115 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》

核心觀念：遺傳密碼與密碼子的種類。

遺傳密碼由 4 種鹼基 (A, U, G, C) 組成，每三個鹼基形成一個密碼子 (codon)。總共有 $4^3 = 64$ 種可能的密碼子。

核心觀念：DNA 的結構參數。

B 型 DNA 是 DNA 在生理條件下最常見的結構形式。其主要的結構參數包括：

• 每圈的鹼基對數 (base pairs per turn): 約 10.5 對
• 每圈的高度 (pitch): 約 3.4 nm

核心觀念

本題考查血紅蛋白（hemoglobin, Hb）的結構、氧氣結合數量，以及 2,3-bisphosphoglycerate（BPG）與二氧化碳對氧氣親和力的調控。

• 血紅蛋白由四個 globin 次單元組成，每個次單元含一個 heme，因此一個 Hb 分子最多可結合四個氧氣分子：

  $1\ \text{Hb} + 4\ \mathrm{O_2} \rightleftharpoons \text{Hb}(\mathrm{O_2})_4$

• 成人血紅蛋白 HbA 的組成為 $\alpha_2\beta_2$。

• 胎兒血紅蛋白 HbF 的組成為 $\alpha_2\gamma_2$。

• BPG 與去氧血紅蛋白結合，可穩定其低親和力構形，使 Hb 釋放氧氣。

• 二氧化碳可透過 Bohr effect 及形成 carbaminohemoglobin，降低 Hb 對氧氣的親和力。

解題方法

題目問「incorrect」，應逐一核對各選項與上述基本事實。最直接的判斷順序是：

1. 先確認 Hb 的四聚體結構。
2. 再確認每個 heme 可結合的氧氣數量。
3. 最後判斷 BPG 與 CO₂ 對氧氣親和力的影響。

其中「一個 Hb 能結合幾個氧氣分子」是最關鍵的數量概念：Hb 有四個 heme，而每個 heme 可可逆地結合一個 $\mathrm{O_2}$，因此一個 Hb 最多結合四個 $\mathrm{O_2}$，不是一個。

選項分析

(A) One Hb can bind one O₂ molecules

錯誤。每個 Hb 分子具有四個 globin 次單元與四個 heme，每個 heme 可結合一個氧氣分子，因此：

$\text{一個 Hb} \longrightarrow \text{最多結合四個 } \mathrm{O_2}$

正確敘述應為：One Hb can bind four $\mathrm{O_2}$ molecules。此選項將 Hb 的氧氣結合數量誤寫為一個，故為本題答案。

(B) HbA has an α₂β₂ structure

核心觀念：Michaelis-Menten 動力學。

Michaelis-Menten 方程式描述了酶促反應速率與受質濃度的關係：
$v = \frac{V_{max}[S]}{K_M + [S]}$
其中：
$v$ 是反應速率
$V_{max}$ 是最大反應速率
$[S]$ 是受質濃度
$K_M$ 是 Michaelis 恆數

$k_{cat}$ (turnover number) 是指一個酶分子在單位時間內能轉化多少個受質分子，其關係式為 $k_{cat} = V_{max}/[E_T]$，其中 $[E_T]$ 是總酶濃度。

(A) 正確。當 $[S] = K_M$ 時，將其代入 Michaelis-Menten 方程式：
$v = \frac{V_{max}K_M}{K_M + K_M} = \frac{V_{max}K_M}{2K_M} = \frac{V_{max}}{2}$
因此，$K_M$ 是達到最大反應速率一半時所需的受質濃度。

(B) 正確。$k_{cat}$ (turnover number) 是衡量酶催化效率的指標，表示在達到飽和狀態下，每個酶分子每秒能轉化多少個受質分子。

(C) 正確。$k_{cat}/K_M$ 被稱為酶的「催化效率常數」(catalytic efficiency)，它綜合考慮了酶的催化能力 ($k_{cat}$) 和對受質的親和力 ($K_M$，較低的 $K_M$ 表示較高的親和力)。這個比值越高，酶的效率越高。

