111 年 國立臺灣聯合大學系統（清華、政治、陽明交通、中央四校聯招）研究所化學類《生物化學》

此題考驗對生物化學史的了解，特別是蛋白質結構的研究。
Linus Pauling 在 1954 年獲得諾貝爾化學獎，以表彰他在化學鍵的性質和應用方面的研究，特別是他提出的蛋白質二級結構（α-helix 和 β-sheet）模型。

此題考驗對蛋白質 α-helix 結構的記憶。
α-helix 是蛋白質的一種常見二級結構，其特點是沿著軸向螺旋式盤繞。每個螺旋圈（turn）的高度，稱為 pitch，大約是 0.54 nm。

此題考驗對血紅素 (hemoglobin, Hb) 結構與功能的理解。
(A) 成熟的成人血紅素 (HbA) 由四個次單元組成 (α2β2)，每個次單元含一個血基質 (heme) 輔基，能結合一個氧分子，因此一個 HbA 分子可以結合 4 個 O2 分子。此敘述正確。
(B) HbA 的結構是 α2β2，代表由兩個 α 胜肽鏈和兩個 β 胜肽鏈組成。此敘述正確。
(C) 胎兒血紅素 (HbF) 的結構是 α2γ2，代表由兩個 α 胜肽鏈和兩個 γ 胜肽鏈組成。

此題考驗對 Michaelis-Menten 動力學的理解。
Michaelis-Menten 方程式為 $v = \frac{V_{max}[S]}{K_m + [S]}$。
(A) 當反應速率 $v = V_{max}/2$ 時，將此代入方程式可得 $V_{max}/2 = \frac{V_{max}[S]}{K_m + [S]}$，簡化後得到 $K_m + [S] = 2[S]$，因此 $[S] = K_m$。所以 $K_m$ 是使反應速率達到最大速率一半時的基質濃度。此敘述正確。
(B) $k_{cat}$ (turnover number) 定義為 $k_{cat} = k_{2}$，其中 $k_2$ 是催化步驟的速率常數。

此題考驗對蛋白質檢測方法的了解。
SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis) 是一種常用的蛋白質分離技術。分離後，需要染色才能觀察到蛋白質條帶。
(A) DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole) 是一種 DNA 螢光染料。
(B) EtBr (Ethidium bromide) 也是一種 DNA 螢光染料，通常用於瓊脂糖凝膠電泳。

此題考驗對蛋白質分子量的估算。
一般而言，一個胺基酸殘基的平均分子量約為 110 道爾頓 (Dalton, Da)，或 0.11 千道爾頓 (kD)。
蛋白質由 1,000 個胺基酸殘基組成，其分子量約為：

此題考驗對蛋白質定量方法的了解。
蛋白質在紫外光區域有吸收，其中芳香族胺基酸（酪胺酸 Tyrosine 和色胺酸 Tryptophan）在 280 nm 處有較強的吸收峰。

此題考驗對核酸組成單元分子量大小的比較。
我們需要計算出這五個化合物的分子量。
(A) 腺嘌呤 (Adenine)：C5H5N5，分子量約為 135.13 g/mol。
(B) 腺苷 (Adenosine)：腺嘌呤 + 核糖 (C5H10O4)。分子式 C10H13N5O4，分子量約為 267.24 g/mol。
(C) 腺苷酸 (Adenylate)：腺苷 + 磷酸 (H3PO4)。分子式 C10H14N5O7P，分子量約為 347.23 g/mol。

此題考驗對雙醣 (disaccharide) 結構與性質的理解。
(A) 蔗糖 (Sucrose) 是由葡萄糖 (α-D-glucopyranose) 的 C1 和果糖 (β-D-fructofuranose) 的 C2 透過糖苷鍵連接而成，因此 IUPAC 名稱是 α-D-glucopyranosyl-(1→2)-β-D-fructofuranoside。題目中的 fructopyranoside 寫法有誤，果糖在蔗糖中通常是以呋喃環 (furanose) 形式存在，而不是 pyranose。然而，更關鍵的錯誤在於其連接方式。蔗糖的連接方式是 α-D-glucopyranose 的 C1 連接 β-D-fructofuranose 的 C2。題目寫的是 (1→2) linkage，這部分是對的，但是果糖的結構形式寫錯，且有時會簡寫為 pyranoside，但嚴格來說是 furanoside。
(B) 蔗糖的結構中，葡萄糖部分的 C1 和果糖部分的 C2 都參與了糖苷鍵的形成，沒有游離的半縮醛羥基 (anomeric hydroxyl group)，因此不能形成開鏈的醛基或酮基，故為非還原醣 (non-reducing sugar)。此敘述正確。

