111 年 國立成功大學藥理學研究所《分子生物學》

這題考查DNA拓樸異構酶（DNA topoisomerase）的功能。DNA拓樸異構酶是一類能夠改變DNA拓樸結構（拓樸異構）的酶，例如，它們可以解開DNA的超螺旋結構，或者在DNA複製、轉錄和修復過程中引入或移除DNA的扭結。

核心觀念

DNA 雙股具有兩項基本特性：

1. 鹼基互補配對：$A$ 與 $T$ 配對，$G$ 與 $C$ 配對。
2. 兩股方向相反（antiparallel）：一股為 $5' \to 3'$，另一股必為 $3' \to 5'$。

題目給出的序列為：

逐一進行互補配對：

因此，互補股若依配對方向書寫為：

這題考查 Chargaff's rules (查爾加夫法則) 以及 DNA 雙股結構的特性。
Chargaff's rules 指出，在雙股 DNA 中，腺嘌呤 (A) 的含量等於胸腺嘧啶 (T) 的含量 (A=T)，而鳥糞嘌呤 (G) 的含量等於胞嘧啶 (C) 的含量 (G=C)。
因此，A+T 的總含量等於 G+C 的總含量的一半。
且 A+T+G+C = 100%。

題目給定：
A細菌的胸腺嘧啶 (T) 含量 = 31%
B細菌的胸腺嘧啶 (T) 含量 = 16%

根據 Chargaff's rules：
對於 A 細菌：
T = 31%
因為 A = T，所以 A = 31%
A + T = 31% + 31% = 62%
因為 A+T+G+C = 100%，所以 G+C = 100% - 62% = 38%
因為 G = C，所以 G = 19% 且 C = 19%

對於 B 細菌：
T = 16%
因為 A = T，所以 A = 16%
A + T = 16% + 16% = 32%
因為 A+T+G+C = 100%，所以 G+C = 100% - 32% = 68%

核心觀念

本題考查蛋白質分子量、胺基酸數目與基因編碼區長度之間的換算關係。

已知：

• 每個胺基酸平均分子量約為 $110$
• 1 個胺基酸由 1 個密碼子編碼
• 1 個密碼子由 $3$ 個核苷酸組成

因此可依序計算：

解題方法

先求蛋白質所含的胺基酸數目：

此蛋白質約由 $600$ 個胺基酸組成。

每個胺基酸需要一個由 $3$ 個核苷酸組成的密碼子，因此其基因編碼區長度為：

雙股 DNA 的長度通常以 base pairs（鹼基對，bp）表示，因此相當於約 $1800$ bp。題目未要求將終止密碼子、內含子或調控區納入計算，故選擇最接近的答案：

選項分析

• (A) 200 base pairs：錯誤。
  $200$ 個核苷酸只能編碼約

  $$\frac{200}{3}\approx 67$$

  個胺基酸，遠少於本題所需的 $600$ 個胺基酸。

這題考查核酸在紫外光下的吸收特性。
核酸（DNA 和 RNA）中的嘧啶和嘌呤鹼基在紫外光區有吸收峰。
最大的吸收峰出現在大約 260 nm 的波長。

這題考查 DNA 的熱變性（melting）溫度 (Tm) 的影響因素。Tm 值是指 50% 的 DNA 雙股變性為單股時的溫度。

(A) Tm 值和 DNA 中的 AT 含量有關：
A-T 鹼基對只有兩個氫鍵，而 G-C 鹼基對有三個氫鍵。
AT 含量越高，氫鍵越少，DNA 越不穩定，Tm 值越低。
反之，GC 含量越高，DNA 越穩定，Tm 值越高。
所以，Tm 值與 AT 含量有關。此敘述正確。

(B) Tm 值和溶液中離子的濃度有關：
高濃度的陽離子（如 $Na^+$）可以中和 DNA 分子骨架上的負電荷，從而穩定雙螺旋結構，提高 Tm 值。
例如，在生理鹽濃度下，Tm 值會比在純水中高。
所以，Tm 值與離子濃度有關。此敘述正確。

