108 年 國立成功大學熱帶植物科學研究所《分子生物學》
第 1 題
- Histone acetylation can occur in the
A) nucleus.
B) cytoplasm.
C) ER lumen.
D) nucleus and cytoplasm.
E) nucleus, cytoplasm, and ER lumen.
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此題主要考查組織蛋白乙醯化 (Histone acetylation) 的發生位置。組織蛋白是真核細胞內與 DNA 結合，形成染色質的蛋白質，主要存在於細胞核中。
第 2 題
- On average, there is one nucleosme per ____ bp of DNA.
A) 20
B) 50
C) 200
D) 500
E) 1000
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此題在考查核小體 (nucleosome) 的基本結構單位，即一個核小體包含多少鹼基對的 DNA。
第 3 題
- Which of the following would be the substance of choice to destroy the DNA in a solution?
A) ribonuclease
B) trypson
C) chymotrypsin
D) deoxyribonuclease
E) none of the choices are correct.
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此題考查特定核酸酶 (nuclease) 的專一性。題目要求找出能破壞 DNA 的物質。
A) Ribonuclease (RNase) 專一性地水解 RNA。
B) Trypsin 是一種蛋白質酶，專一性地水解胜肽鍵，特別是 Lys 或 Arg 後面的鍵。
第 4 題
- RNA interference occurs naturally in human cells during
A) RNA viral replication
B) DNA viral replication
C) RNA viral transcription
D) DNA viral transcription
E) mRNA translation
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此題考查 RNA interference (RNAi) 在人體細胞中發生的自然情境。RNAi 是一種由雙股 RNA (dsRNA) 引發的基因沉默機制，通常用於抵抗外來 RNA，例如病毒的 RNA。在人體細胞中，RNAi 可以被用於抑制病毒基因的表現。
A) RNA viral replication: RNA 病毒複製過程中會產生雙股 RNA 中間體，容易被 RNAi 辨識並降解。
B) DNA viral replication: DNA 病毒複製過程主要涉及 DNA，RNAi 的直接作用對象是 RNA。
第 5 題
- The function of normally occurring mRNA deamination appears to be the proper
A) cleanup of the mRNA
B) mRNA folding
C) mRNA splicing
D) mRNA modification
E) protein synthesis
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此題考查 mRNA 去胺化 (deamination) 的功能。mRNA 的去胺化，特別是胞嘧啶去胺化成尿嘧啶 (C to U deamination)，是一種重要的 RNA 修飾，通常發生在 mRNA 的成熟過程中，影響 mRNA 的結構和功能，例如影響剪接、穩定性或轉譯效率。
A) Cleanup of mRNA: 清除 mRNA 通常指降解。
B) mRNA folding: 去胺化可能影響 mRNA 的二級結構，進而影響摺疊。
第 6 題
- Which of the following is not a technique that can be used to study protein-protein interactions?
A) 2-D gel electrophoresis
B) protein microarrays
C) immunoaffinity chromatography
D) phage display
E) yeast two-hybrid analysis
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此題考查研究蛋白質-蛋白質交互作用 (protein-protein interactions) 的實驗技術。需要找出哪一個選項不是用於此目的。
A) 2-D gel electrophoresis: 主要用於分離蛋白質，而非直接研究蛋白質之間的交互作用。
B) Protein microarrays: 可以用來篩選蛋白質與其他分子（包括蛋白質）的交互作用。
第 7 題
- Which of the following enzymes cannot catalyze the formation of a phosphodiester bond?
A) endonuclease
B) RNA polymerase
C) DNA polymerase
D) ligase
E) none of the choices are correct.
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此題考查哪些酶能夠催化磷酸二酯鍵 (phosphodiester bond) 的形成。磷酸二酯鍵是核酸鏈中的基本連接鍵。
A) Endonuclease: 內切酶，作用是切斷核酸鏈中的磷酸二酯鍵，因此不能催化形成。
B) RNA polymerase: 催化 RNA 合成，在 RNA 鏈中形成磷酸二酯鍵。
第 8 題
- Select the correct statement about enhancers
A) They are proteins that promote translation.
B) They stimulate the binding of repressor to DNA.
C) They bind protein factors and stimulate transcription.
D) They are nonpromoter protein elements.
E) None of the choices is correct.