核心觀念

本題考查限制性內切酶（restriction endonuclease）的辨識序列，以及「同裂酶」（isoschizomer）的定義。

• 同裂酶：辨識完全相同的 DNA 核苷酸序列。
• 若辨識序列相同，但切割位置不同，稱為異裂酶（neoschizomer）。
• 若辨識不同序列，卻產生相同的黏性末端，稱為同尾酶（isocaudomer），不屬於同裂酶。

XbaI 的辨識序列為：

其切割方式為：

會產生 $5'$ 端的 CTAG 黏性末端。

解題方法

逐一比對各選項的辨識序列與 XbaI 的辨識序列 $TCTAGA$：

1. 先確認是否辨識完全相同的六鹼基序列。
2. 若辨識序列不同，即使產生相同的黏性末端，也不能稱為同裂酶。
3. 因此，判斷重點是「辨識序列是否相同」，不是「切口是否相容」。

選項分析

• (A) EcoRI（GAATTC）錯誤

  EcoRI 辨識序列為 $GAATTC$，與 XbaI 的 $TCTAGA$ 不同，因此不是 XbaI 的同裂酶。

  EcoRI 切割後產生 $5'$ 端的 AATT 黏性末端，亦不同於 XbaI 的 CTAG 末端。

• (B) SpeI（ACTAGT）錯誤

此題考驗對生物化學史和重要科學家貢獻的了解。
(A) K. B. Mullis 是聚合酶鏈式反應 (PCR) 的發明人。
(B) J. D. Watson 和 H. C. Crick 提出了 DNA 的雙螺旋結構模型。

此題考驗對去污劑 (surfactant) 作用機制的了解。
Triton X-100 是一種非離子性去污劑，常用於溶解細胞膜並將膜蛋白提取出來。它通過破壞蛋白質分子內和分子間的疏水性相互作用 (hydrophobic interactions) 來使蛋白質變性 (denature)。
(A) 氫鍵 (hydrogen bonds) 在蛋白質變性中也可能被破壞，但 Triton X-100 的主要作用機制是破壞疏水性相互作用。
(B) 二硫鍵 (disulfide bridges) 是共價鍵，需要還原劑才能斷裂，Triton X-100 不會破壞二硫鍵。

此題考驗對立體化學的理解，特別是關於單醣的立體異構物數量。
Pentose 是一種含有五個碳原子的單醣。單醣的立體異構物數量由其手性碳原子的數量決定。一個手性碳原子（連接四個不同基團的碳原子）可以有兩種不同的構型 (R 或 S)，因此，n 個手性碳原子可以產生 $2^n$ 個立體異構物。
Pentose 的結構通式為 C5H10O5。
常見的 pentose 包括：
核糖 (Ribose)
去氧核糖 (Deoxyribose) - 雖然名字有去氧，但仍是 pentose 的衍生物，其手性碳數量與核糖相似。

核心觀念

AMP（adenosine monophosphate，腺嘌呤核糖核苷酸）由三部分組成：

1. 含氮鹼基：adenine（腺嘌呤）
2. 五碳糖：ribose（核糖）
3. 磷酸基：phosphate

腺嘌呤與核糖之間的鍵結，形成於：

• 核糖異頭碳 $C1'$
• 腺嘌呤的 $N9$

此鍵稱為 $\beta$-N-glycosidic bond（$\beta$-N-糖苷鍵），本質上是 碳—氮鍵（C–N）。

其結構可概念化表示為：

因此，嚴格依照生物化學定義，本題選項中並沒有「N-glycosidic bond」這個正確選項。

解題方法

判斷核苷酸中各部分的連接方式：

• 鹼基與核糖：N-glycosidic bond
• 核糖與磷酸：phosphoester bond
• 兩個核苷酸之間：phosphodiester bond