這題考查 Watson-Crick DNA 雙螺旋模型的結構特徵。

(A) 磷酸基團(phosphate groups)位於雙股螺旋的內部;
Watson-Crick 模型中，DNA 的骨架（由磷酸和脫氧核糖組成）位於雙螺旋的外側，而鹼基朝向內部，通過氫鍵配對。
所以，磷酸基團位於外側，此敘述錯誤。

(B) DNA 雙股螺旋中兩股平行(parallel)且方向(5'→3')相同;
DNA 雙螺旋的兩股是反向平行 (antiparallel) 的，即一股是 5'→3' 方向，另一股是 3'→5' 方向。
所以，此敘述錯誤。

這題考查 AZT (Azidothymidine) 的作用機制，AZT 是一種逆轉錄酶抑制劑 (reverse transcriptase inhibitor)，用於治療 HIV 感染。AZT 屬於一類稱為核苷酸類逆轉錄酶抑制劑 (nucleoside reverse transcriptase inhibitors, NRTIs) 的藥物。

AZT 的作用機制如下：

1. AZT 是一種胸腺嘧啶 (thymidine) 的類似物，它在細胞內被磷酸化，轉化為具有活性的三磷酸形式 (AZT-TP)。
2. AZT-TP 會與細胞內天然的脫氧胸腺嘧啶三磷酸 (dTTP) 競爭 reverse transcriptase 的活性位點。
3. 當 AZT-TP 被 reverse transcriptase 納入新合成的 DNA 鏈時，由於其 3' 位點缺少羥基 (-OH)，而是被一個疊氮基 (-N₃) 取代，因此無法形成磷酸二酯鍵，從而導致 DNA 鏈的延伸終止。

這題考查 mRNA 的穩定性及其影響因素。mRNA 的穩定性決定了其半衰期 (half-life)，進而影響蛋白質的合成量。

(A) mRNA 降解的程序主要是從 5' 到 3' 的方向;
在真核細胞中，mRNA 的降解通常是從 5' 端開始，由 5'→3' 核酸酶進行。然而，3' 端的多聚 A 尾 (poly(A) tail) 的縮短也是降解的起始步驟之一，之後可能發生從 3'→5' 的降解。在細菌中，降解主要是從 5'→3' 方向進行。所以，這個敘述不完全準確，但 5'→3' 是主要的降解方向之一。

(B) 一般而言, 細菌 mRNA 的半衰期較真核細胞 mRNA 長;
細菌的 mRNA 通常半衰期很短，幾分鐘到幾十分鐘，以便快速響應環境變化。
真核細胞的 mRNA 半衰期則較長，可以從幾十分鐘到數小時甚至更長，以便進行更精確的調控。
所以，此敘述是錯誤的。

這題考查 DNA 和 RNA 的結構、穩定性、生物合成過程以及真核和原核生物 mRNA 的差異。

(A) DNA 較 RNA 穩定;
DNA 的脫氧核糖比 RNA 的核糖少一個羥基 (-OH)，這個羥基在 RNA 的 2' 位點，使其更容易發生水解反應，因此 RNA 相對不穩定。DNA 的雙股結構也增加了其穩定性。此敘述正確。

(B) 合成一個磷酸二酯鍵(phosphodiester bond)需消耗2個磷酸高能鍵;
磷酸二酯鍵的形成是通過一個核苷酸的 5' 磷酸基團與另一個核苷酸的 3' 羥基之間的反應，釋放一個焦磷酸 (pyrophosphate, PPi)。
核苷酸在合成時是以三磷酸形式 (dNTPs 或 NTPs) 存在的。磷酸二酯鍵的形成是將 dNTPs 或 NTPs 結合，釋放出兩個無機磷酸基團（焦磷酸），而焦磷酸會進一步水解成兩個無機磷酸。
一個 dNTP/NTP 的水解可以看作是釋放了兩個高能磷酸鍵 (P-O-P 鍵)。
所以，合成一個磷酸二酯鍵，實際上消耗了 dNTP/NTP 中的兩個高能磷酸鍵（形成 PPi）。

