109 年 國立中正大學生物醫學科學系分子生物碩士班《生物化學》

此題考驗對不同類型酶抑制劑作用機制的理解，特別是它們如何影響酶動力學參數 $K_m$ 和 $V_{max}$。

酶抑制劑主要分為競爭性、非競爭性、反競爭性以及混合型抑制。這些抑制劑與酶的結合方式不同，進而影響酶與受質的結合以及轉化為產物的速率。

• 競爭性抑制劑 (Competitive inhibitor)：此類抑制劑結構與受質相似，會與受質競爭結合酶的活性位。當抑制劑存在時，需要更高濃度的受質才能達到一半的最大反應速率，因此 $K_m$ 增加。然而，如果受質濃度足夠高，可以完全排除抑制劑，因此最大反應速率 $V_{max}$ 不變。
• 非競爭性抑制劑 (Noncompetitive inhibitor)：此類抑制劑可以結合到酶的活性位或酶-受質複合物的異位位點。它不會影響酶與受質的結合 ($K_m$ 不變)，但會降低轉化受質為產物的效率，因此 $V_{max}$ 降低。

核心觀念

Lineweaver–Burk plot 是 Michaelis–Menten 方程式的雙倒數表示法：

取倒數後：

因此：

• x 軸：$\frac{1}{[S]}$
• y 軸：$\frac{1}{v}$
• y 軸截距：$\frac{1}{V_{\max}}$
• x 軸截距：$-\frac{1}{K_m}$

其中 $[S]$ 代表基質濃度。

解題方法

題目問基質濃度 $[S]$ 最大時，在 Lineweaver–Burk 圖上的位置。

由於 x 軸不是 $[S]$，而是其倒數 $\frac{1}{[S]}$，所以：

當基質濃度趨近無限大時：

因此，最大基質濃度對應到 x 座標為 $0$ 的位置，也就是 y 軸上；在 Lineweaver–Burk 直線上，該點就是 y 軸截距。

此時反應速率趨近最大速率：

所以正確位置是 y 軸截距。

選項分析

• (A) At the top of the y axis

核心觀念

本題考查利用化學標定與蛋白酶切割結果，推定胜肽的一級結構。

• Sanger 試劑會標記胜肽的游離 N 端胺基，產生 DNP-胺基酸，因此可判定 N 端殘基。
• **羧肽酶（carboxypeptidase）**從 C 端逐一切除胺基酸，因此釋放出的第一個胺基酸就是 C 端殘基。
• Chymotrypsin主要切割芳香族胺基酸殘基的羧基端，尤其是 Phe、Tyr、Trp。
• Trypsin主要切割 Lys 或 Arg 的羧基端。
• 含硫的胺基酸為 Cys；具有明顯紫外線吸收的芳香族胺基酸為 Phe。

題目給出的胺基酸組成為 Ala、Cys、Lys、Phe、Val 各一個，因此胜肽是五胜肽，選項中的每個序列都符合組成，關鍵在於排列順序。

解題方法

1. 判定 N 端

Sanger 試劑處理後產生 DNP-Cys，表示 N 端胺基酸是 Cys：

因此可先排除 N 端不是 Cys 的選項 A、E。

2. 判定 C 端

羧肽酶處理後釋放 Val，表示 C 端胺基酸是 Val：

因此 B、C、D 的末端條件符合；A、E 的 C 端分別為 Cys、Cys，均不符合。

目前符合兩端條件的序列為：

• B：Cys-Lys-Phe-Ala-Val
• C：Cys-Ala-Lys-Phe-Val
• D：Cys-Phe-Lys-Ala-Val

3. 利用 Chymotrypsin 切割結果

Chymotrypsin 會切在 Phe 的羧基端。題目指出切割後得到：

• 一個含硫且具有紫外吸收的二胜肽
• 一個三胜肽

含硫代表二胜肽中含有 Cys；具有紫外吸收代表含有芳香族 Phe。因此二胜肽必須同時含有 Cys 與 Phe。

又因為 N 端已確定為 Cys，所以 N 端二胜肽應為：

Chymotrypsin 在 Phe 後方切割，剩餘的三胜肽則為：

故完整序列為：

4. 利用 Trypsin 驗證

Trypsin 在 Lys 的羧基端切割：

切割後得到一個三胜肽與一個二胜肽，完全符合題目敘述。

選項分析

此題考查蛋白質結構的層次以及疏水性剖面圖的計算基礎。

蛋白質的結構分為四個層次：

• 一級結構 (Primary structure)：氨基酸的線性序列。
• 二級結構 (Secondary structure)：肽鏈局部區域的規則性摺疊，如 $\alpha$-螺旋和 $\beta$-摺疊。
• 三級結構 (Tertiary structure)：整個蛋白質多肽鏈的三維空間結構，包括二級結構單元如何相互堆疊。
• 四級結構 (Quaternary structure)：由多個多肽鏈（次單元）組成的蛋白質複合物的空間結構。

核心觀念

本題考查酵素的異位抑制（allosteric inhibition）與協同性（cooperativity）。

異位抑制的定義是：抑制劑結合在酵素的異位調節部位（allosteric site），此部位不同於受質結合的活性部位（active site），使酵素構形改變，降低其催化活性。

可用下列概念判斷：

• 活性部位：受質通常在此結合並進行反應。
• 異位部位：位於活性部位以外的調節位置。
• 異位抑制：抑制劑結合異位部位，透過構形變化抑制酵素。
• 具協同性的酵素通常不符合一般的 Michaelis–Menten 動力學，反應曲線常呈現 S 型。

一般 Michaelis–Menten 方程式為：

此模型主要適用於單體酵素或各活性部位彼此獨立的酵素；具有明顯協同性的多亞基酵素通常不直接服從此關係。

解題方法

先抓住「allosteric」的核心：

抑制劑結合的位置不在受質正常結合的活性部位，而是在其他調節部位。

因此，選項中只要描述「抑制劑結合在受質結合部位以外的位置」，即符合異位抑制的定義。

選項分析

(A) Binding of an inhibitor to a site other than the substrate binding site

抑制劑結合在不同於受質結合部位的位置，正是異位抑制的定義。抑制劑結合後會誘發酵素構形改變，使活性部位對受質的親和力下降，或降低催化效率。

因此本選項正確。

(B) Binding of an inhibitor competitively to the substrate binding site

抑制劑直接與受質競爭同一個活性部位，屬於競爭性抑制（competitive inhibition），不是異位抑制。

競爭性抑制通常可表示為：

此題考查氨基酸的立體化學特性，特別是其手性 (chirality) 的來源。

手性 (Chirality) 是指一個分子及其鏡像無法疊合的性質。手性分子通常有一個手性中心，最常見的是一個連接四個不同基團的碳原子。

氨基酸的 $\alpha$-碳 (alpha-carbon)：

• 氨基酸的基本結構是中心有一個 $\alpha$-碳原子。
• $\alpha$-碳原子連接四個基團：
  1. 一個氫原子 (-H)
  2. 一個羧基 (-COOH)
  3. 一個氨基 (-NH$_2$)
  4. 一個側鏈 (R-group)，這個側鏈在不同的氨基酸中是不同的。