核心觀念：SDS-PAGE 後的蛋白質染色。

SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis) 是一種常用的蛋白質分離技術，根據蛋白質的分子量進行分離。
為了在電泳膠片上觀察到分離的蛋白質條帶，需要對蛋白質進行染色。

(A) Coomassie Brilliant Blue (CBB) 是一種常用的蛋白質染色劑，能與蛋白質結合，使其在膠片上顯現出來。

核心觀念

本題考查雙股 DNA 的平均分子量估算。DNA 的平均分子量可用下列近似值：

• 每個鹼基對（base pair, bp）約為 $660\ \text{Da}$
• $1\ \text{kDa}=1000\ \text{Da}$

DNA 採 A form、B form 或其他螺旋構形，會影響螺旋的幾何結構，例如每圈鹼基對數與螺距，但不會改變 DNA 所含核苷酸的數量，因此不影響其分子量。

解題方法

題目給的是一段含有 $100$ 個鹼基對的雙股 DNA，因此直接以每個鹼基對約 $660\ \text{Da}$ 估算：

$$\text{分子量} =100\ \text{bp}\times 660\ \text{Da/bp} =66{,}000\ \text{Da}$$

換算為 kD：

$$66{,}000\ \text{Da} =66\ \text{kDa} \approx 65\ \text{kD}$$

因此正確選項為 (B)。

選項分析

• (A) 33 kD：錯誤。
  $33\ \text{kDa}$ 約等於 $100\times330\ \text{Da}$，較接近單股 DNA 每個核苷酸約 $330\ \text{Da}$ 的估算值。

核心觀念：核酸的紫外吸收光譜。

核酸（DNA 和 RNA）中的嘧啶和嘌呤鹼基在紫外區有吸收光譜。
它們的最大吸收峰通常在 260 nm 左右。
因此，通過測量在 260 nm 波長下的吸光度 (Absorbance)，可以估計核酸的濃度。
通常，在 1.0 M 的 NaCl 溶液中，濃度為 50 μg/mL 的雙鏈 DNA 在 260 nm 的吸光度約為 1.0。

核心觀念

本題考查含氮鹼基、核苷與核苷酸的組成及分子量比較：

• 含氮鹼基（base）：僅含鹼基部分，例如 adenine、uracil。
• 核苷（nucleoside）：含氮鹼基＋五碳糖，兩者以 $\mathrm{N}$-glycosidic bond 連結。
• 核苷酸（nucleotide）：核苷＋磷酸基。adenylate 通常指 adenosine monophosphate（AMP，腺苷一磷酸）。

分子量可由分子式或組成直接比較；接上核糖與磷酸後，分子量會顯著增加。

解題方法

先比較各物質的組成層級：

$$\text{含氮鹼基} < \text{核苷} < \text{核苷酸}$$

其中：

• adenine 與 uracil 是單純含氮鹼基。
• adenosine 是 adenine 加上核糖。
• uridine 是 uracil 加上核糖。
• adenylate 是 adenosine 再接上一個磷酸基，因此屬於核苷酸。

以分子式估算其分子量：

化合物	分子式	約略分子量
adenine	$\mathrm{C_5H_5N_5}$	$135.13$
adenosine	$\mathrm{C_{10}H_{13}N_5O_4}$	$267.24$
adenylate（AMP）	$\mathrm{C_{10}H_{14}N_5O_7P}$	$347.22$
uracil	$\mathrm{C_4H_4N_2O_2}$	$112.09$
uridine	$\mathrm{C_9H_{12}N_2O_6}$	$244.20$

adenylate 含有額外的磷酸基 $\mathrm{PO_3H}$，因此比 adenosine 大約多出 $80\ \mathrm{g/mol}$，其分子量明顯高於其他選項。