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此題考查增強子 (enhancer) 的性質。增強子是位於啟動子 (promoter) 上游或下游的 DNA 序列，能夠增強基因的轉錄活性。
A) 增強子是 DNA 序列，不是蛋白質，且與轉錄有關，而非轉譯。
B) 增強子通常是結合激活因子 (activator)，而非抑制因子 (repressor)。
C) 增強子是 DNA 區域，它們通過結合轉錄因子 (protein factors) 來影響轉錄起始複合物的形成，從而刺激轉錄。
第 9 題
- Restriction enzymes:
A) act at the membrane to restrict the passage of certain molecules into the cell.
B) are highly specialized ribonucleases that degrade mRNA soon after its synthesis.
C) are sequence-specific DNA endonucleases.
D) are very specific proteases that cleave peptides at only certain sequences.
E) catalyze the addition of a certain amino acid to a specific tRNA.
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此題考查限制酶 (Restriction enzymes) 的定義和功能。
A) 限制酶是酶，與細胞膜的物質運輸無關。
B) 限制酶作用於 DNA，而這裡描述的是核糖核酸酶 (ribonuclease) 降解 mRNA。
第 10 題
- In the laboratory, recombinant plasmids are commonly introduced into bacterial cells by:
A) electrophoresis – a gentle low-voltage gradient draws the DNA into the cell.
B) infection with a bacteriophage that carries the plasmid.
C) microinjection.
D) mixing plasmids with an extract of broken cells.
E) transformation - heat shock of the cells incubated with plasmid DNA in the presence of CaCl2.
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此題考查將重組質體 (recombinant plasmid) 導入細菌細胞的常用實驗方法。
A) 電泳：雖然電泳可以用於 DNA 操作，但通常不是將質體導入細菌的標準方法。
B) 噬菌體感染：可以利用基因轉導 (transduction) 將質體導入細菌，但這不是「重組質體」最常見的引入方式，且通常涉及特定載體。
C) 微注射：這是將 DNA 導入動物細胞或植物細胞的方法，對細菌來說較不常見且效率不高。
D) 與破碎細胞提取物混合：這種方法不清晰，不是標準方法。
第 11 題
- Which of the following statements about the polymerase chain reaction (PCR) is false?
A) DNA amplified by PCR can be cloned.
B) DNA is amplified at many points within a cellular genome.
C) Newly synthesized DNA must be heat-denatured before the next round of DNA synthesis begins.
D) The boundaries of the amplified DNA segment are determined by the synthetic oligonucleotides used to prime DNA synthesis.
E) The technique is sufficiently sensitive that DNA sequences can be amplified from a single animal or human hair.
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此題考查聚合酶鏈式反應 (Polymerase Chain Reaction, PCR) 的敘述，要求找出錯誤的敘述。
A) PCR 產生的 DNA 片段，在特定情況下可以透過限制酶切後連接等方法進行基因轉殖，因此可以被克隆。此敘述為真。
B) PCR 是一種體外技術，針對特定的 DNA 序列進行擴增。它在實驗室中進行，並不會在細胞內的基因組上擴增 DNA。在細胞內，DNA 複製是半保留複製，且有嚴格的調控。因此，此敘述是錯誤的。
第 12 題
- Rank the following organisms in order from smallest genome (number of base pairs of DNA) to largest genome.
A) Human, fruit fly, E. coli bacterium
B) E. coli bacterium, human, fruit fly
C) E. coli bacterium, fruit fly, human
D) fruit fly, E. coli bacterium, human
E) fruit fly, human, E. coli bacterium
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此題考查不同生物基因組大小的比較。一般而言，原核生物（如 E. coli）的基因組比真核生物（如果蠅、人類）小得多。在真核生物中，人類的基因組通常比果蠅大。
- E. coli bacterium (大腸桿菌): 作為一個細菌，其基因組相對較小，約為 4.6 百萬鹼基對 (Mb)。
第 13 題
- Which one of the following analytical techniques does not help illuminate a gene's cellular function?
A) DNA microarray analysis
B) Protein chip analysis
C) Southern blotting
D) Two-dimensional gel electrophoresis
E) Two-hybrid analysis
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此題考查哪些實驗技術不能用來闡明基因的細胞功能。
A) DNA microarray analysis (DNA 微陣列分析): 可以分析基因的表達水準，了解哪些基因在特定條件下被活化或沉默，進而推測其功能。
B) Protein chip analysis (蛋白質晶片分析): 類似於 DNA 微陣列，可以分析蛋白質的表達、修飾或與其他分子的交互作用，從而推測基因功能。
C) Southern blotting (索氏點漬法): 主要用於檢測 DNA 序列是否存在、拷貝數、結構變異等，較少直接用於闡明基因的「細胞功能」。它更多是用於基因結構分析和基因定位。
第 14 題
- A common cloning strategy for introducing foreign genes into plants with Agrobacterium employs all the following features except:
A) a selectable antibiotic marker such as kanamycin resistance.