這題考查蛋白質合成（轉譯）過程中不同 RNA 分子的功能。

(A) mRNA (messenger RNA): 攜帶基因的遺傳密碼，作為蛋白質合成的模板。
(B) rRNA (ribosomal RNA): 是核糖體 (ribosome) 的主要組成成分，具有催化肽鍵形成 (peptidyl transferase) 的活性。

這題考查 DNA 和 RNA 的結構差異，特別是糖的部分。

DNA (Deoxyribonucleic acid) 和 RNA (Ribonucleic acid) 的主要結構差異在於它們的五碳糖。
DNA 中的糖是脫氧核糖 (deoxyribose)，RNA 中的糖是核糖 (ribose)。
脫氧核糖的 2' 位碳原子上少了一個氧原子，只連接一個氫原子 (-H)。
核糖的 2' 位碳原子上則有一個羥基 (-OH)。

這題考查 microRNA (miRNA) 的特性。miRNA 是一類小的非編碼 RNA 分子，長度約 21-23 個核苷酸，在基因調控中發揮重要作用。

(A) 經修飾後的最終產物大約有 200~300 個核苷酸(nucleotides);
miRNA 的最終成熟產物是長度約 21-23 個核苷酸的小分子 RNA。
200-300 個核苷酸是 pre-miRNA 或 pri-miRNA 的長度，經過進一步加工才會形成成熟的 miRNA。
所以，此敘述錯誤。

(B) 會轉譯出一個 5kDa 的蛋白質;
miRNA 是非編碼 RNA，本身不參與蛋白質的轉譯。它們的作用是調控基因表達，通常是通過與目標 mRNA 結合，抑制其翻譯或導致其降解。
所以，此敘述錯誤。

這題考查組蛋白去乙醯酶 (Histone Deacetylase, HDAC) 的功能。HDAC 是一種在真核生物中普遍存在的酶，它通過從組蛋白的賴氨酸殘基上移除乙醯基 (-COCH₃) 來調控基因表達。

組蛋白乙醯化 (histone acetylation) 通常與基因轉錄激活有關。乙醯化會減弱組蛋白與 DNA 之間的結合力，使染色質結構鬆弛 (euchromatin)，從而更容易被轉錄因子接近，促進基因轉錄。
相反，組蛋白去乙醯化 (histone deacetylation) 會增強組蛋白與 DNA 的結合力，使染色質結構緊密 (heterochromatin)，抑制基因轉錄。

這題考查蛋白質與 DNA 相互作用的分子基礎。
DNA 分子骨架帶有負電荷（由於磷酸基團）。
帶正電荷的胺基酸殘基更容易與帶負電荷的 DNA 發生靜電相互作用，從而促進蛋白質與 DNA 的結合。
帶正電荷的胺基酸主要是鹼性的胺基酸：離氨酸 (Lysine, Lys) 和精氨酸 (Arginine, Arg)。

這題考查細胞分裂過程中染色體的結構和功能。
姐妹染色單體 (sister chromatids) 是在 DNA 複製後形成的，它們通過著絲粒 (centromere) 連接在一起。
在細胞分裂（有絲分裂和減數分裂）過程中，紡錘絲 (spindle fibers) 會附著在染色體上的著絲粒區域，將姐妹染色單體拉開，分別移向細胞的兩極。

這題考查真核細胞基因調控的蛋白質因子。
增強子 (enhancer) 是一段 DNA 序列，通常位於基因的啟動子 (promoter) 較遠的位置，可以增強基因的轉錄。
與增強子結合並促進轉錄的蛋白質是轉錄活化子 (transcription activators)。
這些轉錄活化子通過結合到增強子上，然後與啟動子區域的轉錄起始複合物（包括基準轉錄因子和 RNA 聚合酶）相互作用，從而增強轉錄。

