111 年 國立中山大學生物科學系碩士班乙組《分子生物學》

核心觀念

本題考查染色質結構與真核基因轉錄活性的關係。常染色質通常較鬆散，轉錄因子與 RNA 聚合酶較容易接近 DNA，因此基因較容易被轉錄；異染色質則較緊密，通常與較低的轉錄活性相關。

組蛋白乙醯化通常會減弱組蛋白與 DNA 之間的作用，使染色質較為開放，有利於轉錄；組蛋白去乙醯化則通常促進染色質緊縮，抑制轉錄。

解題方法

判斷各選項所描述的基因組位置或染色質狀態，是否讓轉錄機制更容易接近 DNA。題目問的是「最可能被轉錄」，因此應選擇與染色質開放、轉錄活性較高相關的區域。

選項分析

• (A) In the telomeric region of a chromosome.
  錯誤。端粒附近常有轉錄抑制與染色質沉默現象，基因通常不如常染色質區域活躍。

核心觀念

姊妹染色分體（sister chromatids）是同一條染色體完成 DNA 複製後形成的兩個複本，通常在著絲點處相連。它們的遺傳資訊相同，直到細胞分裂時才分離，分配到不同的子細胞。

姊妹染色分體與同源染色體（homologous chromosomes）不同：同源染色體是一對分別來自父方與母方、基因座相同但等位基因不一定相同的染色體。

解題方法

先辨認題目問的是「同一條染色體複製後形成的兩個相連複本」，還是「一對同類型、分別來自雙親的染色體」。前者是姊妹染色分體，後者是同源染色體。

再檢查選項是否把染色體的倍數性錯誤地套用到姊妹染色分體。單倍體或二倍體描述的是細胞具有幾套染色體；姊妹染色分體則描述一條染色體複製後的兩個相連複本。

選項分析

核心觀念

本題考查不同種類小 RNA 的主要功能，以及哪一種直接參與核糖體生合成。核糖體生合成包括核糖體 RNA（rRNA）的加工與化學修飾，以及核糖體次單元的組裝；其中許多步驟在核仁中進行。

小核仁 RNA（small nucleolar RNA，snoRNA）會與蛋白質形成小核仁核糖核蛋白複合體（snoRNP），協助 rRNA 的加工與修飾，例如引導 2′-O-甲基化及假尿苷化，因此參與核糖體生合成。

解題方法

判斷各選項的主要作用位置與功能：

• 核仁及 rRNA 加工、修飾：與核糖體生合成相關。
• 剪接、翻譯或基因表現調控：屬於其他 RNA 的主要功能。

符合核仁與 rRNA 加工修飾功能的是 snoRNA，因此選擇（A）。

選項分析

• (A) Small nucleolar RNA：正確。 snoRNA 引導 rRNA 的加工及化學修飾，是核糖體生合成的重要參與者。
• **(B) Transfer RNA：錯誤。

核心觀念

真核生物 DNA 複製由複製叉上的多種 DNA 聚合酶分工完成。DNA 聚合酶只能沿新生 DNA 的 $5' \to 3'$ 方向延伸，因此兩股模板的複製方式不同：

• 領先股的合成方向與複製叉前進方向一致，可連續延伸。
• 落後股的合成方向與複製叉前進方向相反，須以多個岡崎片段分段合成。

「持續合成能力」（processivity）指聚合酶與 DNA 模板結合後，能在不脫離模板的情況下連續加入許多核苷酸。真核生物領先股的主要延伸酵素是 DNA 聚合酶 $\varepsilon$（epsilon）。

解題方法

先依題幹辨認兩個關鍵詞：「真核生物」與「領先股合成」。真核 DNA 複製時，DNA 聚合酶 $\alpha$–引子酶複合體負責合成 RNA–DNA 引子，提供延伸起點；之後由 DNA 聚合酶 $\varepsilon$ 主要延伸領先股。落後股則主要由 DNA 聚合酶 $\delta$ 延伸岡崎片段。

因此，題目問的是領先股的主要持續性合成酵素，答案為 DNA 聚合酶 $\varepsilon$。

選項分析

• (A) DNA 聚合酶 $\alpha$：錯誤。 DNA 聚合酶 $\alpha$ 與引子酶共同製造 RNA–DNA 引子，負責啟動 DNA 合成；

核心觀念

本題比較的是：在一般日常生理與環境條件下，各類 DNA 損傷或致突變事件發生的常見程度。判斷重點是「發生頻率」，不是「造成的傷害有多嚴重」。

DNA 鹼基可因自發性化學反應、細胞代謝產生的活性氧，以及環境中的紫外線而改變。相較之下，DNA 雙股斷裂需要兩條股在相近位置都失去連續性，形成條件較嚴格，日常發生頻率較低。