手性的產生：
當 $\alpha$-碳原子連接的這四個基團（-H, -COOH, -NH$_2$, R-group）彼此都不同時，這個 $\alpha$-碳原子就是一個手性中心，該氨基酸就具有手性。

例外：甘氨酸 (Glycine) 的側鏈 R-group 是 H。因此，它的 $\alpha$-碳連接了兩個氫原子，不滿足連接四個不同基團的條件，所以甘氨酸不是手性的，也沒有鏡像異構體。

此題考查對酶「週轉數」(turnover number) 的理解。

週轉數 (Turnover number, $k_{cat}$)：
週轉數是指一個酶分子在單位時間內能轉化一個受質分子為產物的平均次數。它通常表示為 $k_{cat}$，是酶催化效率的一個重要指標。
$k_{cat} = \frac{V_{max}}{[E]_T}$
其中，$V_{max}$ 是最大反應速率，$[E]_T$ 是酶的總濃度。

高週轉數的酶：
一個具有高週轉數的酶意味著它在非常短的時間內能夠催化大量的受質轉化為產物。換句話說，這種酶的催化效率非常高。

分析選項：
(A) Can easily be denatured：酶的變性 (denaturation) 是指其結構破壞導致活性喪失。週轉數高低與酶是否容易變性沒有直接關係。

核心觀念

本題考查 Michaelis–Menten 酵素動力學中 $K_m$ 的定義。

在初始反應速率條件下，Michaelis–Menten 方程式為：

其中：

• $v_0$：初始反應速率
• $V_{\max}$：酵素被底物完全飽和時的最大反應速率
• $[S]$：底物濃度
• $K_m$：Michaelis 常數

當反應速率為最大速率的一半時：

代入 Michaelis–Menten 方程式：

約去 $V_{\max}$：

整理可得：

因此，$K_m$ 的定義是「使反應速率達到 $V_{\max}/2$ 時的底物濃度」。

解題方法

直接辨認 $K_m$ 的定義即可。題目中的關鍵是：

• $K_m$ 是一種濃度
• 對象是底物濃度 $[S]$
• 其所對應的反應速率是最大速率的一半，而不是最大速率

所以正確敘述為「使反應速率達到最大反應速率一半的 $[S]$」。

選項分析

(A) The time for half of the substrate to be converted to product.

錯誤。此敘述是反應時間，單位通常為時間；$K_m$ 的單位則是濃度。$K_m$ 並非底物轉換一半所需的時間。

(B) The time for all of the substrate to be converted to product.

核心觀念

本題考查蛋白質的專一性化學裂解與修飾試劑。

其中，**溴化氰（cyanogen bromide, CNBr）**能專一性切斷甲硫胺酸（methionine, Met）殘基羧基側的肽鍵，也就是：

因此，CNBr 的切割位置是甲硫胺酸殘基的 C-terminal side（羧基側）。

CNBr 的反應具有高度專一性，常用於將完整蛋白質切割成較小的胜肽片段，以進行蛋白質定序或結構分析。

解題方法

題幹的關鍵字是：

specifically cleaves polypeptides on the carboxyl side of methionine residues

解題時先辨識「切割位置」與「胺基酸種類」：

1. 目標胺基酸是甲硫胺酸（Met）。
2. 切割位置是 Met 的羧基側。
3. 在蛋白質化學中，能專一性切割 Met 羧基側的試劑是 CNBr。

反應可表示為：

甲硫胺酸側鏈中的硫原子與 CNBr 反應，經重排與水解後，使 Met 與下一個胺基酸之間的肽鍵斷裂。切割後，原本位於 Met 羧基側的片段，其新形成的胺基端通常為同高絲胺酸內酯（homoserine lactone）衍生物。

選項分析

(A) Chymotrypsin

Chymotrypsin（胰凝乳蛋白酶）是蛋白酶，主要切斷芳香族胺基酸殘基羧基側的肽鍵，例如：

• Phenylalanine（Phe，苯丙胺酸）
• Tyrosine（Tyr，酪胺酸）
• Tryptophan（Trp，色胺酸）

其專一性來自活性部位中的疏水性結合口袋，並非專一辨認 methionine。

因此此選項錯誤。

(B) Cyanogen bromide

Cyanogen bromide（溴化氰，CNBr）專一性切斷 methionine 殘基羧基側的肽鍵：

此題考查原核生物 (prokaryotes) 和真核生物 (eukaryotes) 細胞在結構上的共性。

原核生物 (Prokaryotes)：結構簡單，沒有膜結合的細胞器，如細菌和古菌。
真核生物 (Eukaryotes)：結構複雜，具有膜結合的細胞器，如動物、植物、真菌和原生生物。

讓我們逐一分析選項中的細胞組件：

• 核糖體 (Ribosomes)：原核和真核細胞都有核糖體，它們是蛋白質合成的場所。雖然原核和真核的核糖體在大小和組成上略有不同（原核為 70S，真核為 80S），但功能相同且普遍存在。
• 葉綠體 (Chloroplasts)：葉綠體是植物和藻類進行光合作用的場所，是真核細胞的細胞器。原核生物（如藍綠菌）可以進行光合作用，但它們沒有葉綠體，而是將光合色素分布在細胞膜或細胞質中。
• 線粒體 (Mitochondria)：線粒體是真核細胞產生 ATP 的主要場所（細胞呼吸）。原核生物沒有線粒體，它們的 ATP 合成主要發生在細胞膜上。
• 細胞核 (Nucleus)：細胞核是真核生物遺傳物質 (DNA) 的所在地，有核膜包圍。

核心觀念

酵素的功能是加速生化反應，其主要機制為提供一條具有較低活化能 $E_a$ 的替代反應途徑，使反應物更容易達到過渡態。

酵素不會改變反應本身的自由能變化 $\Delta G$，也不會改變反應平衡位置。反應的自發性由下式決定：

其中 $\Delta G$ 反映反應物與生成物之間的自由能差；酵素降低的是反應途徑中的活化能，而不是反應前後的自由能差。

因此，酵素可同時加速正向與逆向反應，但不會使原本具有正 $\Delta G$ 的反應變成自發反應。

解題方法

判斷各選項時，應區分兩個概念：

• $\Delta G$：決定反應是否具有自發性，以及平衡方向。
• $E_a$：決定反應速率，代表反應物到達過渡態所需克服的能障。

酵素與受質結合後，可透過適當的空間定位、鍵結穩定化、酸鹼催化或共價催化等方式，降低過渡態的能量，形成較低活化能的反應途徑。因此正確敘述是「提供較有利的反應途徑」。

選項分析

(A) decreasing the $\Delta G$ for the reactions.