分析選項：
(A) 轉錄活化子(transcription activators): 這些蛋白質可以結合到增強子或啟動子上的特定 DNA 序列，並通過與其他蛋白質（如輔助因子或轉錄起始複合物）相互作用來促進基因轉錄。這是正確答案。

這題考查原核生物的操縱子 (operon) 模型。操縱子是一組基因，通常一起被轉錄成一個多順位 mRNA (polycistronic mRNA)，並且受到共同的調控機制控制。

(A) repressor 常與 promoter 結合,以利 repressor 調控 promoter 活性;
Repressor (阻遏蛋白) 通常與 operator 區域結合，而不是 promoter。Operator 位於 promoter 的下游，阻遏蛋白結合到 operator 上，可以阻礙 RNA 聚合酶結合到 promoter 或開始轉錄。此敘述錯誤。

(B) operator 不會被轉譯成蛋白質;
Operator 是一個 DNA 序列，它是一個調控元件，而不是編碼蛋白質的序列。因此，它不會被轉譯成蛋白質。此敘述正確。

(C) operator 與 repressor 結合後可促進 promoter 活性;
Repressor 與 operator 結合的目的是抑制轉錄，而不是促進。

這題考查 DNA 轉錄成 RNA 的過程。
DNA 轉錄成 RNA 時，遵循鹼基配對原則，但 RNA 中的尿嘧啶 (U) 取代了 DNA 中的胸腺嘧啶 (T)。
轉錄時，RNA 聚合酶以 DNA 的模板鏈 (template strand) 為模板合成 RNA。
密碼股 (coding strand) 的序列與合成的 mRNA 序列非常相似，只是將 T 替換為 U。
密碼股的序列與 mRNA 的序列是同義的 (sense strand)，而模板鏈是反義的 (antisense strand)。

這題考查遺傳密碼 (codon) 和反密碼 (anticodon) 之間的相互作用。
遺傳密碼位於 mRNA 上，由三個連續的核苷酸組成。
反密碼位於 tRNA 上，也是由三個核苷酸組成，能夠與 mRNA 上的密碼子進行鹼基配對。
這種鹼基配對是通過氫鍵 (hydrogen bond) 來實現的，遵循 Watson-Crick 鹼基配對規則 (A-U, G-C)。

這題考查 Wobble Hypothesis (擺動假說)。Wobble Hypothesis 解釋了為什麼 61 個密碼子可以被少於 61 個 tRNA 識別。
Wobble Hypothesis 指出，在密碼子 (codon) 和反密碼 (anticodon) 配對時，反密碼的第三個鹼基 (即 5' 端，對應密碼子的第三個鹼基，即 3' 端) 的配對比其他兩個位置更靈活。
這種靈活性允許一個 tRNA 的反密碼子與 mRNA 上的多個密碼子配對，前提是這些密碼子編碼相同的胺基酸。

分析選項：
(A) 指每一 tRNA 都只能辨認一個特定的編碼子;
這是 Wobble Hypothesis 反對的觀點。Wobble 允許一個 tRNA 識別多個編碼子。

(B) 指某些 tRNA 能辨認不同胺基酸的各種編碼子;
一個 tRNA 通常只與一種特定的胺基酸結合。

這題考查原核生物蛋白質合成的起始 (initiation) 步驟。蛋白質合成（轉譯）的起始需要 mRNA、核糖體、tRNA 和起始因子 (initiation factors)。

(A) oriC: 是原核生物 DNA 複製的起始點 (origin of replication)，與 DNA 複製有關，與蛋白質合成起始無關。

(B) promoter: 是 DNA 上的序列，是 RNA 聚合酶結合並開始轉錄的位點。它與轉錄有關，而不是蛋白質合成的起始。

(C) Shine-Dalgarno (SD) sequence: 這是位於原核生物 mRNA 的 5' 端非轉譯區 (5'-UTR) 的一個富含嘌呤的序列，通常位於起始密碼子 (AUG) 上游約 6

