
• 若 A 類基因失去功能，C 類基因會向外擴展，取代原本的 A 類功能。

解題方法

先比較野生型與突變型由外至內的花部輪：

• 野生型：萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊、雌蕊、雄蕊、花瓣、萼片
• 突變型：萼片、花瓣、花瓣、萼片、萼片、花瓣、花瓣、萼片

可見突變結果為：

$$\text{雄蕊} \rightarrow \text{花瓣}$$ $$\text{雌蕊} \rightarrow \text{萼片}$$

這正是 C 類基因失去功能後的表現：

• 原本第 3、6 輪的雄蕊由 $B+C$ 控制；C 消失後只剩 A＋B，因此變成花瓣。
• 原本第 4、5 輪的雌蕊由 C 控制；C 消失後，A 類基因向內取代，因此變成萼片。

因此突變型基因功能可表示為：

原本基因組合	C 類基因失去功能後	花部
A	A	萼片
A＋B	A＋B	花瓣
B＋C	A＋B	花瓣
C	A	萼片

完全符合題目所示的突變型，因此為 C 類基因失去功能。

選項分析

(A) A 類基因失去功能：錯誤

核心觀念

本題考查開花植物的有性生殖，包括：

1. 染色體倍數與雙受精（double fertilization）。
2. 花粉管（pollen tube）對陸生適應的意義。
3. 無性生殖與有性生殖的遺傳變異。
4. 大孢子母細胞（megasporocyte）與種子形成的數量關係。

若植物體細胞為二倍體，染色體數為 $2n$，則：

• 配子：$n$
• 胚乳：通常由一個精細胞與兩個極核融合形成，為 $3n$
• 合子與胚：$2n$

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解題方法

逐項判斷甲、乙、丙、丁，再與選項組合比對。

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選項分析

甲、錯誤

題目指出植物體細胞含有 $12$ 對染色體，因此：

$$2n=24$$

其配子染色體數為：

$$n=12$$

開花植物進行雙受精時：

1. 一個精細胞與卵細胞融合，形成二倍體合子：

$$n+n=2n$$

2. 另一個精細胞與中央細胞中的兩個極核融合，形成三倍體胚乳：

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

因此胚乳染色體數為：

$$3n=3(12)=36$$

不是 $24$ 條。故甲錯誤。

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乙、正確

花粉管是花粉粒萌發後形成的管狀構造，能將兩個精細胞由柱頭、花柱推送至子房內的胚珠，最後進入胚囊完成受精。

花粉管的重要性在於：

• 精細胞不必游泳通過外界水膜。
• 精細胞可直接被送至雌配子體中的卵細胞與中央細胞。
• 受精不再依賴大量外界水分。

這使開花植物能在乾燥的陸地環境中完成有性生殖，是植物由水域環境適應陸地生活的重要構造之一。依本題命題脈絡，乙判定為正確。

嚴格而言，開花植物的陸生適應還包括角質層、氣孔、花粉、種子及維管組織等，花粉管是其中與「受精不依賴外界水」直接相關的關鍵構造。

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丙、正確

無性生殖不經過減數分裂與配子融合，子代通常是親代的遺傳複製品，因此：

• 遺傳變異小。
• 能保留親代的優良性狀。
• 適合穩定環境或快速繁殖。

有性生殖則經過：

核心觀念

本題考「存活曲線」（survivorship curve），用來描述一個生物族群在不同年齡階段的存活情形。縱軸為存活個體數，橫軸為最大壽命的百分比，主要分為三型：

• Type I：幼年及成年早期死亡率低，到了老年死亡率才快速上升。通常具有較多育幼行為、後代數量較少，例如大型哺乳類動物。
• Type II：各年齡階段的死亡率或存活率大致相對恆定，因此曲線接近直線下降。常見於鳥類、小鼠、松鼠及部分軟體動物。
• Type III：幼年期死亡率很高，少數存活者可活至較高年齡；通常產生大量後代，但育幼程度較低。常見於多數無脊椎動物、許多昆蟲、真菌、部分植物及海洋無脊椎動物。

解題方法

先依圖形辨認三種曲線：

1. Type I：前期幾乎維持高存活率，接近壽命末期才急遽下降。
2. Type II：存活數隨年齡大致均勻下降。
3. Type III：早期存活數快速下降，之後曲線趨於平緩。

再將典型生物類群配對：

• 大型哺乳類動物具有明顯育幼行為，幼年死亡率低，屬於 Type I。
• 軟體動物可作為死亡率相對均勻的 Type II 代表。
• 無脊椎動物通常產生大量後代，幼年死亡率高，屬於 Type III。