錯誤。酵素不會降低反應的 $\Delta G$。$\Delta G$ 是反應物與生成物自由能的差值，取決於反應本身及當時的濃度條件。酵素只降低活化能，因此會加快速率，但不改變反應的熱力學方向。

(B) increasing the $\Delta G$ for the reactions.

此題考查脂肪酸的性質。

脂肪酸 (Fatty acids) 是一類長鏈的羧酸。它們的結構通常包含一個長而疏水的烴鏈（烴基）和一個親水的羧基 (-COOH)。

• 烴鏈 (Hydrocarbon chain)：由碳和氫原子組成，是非極性的，因此具有疏水性 (hydrophobic)，不溶於水。
• 羧基 (Carboxyl group, -COOH)：是極性的，並且在生理 pH 下通常會去質子化形成羧酸根離子 (-COO$^-$)，帶有負電荷，因此具有親水性 (hydrophilic)。

兩親性 (Amphiphilic)：
一個分子同時具有疏水區域和親水區域的性質稱為兩親性。

飽和脂肪酸 (Saturated fatty acids)，如棕櫚酸 (palmitate, C16:0)，其烴鏈是飽和的，沒有雙鍵。

此題考查 pH 值與氫離子濃度（質子濃度）之間的關係。

pH 的定義是：
$pH = -\log_{10}[H^+]$
其中 $[H^+]$ 是氫離子濃度（通常以莫耳濃度 M 為單位）。

從這個定義，我們可以推導出氫離子濃度與 pH 的關係：
$[H^+] = 10^{-pH}$

題目給定：

• 咖啡的 pH = 5.6
• 葡萄柚汁的 pH = 2.6

計算這兩種溶液中氫離子濃度：

• 咖啡的 $[H^+]_{coffee} = 10^{-5.6}$ M
• 葡萄柚汁的 $[H^+]_{grapefruit} = 10^{-2.6}$ M

現在我們需要比較咖啡和葡萄柚汁的質子濃度。可以計算兩者濃度的比值：
$\frac{[H^+]_{coffee}}{[H^+]_{grapefruit}} = \frac{10^{-5.6}}{10^{-2.6}} = 10^{-5.6 - (-2.6)} = 10^{-5.6 + 2.6} = 10^{-3}$

這個比值是 $10^{-3}$，表示咖啡中的質子濃度是葡萄柚汁中質子濃度的 $10^{-3}$ 倍。
換句話說，咖啡中的質子濃度是葡萄柚汁中質子濃度的 $\frac{1}{1000}$ 倍。
這意味著咖啡中的質子濃度是葡萄柚汁中質子濃度的「一千倍低」。

或者，我們可以這樣看：
pH 值每降低 1 個單位，氫離子濃度就增加 10 倍。
pH 值每增加 1 個單位，氫離子濃度就降低 10 倍。

核心觀念

本題考查核苷酸（nucleotides）的主要生物功能。核苷酸不僅是核酸的基本組成單位，也參與細胞能量傳遞、氧化還原反應及生物合成反應。

核苷酸由三部分組成：

常見核苷酸及其功能包括：

• ATP、GTP：細胞內能量傳遞與能量耦合。
• NAD⁺、NADP⁺、FAD：氧化還原反應中的電子或氫傳遞者。
• DNA、RNA：儲存與傳遞遺傳資訊。
• UDP-glucose、CDP-acyl group、ATP：參與醣類、脂質、蛋白質及核苷酸等生物分子的合成。

因此，A～D 所描述的皆是核苷酸的正確功能，沒有錯誤敘述。

解題方法

題目問「哪一項敘述是錯誤的」，可逐項對照核苷酸的四大功能：

1. 是否能傳遞細胞內能量？
2. 是否參與氧化還原反應？
3. 是否能儲存遺傳資訊？
4. 是否參與生物合成反應？

若 A～D 均符合核苷酸的已知功能，則選擇「none of the above」，表示前述選項沒有錯誤。

選項分析

(A) Nucleotides mediate transport of energy within the cell.

正確。ATP 是細胞最主要的能量貨幣。ATP 水解為 ADP 與無機磷酸時，可釋放自由能，推動肌肉收縮、主動運輸及生物合成等耗能反應。

GTP 也可提供能量，例如參與蛋白質合成及訊號傳遞。因此，核苷酸確實能介導細胞內的能量傳遞。

(B) Nucleotides are involved in oxidation-reduction reactions.

正確。NAD⁺、NADP⁺ 與 FAD 都是由核苷酸衍生而來的輔酶，能在氧化還原反應中接受或提供電子。

此題考查核苷三磷酸 (nucleoside triphosphates)，特別是 ATP，攜帶能量的化學鍵形式。

核苷三磷酸，如 ATP (adenosine triphosphate)，是細胞內主要的能量載體。它們的能量儲存在磷酸基團之間的鍵中。

• 核苷三磷酸的結構：由一個含氮鹼基、一個核糖（或去氧核糖）和三個磷酸基團組成。這三個磷酸基團依次連接，形成磷酸鏈。

  • 第一個磷酸基團（連接在核糖的 5' 碳上）通過磷酸酯鍵 (phosphoester bond) 連接。
  • 第二個和第三個磷酸基團之間，以及第一個和第二個磷酸基團之間，連接的是磷酸酐鍵 (phosphoanhydride bonds)。

• 高能磷酸鍵 (High-energy phosphate bonds)：磷酸酐鍵之所以被稱為「高能鍵」，是因為它們水解時釋放的自由能很高（約 -30.5 kJ/mol 或更高，