這題考查常見抗生素的作用機制，特別是它們對細菌蛋白質合成的影響。

(A) 四環素 (tetracycline): 抑制細菌蛋白質合成，通過結合到 30S 核糖體亞單位，阻止 tRNA 與核糖體結合。
(B) 鏈黴素 (streptomycin): 抑制細菌蛋白質合成，通過結合到 30S 核糖體亞單位，干擾起始複合物的形成，並導致密碼子-反密碼子配對錯誤。

這題考查蛋白質的溶酶體靶向信號。
溶酶體 (lysosome) 是一種細胞器，含有多種水解酶，負責降解細胞內外的廢棄物和大分子。
許多水解酶在進入溶酶體之前，需要經過特定的糖基化修飾，以作為靶向信號。
這個信號是甘露糖 6-磷酸 (mannose 6-phosphate, M6P)。
在內質網 (ER) 和高爾基體 (Golgi apparatus) 中，特定的酶會將甘露糖殘基磷酸化，形成 M6P。
這個 M6P 信號被 M6P 受體識別，並將蛋白質導向溶酶體。

這題考查真核細胞蛋白質合成的起始胺基酸。
在真核細胞中，蛋白質合成的起始密碼子是 AUG。AUG 密碼子編碼胺基酸甲硫胺酸 (methionine)。
因此，幾乎所有的真核蛋白質在合成開始時，其 N 端的第一個胺基酸都是甲硫胺酸。
在蛋白質成熟過程中，起始的甲硫胺酸經常被切除，或者在某些情況下被修飾。
但是，起始胺基酸本身是甲硫胺酸。

這題考查蛋白質的細胞核定位信號 (Nuclear Localization Signal, NLS)。
蛋白質被運送到細胞核需要特定的信號序列。
NLS 通常是一段富含帶正電荷的鹼性胺基酸（如賴氨酸 Lys, 精氨酸 Arg）的短肽序列。
這些帶正電荷的胺基酸能夠與細胞核孔複合體 (Nuclear Pore Complex, NPC) 中的帶負電荷的組分相互作用，從而將蛋白質運輸到細胞核。

我們來分析各選項中的胺基酸序列：
(A) met-ser-ser-ala-gly-trp-val-lys-asp-val-ile-leu-leu-tyr-tyr-cys-;
包含一個 Lys (帶正電)。

這題考查真核細胞蛋白質的降解途徑。蛋白質降解主要通過兩種途徑：細胞質中的泛素-蛋白酶體系統 (ubiquitin-proteasome system, UPS) 和溶酶體途徑 (lysosomal pathway)。

(A) 均不須 ATP 的參與;
泛素-蛋白酶體系統 (UPS) 在蛋白質降解過程中需要消耗 ATP。例如，泛素化過程中的 E1 酶（泛素活化酶）和 E2 酶（泛素結合酶）都需要 ATP 來活化泛素。
溶酶體途徑的降解通常不需要 ATP 參與，但這並非絕對。
由於 UPS 需要 ATP，所以「均不須 ATP 的參與」這個說法是錯誤的。

這題考查研究蛋白質之間相互作用 (protein-protein interactions) 的實驗技術。

(A) DNA microarray analysis (DNA 微陣列分析): 用於同時檢測大量基因的表達水平，主要分析 DNA 或 mRNA，不直接用於研究蛋白質相互作用。

(B) Northern blotting (北方墨點法): 用於檢測特定 RNA 分子的存在和豐度，不直接用於研究蛋白質相互作用。

(C) Southern blotting (南方墨點法): 用於檢測特定 DNA 序列的存在和豐度，不直接用於研究蛋白質相互作用。

這題考查限制酶 (restriction enzyme) 的辨識序列特徵。限制酶是能夠識別並切割特定 DNA 序列的酶。
Type II 限制酶通常識別回文序列 (palindromic sequences)，即序列正讀和反讀相同（考慮到互補鏈）。
例如，GAATTC 的反向互補序列是 CTTAAG，將其反向讀取是 GAATTC。
回文序列通常是 4-8 個鹼基對。