AMP 中 adenine 與 ribose 的連接位置是核糖的 $C1'$ 和 adenine 的 $N9$，所以應判定為 N-糖苷鍵，而不是磷酸二酯鍵。

選項分析

(A) ether

錯誤。醚鍵的典型結構為：

其核心原子為氧。AMP 中 adenine 與 ribose 之間則是 $C1'-N9$ 的 C–N 鍵，不是 C–O–C 結構，因此不屬於醚鍵。

(B) ester

錯誤。酯鍵通常由羧酸與醇形成，結構為：

此題考驗對細胞膜主要成分的了解。
細胞膜的主要結構成分是磷脂 (phospholipids) 和膽固醇 (cholesterol)。磷脂又分為甘油磷脂 (glycerophospholipids) 和鞘磷脂 (sphingolipids)。
(A) 甘油磷脂 (Glycerophospholipids) 是細胞膜的主要成分，它們具有親水頭部和疏水尾部，形成脂雙層結構。
(B) 鞘磷脂 (Sphingolipids) 也是細胞膜的重要成分，例如鞘髓鞘磷脂 (sphingomyelin) 是神經細胞膜的重要組成部分。

核心觀念

本題考查 RNA 的種類與結構特徵，尤其是轉運 RNA（transfer RNA, tRNA）的二級結構。

tRNA 通常以「三葉草狀結構」表示，具有數個特定的莖與環：

• D loop：含有二氫尿嘧啶（dihydrouridine）。
• Anticodon loop：含有三個鹼基組成的反密碼子，用來辨認 mRNA 上的密碼子。
• Variable loop：不同 tRNA 之間長度差異較大。
• TΨC loop：含有胸腺嘧啶（T）、假尿嘧啶（Ψ）與胞嘧啶（C）的保守序列。
• Acceptor stem：3' 端具有 $CCA$ 序列，為胺基酸接合位置。

因此，題目所稱的 tRNA loops，是指 tRNA 三葉草狀二級結構中的各種特定環區。

解題方法

判斷此題的關鍵，是將「tRNA loops」視為 tRNA 的典型結構名詞，而不是泛指所有 RNA 都可能形成的環狀或髮夾結構。

tRNA 的結構可概略表示為：

其中反密碼子位於 anticodon loop，負責與 mRNA 的密碼子進行互補配對：

這些特定名稱與排列是 tRNA 的代表性結構，因此正確答案為 tRNA。

選項分析

(A) mRNA

錯誤。mRNA 的主要功能是攜帶由 DNA 轉錄而來的遺傳訊息，並以密碼子形式提供蛋白質合成時的胺基酸排列資訊。

此題考驗對胜肽鍵 (peptide bond) 和胜肽骨架 (peptide backbone) 結構的理解。
胜肽鍵是由一個胺基酸的羧基 (-COOH) 與另一個胺基酸的胺基 (-NH2) 脫水縮合形成的。其化學結構為 -CO-NH-。
胜肽骨架由重複的 N-Cα-C 單元組成，其中 N 是胺基的氮原子，Cα 是 α-碳原子，C 是羧基的碳原子。
胜肽鍵 -CO-NH- 具有部分雙鍵性質，因為氮原子上的孤對電子可以與羰基的 π 電子雲發生共振，導致 C-N 鍵具有一定的雙鍵特性。這種共振使得 C-N 鍵的旋轉受到限制（部分雙鍵），而 C=O 鍵則是雙鍵，無法自由旋轉。
因此，在胜肽鍵 -CO-NH- 中，C-N 鍵的旋轉是受限的。
胺基酸的 α-碳原子 (Cα) 連接到氮原子 (N) 和羰基碳原子 (C)。

此題考驗對分子生物學史和重要科學家貢獻的了解。
PCR (Polymerase Chain Reaction，聚合酶鏈式反應) 是一種體外擴增特定 DNA 片段的技術。
(A) K. B. Mullis 是 PCR 技術的發明人，他因此獲得了 1993 年的諾貝爾化學獎。