此題考查 Watson 和 Crick 提出 DNA 雙螺旋模型所依據的關鍵實驗證據。

Watson 和 Crick 在 1953 年提出了 DNA 的雙螺旋結構模型。他們的模型是基於前人實驗工作的綜合分析，其中最關鍵的實驗數據來自：

1. Erwin Chargaff 的鹼基組成規則：發現 DNA 中腺嘌呤 (A) 的含量總是等於胸腺嘧啶 (T) 的含量，鳥糞嘌呤 (G) 的含量總是等於胞嘧啶 (C) 的含量 (A=T, G=C)。這提示了鹼基之間的配對關係。
2. Maurice Wilkins 和 Rosalind Franklin 的 X-ray diffraction (X 射線繞射) 數據：Franklin 通過對 DNA 晶體進行 X 射線繞射實驗，獲得了具有高度規律性的繞射圖案（特別是著名的「照片 51號」）。這些圖案強烈暗示 DNA 具有螺旋結構，並且其直徑、螺距和鹼基堆積的間距等關鍵參數。

Watson 和 Crick 利用這些信息，結合自己的分子模型構建，最終提出了 DNA 的雙螺旋結構模型。

核心觀念

本題考查胺基酸中 $\alpha$-胺基的結構與胺基分類。

一般胺基酸的 $\alpha$-胺基結構為：

氮原子只與一個碳原子相連，屬於一級胺（primary amine）。

脯胺酸（proline）的側鏈會與 $\alpha$-胺基氮形成五員環，使氮原子同時與兩個碳原子相連，結構可表示為：

因此脯胺酸的 $\alpha$-胺基屬於二級胺（secondary amine），不具有一級 $\alpha$-胺基。

解題方法

判斷每個選項的 $\alpha$-胺基氮是否符合：

• 氮連接一個碳，且帶有兩個氫：一級胺。
• 氮連接兩個碳，且帶有一個氫：二級胺。

脯胺酸的氮被納入環狀結構，連接 $\alpha$-碳與側鏈中的另一個碳，因此為二級胺；其餘選項的 $\alpha$-胺基仍是一般的 $\mathrm{-NH_2}$。

選項分析

• (A) glutamine（麩醯胺酸）

  麩醯胺酸的側鏈為醯胺基 $\mathrm{-CONH_2}$，但這不會改變 $\alpha$-胺基的結構。其 $\alpha$-胺基仍為一級胺，故錯誤。

• (B) arginine（精胺酸）

此題考查氨基酸側鏈在生理 pH (pH 7.0) 下的性質，特別是帶電情況。

氨基酸的側鏈 (R-group) 的性質決定了該氨基酸的特性。在 pH 7.0 時，氨基酸的 $\alpha$-氨基通常帶正電 ($-\text{NH}_3^+$)，$\alpha$-羧基通常帶負電 ($-\text{COO}^-$)，形成兩性離子 (zwitterion)。除了這兩個基團外，某些氨基酸的側鏈本身也可能帶電，或者具有極性。

我們需要找出側鏈在 pH 7.0 時帶電的氨基酸：

• 非極性側鏈 (Nonpolar side chains)：

  • (A) Leu (Leucine, 亮氨酸)：-CH$_2$-CH-(CH$_3$)$_2$。這是非極性的烴基。
  • (B) Ala (Alanine, 丙氨酸)：-CH$_3$。這是非極性的烴基。
  • (C) Met (Methionine, 甲硫氨酸)：-CH$_2$-CH$_2$-S-CH$_3$。這是非極性的，雖然含有硫，但硫的電負性不高，且與碳形成共價鍵，整體上是非極性的。
  • (D) Trp (Tryptophan, 色氨酸)：其側鏈含有一個吲哚環，這是一個芳香環系統。雖然含有氮原子，但其芳香性使其整體上呈現非極性或弱極性，在 pH 7.0 時不帶電。

• 極性側鏈 (Polar side chains)：

  • 帶電的極性側鏈：
    • 酸性氨基酸：Asp (Aspartic acid, 天冬氨酸), Glu (Glutamic acid, 穀氨酸)。

核心觀念

本題考查「蛋白質結構與功能的主要決定因素」。

蛋白質的基本結構層次如下：

1. 一級結構（primary structure）：胺基酸排列順序。
2. 二級結構（secondary structure）：例如 $\alpha$-螺旋與 $\beta$-摺板。
3. 三級結構（tertiary structure）：單一多肽鏈整體的三維摺疊。
4. 四級結構（quaternary structure）：多條多肽鏈組成的複合體。

蛋白質的胺基酸序列會決定各胺基酸側鏈的相對位置，進而影響疏水作用、氫鍵、離子作用、凡得瓦力與二硫鍵等分子間作用力，使多肽鏈形成特定的三維結構。三維結構再決定蛋白質的功能、穩定性、溶解度與與其他分子的交互作用。

因此，蛋白質的特性最根本地受到其胺基酸序列影響。

解題方法

判斷各選項是否直接決定蛋白質的結構與功能：

• 若因素直接改變多肽鏈中胺基酸的排列，就會大幅影響蛋白質摺疊與功能。
• 若只改變胺基酸種類的比例，卻沒有指定排列順序，資訊不足以決定三維結構。
• 若因素位於基因表現或翻譯系統層次，通常是間接影響蛋白質。
• 若因素是蛋白質普遍共有的結構特徵，則不如特定胺基酸序列具有決定性。

依此判斷，最直接且影響最全面的是胺基酸序列。

選項分析

(A) the amino-acid sequence

正確。

胺基酸序列就是蛋白質的一級結構。序列中的每一個胺基酸都可能影響多肽鏈的局部結構與整體摺疊，例如：

• 疏水性胺基酸傾向埋藏於蛋白質內部；
• 帶電側鏈會形成離子鍵或與溶劑作用；
• 甘胺酸具有高度柔軟性；
• 脯胺酸會限制多肽鏈的旋轉，常破壞規則的 $\alpha$-螺旋；
• 半胱胺酸之間可形成二硫鍵，穩定蛋白質結構。

即使只更換一個胺基酸，也可能造成顯著影響。例如人類血紅素 $\beta$ 鏈的單一胺基酸置換，會導致鐮刀型紅血球疾病。因此，胺基酸序列對個別蛋白質的特性具有最戲劇性的影響。

(B) the amino-acid composition

錯誤。

胺基酸組成是指蛋白質中各種胺基酸的種類與數量，例如含有多少個胺基酸、多少個帶電胺基酸或多少個疏水性胺基酸。

此題考查蛋白質在紫外光區域 (UV region) 的吸光特性，以及這種吸光性來源於哪類氨基酸。

蛋白質對約 280 nm 波長的紫外光具有較強的吸收能力。這個波長是計算蛋白質濃度時常用的波長，例如使用分光光度計。

這種吸光性主要歸因於蛋白質中存在的特定氨基酸殘基，它們的側鏈能夠吸收 280 nm 的紫外光。

• 芳香族氨基酸 (Aromatic amino acids)：
  • 酪氨酸 (Tyrosine, Tyr)：其側鏈含有苯酚基團 (phenol group)，在 275 nm 左右有較強的吸收。
  • 色氨酸 (Tryptophan, Trp)：其側鏈含有吲哚環 (indole ring)，在 280 nm 左右有最強的吸收。
  • 苯丙氨酸 (Phenylalanine, Phe)：其側鏈含有苯環，在 260 nm 左右有較弱的吸收。