我們來分析選項：
(A) GAAG;
反向互補序列是 CTTC。反向讀取是 GAAG。這是一個回文序列。長度為 4 bp。

(B) GAG;
反向互補序列是 CTC。反向讀取是 GAG。這不是回文序列。

(C) GTAATG;
反向互補序列是 CAATAC。反向讀取是 GTAATG。這不是回文序列。

(D) GTCGAC;
反向互補序列是 GTCGAC。反向讀取是 GTCGAC。這是一個回文序列。長度為 6 bp。

Type II 限制酶識別的回文序列通常是 4-8 bp。
選項 (A) GAAG (4 bp) 和 (D) GTCGAC (6 bp) 都是回文序列。

這題考查反轉錄酶 (reverse transcriptase) 的性質和功能。
反轉錄酶是一種酶，它存在於逆轉錄病毒 (retroviruses) 中，也能在一些真核細胞中發現。
它的主要功能是催化以 RNA 為模板合成 DNA 的過程，這個過程稱為反轉錄 (reverse transcription)。

分析選項：
(A) 拓樸異構酶 (topoisomerase): 拓樸異構酶負責改變 DNA 的拓撲結構，如超螺旋。與反轉錄酶的功能不同。

這題考查 Lambda 噬菌體 (bacteriophage lambda) 基因組整合到宿主大腸桿菌 (E. coli) 基因組中的機制。
Lambda 噬菌體是一種溫和噬菌體 (temperate phage)，它可以在宿主細胞內進行潛伏感染 (lysogenic cycle)，將其 DNA 整合到宿主細菌的染色體中。
這種整合過程不是隨機發生的，而是發生在噬菌體 DNA 和細菌染色體上特定的 DNA 序列之間。
這個過程稱為特定點重組 (site-specific recombination)。
它由噬菌體編碼的酶，如 Integrase (INT) 催化。

分析選項：
(A) 轉位作用 (transposition): 轉位子 (transposons) 可以在基因組內移動，但 Lambda 噬菌體的整合不是典型的轉位作用。

這題考查基因剔除鼠 (knockout mouse) 的建立過程。
建立基因剔除鼠的標準方法是通過胚胎幹細胞 (embryonic stem cells, ESCs) 的操作。
步驟如下：

1. 在體外培養胚胎幹細胞 (ESCs)。
2. 通過基因工程技術，將目標基因進行剔除或修飾，並將這些轉基因的 ESCs 篩選出來。
3. 將這些經過基因改造的 ESCs 注射到早期胚胎（如囊胚，blastocyst）中。
4. 將這些嵌合體胚胎 (chimeric embryos) 植入代孕母鼠體內。
5. 若改造的 ESCs 能夠參與生殖細胞的形成，則下一代的小鼠中可能出現目標基因被剔除或修飾的後代。
   通過與野生型小鼠雜交，可以得到純合的基因剔除小鼠。

這題考查限制酶 (restriction enzyme) 在基因重組 (gene cloning) 中的作用。
基因重組技術（如基因克隆）通常涉及將外源 DNA 片段插入到載體 DNA（如質粒）中。
這個過程需要：

1. 用限制酶在特定的 DNA 序列處切割外源 DNA 和載體 DNA，產生能夠相互連接的末端。
2. 用 DNA 連接酶 (DNA ligase) 將切割後的 DNA 片段連接起來，形成重組 DNA 分子。

限制酶的主要功能是：

• 辨識特定 DNA 序列 (Recognition of specific DNA sequence)：每種限制酶都識別一個特定的 DNA 序列（通常是回文序列）。
• 在特定位置切割 DNA (Cleavage at a specific site)：在識別的序列內部或附近，限制酶會切割 DNA 雙鏈。