核心觀念

本題考查標準遺傳密碼（genetic code）中，胺基酸與 mRNA 密碼子的對應關係。

一個密碼子由 $3$ 個核苷酸組成，共有：

種密碼子，其中 $61$ 個用來編碼胺基酸，另外 $3$ 個為終止密碼子：UAA、UAG、UGA。

多數胺基酸由兩個以上的密碼子編碼，只有兩種胺基酸各自只有一個密碼子：

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

解題方法

直接比較各選項在標準遺傳密碼中的密碼子數目：

• Ala：4 個
• Lys：2 個
• Tyr：2 個
• Met：1 個
• Arg：6 個

因此，只有 Met 僅由單一密碼子 AUG 編碼。

AUG 同時具有兩種功能：

1. 編碼甲硫胺酸。
2. 作為蛋白質合成的起始密碼子。

在細菌中，起始位置的 AUG 通常先將甲硫胺酸修飾為 N-formylmethionine（fMet），但其遺傳密碼仍然是 AUG。

選項分析

• (A) Ala

此題考驗對 DNA 結構的記憶。
B 型 DNA (B-DNA) 是 DNA 在生理條件下最常見的雙螺旋結構。
B 型 DNA 的特點包括：

• 雙螺旋結構，右手螺旋。
• 每圈螺旋包含約 10.5 個鹼基對。
• 每圈螺旋的高度 (pitch) 約為 3.4 nm (或 34 Å)。
• 每個鹼基對沿軸向的距離約為 0.34 nm (或 3.4 Å)。

此題考驗對分子生物學實驗技術的了解。
Blotting 技術是用於檢測特定核酸或蛋白質的技術。
(A) Western blotting 用於檢測蛋白質。
(B) Southern blotting 用於檢測 DNA。
(C) Northern blotting 用於檢測 RNA。

此題考驗對單醣（特別是核糖）的互變異構 (tautomerism) 和溶液中主要形式的了解。
核糖 (Ribose) 是一種五碳糖。在溶液中，單醣會以開鏈形式和環狀形式之間達到平衡。環狀形式又分為吡喃環 (pyranose, 六元環) 和呋喃環 (furanose, 五元環)。
對於核糖來說，呋喃環形式是更穩定的，因為它包含五個原子（四個碳，一個氧），這更符合五碳糖的結構。

核心觀念

原核生物 mRNA 起始密碼子上游有 Shine–Dalgarno（SD）序列，與 16S rRNA 的 3′ 端互補，引導核糖體結合。大腸桿菌典型的 SD 序列為 5′-AGGAGG-3′，富含嘌呤。

解題方法

比對選項的序列特徵：是否富含嘌呤（A、G）、是否含 GG 或 AGG 片段，以及是否為起始密碼子 ATG。

選項分析

• (A) AATT：富含 A、T，缺乏 SD 的嘌呤核心，錯誤。
• (B) AAGG：含 AGG 片段，嘌呤性質與 SD 相符，為本題採用的答案。

此題考驗對一氧化碳 (CO) 中毒機制的了解。
一氧化碳 (CO) 是一種無色、無味的氣體，具有劇毒。其毒性主要來源於它與血紅素 (hemoglobin) 中的鐵離子有很強的親和力。
CO 與血紅素結合的親和力約為 O2 的 200-250 倍。當 CO 與血紅素結合後，會形成碳氧血紅素 (carboxyhemoglobin, COHb)。這不僅會阻止 O2 與血紅素結合，還會使血紅素結構發生變化，降低其釋放 O2 給組織的能力（即增加氧解離曲線的左移）。
(A) CoQ (泛醌) 是電子傳遞鏈中的一個電子載體，CO 不會與其緊密結合。

核心觀念

NADPH 的主要來源包括戊糖磷酸途徑的葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G6PD）與 6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶（6PGD），以及 NADP⁺ 依賴型的蘋果酸酶（malic enzyme）。

解題方法

逐對判斷兩個酵素是否都會產生 NADPH。

選項分析

• (A) 正確：G6PD 與 6PGD 都在戊糖磷酸途徑中以 NADP⁺ 為輔酶產生 NADPH，為本題採用的答案。
• (B) 依一般推論同樣成立：蘋果酸酶與 G6PD 都產生 NADPH。