此外，題目將互變異構也納入比較，採用的是較廣義的「影響 DNA 正確配對、具有致突變潛力的事件」，不能僅因互變異構通常不是持久的化學病灶，就將它選為最不常見。

解題方法

依各選項的形成機制，比較它們是否容易在日常條件下發生：

• 自發性鹼基變化：脫胺與互變異構，無須特殊外來刺激即可發生。
• 代謝相關損傷：活性氧引起的鹼基氧化或羥基化，是細胞持續面對的損傷來源。
• 環境相關損傷：紫外線可使日照暴露細胞形成嘧啶二聚體。
• DNA 骨架的嚴重破壞：雙股斷裂通常涉及較強的損傷、相近位置的多重損傷，或複製叉崩解，發生頻率較低。

因此，本題選擇 (A) 雙股斷裂。各類事件的實際頻率會受到細胞種類、是否進行複製及紫外線暴露量影響，不宜將不同條件下的數值直接當成固定排序。

選項分析

(A) Double strand breaks：雙股斷裂——正確。

雙股斷裂是 DNA 兩條股在相近位置皆斷裂，使雙股 DNA 的連續性中斷。其來源包括游離輻射、相近位置的單股損傷，以及複製叉遇到損傷後崩解。

單一鹼基發生化學變化或單股斷裂，並不等於雙股斷裂。**雙股斷裂的形成條件較嚴格，因此在一般日常條件下，相較於其他選項較少發生。**它雖然可能造成染色體重排、遺傳資訊流失與細胞死亡，但這是損傷後果嚴重，不代表發生頻率高。

(B) Hydroxylation：羥基化——錯誤。

核心觀念

本題考查細胞在 S 期遭遇 DNA 損傷時的「S 期檢查點」（intra-S-phase checkpoint）。S 期是 DNA 複製期；當細胞偵測到 DNA 損傷或複製叉停滯，檢查點會降低 DNA 合成、延緩複製進程，並為損傷修復爭取時間。這項反應有助於維持基因組穩定性。相關研究

解題方法

先依題幹的關鍵條件判斷：細胞正在 S 期複製，且遇到的是「顯著 DNA 損傷」。此時最直接的細胞週期反應是啟動 S 期檢查點，使複製暫停或減速，並進行修復；修復完成後，細胞才可恢復複製進程。因此答案選 A。

選項分析

• (A) It will arrest in the S phase checkpoint and undergo repair. 正確。S 期檢查點會因 DNA 損傷或複製叉停滯而啟動，減緩或暫停 DNA 複製，並讓細胞有時間處理損傷。
• (B) It will immediately trigger apoptosis and die. 錯誤。DNA 損傷不會一律立即造成細胞凋亡。

核心觀念

本題考查鋅指（zinc-finger）基序的組成。鋅指是一種蛋白質結構基序，藉由特定胺基酸側鏈與鋅離子配位，穩定蛋白質的局部摺疊；常見於能與 DNA 結合的蛋白質。

典型的 C2H2 型鋅指由兩個半胱胺酸（Cys）與兩個組胺酸（His）共同配位一個鋅離子。胺基酸序列中的「C2H2」即表示兩個 Cys、兩個 His。

解題方法

辨認選項中哪些是典型 C2H2 型鋅指的必要組成：鋅離子、半胱胺酸與組胺酸都參與鋅離子配位；脯胺酸不屬於此典型配位組合，因此選出脯胺酸。

選項分析

核心觀念

核小體組蛋白尾端的化學修飾可作為「標記」，由特定蛋白質結構域辨認並結合。辨認組蛋白乙醯化賴胺酸的代表性結構域是 溴結構域（bromodomain）；它會辨認乙醯化賴胺酸的乙醯基，參與染色質調控與基因轉錄。

解題方法

先將題目關鍵字「乙醯化賴胺酸」對應到組蛋白修飾的辨認結構域。常見的組蛋白修飾辨認關係是：

• 溴結構域：辨認乙醯化賴胺酸。
• 色結構域（chromodomain）：常辨認甲基化賴胺酸。

因此，能辨認核小體上乙醯化賴胺酸殘基的選項是溴結構域。

選項分析

• (A) Homeodomains：錯誤。 同源異型結構域主要是轉錄因子中的 DNA 結合結構域，可辨認特定 DNA 序列，不是辨認組蛋白乙醯化標記的典型結構域。