此題考查蛋白質分離技術的原理，特別是基於蛋白質等電點 (pI) 的分離方法。

等電點 (Isoelectric point, pI)：是指蛋白質的淨電荷為零時的 pH 值。

• 當溶液 pH < pI 時，蛋白質帶淨正電荷。
• 當溶液 pH > pI 時，蛋白質帶淨負電荷。

蛋白質分離技術：

(A) Ion-exchange chromatography (離子交換層析)：根據蛋白質的淨電荷分離。在一個特定的 pH 值下，帶正電荷的蛋白質會結合到陰離子交換樹脂上，帶負電荷的蛋白質會結合到陽離子交換樹脂上。選擇合適的 pH 值和離子強度可以實現分離。雖然 pH 值會影響蛋白質電荷，但 pI 本身不是主要分離依據，而是在此 pH 下的淨電荷。
(B) Gel filtration chromatography (膠體過濾層析/尺寸排阻層析)：根據蛋白質的分子大小（分子量）進行分離。

此題考查膠體過濾層析 (gel filtration chromatography)，也稱為尺寸排阻層析 (size exclusion chromatography)，其分離原理是根據蛋白質的分子大小（通常是分子量）。

膠體過濾層析原理：
層析柱內填充有具有特定孔徑的惰性凝膠顆粒。

• 大分子：如果蛋白質的分子量太大，無法進入凝膠顆粒的孔隙，它將在凝膠顆粒之間流動，沿著流動相（緩衝液）直接通過層析柱，因此會最先洗脫出來。
• 小分子：如果蛋白質的分子量很小，它可以進入凝膠顆粒的大部分孔隙，在柱子中停留的時間最長，因此會最後洗脫出來。
• 中等分子：分子量介於兩者之間的蛋白質，會根據其能進入孔隙的程度，在最早洗脫（大分子）和最後洗脫（小分子）之間被分離。

此題考查蛋白質二級結構中 $\beta$-摺疊 (beta-sheet) 的結構特徵，特別是「平行」和「反平行」的區別。

$\beta$-摺疊 (Beta-sheet) 是由多條肽鏈（或同一肽鏈的不同片段）排列在一起形成的平面或近平面結構。這些肽鏈被稱為 $\beta$-鏈 (beta-strands)。

• 肽鏈的「方向」：在蛋白質結構中，每條肽鏈都有一個方向，通常用 N-端到 C-端的方向表示。
• 氫鍵 (Hydrogen bonds)：$\beta$-摺疊的穩定性來自於相鄰 $\beta$-鏈之間肽鍵的羰基氧 (C=O) 和氨基氫 (N-H) 之間形成的氫鍵。

平行 $\beta$-摺疊 (Parallel $\beta$-sheet)：
在平行 $\beta$-摺疊中，相鄰的 $\beta$-鏈的「方向」是相同的，即它們都從 N-端指向 C-端，或者都從 C-端指向 N-端。
在這種結構中，氫鍵的形成是「傾斜」的，即肽鍵的 N-H 和 C=O 之間形成氫鍵的距離較長，這使得平行 $\beta$-摺疊相對不太穩定。

反平行 $\beta$-摺疊 (Antiparallel $\beta$-sheet)：
在反平行 $\beta$-摺疊中，相鄰的 $\beta$-鏈的「方向」是相反的。一條肽鏈從 N-端指向 C-端，而相鄰的肽鏈則從 C-端指向 N-端。

此題考查保守性取代 (conservative substitution) 的概念，特別是在同源蛋白質中。

同源蛋白質 (Homologous proteins)：指通過演化而來的具有相似序列和功能的蛋白質。它們的相似性表明它們可能有一個共同的祖先。

保守性取代 (Conservative substitution)：是指在同源蛋白質序列比對中，一個氨基酸被另一個性質相似的氨基酸所取代。這種取代通常不會對蛋白質的結構和功能產生嚴重影響，因為它們具有相似的化學性質，如大小、電荷、極性或疏水性。

題目要求找出最有可能取代 Glu (穀氨酸) 的保守性取代氨基酸。
Glu (穀氨酸) 的側鏈是：-CH$_2$-CH$_2$-COOH。

• 性質：酸性氨基酸，側鏈是羧酸，帶有負電荷（在生理 pH 下）。它是一個極性、親水的氨基酸。

我們需要尋找一個性質與 Glu 最相似的氨基酸。

分析選項：
(A) Asp (Aspartic acid, 天冬氨酸)：側鏈是 -CH$_2$-COOH。
* 性質：與 Glu 一樣，Asp 也是酸性氨基酸，側鏈是羧酸，帶有負電荷（在生理 pH 下）。
* 區別：Asp 的側鏈比 Glu 少一個亞甲基 (-CH$_2$-)。

此題考查分子伴侶 (chaperone) 或分子伴侶系統 (chaperonin system) 的功能。

分子伴侶 (Chaperones) 是一類蛋白質，它們協助其他蛋白質正確摺疊，防止蛋白質聚集，並有時協助蛋白質解摺疊和再摺疊。它們本身不參與蛋白質的最終結構或功能。

分子伴侶系統 (Chaperonin system)，例如 GroEL/GroES 系統，是其中一類重要的分子伴侶。它們通常包含一個空腔，可以容納錯誤摺疊的蛋白質，並在 ATP 的作用下，提供一個受控的環境，幫助蛋白質進入其最低能量狀態（即正確摺疊的狀態）。

分析選項：
(A) helps fold some proteins in their lowest energy state.：這是分子伴侶（包括分子伴侶系統）的主要功能之一。它們通過提供一個受保護的環境，並在 ATP 驅動下進行構象變化，來幫助蛋白質達到其最穩定的摺疊狀態（最低能量狀態）。
(B) is required for all proteins to fold properly.：這是不正確的。

核心觀念

本題考查 Michaelis–Menten 酵素動力學中 $K_m$ 的定義。其基本速率方程式為：

其中：

• $v$：初始反應速率
• $V_{\max}$：酵素被底物完全飽和時的最大反應速率
• $[S]$：底物濃度
• $K_m$：Michaelis 常數

$K_m$ 的正式定義是：使反應速率達到最大速率一半時的底物濃度。

解題方法

令反應速率為最大速率的一半：

代入 Michaelis–Menten 方程式：

約去 $V_{\max}$：

交叉相乘：

因此：

所以，$K_m$ 就是使反應速率等於 $\frac{1}{2}V_{\max}$ 時的底物濃度。

選項分析

• (A) The time for half of the substrate to be converted to product.