核心觀念

乙醛酸循環（glyoxylate cycle）是三羧酸循環（TCA cycle）的變形途徑，主要存在於植物種子、真菌及部分細菌中。其功能是將乙醯輔酶 A 的碳骨架轉換成可用於醣質新生的四碳化合物，避免碳以 $CO_2$ 形式流失。

乙醛酸循環跳過 TCA cycle 中的兩個脫羧步驟，並具有兩個關鍵且具代表性的酵素：

1. Isocitrate lyase（異檸檬酸裂解酶，ICL）
2. Malate synthase（蘋果酸合成酶，MS）

其中異檸檬酸裂解酶催化：

接著 malate synthase 將 glyoxylate 與另一分子 acetyl-CoA 結合：

因此，乙醛酸循環的專一性判斷關鍵，就是找出 isocitrate lyase 與 malate synthase。

解題方法

逐一檢查各選項中的酵素是否為乙醛酸循環特有酵素：

• 若酵素同時參與糖解作用、醣質新生、TCA cycle 或其他中央代謝途徑，便不是乙醛酸循環特有。
• 只有參與「異檸檬酸裂解」及「乙醛酸與乙醯輔酶 A 缩合」的兩個酵素，才符合題意。

標準生化教材中，正確配對應為：

本題選項 D 寫成 citrate lyase and malate synthase。嚴格而言，乙醛酸循環的酵素名稱應為 isocitrate lyase，不是 citrate lyase；因此 D 應視為題目將 isocitrate lyase 誤寫成 citrate lyase 後所代表的預定答案。

選項分析

(A) pyruvate dehydrogenase and fructose-bisphosphatase-1

錯誤。

• Pyruvate dehydrogenase 將 pyruvate 轉換成 acetyl-CoA，是丙酮酸進入 TCA cycle 的入口反應，也參與多種生物的中央代謝。
• Fructose-bisphosphatase-1 是醣質新生的關鍵酵素，催化：

兩者都不是乙醛酸循環特有酵素。

(B) pyruvate carboxylase and 3-phosphoglycerate kinase

錯誤。

• Pyruvate carboxylase 將 pyruvate 羧化成 oxaloacetate：

此題考驗對飲料成分的常識。
可樂 (coke) 是一種含糖飲料，其甜味來源主要是添加的糖。在大多數商業生產的可樂中，添加的糖是高果糖玉米糖漿 (High-Fructose Corn Syrup, HFCS) 或蔗糖 (sucrose)。
HFCS 主要由葡萄糖 (glucose) 和果糖 (fructose) 組成，其中果糖的比例較高（常見有 HFCS-42 和 HFCS-55，分別表示 42% 和 55% 的果糖含量）。

此題考驗對細胞內主要代謝途徑發生位置的了解。
(A) 三羧酸循環 (Tricarboxylic acid cycle, TCA cycle) 主要發生在粒線體基質 (mitochondrial matrix) 中。
(B) 電子傳遞鏈 (electron transport chain) 位於粒線體內膜 (inner mitochondrial membrane)。

此題考驗對 Lineweaver-Burk 圖（雙倒數圖）的理解。
Lineweaver-Burk 方程式是 Michaelis-Menten 方程式的雙倒數形式：
$\frac{1}{v} = \frac{K_m}{V_{max}[S]} + \frac{1}{V_{max}}$
這個方程式可以寫成 $y = mx + c$ 的形式，其中：
$y = \frac{1}{v}$
$x = \frac{1}{[S]}$
$m = \frac{K_m}{V_{max}}$ (斜率)
$c = \frac{1}{V_{max}}$ (y 軸截距)

因此，在 Lineweaver-Burk 圖中，y 軸的截距（當 $x = \frac{1}{[S]} = 0$ 時）等於 $\frac{1}{V_{max}}$。
(A) Km 是 x 軸截距的倒數的絕對值（當 $y=0$ 時，$\frac{1}{v}=0$ 無意義；