選項分析

核心觀念：雙醣的結構與性質。

雙醣是由兩個單醣單元透過醣苷鍵連接而成的。
(A) 錯誤。蔗糖 (Sucrose) 是由葡萄糖和果糖組成。其結構是 α-D-葡萄糖的 C1 與 β-D-果糖的 C2 之間形成醣苷鍵，即 α(1→2) 鍵。題目中說的 (1→4) 鍵和果糖的 furanoside 形式不正確。
正確的結構是：Sucrose is α-D-glucopyranosyl-(1→2)-β-D-fructofuranoside.
題目中的 (1→4) 鍵是麥芽糖和纖維二糖的特徵。

(B) 正確。蔗糖是由 α-葡萄糖的 C1 和 β-果糖的 C2 形成的 α,β-(1→2) 醣苷鍵。

核心觀念

限制酶的 isoschizomer 指辨識相同核苷酸序列的酵素。isocaudomer 指辨識序列不同、但切出相同黏性末端的酵素。

解題方法

BglII 的辨識序列為 5′-A↓GATCT-3′，切割後留下 5′-GATC 黏性末端。逐一比對選項序列：EcoRI 為 GAATTC、SpeI 為 ACTAGT、SalI 為 GTCGAC、EagI 為 CGGCCG，皆與 AGATCT 不同。BamHI 為 G↓GATCC，切割後同樣留下 5′-GATC 黏性末端。

選項分析

• (A) 錯誤：GAATTC 是 EcoRI 的辨識序列，與 AGATCT 不同。
• (B) 錯誤：ACTAGT 是 SpeI 的辨識序列，與 AGATCT 不同。

核心觀念：生物化學史上的重要科學家及其貢獻。

我們需要識別哪位科學家對膠原蛋白 (collagen) 結構的理解做出了重要貢獻。

(A) K. B. Mullis：發明聚合酶鏈式反應 (PCR)。
(B) J. D. Watson and H. C. Crick：發現 DNA 的雙螺旋結構。
(C) A. D. Hershey and M. Chase：通過實驗證明 DNA 是遺傳物質。

核心觀念：蛋白質變性 (denaturation) 的機制。

Tween 20 是一種非離子型表面活性劑 (nonionic surfactant)。表面活性劑的主要作用是降低水的表面張力，並與疏水性區域相互作用。
蛋白質的二級、三級和四級結構的維持，依賴於多種非共價鍵和共價鍵，包括氫鍵、離子鍵 (salt bridges)、疏水性相互作用 (hydrophobic interactions) 和范德華力，以及二硫鍵 (disulfide bridges)（共價鍵）。

非離子型表面活性劑，如 Tween 20，主要通過干擾蛋白質分子內部的疏水性相互作用來使蛋白質變性。它們可以插入到蛋白質的疏水性區域，與之形成較強的相互作用，從而破壞蛋白質的摺疊結構。

核心觀念：立體化學與單醣的立體異構。

一個分子中的手性碳原子 (chiral carbon atom) 數量決定了其可能的立體異構體數量。
一個含有 $n$ 個手性碳原子的分子，最多可以有 $2^n$ 個立體異構體。

五碳醣 (pentose) 的通式是 $C_5H_{10}O_5$。
一般的五碳醣，例如核糖 (ribose) 或阿拉伯糖 (arabinose)，其結構如下：
一個醛基或酮基，一個伯醇基，以及三個仲醇基。
其中，仲醇基連接的碳原子通常是手性碳原子。

核心觀念：核苷酸的結構與化學鍵。

AMP (Adenosine Monophosphate) 是腺苷酸，它由三部分組成：

1. 腺嘌呤 (adenine) - 一個嘌呤鹼基。
2. 核糖 (ribose) - 一個五碳醣。
3. 一個磷酸基 (phosphate group)。

在核苷 (nucleoside) 中，鹼基與醣分子通過醣苷鍵 (glycosidic bond) 連接。具體來說，在 AMP 中，腺嘌呤的 N9 原子與核糖的 C1' 原子之間形成了一個 N-醣苷鍵 (N-glycosidic bond)。