  錯誤。這描述的是「一半底物轉換成產物所需的時間」，屬於反應時間或半衰期概念。$K_m$ 的單位是濃度，例如 $M$ 或 $mM$，不是時間單位。

• (B) The time for all of the substrate to be converted to product.

核心觀念

Lineweaver–Burk plot 是 Michaelis–Menten 方程式的雙倒數表示法：

取倒數後：

因此：

• x 軸：$\frac{1}{[S]}$
• y 軸：$\frac{1}{v}$
• y 軸截距：$\frac{1}{V_{\max}}$
• x 軸截距：$-\frac{1}{K_m}$

其中 $[S]$ 代表基質濃度。

解題方法

題目問基質濃度 $[S]$ 最大時，在 Lineweaver–Burk 圖上的位置。

由於 x 軸不是 $[S]$，而是其倒數 $\frac{1}{[S]}$，所以：

當基質濃度趨近無限大時：

因此，最大基質濃度對應到 x 座標為 $0$ 的位置，也就是 y 軸上；在 Lineweaver–Burk 直線上，該點就是 y 軸截距。

此時反應速率趨近最大速率：

所以正確位置是 y 軸截距。

選項分析

• (A) At the top of the y axis

核心觀念

本題考查利用化學標定與蛋白酶切割結果，推定胜肽的一級結構。

• Sanger 試劑會標記胜肽的游離 N 端胺基，產生 DNP-胺基酸，因此可判定 N 端殘基。
• **羧肽酶（carboxypeptidase）**從 C 端逐一切除胺基酸，因此釋放出的第一個胺基酸就是 C 端殘基。
• Chymotrypsin主要切割芳香族胺基酸殘基的羧基端，尤其是 Phe、Tyr、Trp。
• Trypsin主要切割 Lys 或 Arg 的羧基端。
• 含硫的胺基酸為 Cys；具有明顯紫外線吸收的芳香族胺基酸為 Phe。

題目給出的胺基酸組成為 Ala、Cys、Lys、Phe、Val 各一個，因此胜肽是五胜肽，選項中的每個序列都符合組成，關鍵在於排列順序。

解題方法

1. 判定 N 端

Sanger 試劑處理後產生 DNP-Cys，表示 N 端胺基酸是 Cys：

因此可先排除 N 端不是 Cys 的選項 A、E。

2. 判定 C 端

羧肽酶處理後釋放 Val，表示 C 端胺基酸是 Val：

因此 B、C、D 的末端條件符合；A、E 的 C 端分別為 Cys、Cys，均不符合。

目前符合兩端條件的序列為：

• B：Cys-Lys-Phe-Ala-Val
• C：Cys-Ala-Lys-Phe-Val
• D：Cys-Phe-Lys-Ala-Val

3. 利用 Chymotrypsin 切割結果

Chymotrypsin 會切在 Phe 的羧基端。題目指出切割後得到：

• 一個含硫且具有紫外吸收的二胜肽
• 一個三胜肽

含硫代表二胜肽中含有 Cys；具有紫外吸收代表含有芳香族 Phe。因此二胜肽必須同時含有 Cys 與 Phe。

又因為 N 端已確定為 Cys，所以 N 端二胜肽應為：

Chymotrypsin 在 Phe 後方切割，剩餘的三胜肽則為：

故完整序列為：

4. 利用 Trypsin 驗證

Trypsin 在 Lys 的羧基端切割：

切割後得到一個三胜肽與一個二胜肽，完全符合題目敘述。

選項分析

此題考查蛋白質結構層次與疏水性剖面圖的關係。

疏水性剖面圖 (Hydrophobicity profile) 是指蛋白質序列中每個氨基酸殘基的疏水性值隨位置變化的圖。這個值是基於氨基酸的側鏈性質來計算的。

• 一級結構 (Primary structure)：氨基酸的線性序列。這是計算疏水性剖面圖的直接基礎，因為每個位置的氨基酸種類決定了其疏水性值。

核心觀念

本題考查酵素的異位抑制（allosteric inhibition）與協同性（cooperativity）。

異位抑制的定義是：抑制劑結合在酵素的異位調節部位（allosteric site），此部位不同於受質結合的活性部位（active site），使酵素構形改變，降低其催化活性。

可用下列概念判斷：

• 活性部位：受質通常在此結合並進行反應。
• 異位部位：位於活性部位以外的調節位置。
• 異位抑制：抑制劑結合異位部位，透過構形變化抑制酵素。
• 具協同性的酵素通常不符合一般的 Michaelis–Menten 動力學，反應曲線常呈現 S 型。

一般 Michaelis–Menten 方程式為：

此模型主要適用於單體酵素或各活性部位彼此獨立的酵素；具有明顯協同性的多亞基酵素通常不直接服從此關係。

解題方法

先抓住「allosteric」的核心：

抑制劑結合的位置不在受質正常結合的活性部位，而是在其他調節部位。

因此，選項中只要描述「抑制劑結合在受質結合部位以外的位置」，即符合異位抑制的定義。

選項分析

(A) Binding of an inhibitor to a site other than the substrate binding site

抑制劑結合在不同於受質結合部位的位置，正是異位抑制的定義。抑制劑結合後會誘發酵素構形改變，使活性部位對受質的親和力下降，或降低催化效率。

因此本選項正確。

(B) Binding of an inhibitor competitively to the substrate binding site

抑制劑直接與受質競爭同一個活性部位，屬於競爭性抑制（competitive inhibition），不是異位抑制。

競爭性抑制通常可表示為：

此題考查氨基酸手性 (chirality) 的來源。

氨基酸的 $\alpha$-碳原子連接四個不同的基團：氫原子 (-H)，羧基 (-COOH)，氨基 (-NH$_2$)，以及一個側鏈 (R-group)。
當這四個基團都不同時，$\alpha$-碳原子就是一個手性中心，導致氨基酸具有手性。
唯一的例外是甘氨酸，其側鏈 R-group 是 H，所以 $\alpha$-碳連接了兩個氫原子，不是手性中心。

此題考查酶的週轉數 (turnover number, $k_{cat}$) 的意義。

週轉數是指一個酶分子在單位時間內能催化轉化多少個受質分子為產物。
高週轉數意味著酶的催化效率非常高，能在短時間內處理大量的受質。

核心觀念

本題考查 Michaelis–Menten 酵素動力學中 $K_m$ 的定義。

在初始反應速率條件下，Michaelis–Menten 方程式為：

其中：

• $v_0$：初始反應速率
• $V_{\max}$：酵素被底物完全飽和時的最大反應速率
• $[S]$：底物濃度
• $K_m$：Michaelis 常數

當反應速率為最大速率的一半時：

代入 Michaelis–Menten 方程式：

約去 $V_{\max}$：

整理可得：

因此，$K_m$ 的定義是「使反應速率達到 $V_{\max}/2$ 時的底物濃度」。

解題方法

直接辨認 $K_m$ 的定義即可。題目中的關鍵是：

• $K_m$ 是一種濃度
• 對象是底物濃度 $[S]$
• 其所對應的反應速率是最大速率的一半，而不是最大速率

所以正確敘述為「使反應速率達到最大反應速率一半的 $[S]$」。

選項分析

(A) The time for half of the substrate to be converted to product.