核心觀念

本題考查 RNA 干擾（RNA interference, RNAi），以及小干擾 RNA（siRNA）與微小 RNA（miRNA）的來源和作用方式。

病毒感染後，細胞可轉錄病毒 DNA 的兩股，形成雙股 RNA。雙股 RNA 經 Dicer 切割成約 $21$ 個核苷酸的 siRNA；siRNA 隨後載入 RNA 誘導沉默複合體（RNA-induced silencing complex, RISC）。其中一股作為引導股，帶領 RISC 辨認與之互補的病毒 RNA，促使病毒蛋白質編碼轉錄本被切割及降解。

**基因敲低（gene knockdown）**是降低特定基因產物的表現量，常藉由加速 mRNA 降解或抑制轉譯達成；它不會直接移除或永久破壞基因本身。相對地，**基因敲除（gene knockout）**是使基因功能永久失效，通常涉及 DNA 層級的改變。

解題方法

先依題幹判斷小 RNA 的種類，再判斷作用結果：

1. 題幹指出病毒 DNA 的兩股都被轉錄，形成雙股 RNA，並加工成約 $21$ 個核苷酸的片段。這是 siRNA 典型的生成線索。
2. 這些片段載入蛋白質複合體，辨識病毒蛋白質編碼轉錄本並促進其降解。
3. 作用目標是 RNA 轉錄本，因此病毒蛋白質表現量下降；題幹描述的是基因敲低，不是 DNA 層級的基因敲除。

核心觀念

題目把「一個基因對應一種轉錄本，進而產生一種蛋白質」作為簡化模型，考查的是基因表現產物是否必然只有單一形式。實際上，轉錄後的 RNA 加工可能改變 RNA 序列或組成，使同一基因產生不同的成熟 RNA，進而影響蛋白質產物。

**RNA 編輯（RNA editing）**是在轉錄完成後，改變 RNA 上特定核苷酸的序列。若同一轉錄本在不同情況下被編輯成不同序列，可能形成不同的成熟 RNA，或改變密碼子，使其產生不同蛋白質，因此能直接反駁「一個基因只對應一種轉錄本及一種蛋白質」的說法。

解題方法

逐一判斷選項是否會改變同一基因所產生的 RNA 序列或結構，並因此產生不同 RNA 或蛋白質。能造成這種多樣性的加工或表現機制，才符合題目所問。

選項分析

(A) Ordered splicing（依序剪接）—錯誤。
剪接是移除前驅 mRNA 中內含子的過程；「依序」描述剪接事件發生的順序，本身不表示同一基因會形成多種成熟 RNA。若題目是「選擇性剪接」，才會因不同外顯子組合而產生不同轉錄本與蛋白質。

(B) RNA editing（RNA 編輯）—正確。
RNA 編輯可在轉錄後改變 RNA 序列，使同一基因產生序列不同的成熟 RNA，並可能改變其編碼的胺基酸序列或蛋白質產物。這直接反駁一個基因只產生一種轉錄本、只對應一種蛋白質的簡化說法。

核心觀念

本題考查遺傳密碼的簡併性：多種不同的密碼子可以指定同一種胺基酸。因此，基因開放讀碼框（open reading frame, ORF）中的核苷酸即使發生突變，若新密碼子仍指定原本的胺基酸，蛋白質的胺基酸序列就不會改變。這類突變稱為同義突變，也常稱為沉默突變。

遺傳密碼具有兩個重要特性：

• 簡併性：不同密碼子可以指定同一種胺基酸。
• 非歧義性：在標準遺傳密碼下，每個密碼子只指定一種胺基酸，或作為終止訊號。

解題方法

題幹問的是：為什麼 ORF 中有些突變不會改變蛋白質的胺基酸序列？判斷關鍵是看突變前後的密碼子是否可能改變，但仍指定相同胺基酸。

例如，苯丙胺酸可由 UUU 或 UUC 兩種密碼子指定。若第三個核苷酸由 U 變成 C，密碼子雖然改變，翻譯出的胺基酸仍是苯丙胺酸，因此蛋白質序列不變。這正是遺傳密碼具有簡併性的結果。

選項分析

(A) tRNAs carrying different amino acids can recognize the same codon.
錯誤。標準遺傳密碼具有非歧義性；同一個密碼子不會同時指定不同胺基酸。擺動配對可使某些 tRNA 辨認多個密碼子，但這些密碼子指定的是同一種胺基酸。

第 13 題：Eukaryotic protein synthesis 詳解

核心觀念

本題測驗**真核生物蛋白質合成（轉譯，translation）**的基本特徵，涵蓋以下知識點：

1. 核糖體沿 mRNA 的移動方向 vs. 多肽鏈的合成方向
2. 真核生物轉錄與轉譯在空間上是否偶聯（coupled）
3. 起始胺基酸的種類（Met vs. fMet）
4. 肽鍵形成的能量來源
5. $5'\text{-AAUAAA-}3'$ 訊號的生物功能