核心觀念：細胞膜的組成成分。

細胞膜的主要結構成分是磷脂 (phospholipids) 和膽固醇 (cholesterol)。磷脂又分為兩大類：

1. 甘油磷脂 (Glycerophospholipids): 這是細胞膜中最豐富的磷脂類，構成雙層膜的基礎。它們由甘油、兩個脂肪酸、一個磷酸基和一個醇所組成。
2. 神經鞘脂 (Sphingolipids): 包括神經鞘磷脂 (sphingomyelins) 和醣脂 (glycolipids)。它們也是細胞膜的重要組成部分。

核心觀念：RNA 的結構與功能。

TΨC loop (或稱為 T loop 或 D loop 的變體) 是 tRNA (transfer RNA) 分子結構中的一個重要區域。
tRNA 分子具有獨特的結構，通常被描述為一個三葉草 (cloverleaf) 模型，其中包含幾個莖環結構。
TΨC loop 含有假尿嘧啶 (pseudouridine, Ψ) 和其他修飾的核苷酸，它位於 tRNA 的 D arm 附近，對於 tRNA 的摺疊、穩定以及與核糖體結合起著重要作用。

核心觀念：tRNA 的大小。

tRNA (transfer RNA) 分子是一種相對較小的 RNA 分子，負責將胺基酸攜帶到核糖體並根據 mRNA 的密碼子進行蛋白質合成。

核心觀念：生物化學史上的重要科學家及其貢獻。

朊病毒 (prions) 是一類由異常摺疊蛋白質引起的傳染性腦病。
(A) K. B. Mullis：發明聚合酶鏈式反應 (PCR)。
(B) J. D. Watson and H. C. Crick：發現 DNA 的雙螺旋結構。
(C) A. D. Hershey and M. Chase：證明 DNA 是遺傳物質。

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：

$$4^3=64$$

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

核心觀念：分子生物學中的雜交技術。

雜交技術 (blotting techniques) 是用於檢測特定核酸或蛋白質的常用方法。

• Southern blotting: 用於檢測 DNA。
• Northern blotting: 用於檢測 RNA。
• Western blotting: 用於檢測蛋白質。

核心觀念：分子生物學中的雜交技術。

Northern blotting 是一種用於檢測特定 RNA 分子是否存在和豐度的技術。
其步驟類似於 Southern blotting，但用於檢測 RNA：

1. RNA 的提取和變性。
2. RNA 的電泳分離（通常是變性瓊脂糖凝膠電泳）。
3. 將分離的 RNA 轉移到固相載體（如硝酸纖維素膜或 PVDF 膜）上。
4. 使用標記的 DNA 或 RNA 探針（complementary to the target RNA）進行雜交。

核心觀念：蔗糖的結構與果糖的互變異構。

蔗糖 (sucrose) 是由葡萄糖和果糖組成的雙醣。
葡萄糖在蔗糖中以 α-D-吡喃葡萄糖 (α-D-glucopyranose) 的形式存在。
果糖在蔗糖中以 β-D-呋喃果糖 (β-D-fructofuranose) 的形式存在。

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。

核心觀念

疊氮離子（azide，$\mathrm{N_3^-}$）會抑制呼吸鏈末端的細胞色素 c 氧化酶（複合體 IV）。它與該酶中血紅素 $a_3$ 與 $\mathrm{Cu_B}$ 組成的雙核中心結合，阻斷氧的還原，使電子傳遞與 ATP 合成停止。

解題方法

找出與 azide 強烈結合的呼吸鏈成分。氰化物與疊氮離子的主要標靶都是複合體 IV 的 $a_3$–$\mathrm{Cu_B}$ 中心。

選項分析

• (A) CoQ：泛醌是脂溶性電子載體，不含金屬中心，不與 azide 強烈結合，錯誤。

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：

$$\text{Isocitrate} \rightarrow \text{Succinate}+\text{Glyoxylate}$$

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

$$\text{Glyoxylate}+\text{Acetyl-CoA}+H_2O \rightarrow \text{Malate}+\text{CoA-SH}$$