這題考查 Sanger DNA 定序法 (Sanger sequencing method) 的原理，特別是 ddNTPs (dideoxynucleoside triphosphates) 的作用。
Sanger 定序法也稱為鏈終止法 (chain termination method)。
其核心原理是利用 ddNTPs (如 ddATP, ddTTP, ddGTP, ddCTP) 來中止 DNA 鏈的合成。
ddNTPs 與dNTPs (deoxynucleoside triphosphates) 的結構差異在於，ddNTPs 的 3' 位碳原子上缺少一個羥基 (-OH)，而 dNTPs 的 3' 位碳原子上具有羥基。
DNA 聚合酶在合成 DNA 時，需要 3' 位的羥基來形成磷酸二酯鍵，從而延長 DNA 鏈。
當 ddNTPs 被納入生長中的 DNA 鏈時，由於缺少 3' 位的羥基，DNA 鏈的延伸就此終止。

這題考查基因克隆載體 (cloning vector) 的基本特性。
基因克隆載體（如質粒 plasmid）是用於將外源 DNA 片段引入宿主細胞並進行複製的 DNA 分子。一個理想的克隆載體應具備以下特性：

1. Replication origin (ori): 載體需要有複製起始點，以便在宿主細胞內自行複製，從而產生多個拷貝。
2. Selectable marker (選擇性標記): 載體上應有一個或多個基因，可以用來篩選成功轉入載體的宿主細胞。常見的選擇性標記是抗生素抗性基因（如氨苄青黴素抗性基因），能夠讓攜帶載體的細菌在含有該抗生素的培養基上生長。

這題考查不同分子生物學技術的應用範圍，特別是哪些技術用於偵測蛋白質。

(A) SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis): SDS-PAGE 是一種常用的蛋白質分析技術，用於根據分子量分離蛋白質，並可以通過染色（如 Coomassie blue 或銀染）來偵測蛋白質。

(B) RT-PCR (Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction): RT-PCR 是一種用於檢測和定量 RNA 分子的技術。

這題考查限制酶 (restriction enzyme) 的酶類別。
限制酶是能夠識別特定 DNA 序列並在該序列處切割 DNA 的酶。
根據其作用方式，酶可以分為內切酶 (endonuclease) 和外切酶 (exonuclease)。
內切酶在 DNA 分子的內部進行切割，而外切酶則從 DNA 分子的末端開始逐步切割。
限制酶識別並切割 DNA 雙鏈的特定內部位點，因此它們屬於核酸內切酶 (endonuclease)。

這題考查 cDNA 微陣列 (cDNA microarray) 的原理和應用。
cDNA 微陣列是一種用於同時檢測大量基因表達水平的技術。
其基本原理是將已知序列的 DNA 片段（通常是 cDNA）固定在一個固體基底（如玻璃載玻片）上，形成一個陣列。
然後將樣品中的 RNA 反轉錄成標記的 cDNA，並與陣列上的 DNA 探針進行雜交。
通過檢測標記的 cDNA 在各個位點的雜交強度，可以推斷對應基因的表達水平。

分析選項：
(A) 可以同時分析細胞內數千基因的相對表現量;
這是 cDNA 微陣列的主要優勢之一，能夠高通量地檢測大量基因的表達。此敘述正確。

這題考查洋菜膠電泳 (agarose gel electrophoresis) 的應用。
洋菜膠電泳是一種常用的技術，用於根據分子大小分離核酸分子（DNA 和 RNA）。
在電場的作用下，帶負電荷的核酸分子會向正極移動，移動的速度取決於其大小和電荷。較小的分子移動較快，較大的分子移動較慢。
洋菜膠電泳通常用於：

• DNA 或 RNA 的片段分析（如 PCR 產物、限制酶切片段）。
• DNA 或 RNA 的純度檢查。
• DNA 或 RNA 的定量。

這題考查 RNA 干擾 (RNA interference, RNAi) 技術的機制。
RNAi 是一種通過雙鏈 RNA (dsRNA) 來沉默基因表達的機制。
在 RNAi 過程中，dsRNA 被 Dicer 酶切割成小的干擾 RNA (siRNA) 或 microRNA (miRNA)。
這些小 RNA 分子與 RISC (RNA-induced silencing complex) 結合，形成一個 RNA-induced 沉默複合物。
該複合物能夠識別與 siRNA/miRNA 序列互補的目標 mRNA。
一旦識別到目標 mRNA，RISC 複合物中的一個酶（通常是 Argonaute 蛋白）會切割目標 mRNA，導致其降解。
mRNA 的降解會阻止其被翻譯成蛋白質，從而達到抑制基因表達的目的。