B) a shuttle vector with 25 bp T-DNA repeats flanking the foreign gene of choice.
C) a Ti plasmid lacking its T-DNA segment.
D) active vir gene products from the altered Ti plasmid.
E) an ability to induce crown gall formation in infected leaves.
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核心觀念
本題考查利用根癌農桿菌（Agrobacterium tumefaciens）進行植物基因轉殖時，**雙載體系統（binary vector system）**與「去武裝化」Ti 質體的設計。
根癌農桿菌天然具有 Ti 質體（tumor-inducing plasmid），其中：
- T-DNA：可轉移至植物細胞，天然帶有造成冠癭（crown gall）的致癌基因。
- vir genes：負責切割、加工並將 T-DNA 輸送至植物細胞。
- T-DNA 邊界序列（border repeats）：通常為約 25 bp 的左右邊界，決定實際被轉移的 DNA 範圍。
基因轉殖時，通常會將 Ti 質體的致癌 T-DNA 移除，只保留仍能作用的 vir 基因；外源基因則放入另一個具 T-DNA 邊界序列的載體中。如此可將外源基因送入植物基因組，卻不引起腫瘤形成。
解題方法
判斷各選項是否屬於現代根癌農桿菌基因轉殖系統的必要或常見特徵，尤其注意：
- 外源基因是否位於 T-DNA 邊界之間。
- Ti 質體是否仍保留致癌性 T-DNA。
vir基因是否仍可提供 DNA 轉移功能。- 轉殖系統的目的是否為基因導入，而非誘發冠癭。
「去武裝化 Ti 質體」會移除造成冠癭的 T-DNA，但保留 vir 基因功能。因此，能誘發冠癭形成並不是基因轉殖系統應具備的特徵。
選項分析
A) a selectable antibiotic marker such as kanamycin resistance
正確。
外源基因載體通常帶有可選標記，例如卡那黴素抗性基因（kanamycin resistance）。將載體導入植物細胞後，利用含卡那黴素的培養基篩選出成功取得轉殖 DNA 的細胞。
因此，可選抗生素標記是常見設計。
B) a shuttle vector with 25 bp T-DNA repeats flanking the foreign gene of choice
正確。
第 15 題
- Which of the following is not involved in the specificity of signal transduction?
A) Interactions between receptor and signal molecules
B) Location of receptor molecules
C) Structure of receptor molecules
D) Structure of signal molecules
E) Transmembrane transport of signal molecules by receptor molecules
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此題考查信號傳導 (signal transduction) 的專一性 (specificity) 涉及哪些因素。專一性是指信號分子只與其特定的受體結合，並引發特定的細胞反應。
A) Receptor-signal molecule interactions: 這是信號傳導專一性的核心，信號分子與受體之間的特異性結合決定了哪個細胞會響應。
B) Location of receptor molecules: 受體在細胞膜、細胞質或細胞核中的位置，決定了細胞對不同類型信號的響應。例如，細胞膜受體響應胞外信號，胞內受體響應胞內信號。這也影響專一性。
C) Structure of receptor molecules: 受體本身的結構決定了它能與哪些信號分子結合。
第 16 題
- Steroid hormones are carried on specific carrier proteins because the hormones:
A) are too unstable to survive in the blood on their own.
B) cannot dissolve readily in the blood because they are too hydrophobic.
C) cannot find their target cells without them.
D) need them in order to pass through the plasma membrane.
E) require subsequent binding to specific receptor proteins in the nucleus.
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此題考查類固醇激素 (steroid hormones) 需要載體蛋白運送的原因。類固醇激素是脂溶性分子，它們是由膽固醇衍生的。
A) 類固醇激素相對穩定，不易分解。
B) 類固醇激素是高度疏水性 (hydrophobic) 的分子，無法在水性的血液中自由溶解和運輸。因此，它們需要與載體蛋白結合，形成水溶性的複合物，以便在血液中運輸。
第 17 題
- Which one of the following signaling mechanisms is used most predominantly in plants?