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

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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：

$$\boxed{\text{isocitrate lyase}+\text{malate synthase}}$$

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。

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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：

$$\text{Fructose-1,6-bisphosphate} \rightarrow \text{Fructose-6-phosphate}+P_i$$

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：

$$\text{Pyruvate}+CO_2+ATP \rightarrow \text{Oxaloacetate}+ADP+P_i$$

核心觀念：可樂的成分。

可樂 (coke) 是一種碳酸飲料，其甜味主要來自於添加的糖。
在現代的商業生產中，用於增加甜味的糖主要是高果糖玉米糖漿 (High-fructose corn syrup, HFCS)。
高果糖玉米糖漿是由玉米澱粉水解產生的葡萄糖和果糖的混合物。
在 HFCS 中，果糖的含量通常與葡萄糖相當，甚至更高（例如 HFCS-42 或 HFCS-55，表示果糖含量為 42% 或 55%）。

核心觀念：細胞呼吸各代謝途徑的細胞定位。

(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 (Electron transport): 發生在粒線體內膜 (inner mitochondrial membrane)。

核心觀念：Lineweaver-Burk 圖的解析。

Lineweaver-Burk 圖是 Michaelis-Menten 動力學的雙倒數圖，它將反應速率的倒數 (1/v) 對受質濃度倒數 (1/[S]) 作圖。
其方程式為：
$\frac{1}{v} = \frac{K_M}{V_{max}} \frac{1}{[S]} + \frac{1}{V_{max}}$

這是一個直線方程式 $y = mx + c$ 的形式，其中：
$y = \frac{1}{v}$
$x = \frac{1}{[S]}$
斜率 $m = \frac{K_M}{V_{max}}$
y 軸截距 $c = \frac{1}{V_{max}}$

核心觀念：磷酸果糖激酶-1 (PFK-1) 的調節。

PFK-1 是糖酵解途徑中的一個關鍵限速酶，它催化果糖-6-磷酸 (fructose-6-phosphate) 磷酸化生成果糖-1,6-二磷酸 (fructose-1,6-bisphosphate)。
PFK-1 的活性受到細胞能量狀態和代謝物濃度的嚴格調節。

主要的調節機制如下：

• 活化劑 (Activators):

  • AMP 和 ADP: 當細胞能量水平低 (ATP 濃度高，AMP/ADP 濃度高) 時，AMP 和 ADP 會活化 PFK-1，促進糖酵解以產生 ATP。
  • 果糖-2,6-二磷酸 (Fructose-2,6-bisphosphate): 這是 PFK-1 最強的活化劑之一，它會顯著降低 PFK-1 對 ATP 的抑制作用，並增加其對 AMP 的敏感性。
  • 果糖-1,6-二磷酸 (Fructose-1,6-bisphosphate): 存在一種正回饋調節，果糖-1,6-二磷酸可以活化 PFK-1 (同工酶 PFK-2/FBPase-2 的產物)。

• 抑制劑 (Inhibitors):

  • ATP: 當細胞能量水平高 (ATP 濃度高) 時，ATP 會作為變構抑制劑抑制 PFK-1。

核心觀念

本題考查標準胺基酸（Standard Amino Acids）的立體化學（Stereochemistry）結構與**掌性中心（Chiral Center / Asymmetric Carbon）**的定義。

1. 掌性碳（$\alpha$-carbon, $\mathrm{C_\alpha}$）：一個碳原子若同時鍵結 4 個不相同的原子或基團（即具四面體不對稱性），則該碳為掌性中心（手性中心），分子具有旋光性與鏡像異構物（Enantiomers）。
2. 標準 $\alpha$-胺基酸通式：
   $\mathrm{H_2N-CH(R)-COOH}$
   在 $\alpha$-碳原子上鍵結了四個基團：
   • 胺基（$-\mathrm{NH_2}$，生理環境下多為 $-\mathrm{NH_3^+}$）
   • 羧基（$-\mathrm{COOH}$，生理環境下多為 $-\mathrm{COO^-}$）
   • 氫原子（$-\mathrm{H}$）
   • 側鏈（$-\mathrm{R}$ group）
3. 當側鏈（$\mathrm{R}$ 基團）為氫原子（$-\mathrm{H}$）時，$\alpha$-碳上同時連有兩個相同的氫原子，失去不對稱性，為非掌性（achiral）。