錯誤。此敘述是反應時間，單位通常為時間；$K_m$ 的單位則是濃度。$K_m$ 並非底物轉換一半所需的時間。

(B) The time for all of the substrate to be converted to product.

核心觀念

本題考查蛋白質的專一性化學裂解與修飾試劑。

其中，**溴化氰（cyanogen bromide, CNBr）**能專一性切斷甲硫胺酸（methionine, Met）殘基羧基側的肽鍵，也就是：

因此，CNBr 的切割位置是甲硫胺酸殘基的 C-terminal side（羧基側）。

CNBr 的反應具有高度專一性，常用於將完整蛋白質切割成較小的胜肽片段，以進行蛋白質定序或結構分析。

解題方法

題幹的關鍵字是：

specifically cleaves polypeptides on the carboxyl side of methionine residues

解題時先辨識「切割位置」與「胺基酸種類」：

1. 目標胺基酸是甲硫胺酸（Met）。
2. 切割位置是 Met 的羧基側。
3. 在蛋白質化學中，能專一性切割 Met 羧基側的試劑是 CNBr。

反應可表示為：

甲硫胺酸側鏈中的硫原子與 CNBr 反應，經重排與水解後，使 Met 與下一個胺基酸之間的肽鍵斷裂。切割後，原本位於 Met 羧基側的片段，其新形成的胺基端通常為同高絲胺酸內酯（homoserine lactone）衍生物。

選項分析

(A) Chymotrypsin

Chymotrypsin（胰凝乳蛋白酶）是蛋白酶，主要切斷芳香族胺基酸殘基羧基側的肽鍵，例如：

• Phenylalanine（Phe，苯丙胺酸）
• Tyrosine（Tyr，酪胺酸）
• Tryptophan（Trp，色胺酸）

其專一性來自活性部位中的疏水性結合口袋，並非專一辨認 methionine。

因此此選項錯誤。

(B) Cyanogen bromide

Cyanogen bromide（溴化氰，CNBr）專一性切斷 methionine 殘基羧基側的肽鍵：

此題考查原核生物和真核生物共有的細胞組件。

• 核糖體 (Ribosomes)：存在於兩者中，用於蛋白質合成。
• DNA：所有生物的遺傳物質。
• RNA：參與遺傳信息傳遞和蛋白質合成。

核心觀念

酵素的功能是加速生化反應，其主要機制為提供一條具有較低活化能 $E_a$ 的替代反應途徑，使反應物更容易達到過渡態。

酵素不會改變反應本身的自由能變化 $\Delta G$，也不會改變反應平衡位置。反應的自發性由下式決定：

其中 $\Delta G$ 反映反應物與生成物之間的自由能差；酵素降低的是反應途徑中的活化能，而不是反應前後的自由能差。

因此，酵素可同時加速正向與逆向反應，但不會使原本具有正 $\Delta G$ 的反應變成自發反應。

解題方法

判斷各選項時，應區分兩個概念：

• $\Delta G$：決定反應是否具有自發性，以及平衡方向。
• $E_a$：決定反應速率，代表反應物到達過渡態所需克服的能障。

酵素與受質結合後，可透過適當的空間定位、鍵結穩定化、酸鹼催化或共價催化等方式，降低過渡態的能量，形成較低活化能的反應途徑。因此正確敘述是「提供較有利的反應途徑」。

選項分析

(A) decreasing the $\Delta G$ for the reactions.

錯誤。酵素不會降低反應的 $\Delta G$。$\Delta G$ 是反應物與生成物自由能的差值，取決於反應本身及當時的濃度條件。酵素只降低活化能，因此會加快速率，但不改變反應的熱力學方向。

(B) increasing the $\Delta G$ for the reactions.

此題考查脂肪酸的性質。

脂肪酸具有一個長而疏水的烴鏈，以及一個親水的羧基。這種同時具有疏水和親水部分的特性稱為兩親性 (amphiphilic)。

此題考查 pH 與氫離子濃度 ($[H^+]$) 的關係。

$pH = -\log_{10}[H^+]$，所以 $[H^+] = 10^{-pH}$。

咖啡 pH = 5.6 $\implies [H^+]_{coffee} = 10^{-5.6}$ M
葡萄柚汁 pH = 2.6 $\implies [H^+]_{grapefruit} = 10^{-2.6}$ M

核心觀念

本題考查核苷酸（nucleotides）的主要生物功能。核苷酸不僅是核酸的基本組成單位，也參與細胞能量傳遞、氧化還原反應及生物合成反應。

核苷酸由三部分組成：

常見核苷酸及其功能包括：

• ATP、GTP：細胞內能量傳遞與能量耦合。
• NAD⁺、NADP⁺、FAD：氧化還原反應中的電子或氫傳遞者。
• DNA、RNA：儲存與傳遞遺傳資訊。
• UDP-glucose、CDP-acyl group、ATP：參與醣類、脂質、蛋白質及核苷酸等生物分子的合成。

因此，A～D 所描述的皆是核苷酸的正確功能，沒有錯誤敘述。

解題方法

題目問「哪一項敘述是錯誤的」，可逐項對照核苷酸的四大功能：

1. 是否能傳遞細胞內能量？
2. 是否參與氧化還原反應？
3. 是否能儲存遺傳資訊？
4. 是否參與生物合成反應？

若 A～D 均符合核苷酸的已知功能，則選擇「none of the above」，表示前述選項沒有錯誤。

選項分析

(A) Nucleotides mediate transport of energy within the cell.