因此配對為：

$$\text{Type I：大型哺乳類動物}$$ $$\text{Type II：軟體動物}$$

核心觀念

本題考查物種間形態差異的演化原因，重點包括：

1. 性狀置換（Character displacement）
   兩個親緣相近、生活區域重疊的物種，因競爭相同資源，會使彼此的利用資源特徵產生差異。例如啄木鳥的鳥喙長度不同，可分別利用不同深度或種類的食物，降低競爭。

2. 同域種化（Sympatric speciation）
   在沒有地理隔離的情況下，同一地區內的族群因生態棲位、食物偏好、性擇或染色體變化等因素，逐漸形成生殖隔離，最後分化成不同物種。

3. 異域種化（Allopatric speciation）
   族群先因山脈、河流、海洋等地理障礙而分隔，缺乏基因交流，經長期演化後形成新物種。

4. 島嶼生物地理（Island biogeography）
   主要討論島嶼面積、距離大陸遠近與物種移入、滅絕之間的關係，不是解釋同一山區內兩個啄木鳥族群鳥喙差異的主要演化機制。

解題方法

圖中顯示啄木鳥 G1 與 G2 的鳥喙長度分布明顯分離：

• G1 的鳥喙較短；
• G2 的鳥喙較長；
• 兩者族群分布重疊很少。

鳥喙長度差異可使兩族群利用不同食物或不同深度的樹洞，降低彼此間的資源競爭，符合性狀置換的概念。

核心觀念

本題考「生態系中的能量流與物質循環」：

1. 能量流是開放的
   生態系必須不斷由外界獲得能量，主要來源是太陽光。能量經生產者固定後，依序傳遞給消費者與分解者，最後以熱能散失，不能在生態系內循環再利用。

2. 化學物質可循環再利用
   碳、氮、氧、磷等元素會在生物與非生物環境間反覆轉換，形成碳循環、氮循環、氧循環與磷循環。物質可在生態系內循環，因此相對於能量而言，生物地球化學循環具有「封閉系統」的特性。

3. 生物與非生物因子共同參與
   生物地球化學循環不是只有生物作用，還包含大氣、水、土壤、岩石等非生物環境，以及生產者、消費者、分解者的作用。

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解題方法

逐項判斷「能量」與「物質」的系統特性：

• 能量：由外界輸入，最後以熱散失，屬於開放流動。
• 物質：在生物與環境之間循環，屬於相對封閉的循環。
• 循環參與者：包括生物因子與非生物因子。

依此判斷，甲、乙、丙、丁符合本題命題設定，戊錯誤，因此選擇包含甲、乙、丙、丁的選項。

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選項分析

甲、生態系中的能量流是一個開放的系統。—正確

生態系不能自行產生能量，必須接受外界能量輸入。以一般陸域生態系為例：

$$\text{太陽光能} \rightarrow \text{生產者} \rightarrow \text{消費者} \rightarrow \text{分解者} \rightarrow \text{熱能}$$

植物透過光合作用將光能轉換成化學能：

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

能量經食物鏈傳遞時，部分會因細胞呼吸散失為熱能。由於能量不會回到原始能量庫中循環使用，所以能量流屬於開放系統。

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乙、碳、氮、氧、磷存在於生態系中生物體的封閉系統。—依本題命題意旨為正確

碳、氮、氧、磷等元素會在生物體與非生物環境之間循環。例如：

• 碳可在大氣中的 $\ce{CO2}$、有機物、土壤與海洋間轉換。
• 氮可經由固氮、硝化、同化、氨化與反硝化作用循環。
• 磷主要存在於磷酸鹽、岩石、土壤與生物體中。
• 氧可透過光合作用、呼吸作用與分解作用循環。