此題考驗對糖解途徑 (glycolysis) 中關鍵酶磷酸果糖激酶-1 (Phosphofructokinase-1, PFK-1) 的調控機制。
PFK-1 是糖解途徑的限速酶，其活性受到細胞能量狀態和其他代謝物的嚴格調控。

• 活化劑:
  • AMP 和 ADP：當細胞能量水平低時 (ATP 濃度低，AMP/ADP 濃度高)，AMP 和 ADP 會活化 PFK-1，促進糖解以產生 ATP。
  • 果糖-2,6-二磷酸 (Fructose-2,6-bisphosphate, F2,6BP)：這是 PFK-1 最強的活化劑，即使在高 ATP 濃度下也能顯著提高 PFK-1 的活性，促進糖解。
• 抑制劑:
  • ATP：ATP 是糖解的產物，當細胞能量充足時 (ATP 濃度高)，ATP 會與 PFK-1 的變構位點結合，抑制其活性。

此題考驗對胺基酸結構的理解，特別是 α-碳的立體化學。
α-碳原子是連接胺基 (-NH2)、羧基 (-COOH)、側鏈 (R group) 和一個氫原子 (-H) 的碳原子。
一個碳原子如果連接了四個不同的基團，則稱為手性碳原子 (chiral carbon)，它會導致分子具有立體異構物。
胺基酸的 α-碳原子通常是手性的，除非其側鏈 R 基團是 -H。
(A) 甘胺酸 (Glycine, Gly) 的側鏈 R 基團是 -H。所以其 α-碳原子連接了四個基團：-NH2, -COOH, -H, -H。由於有兩個相同的 -H 基團，所以 α-碳不是手性的。
(B) 丙胺酸 (Alanine, Ala) 的側鏈 R 基團是 -CH3。

此題考驗對胺基酸連接方式的了解。
胺基酸是蛋白質的基本組成單位。胺基酸之間通過脫水縮合反應，形成胜肽鍵 (peptide bond)，進而連接成胜肽鏈或蛋白質。
胜肽鍵的形成是通過一個胺基酸的羧基 (-COOH) 與另一個胺基酸的胺基 (-NH2) 反應，失去一分子水，形成 -CO-NH- 鍵。
(A) 醚鍵 (ether bond) 是 R-O-R' 的形式，常見於醣類或其他有機分子中。

此題考驗對三羧酸循環 (TCA cycle) 中氧化還原反應的了解。
一個葡萄糖分子 (glucose) 在完全氧化分解為二氧化碳的過程中，會先經過糖解 (glycolysis) 產生兩個丙酮酸分子 (pyruvate)。
接著，每個丙酮酸分子會轉化為乙醯輔酶A (acetyl-CoA)，這個過程會產生 1 個 NADH。
所以，從一個葡萄糖分子可以得到 2 個乙醯輔酶A。
TCA 循環是圍繞著乙醯輔酶A 進行的。對於每個進入 TCA 循環的乙醯輔酶A 分子：

• 產生 3 個 NADH
• 產生 1 個 FADH2
• 產生 1 個 GTP (或 ATP)
  由於一個葡萄糖分子產生 2 個乙醯輔酶A，所以整個 TCA 循環（對於一個葡萄糖分子）會產生：

此題考驗對蛋白質結構和細胞膜厚度的知識。
題目給出細胞膜脂雙層的厚度約為 3 nm。
題目要求預測一個 α-helix 蛋白質結構要能「剛好跨越」這個厚度所需的胺基酸殘基數量。
我們知道，蛋白質的 α-helix 結構中，每個胺基酸殘基沿著螺旋軸向的距離約為 0.15 nm。
要跨越 3 nm 的厚度，所需的胺基酸殘基數量可以計算如下：

核心觀念

本題考查：

1. 葡萄糖經糖解作用形成兩分子丙酮酸（pyruvate）。
2. 丙酮酸去氫酶複合體（pyruvate dehydrogenase complex, PDC）將丙酮酸的羧基碳以 $CO_2$ 形式脫去。
3. 判斷葡萄糖的哪些碳，會成為丙酮酸的羧基碳。