關鍵區分：「蛋白質合成的方向」指的是多肽鏈延伸的方向，即 $N$ 端 $\rightarrow$ $C$ 端，而非核糖體讀取 mRNA 的方向。題幹問的主詞是 "protein synthesis"，因此必須以多肽鏈本身的方向性來判斷。

選項分析

(A) Proceeds in a $5'\rightarrow3'$ direction. ➜ 錯誤

$5'\rightarrow3'$ 是核酸特有的方向性描述。核糖體確實沿 mRNA 的 $5'\rightarrow3'$ 方向移動，但題目問的是 "protein synthesis"——蛋白質（多肽鏈）並不具備 $5'$ 端與 $3'$ 端。多肽鏈的合成方向應描述為由胺基端（$N$ 端）往羧基端（$C$ 端）延伸。將 $5'\rightarrow3'$ 說成是蛋白質合成的方向，屬於概念混淆，故本選項敘述不正確。

(B) Is coupled to transcription. ➜ 錯誤

轉錄與轉譯偶聯（coupled transcription-translation）是原核生物的特徵：原核細胞缺乏核膜，mRNA 在轉錄尚未完成時，核糖體即可結合並開始轉譯。真核生物的轉錄發生在細胞核內，mRNA 須經 5' 加帽（capping）、3' 多聚腺苷酸化（polyadenylation）及剪接（splicing）等加工後，輸出至細胞質才進行轉譯。兩個過程在時間與空間上分離，並非偶聯，故本選項錯誤。

(C) Always begins with a formyl-methionine. ➜ 錯誤

以甲醯甲硫胺酸（$N$-formylmethionine, fMet）作為起始胺基酸是原核生物與粒線體／葉綠體的特徵。真核生物細胞質核糖體的轉譯起始使用的是未經甲醯化的甲硫胺酸（Met），由起始型 tRNA（Met-tRNA$_i^{\text{Met}}$）攜帶，辨認起始密碼子 AUG。故本選項錯誤。

(D) Utilizes energy stored in the aminoacyl-tRNA. ➜ 正確 ✔

核心觀念

具有催化活性的 RNA 稱為核酶（ribozyme）。RNA 不只有儲存或傳遞遺傳訊息的功能，也能催化特定化學反應，例如剪接反應或 RNA 分子的加工。

解題方法

依原卷第 14 題，題目問「具有催化活性的 RNA 分子稱為何者」，選項依序為 mRNAs、ribonucleases、ribosomes、ribozymes。關鍵是辨認專指「具催化活性的 RNA」的名稱。

選項分析

核心觀念

本題考「染色體遺傳學說」的實驗證據。此學說主張：基因位於染色體上，染色體在減數分裂與受精過程中的行為，能解釋遺傳因子的分離與自由組合。

美國遺傳學家摩根（Thomas Hunt Morgan）以果蠅研究，發現白眼性狀與性別呈現特定的遺傳關聯，並證明該性狀基因位於 X 染色體上。這項結果將特定性狀與特定染色體連結，提供染色體遺傳學說的關鍵實驗證據。

解題方法

辨認題幹中的關鍵詞「染色體遺傳學說的確鑿證據」，再對照科學家的代表性貢獻：

• 摩根以果蠅的伴性遺傳實驗，證明基因位於染色體上。
• 其研究將遺傳性狀的傳遞模式，與染色體的傳遞方式相互對應。

因此，符合題意的是摩根。

選項分析

• (A) Mendel：錯誤。 孟德爾透過豌豆雜交實驗提出遺傳因子的分離律與自由組合律，建立古典遺傳學基礎；他的研究並未直接證明遺傳因子位於染色體上。
• **(B) Morgan：正確。

核心觀念

突變是指 DNA 序列發生穩定、可持續的改變，例如鹼基替換、片段插入或片段缺失。這類改變會改動遺傳物質本身的序列。

減數分裂時的互換（crossing over）則是同源染色體交換相對應的 DNA 區段，重新組合既有的遺傳資訊。一般的互換改變的是等位基因的組合，不是 DNA 序列本身的突變。