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解題方法

判斷胺基酸是否具備掌性 $\alpha$-碳，關鍵在於檢視其側鏈（$\mathrm{R}$ 基）結構：

• 若側鏈 $\mathrm{R} \neq -\mathrm{H}$，則 $\mathrm{C_\alpha}$ 上接有 4 個相異基團（$-\mathrm{NH_3^+}$、$-\mathrm{COO^-}$、$-\mathrm{H}$、$-\mathrm{R}$），$\mathrm{C_\alpha}$ 必為掌性碳。
• 若側鏈 $\mathrm{R} = -\mathrm{H}$，則 $\mathrm{C_\alpha}$ 上鍵結兩個相同的氫原子，不具掌性。

經比對常見 20 種標準胺基酸，僅有甘胺酸（Glycine, Gly）的側鏈為 $-\mathrm{H}$，故甘胺酸為唯一不具掌性 $\alpha$-碳的標準胺基酸。

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選項分析

• (A) Gly（Glycine，甘胺酸）：正確。
  Gly 的側鏈結構為單一氫原子（$\mathrm{R} = -\mathrm{H}$），其分子式結構為

核心觀念：人類基因組的大小。

人類基因組 (human genome) 指的是一個單倍體人類細胞中所包含的全部遺傳物質，即約 30 億鹼基對 (base pairs, bp)。
這個數字是通過人類基因組計劃 (Human Genome Project) 確定的。
這個大小通常表示為 $3 \times 10^9$ bp。

核心觀念：三羧酸循環 (TCA cycle) 的產物。

三羧酸循環 (又稱克氏循環或檸檬酸循環) 的目的是將乙醯輔酶 A (acetyl-CoA) 完全氧化成 CO₂，並在此過程中產生還原性輔酶 (NADH 和 FADH₂) 和 ATP (或 GTP)。

一個乙醯輔酶 A 分子進入 TCA 循環，經過一系列反應，最終會產生：

• 2 個 CO₂ 分子 (來自乙醯基的兩個碳原子)
• 3 個 NADH 分子
• 1 個 FADH₂ 分子
• 1 個 ATP (或 GTP) 分子

反應步驟和產物總結如下：

1. Citrate formation (Acetyl-CoA + Oxaloacetate → Citrate): 不產生 NADH。
2. Isocitrate formation (Citrate → Isocitrate): 不產生 NADH。

核心觀念

本題考查脂質中 蠟（waxes） 的化學組成與酯化反應。

蠟是由：

• 長鏈脂肪酸（long-chain fatty acid）
• 長鏈一元醇（long-chain monohydric alcohol）

進行酯化反應形成的酯類。其一般反應式為：

$$\text{R--COOH}+\text{R'--OH} \rightleftharpoons \text{R--COO--R'}+\text{H}_2\text{O}$$