以氮循環為例，關鍵反應包括：

$$\ce{N2 ->[固氮作用] NH3/NH4+}$$ $$\ce{NH4+ ->[硝化作用] NO2^- -> NO3^-}$$

核心觀念

本題考查昆蟲的變態類型及各昆蟲目的分類特徵。

昆蟲變態主要分為：

1. 不完全變態（incomplete metamorphosis）

生活史為：

$\text{卵} \rightarrow \text{若蟲（nymph）} \rightarrow \text{成蟲（adult）}$

特徵是：

• 沒有蛹期（pupal stage）。
• 若蟲外形通常類似成蟲。
• 翅膀與生殖器官隨蛻皮逐漸發育。
• 若蟲與成蟲常具有相似的取食方式與棲息環境。

2. 完全變態（complete metamorphosis）

生活史為：

$\text{卵} \rightarrow \text{幼蟲（larva）} \rightarrow \text{蛹（pupa）} \rightarrow \text{成蟲}$

特徵是：

• 具有蛹期。
• 幼蟲與成蟲在外形、取食方式與生態位置上通常差異很大。
• 成蟲構造主要在蛹期完成重組。

本題六個昆蟲目中，半翅目與直翅目屬於不完全變態；其餘四個目屬於完全變態。

解題方法

先逐一判斷六個昆蟲目的變態類型：

昆蟲目	英文	變態類型	代表昆蟲
半翅目	Hemiptera	不完全變態	蝽、椿象、蚜蟲、葉蟬
膜翅目	Hymenoptera	完全變態	蜜蜂、螞蟻、胡蜂
鞘翅目	Coleoptera	完全變態	甲蟲、瓢蟲
直翅目	Orthoptera	不完全變態	蟋蟀、蝗蟲、螽斯
鱗翅目	Lepidoptera	完全變態	蝴蝶、蛾
雙翅目	Diptera	完全變態	蚊、蠅

因此，不完全變態的分類群為：

$\text{半翅目}+\text{直翅目}$

各分類群的判斷

半翅目（Hemiptera）：不完全變態

半翅目的若蟲通常稱為若蟲（nymph），其外形與成蟲相似，但體型較小，翅膀尚未完全發育。經過多次蛻皮後，逐漸形成成熟成蟲。

例如蚜蟲、椿象與葉蟬，其幼體階段沒有蛹期，因此屬於不完全變態。

直翅目（Orthoptera）：不完全變態

核心觀念

本題考查真菌孢子的形成方式，判斷重點是：

• 無性孢子（asexual spore）：由有絲分裂形成，不涉及配子融合或減數分裂。
• 有性孢子（sexual spore）：通常經過細胞核融合（karyogamy）及減數分裂（meiosis）形成。

「孢子」一詞本身不代表一定是有性孢子，必須依其形成構造與繁殖機制判斷。

編號	孢子名稱	形成方式	分類
1	分生孢子 Conidiospore	由分生孢子梗外生形成，通常經有絲分裂	無性
2	擔孢子 Basidiospore	在擔子 Basidium 上經減數分裂形成	有性
3	子囊孢子 Ascospore	在子囊 Ascus 內經減數分裂形成	有性
4	孢囊孢子 Sporangiospore	在孢子囊 Sporangium 內由有絲分裂形成	無性
5	節生孢子 Arthroconidia	菌絲分節、斷裂形成	無性
6	接合孢子 Zygospore	由兩個配子囊或細胞融合形成，屬有性繁殖	有性
7	芽生孢子 Blastoconidia	由母細胞出芽形成	無性

因此，無性孢子為：

$$1、4、5、7$$

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解題方法

逐一判斷各孢子的形成機制：

1. 分生孢子：直接在菌絲或分生孢子梗末端形成，沒有配子融合，屬無性繁殖。
2. 擔孢子：擔子內先發生核融合，之後進行減數分裂，屬有性孢子。
3. 子囊孢子：子囊內的二倍體細胞進行減數分裂，形成單倍體子囊孢子，屬有性孢子。
4. 孢囊孢子：在孢子囊內形成，通常由有絲分裂產生，屬無性孢子。
5. 節生孢子：菌絲隔板處斷裂，形成一節一節的孢子狀細胞，未經減數分裂，屬無性孢子。

核心觀念

本題考查真菌的分類與孢子形成方式。判斷青黴菌（Penicillium）具有哪些孢子，關鍵在於：

1. 青黴菌屬於子囊菌門（Ascomycota）。
2. 無性生殖時，青黴菌在分生孢子梗（conidiophore）頂端形成分生孢子（conidia）。
3. 有性生殖時，若形成子囊果（ascocarp），子囊內經減數分裂產生子囊孢子（ascospores）。