解題方法

判斷各選項描述的是「DNA 序列發生改變」，還是「原有遺傳資訊重新組合」：

• 鹼基永久替換、DNA 片段插入或缺失，皆直接改變 DNA 序列，屬於突變。
• 減數分裂中的一般互換，則重新組合同源染色體上的基因區域，不屬於突變。

因此，題目問「哪一項不被視為突變」，應選擇描述染色體互換的選項。

選項分析

核心觀念

真核生物的翻譯通常從 mRNA 上的起始密碼子 AUG 開始。終止密碼子為 UAA、UAG、UGA；若起始密碼子被改變，核糖體便無法從原位置正常開始翻譯。這與「翻譯開始後才遇到終止密碼子」造成的無義突變不同。

解題方法

圖中正常序列在起始位置是 AUG，病人序列則是 AUA，也就是起始密碼子發生了單一鹼基替換。由於 AUA 不是標準起始密碼子，最直接的結果是翻譯起始受損。

選項分析

• (A) 錯誤。 題目給的是已轉錄出的 mRNA 序列；此變化不是轉錄起始缺陷。
• **(B) 錯誤。

核心觀念

分子伴護蛋白（molecular chaperones）是一群協助其他蛋白質正確摺疊、維持穩定或避免錯誤聚集的蛋白質。它們可辨識並結合多種尚未完成摺疊、受損或構形不穩定的蛋白質；伴護蛋白本身通常不會成為受協助蛋白質最終結構的一部分。

分子伴護蛋白廣泛存在於不同生物類群，也分布於細胞的不同區室。判斷本題的關鍵，是區分「廣泛存在的蛋白質家族」與「僅見於特定類群」的說法。

解題方法

題幹問四個敘述中哪一項為錯誤。逐項檢查分子伴護蛋白的功能、分布與結合特性：

• 是否協助蛋白質摺疊？
• 這個蛋白質家族是否分布於不同細胞區室？
• 是否只出現在哺乳類？
• 是否能結合多種不同蛋白質？

前三項中的功能與結合特性符合分子伴護蛋白的定義；分布範圍也遠超過哺乳類，因此「只在哺乳類中發現」的說法錯誤。

選項分析

(A) They play a role in the proper folding of proteins. 正確。
分子伴護蛋白可協助新合成的多胜肽鏈摺疊，也能協助部分受熱或其他壓力影響而變性的蛋白質恢復構形，並減少錯誤摺疊造成的聚集。

核心觀念

拓樸異構酶（topoisomerase）負責解除 DNA 複製、轉錄時產生的拓樸張力。它們會暫時切開 DNA，讓 DNA 鏈旋轉或另一段 DNA 通過，再將斷口接回。第一型拓樸異構酶通常切開一股 DNA；第二型通常切開兩股 DNA。

部分抗癌藥物會穩定拓樸異構酶與 DNA 結合的「切割複合體」，使原本短暫的 DNA 斷口無法及時接回。當複製或轉錄機器碰上這些複合體時，DNA 損傷可能加劇，進而造成細胞死亡。癌細胞的 DNA 修復能力若受損，通常更難處理這些損傷。

解題方法

判斷各選項是否符合「拓樸異構酶標靶藥物」的作用與選擇性。關鍵在於：這類藥物可偏向傷害快速增殖、DNA 修復較弱的癌細胞，但並非只作用於癌細胞；正常的快速分裂細胞也可能受到影響。

選項分析

核心觀念

染色質由 DNA、組蛋白與非組蛋白共同組成。其基本單位是核小體：一段約 $146$–$147$ 個鹼基對的 DNA，纏繞在由 H2A、H2B、H3、H4 各兩個分子組成的組蛋白八聚體上，約形成 $1.65$ 圈。核小體外還有連接 DNA；組蛋白修飾與非組蛋白則參與染色質結構及調控。NCBI《The Cell》

解題方法

逐項比對核小體的結構與染色質組成，特別分清楚核心組蛋白 H2A–H2B 與連接組蛋白 H1 的位置與作用。H2A–H2B 二聚體位於核小體核心兩側；H1 則主要結合 DNA 進入與離開核小體的位置，並可協助穩定較高階的染色質結構。因此，將 entry／exit 位置的結合描述直接歸給 H2A–H2B 的選項，是本題要辨認的錯誤敘述。

選項分析

• (A) 正確。 核小體核心顆粒中的 DNA 約纏繞組蛋白八聚體 $1.65$ 圈，這是描述核小體結構的標準數值。NCBI《The Cell》

核心觀念

本題考細胞的倍數性。以 $n$ 表示一套染色體：

• **配子（gametes）**通常是單倍體，染色體數為 $n$，例如精子與卵子。
• **體細胞（somatic cells）**通常是二倍體，染色體數為 $2n$，含有兩套同源染色體，分別來自親代。