A) Cyclic-nucleotide dependent protein kinases
B) DNA-binding nuclear steroid receptors
C) G protein-coupled receptors
D) Protein serine/threonine kinases
E) Protein tyrosine kinases
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此題考查植物中最主要的信號傳導機制。
A) Cyclic-nucleotide dependent protein kinases: 在動物和細菌中較常見，植物中也有，但不是最主要的。
B) DNA-binding nuclear steroid receptors: 類固醇激素受體主要存在於動物體內，植物沒有類固醇激素，雖然植物有類似的激素（如類固醇衍生物），但其受體機制不完全相同。
第 18 題
- Programmed cell death is called:
A) metastasis.
B) apoptosis.
C) mitotic termination.
D) oncogenic transformation.
E) ubiquitination.
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此題考查程式性細胞死亡 (programmed cell death) 的學術名稱。
A) Metastasis (轉移): 指惡性腫瘤細胞從原發部位擴散到身體其他部位的過程。
B) Apoptosis (細胞凋亡): 指細胞按照預設的程序，主動結束生命的過程，是程式性細胞死亡的主要形式。
第 1 題
- Match each feature of the plasmid pBR322 (at left) with one appropriate description presented (at right) (see illustration of pBR322 below). Descriptions may be used more than once.
(每個答案1分) (5%)
ampR sequence
ori sequence
tetR
BamHI sequence
PstI sequence
Prull
(a) permits selection of bacteria containing the plasmid
(b) a sequence required for packaging recombinant plasmids into bacteriophage
(c) origin of replication
(d) cleavage of the plasmid here does not affect antibiotic resistance genes
(e) insertion of foreign DNA here permits identification of bacteria containing recombinant plasmids
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核心觀念
本題考查質體載體 pBR322 的基本構造與基因選殖原理：
- ampR：編碼 β-lactamase，使細菌具有 ampicillin resistance。
- tetR：使細菌具有 tetracycline resistance。
- ori：質體複製起點，負責啟動質體 DNA 複製。
- 限制酶切位點：外來 DNA 可插入特定位點；若該位點位於抗生素抗性基因內，會造成該基因失活，形成「插入失活」。
- PvuII：位於 pBR322 上、切開後不會破壞 ampR 或 tetR 的限制酶切位點。題目中的「Prull」依 pBR322 標準圖譜應為 PvuII。
解題方法
先將功能分成三類：
- 抗生素抗性基因：用於篩選含有質體的細菌。
- ori：提供質體複製所需的起點。
- 限制酶切位點：依其是否位於抗性基因內，判斷是造成抗性基因失活，或不影響抗性基因。
pBR322 中：
- BamHI 位點位於 tetR 內，插入外來 DNA 會使 tetR 失活。
- PstI 位點位於 ampR 內，插入外來 DNA 會使 ampR 失活。
- PvuII 位點不位於 ampR 或 tetR 內，切開不影響兩個抗生素抗性基因。
因此，BamHI 與 PstI 都可利用抗性改變來辨識重組菌。
各特徵配對分析
| pBR322 特徵 | 配對描述 | 理由 |
|---|---|---|
| ampR sequence | (a) | ampR 使細菌具有 ampicillin resistance，可用 ampicillin 篩選含質體的細菌。 |
| ori sequence | (c) | ori 是 origin of replication，即質體複製起點。 |
| tetR | (a) | tetR 使細菌具有 tetracycline resistance，也能用於篩選含質體的細菌。 |
| BamHI sequence | (e) | BamHI 位點位於 tetR 內，插入外來 DNA 會使 tetR 失活；重組菌因而呈現 tetracycline-sensitive，可藉此辨識。 |
| PstI sequence | (e) | PstI 位點位於 ampR 內，插入外來 DNA 會使 ampR 失活；重組菌因而呈現 ampicillin-sensitive，可藉此辨識。 |
| PvuII sequence（題目印作 Prull） | (d) | PvuII 位點不在 ampR 或 tetR 內，於此切開不會影響抗生素抗性基因。 |
選項分析
第 2 題
- Match the protein or structural feature on the left with one appropriate description on the right.