COVID-19 疫苗，如 AstraZeneca (AZ) 疫苗和 BNT (輝瑞/BioNTech) 疫苗，其作用原理都是通過誘導人體免疫系統產生針對 SARS-CoV-2 病毒的 Spike 蛋白的免疫反應，從而預防感染或減輕疾病嚴重程度。然而，它們的技術平台和具體作用方式有所不同。

AstraZeneca (AZ) 疫苗 (ChAdOx1-S)

• 技術平台: 病毒載體疫苗 (Viral vector vaccine)。
• 作用原理:
  1. AstraZeneca 疫苗使用一種經過改造的、無害的黑猩猩腺病毒 (adenovirus) 作為載體。這種腺病毒被設計成無法在人體內複製。
  2. 該載體攜帶了 SARS-CoV-2 病毒 Spike 蛋白的基因序列。
  3. 將疫苗注入人體後，腺病毒載體進入人體細胞，並將攜帶的 Spike 蛋白基因傳遞給細胞。
  4. 人體細胞利用這個基因序列，按照其指令合成 SARS-CoV-2 的 Spike 蛋白。
  5. 細胞表面會呈現出合成的 Spike 蛋白，這會激活人體的免疫系統。
  6. 免疫系統會識別 Spike 蛋白為外來物質，並產生針對它的免疫反應，包括產生中和抗體 (neutralizing antibodies) 和 T 細胞。
  7. 一旦人體接觸到真正的 SARS-CoV-2 病毒，免疫系統就能夠快速識別並攻擊病毒表面的 Spike 蛋白，從而阻止病毒感染細胞或減輕感染的嚴重程度。

qPCR (Quantitative Polymerase Chain Reaction) / Real-time PCR 的原理

qPCR，也稱為 real-time PCR，是一種 PCR 技術的改良，它能夠在 PCR 擴增的過程中實時監測 DNA 產物的生成。傳統 PCR 在實驗結束後才能通過凝膠電泳等方式檢測 DNA 產物，而 qPCR 則可以在反應進行的同時，通過螢光信號的增強來量化 DNA 產物的量。

其基本原理如下：

1. PCR 擴增: 與傳統 PCR 類似，qPCR 也利用 DNA 聚合酶、引子 (primers)、dNTPs 和模板 DNA，通過變性 (denaturation)、退火 (annealing) 和延伸 (extension) 的循環過程，指數級地擴增特定的 DNA 片段。
2. 螢光信號的產生與監測:
   • TaqMan 探針法 (TaqMan probe): 在 qPCR 中，除了引子外，還會加入一個螢光標記的寡核苷酸探針。該探針的序列與 PCR 擴增產物中的某個區域互補。探針上帶有一個螢光報告基團 (reporter dye) 和一個螢光淬滅基團 (quencher dye)。在探針未被切割時，報告基團的螢光被淬滅基團淬滅，信號很弱。當 DNA 聚合酶延伸並遇到探針時，其 5'→3' 核酸酶活性會切割探針，將報告基團和淬滅基團分開。報告基團釋放螢光信號，該信號的強度與 PCR 產物的量成正比。
   • SYBR Green 染料法 (SYBR Green dye): SYBR Green 是一種能與雙鏈 DNA 結合並發出螢光的染料。當 PCR 產物生成時，SYBR Green 染料會插入到雙鏈 DNA 中，釋放螢光信號。螢光信號的強度與 PCR 產物的量成正比。SYBR Green 染料法較為簡單便宜，但它也會與引物二聚體等非特異性產物結合發光。