減數分裂會使染色體套數減半；受精時，兩個單倍體配子結合，恢復二倍體：

解題方法

先辨認兩類細胞的功能與染色體套數：配子負責有性生殖，需以單倍體結合來維持世代間的染色體數；體細胞構成個體的身體組織，通常保有二倍體染色體組。因此題幹空格依序為「單倍體；二倍體」。

選項分析

核心觀念

本題考細菌核苷酸切除修復（nucleotide excision repair, NER）中，負責沿 DNA 搜尋損傷的 Uvr 蛋白。細菌的 UvrA 與 UvrB 會組成搜尋複合體，辨識 DNA 螺旋的異常扭曲；發現疑似損傷後，UvrB 留在損傷位置進一步確認並協助後續切除反應。研究綜述

解題方法

先依功能區分各 Uvr 蛋白：UvrA 與 UvrB 負責搜尋、辨識損傷；UvrC 負責在損傷兩側切開 DNA；UvrD 是解旋酶，負責移除已切下的 DNA 片段。題目問的是「掃描 DNA」的兩個成分，因此選擇 UvrA 與 UvrB。

選項分析

核心觀念

本題考查酪胺酸重組酶（tyrosine recombinase）催化 DNA 位點特異性重組的反應順序。此類重組酶利用活性位點中的酪胺酸殘基切斷 DNA 磷酸二酯鍵，再使 DNA 鏈重新連接。

反應不是四條 DNA 鏈同時切斷與交換，而是分成兩輪進行：先處理一對 DNA 鏈，形成 Holliday junction；再處理另一對 DNA 鏈，完成重組。

解題方法

判斷關鍵在於分辨酪胺酸重組酶的逐步鏈交換機制：

1. 活性位點的酪胺酸殘基攻擊 DNA 磷酸二酯鍵，切斷第一對 DNA 鏈，形成酶與 DNA 的共價連結中間體。
2. 被切斷 DNA 鏈的游離端攻擊另一條 DNA 的磷酸二酯鍵，完成重新連接與第一輪鏈交換，形成 Holliday junction。
3. 重組酶再切斷並交換另一對 DNA 鏈，完成第二輪反應。

因此，整體反應是先切斷再重新連接，並依序處理兩對 DNA 鏈。

選項分析

核心觀念

莫耳數是粒子數除以亞佛加厥常數：

其中 $N$ 是所計算粒子的數目，$N_A=6\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$。題目指出每個細菌的基因組由一個 DNA 分子組成，因此計算基因組 DNA 分子的莫耳數時，$N=1$。DNA 長度為 $10^9$ bp，不會改變 DNA 分子的數目。

解題方法

將一個 DNA 分子換算成莫耳：

因此，一個細菌內有 $\frac{1}{6\times10^{23}}$ mol 的基因組 DNA 分子。

選項分析

• (A) $\frac{1}{6\times10^{23}}$：正確。 一個 DNA 分子相當於 $\frac{1}{N_A}$ mol。

核心觀念

本題考查生物分子與其組成單元之間，主要共價鍵結的配對。核酸、醣類與蛋白質各有代表性的聚合鍵結；磷脂則含有磷酸基團，可透過磷酸酯鍵連接其親水性頭部。

須特別區分：氫鍵能穩定核酸互補股之間的配對，但不是核酸單體串接成長鏈的主要鍵結。核酸單體之間主要由磷酸二酯鍵連接。

解題方法

逐項辨認各分子的結構，再確認選項所列的鍵結是否為其典型連接方式。若選項把分子間的作用力（例如氫鍵）與聚合物內部連接單體的共價鍵混為一談，即為錯誤配對。

選項分析

• (A) Nucleic acid – hydrogen bond：錯誤。 核酸鏈中的核苷酸以磷酸二酯鍵連接。氫鍵主要形成於互補鹼基之間，例如 DNA 雙股中的 A–T 與 G–C 配對；它穩定雙股結構，並非核酸鏈的骨架鍵結。

核心觀念

本題考查 tRNA 二級與三級結構的穩定作用，要求選出「不屬於本題所列穩定因素」的一項。

tRNA 是單股 RNA，但不同區段能互相配對，形成莖與環構成的三葉草狀二級結構；進一步透過遠距離接觸，摺疊成L 形三級結構。其穩定性涉及：

• 鹼基配對與氫鍵：維持各莖區，並協助不同區段形成三級接觸。
• 鹼基堆疊：相鄰鹼基的平面堆疊，有助於穩定螺旋及局部構形。
• 鹼基與糖－磷酸骨架的非共價作用：例如鹼基與核糖、磷酸基團之間的氫鍵，協助固定三級結構。
• 離子的電荷屏蔽：例如 $\mathrm{Mg^{2+}}$ 可減少磷酸基團間的靜電排斥，使 RNA 更容易緊密摺疊。