因此，青黴菌生活史中可見：

• 分生孢子（1）
• 子囊孢子（3）

故選 (C) 1、3。

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各類孢子的定義

編號	孢子名稱	形成特徵與典型類群
1	分生孢子（Conidiospore、conidium）	在分生孢子梗頂端以外生方式形成，不包在孢子囊內；常見於子囊菌與部分其他真菌
2	擔孢子（Basidiospore）	由擔子（basidium）外生形成，為擔子菌門（Basidiomycota）的典型有性孢子
3	子囊孢子（Ascospore）	在子囊（ascus）內形成，通常由減數分裂產生，為子囊菌門的典型有性孢子
4	孢囊孢子（Sporangiospore）	在孢子囊（sporangium）內形成，典型見於毛黴類等真菌
5	節生孢子（Arthroconidia、arthrospore）	菌絲分節、斷裂後形成的孢子，常見於部分酵母樣真菌與皮癬菌
6	接合孢子（Zygospore）	由兩個配子囊或配子細胞融合形成，典型見於接合菌類
7	芽生孢子（Blastoconidia、blastospore）	由母細胞出芽形成，典型見於酵母菌，如 Saccharomyces

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青黴菌的無性生殖：分生孢子

青黴菌最常見的繁殖方式是無性生殖。菌絲形成分生孢子梗，孢子梗頂端分枝，形成類似掃帚的構造。其末端細胞稱為瓶狀細胞（phialide），在其外側連續產生分生孢子。

此過程具有以下特徵：

• 孢子在孢子囊外形成。
• 不經配子融合。
• 通常以有絲分裂產生。
• 分生孢子成熟後散落，遇到適宜環境可萌發形成新的菌絲。

因此，編號 1 分生孢子是青黴菌的重要特徵。

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青黴菌的有性生殖：子囊孢子

青黴菌屬於子囊菌門。具有有性階段的種類，可由不同交配型的菌絲進行融合，經過核融合形成二倍體核，接著在子囊內進行減數分裂。

典型流程可概括為：

核心觀念

本題考查光合作用的兩種光合電子流：

1. 非環式電子傳遞鏈（noncyclic electron transport chain）

• 同時使用光系統 II（PSII）與光系統 I（PSI）。
• 電子由水分子提供，最後傳給 $\ce{NADP+}$，形成 NADPH。
• 電子傳遞過程建立質子梯度，經由 ATP synthase 產生 ATP。
• 因電子不會回到原本的反應中心，稱為「非環式」。

2. 環式電子流（cyclic electron flow）

• 主要只使用光系統 I。
• PSI 激發出的電子經由電子傳遞鏈繞回 PSI 的反應中心。
• 可建立質子梯度並產生 ATP。
• 電子未傳給 $\ce{NADP+}$，因此不生成 NADPH。

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解題方法

判斷本題可掌握兩個關鍵：

• 非環式電子流：PSII + PSI，生成 ATP 與 NADPH
• 環式電子流：PSI，生成 ATP，不生成 NADPH

一、非環式電子流的路徑

電子傳遞順序可概略表示為：

$$\ce{H2O -> PSII(P680) -> plastoquinone(PQ) -> cytochrome\ b6f -> plastocyanin(PC) -> PSI(P700) -> ferredoxin(Fd) -> FNR -> NADPH}$$

主要機轉如下：

1. PSII 的反應中心葉綠素 P680 吸收光能後失去電子。
2. 水分子經由放氧複合體（oxygen-evolving complex, OEC）分解，補回 P680 的電子：

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

3. 電子經由 plastoquinone、cytochrome $b_6f$ 複合體及 plastocyanin 傳遞至 PSI。
4. PSI 的 P700 再吸收光能，使電子提升至高能階，傳給 ferredoxin。
5. ferredoxin-NADP reductase（FNR）催化 $\ce{NADP+}$ 還原為 NADPH：

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

6. 電子通過 cytochrome $b_6f$ 時，促進質子移動至類囊體腔，形成 $\ce{H+}$ 濃度梯度。質子經由 ATP synthase 回到基質，推動：

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

因此，非環式電子流同時產生 ATP 與 NADPH。

二、環式電子流的路徑

環式電子流的核心路徑為：

$$\ce{PSI(P700) -> ferredoxin -> plastoquinone -> cytochrome\ b6f -> plastocyanin -> PSI(P700)}$$