(每個答案1分)(5%)
activator
helix-turn-helix
leucine zipper
repressor
zinc finger
(a) a positive regulator
(b) a negative regulator
(c) facilitates transcription only when bound to a signal molecule
(d) a DNA-binding structural motif found in many prokaryotic regulatory proteins
(e) a structural feature involved in protein-protein interactions between some regulatory protein monomers
(f) a protein that dissociates from DNA when bound to a signal molecule
(g) a DNA-binding structural motif found in many eukaryotic regulatory proteins
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此題考查基因調控中的蛋白質、結構域及其功能。
- activator: 激活蛋白，是一種正調控因子，能促進基因轉錄。
- 對應描述：(a) a positive regulator。
- helix-turn-helix: 螺旋-轉角-螺旋結構域。這是一種常見的 DNA 結合結構域，在原核生物的基因調控蛋白中尤為普遍，用於辨識和結合 DNA。
- 對應描述：(d) a DNA-binding structural motif found in many prokaryotic regulatory proteins。
- leucine zipper: 亮氨酸拉鏈結構域。這是一種蛋白質-蛋白質相互作用的結構域，常見於轉錄因子中，用於形成蛋白質二聚體。
第 3 題
- Match the left eukaryotic translation initiation factors with their correct function.
(每個答案1分)(4%)
eIF1
eIF2
eIF4F
eIF6
(a) This initiation factor is involved in binding tRNA to the ribosome.
(b) This initiation factor binds to the 40S subunit and inhibits reassociation of the 40S and 60S subunits.
(c) This initiation factor is a Cap binding protein.
(d) This initiation factor binds to the 60S subunit and inhibits reassociation of the 40S and 60S subunits.
(e) This initiation factor aids in ribosome scanning to locate the initiation codon.
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此題考查真核生物翻譯起始因子 (eukaryotic translation initiation factors, eIFs) 的功能。
- eIF1: 參與核糖體掃描尋找起始密碼子。
- 對應描述：(e) This initiation factor aids in ribosome scanning to locate the initiation codon。
- eIF2: 結合起始 tRNA (Met-tRNAi) 並將其輸送到 40S 核糖體亞基，是起始步驟的關鍵。
- 對應描述：(a) This initiation factor is involved in binding tRNA to the ribosome。
第 4 題
- Match thecorrect tRNA structure in right column.
(每個答案1分)(3%)
The three-dimensional shape of tRNA.
The "clover-leaf" structure of tRNA.
The formation of a stem loop structure by nucleotide base pairing.
(a) Primary structure
(b) Secondary structure
(c) Tertiary structure
(d) Quaternary structure
(e) 1-dimensional structure
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此題考查 tRNA 的結構層次。
- The three-dimensional shape of tRNA: 指的是 tRNA 在空間中的摺疊結構，這是其三級結構。
- 對應描述：(c) Tertiary structure。
- The "clover-leaf" structure of tRNA: 指的是 tRNA 在二維平面上的摺疊，形成多個莖和環，類似三葉草的形狀。這是其二級結構。
- 對應描述：(b) Secondary structure。
第 5 題
- Match the major regions found on a tRNA molecule with their correct description.
(每個答案1分)(3%)
acceptor stem
T loop
variable loop
(a) This portion of tRNA contains a number of modified uracils.
(b) This portion of tRNA base pairs with mRNA.
(c) This portion of tRNA varies in length from 4 to 13 nucleotides.
(d) This portion of tRNA has a terminal sequence of 5'-CCA-3'.
(e) This portion of tRNA contains the sequence TyC.
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此題考查 tRNA 分子的主要區域及其功能。
- acceptor stem: 這是 tRNA 的 3' 端，能夠與胺基酸結合。其末端序列是 5'-CCA-3'。
- 對應描述：(d) This portion of tRNA has a terminal sequence of 5'-CCA-3'。
- T loop (或稱 TψC loop): 包含胸苷 (thymidine) 和偽尿嘧啶 (pseudouridine) 等修飾鹼基，參與 tRNA 與核糖體和延伸因子的結合。
第 6 題
- The following figure is a diagram of a centrifuge tube showing the approximate positions of 5S, 18S, and 28S RNA after ultracentrifugation in a sucrose density gradient. (Please use a, b, or c in the right column to answer Q1 and Q2.)
(每個答案3分) (6%)
Q1. ____
Q2. ____
(a) 5S
(b) 18S
(c) 28S
🖼️【此處有附圖，請對照原卷】
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此題考查核糖體 RNA (rRNA) 在蔗糖密度梯度超離心 (sucrose density gradient ultracentrifugation) 中的沉降行為。rRNA 的沉降係數 (Svedberg units, S) 與其大小和密度有關，沉降係數越大，在梯度中沉降得越遠。
圖中顯示了離心管中不同位置的 RNA 沉降情況。通常，rRNA 的沉降係數與其大小成正比。
- 28S rRNA: 是真核生物大核糖體亞基 (60S) 的主要組分，沉降係數最大，會沉降得最遠。