須注意：「鹼基配對」描述結構上的配對關係，「氫鍵」描述其中的作用力，兩者並非互斥分類。

解題方法

依序判斷各選項是否能對應到 tRNA 的實際結構接觸：

1. 莖區由鹼基配對形成，因此鹼基配對及其氫鍵均能穩定 tRNA。
2. 三級摺疊除了鹼基彼此接觸，也包含鹼基與糖－磷酸骨架之間的作用，因此不能排除這類作用。
3. 本題將「疏水交互作用」視為蛋白質疏水側鏈聚集、形成疏水核心的典型穩定機制，未將其列為 tRNA 的直接穩定因素，故選 (B)。

選項分析

(A) Hydrogen bonding（氫鍵）：有助於穩定，不選。

氫鍵參與莖區的鹼基配對，例如 A–U 與 G–C 配對，也存在於非典型配對及三級結構接觸中。它能協助固定鹼基的相對位置，維持 tRNA 的特定構形。

氫鍵的作用並不限於兩個鹼基之間，也可涉及核糖的 $2'$-OH 或磷酸基團。

核心觀念

DNA 的「回文序列」（palindromic sequence）是指：將一條 DNA 鏈以 $5' \to 3'$ 方向讀取，所得序列與互補鏈以 $5' \to 3'$ 方向讀取的序列相同。因為兩股 DNA 彼此反向平行，所以判斷時要比較原序列與其反向互補序列，而不是只把原序列倒過來。

鹼基互補規則為 $A \leftrightarrow T$、$G \leftrightarrow C$。若原序列為 $S$，回文的判斷條件是：

解題方法

逐一將各選項轉成反向互補序列，再與原序列比較。兩者完全相同的選項即為回文序列。

選項分析

核心觀念

DNA 的超螺旋是雙股 DNA 在雙螺旋結構之外再進一步盤繞形成的構形。以閉合環狀 DNA 為例，連結數 $Lk$、扭轉數 $Tw$ 與盤繞數 $Wr$ 的關係為：

DNA 若比鬆弛狀態少盤繞，便形成負超螺旋；若盤繞增加，則形成正超螺旋。負超螺旋可降低 DNA 雙股分開的能量需求，有利於複製與轉錄起始。

細菌的 DNA gyrase（DNA 旋轉酶） 是一種特殊的第二型拓樸異構酶，能消耗 ATP 將負超螺旋引入 DNA。

解題方法

先辨認題幹中的關鍵詞 introduces negative supercoils。拓樸異構酶能改變 DNA 的拓樸狀態；其中，細菌 DNA gyrase 的代表性功能就是利用 ATP 引入負超螺旋。因此，直接對應 gyrase 即可作答。

選項分析

核心觀念

Holliday junction（霍利迪接合）是同源重組過程中形成的四股 DNA 分枝結構。它連接兩個具有相同或高度相似序列的 同源 DNA 雙股分子，使兩個 DNA 分子在接合處發生股鏈交換。

接合點移動時，可形成一段異源雙股 DNA（heteroduplex DNA）：這段 DNA 的兩股分別來自不同的同源 DNA 分子。因此要區分：

• Holliday junction 連接的分子：同源 DNA 雙股。
• 重組過程中形成的區域：異源雙股 DNA。

解題方法

先判斷題目問的是「接合點連接哪一類 DNA」，而非「重組後會形成哪種 DNA 區域」。Holliday junction 的基本功能，是把參與同源重組的兩個同源 DNA 雙股連結起來；異源雙股 DNA 則是股鏈交換與接合點移動後可能產生的結果。

因此，符合題意的是「同源 DNA 雙股」。

選項分析

核心觀念

本題考查真核生物在壓力反應下，如何藉由磷酸化翻譯起始因子來降低整體蛋白質合成。關鍵因子是 eIF2α；它被磷酸化後會抑制 eIF2B 的功能，使起始所需的 eIF2–GTP–起始型 Met-tRNA 複合體減少，因而降低大量細胞 mRNA 的翻譯起始。

解題方法

先抓住題幹中的兩個線索：「壓力條件活化特定激酶」與「抑制大量細胞 mRNA 的蛋白質合成」。這對應到整合性壓力反應：不同壓力會活化不同激酶，但共同的標的都是 eIF2α。

正常情況下，eIF2 與 GTP 結合後，會攜帶起始型 Met-tRNA 參與翻譯起始。完成起始後，eIF2 以 GDP 結合型態離開核糖體，必須由 eIF2B 協助進行 GDP–GTP 交換，才能再次參與起始。