PDC 的反應為：

丙酮酸有 3 個碳：

其中最末端的羧基碳會被 PDC 脫去，剩下 2 個碳形成 acetyl-CoA。

解題方法：追蹤糖解作用的碳骨架

葡萄糖的 6 個碳經糖解作用後，先在 fructose-1,6-bisphosphate 處斷裂成兩個三碳單位，接著各自形成一分子丙酮酸。

碳原子的對應關係如下：

PDC 脫去的是丙酮酸的 C1，也就是羧基碳。因此，會被釋放成 $CO_2$ 的葡萄糖碳為：

此題考驗對生物化學史和重要科學家貢獻的了解。
普利昂 (prion) 是一種致病性蛋白質，與庫賈氏病 (Creutzfeldt-Jakob disease, CJD) 等神經退化性疾病有關。
(A) K. B. Mullis 是 PCR 的發明人。
(B) J. D. Watson 和 H. C. Crick 提出了 DNA 的雙螺旋結構模型。

核心觀念

本題考查 DNA 螺旋方向、每圈所含鹼基對數，以及由 B-DNA 轉變為 Z-DNA 時螺旋圈數的變化。

• B-DNA：右手螺旋，約 $10$ 個鹼基對／圈，因此 winding number 記為正值。
• Z-DNA：左手螺旋，約 $12$ 個鹼基對／圈，因此 winding number 記為負值。
• 螺旋圈數可用下式計算：

由於 B-DNA 與 Z-DNA 的螺旋方向相反，計算時必須保留正負號。

解題方法

題目給定約 $20$ 個鹼基對由 B-DNA 轉為 Z-DNA。

原本為 B-DNA：

轉變後為 Z-DNA。Z-DNA 為左手螺旋，因此：

所以 winding number 的變化為：

因此正確選項為 (E)。

這裡的負號不只是表示螺旋圈數減少，更表示螺旋方向由右手改為左手。若只比較圈數大小，計算成 $1.67-2.0=-0.33$，便會忽略 B-DNA 與 Z-DNA 方向相反的關鍵。

選項分析

核心觀念

本題考查「遺傳編碼胺基酸」的特殊分類。

標準遺傳密碼可直接指定 20 種常見胺基酸；此外，部分生物能透過特殊的轉譯調控機制，將下列兩種胺基酸納入蛋白質合成：

• 第 21 種胺基酸：硒半胱胺酸（selenocysteine，Sec，三字母代號為 Sec）
• 第 22 種胺基酸：吡咯離胺酸（pyrrolysine，Pyl，三字母代號為 Pyl）

因此，題目中的兩個空格應填入 Sec and Pyl。

解題方法

判斷此題的關鍵是記住特殊遺傳編碼胺基酸的順序：

硒半胱胺酸 Sec 的結構類似半胱胺酸 Cys，但其活性中心的硫元素被硒元素取代。Sec 通常由終止密碼子 UGA 在特殊序列與蛋白質因子的協助下重新解讀而成，並非一般情況下的終止訊號。

吡咯離胺酸 Pyl 則是離胺酸 Lys 的特殊衍生物，主要存在於部分古菌與細菌的酵素中。Pyl 可由終止密碼子 UAG 在特定轉譯系統下重新指定。

選項分析

• (A) Cys and Sec

核心觀念

手性碳是連接四個不同取代基的四面體碳原子。判斷環狀分子時，碳原子沿環延伸的兩條路徑也算兩個取代基；必須比較它們的完整結構，不能因為兩邊直接相連的都是碳，就認定相同。

$\alpha$-D-吡喃葡萄糖的六員環由 C1～C5 與一個氧原子組成，C6 則位於環外，形成 $-\mathrm{CH_2OH}$。

解題方法

採用逐一檢查 C1～C6 的四個取代基，即可確定手性碳數目。

其中有兩個關鍵：

此題考驗對核酸結構中核糖形式的了解。
核酸（DNA 和 RNA）中的五碳糖是核糖 (ribose) 或去氧核糖 (deoxyribose)。
核糖是 RNA 的組成部分，去氧核糖是 DNA 的組成部分。
在核酸結構中，核糖主要以呋喃環 (furanose) 形式存在，而不是吡喃環 (pyranose) 形式。這是因為呋喃環形式在核酸骨架的形成中更穩定和常見。