正確。ATP 是細胞最主要的能量貨幣。ATP 水解為 ADP 與無機磷酸時，可釋放自由能，推動肌肉收縮、主動運輸及生物合成等耗能反應。

GTP 也可提供能量，例如參與蛋白質合成及訊號傳遞。因此，核苷酸確實能介導細胞內的能量傳遞。

(B) Nucleotides are involved in oxidation-reduction reactions.

正確。NAD⁺、NADP⁺ 與 FAD 都是由核苷酸衍生而來的輔酶，能在氧化還原反應中接受或提供電子。

此題考查核苷三磷酸（如 ATP）儲存能量的鍵。

核苷三磷酸中，磷酸基團之間的磷酸酐鍵 (phosphoanhydride bonds) 是高能鍵，水解時釋放大量能量。

此題考查 Watson 和 Crick 建立 DNA 雙螺旋模型所依據的實驗證據。

X 射線繞射 (X-ray diffraction) 實驗，特別是 Rosalind Franklin 的數據，提供了 DNA 具有螺旋結構的關鍵證據，包括其直徑和螺距等參數。

核心觀念

本題考查胺基酸中 $\alpha$-胺基的結構與胺基分類。

一般胺基酸的 $\alpha$-胺基結構為：

氮原子只與一個碳原子相連，屬於一級胺（primary amine）。

脯胺酸（proline）的側鏈會與 $\alpha$-胺基氮形成五員環，使氮原子同時與兩個碳原子相連，結構可表示為：

因此脯胺酸的 $\alpha$-胺基屬於二級胺（secondary amine），不具有一級 $\alpha$-胺基。

解題方法

判斷每個選項的 $\alpha$-胺基氮是否符合：

• 氮連接一個碳，且帶有兩個氫：一級胺。
• 氮連接兩個碳，且帶有一個氫：二級胺。

脯胺酸的氮被納入環狀結構，連接 $\alpha$-碳與側鏈中的另一個碳，因此為二級胺；其餘選項的 $\alpha$-胺基仍是一般的 $\mathrm{-NH_2}$。

選項分析

• (A) glutamine（麩醯胺酸）

  麩醯胺酸的側鏈為醯胺基 $\mathrm{-CONH_2}$，但這不會改變 $\alpha$-胺基的結構。其 $\alpha$-胺基仍為一級胺，故錯誤。

• (B) arginine（精胺酸）

此題考查氨基酸側鏈在 pH 7.0 下的帶電情況。

核心觀念

本題考查「蛋白質結構與功能的主要決定因素」。

蛋白質的基本結構層次如下：

1. 一級結構（primary structure）：胺基酸排列順序。
2. 二級結構（secondary structure）：例如 $\alpha$-螺旋與 $\beta$-摺板。
3. 三級結構（tertiary structure）：單一多肽鏈整體的三維摺疊。
4. 四級結構（quaternary structure）：多條多肽鏈組成的複合體。

蛋白質的胺基酸序列會決定各胺基酸側鏈的相對位置，進而影響疏水作用、氫鍵、離子作用、凡得瓦力與二硫鍵等分子間作用力，使多肽鏈形成特定的三維結構。三維結構再決定蛋白質的功能、穩定性、溶解度與與其他分子的交互作用。

因此，蛋白質的特性最根本地受到其胺基酸序列影響。

解題方法

判斷各選項是否直接決定蛋白質的結構與功能：

• 若因素直接改變多肽鏈中胺基酸的排列，就會大幅影響蛋白質摺疊與功能。
• 若只改變胺基酸種類的比例，卻沒有指定排列順序，資訊不足以決定三維結構。
• 若因素位於基因表現或翻譯系統層次，通常是間接影響蛋白質。
• 若因素是蛋白質普遍共有的結構特徵，則不如特定胺基酸序列具有決定性。

依此判斷，最直接且影響最全面的是胺基酸序列。

選項分析

(A) the amino-acid sequence

正確。

胺基酸序列就是蛋白質的一級結構。序列中的每一個胺基酸都可能影響多肽鏈的局部結構與整體摺疊，例如：

• 疏水性胺基酸傾向埋藏於蛋白質內部；
• 帶電側鏈會形成離子鍵或與溶劑作用；
• 甘胺酸具有高度柔軟性；
• 脯胺酸會限制多肽鏈的旋轉，常破壞規則的 $\alpha$-螺旋；
• 半胱胺酸之間可形成二硫鍵，穩定蛋白質結構。

即使只更換一個胺基酸，也可能造成顯著影響。例如人類血紅素 $\beta$ 鏈的單一胺基酸置換，會導致鐮刀型紅血球疾病。因此，胺基酸序列對個別蛋白質的特性具有最戲劇性的影響。

(B) the amino-acid composition

錯誤。

胺基酸組成是指蛋白質中各種胺基酸的種類與數量，例如含有多少個胺基酸、多少個帶電胺基酸或多少個疏水性胺基酸。

此題考查蛋白質在 280 nm 的紫外吸收來源。

蛋白質在 280 nm 的紫外吸收主要來自其側鏈含有共軛 $\pi$ 電子系統的芳香族氨基酸，主要是色氨酸 (Trp) 和酪氨酸 (Tyr)。

此題考查基於蛋白質等電點 (pI) 分離蛋白質的技術。

等電聚焦 (Isoelectric focusing) 是一種技術，利用蛋白質在 pH 梯度中的移動特性來分離。當蛋白質移動到其等電點 (pI) 的 pH 值時，其淨電荷為零，停止移動。因此，蛋白質根據其 pI 值被分離。

此題考查膠體過濾層析 (gel filtration chromatography) 的原理。

膠體過濾層析根據蛋白質的分子大小進行分離。較大的分子無法進入凝膠顆粒的孔隙，因此它們會沿著流動相直接通過柱子，最先洗脫出來。

此題考查 $\beta$-摺疊 (beta-sheet) 中「平行」和「反平行」的定義。

這兩個術語指的是相鄰 $\beta$-鏈的相對方向。

• 平行 (Parallel)：相鄰 $\beta$-鏈的 N-端到 C-端方向相同。
• 反平行 (Antiparallel)：相鄰 $\beta$-鏈的 N-端到 C-端方向相反。

此題考查同源蛋白質中的保守性取代。

Glu (穀氨酸) 是一個酸性氨基酸，側鏈為 -CH$_2$-CH$_2$-COOH，帶負電荷。
Asp (天冬氨酸) 的側鏈為 -CH$_2$-COOH，也是酸性氨基酸，帶負電荷。

此題考查分子伴侶系統 (chaperonin) 的功能。

分子伴侶系統（如 GroEL/GroES）的主要功能是協助蛋白質正確摺疊，將蛋白質引導至其最低能量狀態。它們提供一個受控的環境，防止錯誤摺疊和聚集。