其中，脂肪酸提供羧基，長鏈醇提供羥基，反應後形成酯鍵。

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解題方法

判斷蠟的組成時，先掌握其基本定義：

$$\text{蠟}=\text{長鏈脂肪酸}+\text{長鏈一元醇所形成的酯}$$

題幹問的是脂肪酸與哪一類物質進行酯化。因此，只要辨認選項中是否為「醇」，且是否符合蠟的結構即可。

蠟與三酸甘油酯不同：

• 三酸甘油酯：脂肪酸與甘油酯化，形成含三條脂肪酸鏈的中性脂質。
• 蠟：脂肪酸與長鏈一元醇酯化，形成一條脂肪酸鏈與一條長鏈醇鏈的酯。

因此正確答案為脂肪酸與醇。

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選項分析

(A) fatty acids and glycerols

錯誤。甘油是三元醇，具有三個羥基，可與三分子脂肪酸形成三酸甘油酯（triacylglycerol），不是蠟的典型結構。

$$\text{甘油}+3\text{脂肪酸} \rightarrow \text{三酸甘油酯}+3\text{H}_2\text{O}$$

此外，題目中的正確分類應為單一長鏈醇，而非甘油。

(B) fatty acids and glucose

核心觀念

葡萄糖分解為丙酮酸時，醛縮酶把六碳糖切成兩個三碳糖，之後碳原子的位置依序轉換。丙酮酸的羧基碳（C1）來自葡萄糖的 C3、C4，甲基碳（C3）來自 C1、C6。丙酮酸脫氫酶反應首先釋放羧基碳為 CO₂。

解題方法

追蹤碳原子：C3、C4 → 丙酮酸 C1（羧基）→ 丙酮酸脫氫酶反應首先釋放 CO₂。C1、C6 → 丙酮酸 C3（甲基），進入乙醯 CoA 後要到 TCA 循環的後續輪次才釋放。C2、C5 → 丙酮酸 C2，同樣要到後續輪次才釋放。

選項分析

核心觀念：遺傳物質的發現。

確定 DNA 是遺傳物質的關鍵實驗是由 Hershey 和 Chase 在 1952 年完成的。
(A) F. Sanger：以確定胰島素結構和發展 DNA 測序技術聞名。
(B) J. D. Watson and H. C. Crick：提出了 DNA 的雙螺旋結構模型，但他們的研究是基於前人的數據（如 Franklin 和 Wilkins 的 X 光衍射數據），他們並沒有直接證明 DNA 是遺傳物質。

核心觀念：不同組織的能量代謝偏好。

不同組織對能量來源的偏好取決於其生理功能和代謝能力。
(A) Brain (大腦): 大腦是高度依賴能量的器官，其主要的能量來源是葡萄糖。在長期飢餓狀態下，大腦也可以利用酮體。大腦幾乎不利用脂肪酸作為能量來源，因為脂肪酸無法穿過血腦屏障。因此，「大腦：脂肪酸」是錯誤的配對。
(B) Heart (心臟): 心臟需要持續不斷的能量供應，其主要的能量來源是脂肪酸。心臟也可以利用酮體和葡萄糖。

核心觀念：蛋白質合成中的分子角色。

蛋白質合成 (translation) 的過程需要將 mRNA 上的遺傳密碼轉化為胺基酸序列。這個過程需要一個「適配器分子」，它能夠辨識 mRNA 上的密碼子，同時攜帶對應的胺基酸。這個分子就是轉運 RNA (transfer RNA, tRNA)。

(A) mRNA (messenger RNA): 攜帶基因的遺傳信息，其序列被核糖體讀取以決定胺基酸順序。
(B) rRNA (ribosomal RNA): 是核糖體的主要組成部分，參與蛋白質合成的催化。

核心觀念：蛋白質合成的催化機制。

蛋白質合成（翻譯）在核糖體 (ribosome) 上進行。核糖體由 rRNA 和蛋白質組成，其催化活性主要來自 rRNA，形成核酶 (ribozyme)。
多肽鏈的合成涉及胺基酸之間的肽鍵形成。這個反應由核糖體內的 肽酰轉移酶 (peptidyl transferase) 催化。

(A) Aminoacyl-tRNA synthetase: 這些酶負責將正確的胺基酸連接到其對應的 tRNA 分子上，形成胺醯-tRNA。

核心觀念

醣在水溶液中以環狀半縮醛形式存在，主要分為五員環的呋喃糖（furanose）與六員環的吡喃糖（pyranose），並有 α、β 兩種端基異構物，各形式在水中達成平衡。

解題方法

核糖在水溶液中的平衡組成中，β-吡喃核糖占比最高，約佔一半以上（文獻數值各家略有差異）；其次為 β-呋喃核糖與 α-吡喃核糖；α-呋喃核糖比例最低。

選項分析