壓力反應激酶磷酸化 eIF2α 後，磷酸化的 eIF2 會抑制 eIF2B，使 GDP–GTP 交換受阻。結果是可用的 eIF2–GTP 減少，起始型 Met-tRNA 的募集下降，廣泛降低細胞 mRNA 的翻譯起始。

選項分析

核心觀念

本題考「位點專一性重組」的產物如何受 DNA 分子拓樸與重組位點相對位置影響。位點專一性重組由重組酶辨識特定 DNA 序列，並在該處催化 DNA 片段的切接與交換。

判斷產物時，先確認重組發生在兩個 DNA 分子之間，還是同一個 DNA 分子內；再確認分子是線狀或環狀，以及同一分子上的重組位點方向：

• 兩個分子間重組：可造成 DNA 片段交換或分子整合。
• 同一分子內的兩個同向位點重組：中間片段會被切除，常形成一個環狀片段。
• 同一分子內的兩個反向位點重組：中間片段會倒位。

解題方法

逐項檢查敘述是否符合位點專一性重組的定義與拓樸結果。特別留意選項使用的名詞：**mutation（突變）**不等於 recombination（重組）。突變是 DNA 序列發生改變；切除片段則是重組事件所造成的 DNA 結構變化。

選項分析

核心觀念

真核生物的 hnRNA（異質核 RNA，亦即初級轉錄產物）會經過加帽、剪接與 3′ 端切割及加上多聚腺苷酸尾等加工，才形成成熟 mRNA。圖中的 AAUAAA 是 3′ 端多聚腺苷酸化訊號，能引導 hnRNA 在其下游被切割，並加上 poly(A) tail。

解題方法

圖中標有 AUG、UAG 與 AAUAAA；箭頭指向 AAUAAA 序列。AUG 與 UAG 分別是翻譯起始與終止密碼子，而本題突變位置是 hnRNA 的 3′ 端加工訊號。若此訊號受損，切割及多聚腺苷酸化效率會下降，使成熟 mRNA 缺少適當的 poly(A) tail。多聚腺苷酸尾有助於穩定 mRNA，因此受影響的 mRNA 容易被降解。

選項分析

核心觀念

本題考核 DNA、mRNA 與 tRNA 的組成特性，以及它們在轉錄和轉譯中的功能。配對時要分清楚：

• 雙股 DNA 遵守鹼基互補配對，因此 $A=T$、$G=C$；這不代表 $A=G$ 或 $C=T$。
• mRNA 將遺傳訊息由細胞核帶到細胞質，作為蛋白質合成的模板。
• tRNA 帶有反密碼子，並攜帶胺基酸；mRNA 與 tRNA 都參與轉譯。
• 轉錄時，DNA 局部解旋，讓其中一股作為合成 RNA 的模板。

解題方法

依原卷圖，題目提供五個選項：A DNA、B mRNA、C tRNA、D 以上多種分子、E 以上皆非，且每個選項只使用一次。逐句抓出分子特徵或功能，再與選項配對；其中「每個選項只使用一次」也可用來核對答案是否完整。

(a) 題目要求 $A=G$ 且 $C=T$。DNA 的互補配對關係是 $A=T$、$G=C$，不符合題述；mRNA 與 tRNA 也沒有必然符合這兩組比例的規則，因此選 E。

(b) 具有反密碼子並攜帶胺基酸的是 tRNA，因此選 C。

(c) 將遺傳訊息由細胞核帶到細胞質的是 mRNA，因此選 B。

核心觀念

二維凝膠分析可依複製中間體的形狀，判斷限制酶片段是否含有複製起點：

• 泡狀弧表示複製起始發生在該片段內，片段內形成複製泡。
• Y 弧表示複製叉進入該片段並沿片段前進；單憑 Y 弧不能判定起點位於片段內。

解題方法

圖中質體限制酶圖譜標出 HindIII、EcoRI、SmaI、BamHI、SalI 等切位，以及 Probe 1、Probe 2、Probe 3 的位置。

核心觀念

限制酶會在辨認序列處切開 DNA。對環狀質體而言，切一個位置會形成一條全長線性 DNA；切兩個位置會形成兩段 DNA，片段長度總和等於質體全長。判讀時要先確認各限制酶切位是否留在重組質體上，再依切位間的距離計算片段大小。

解題方法

圖中 pUC18 長 $2{,}500$ bp，相關切位依序包括 HindIII（405）、BamHI（431）、KpnI（440）與 EcoRI（452）。PCR 產物長 $1{,}500$ bp，NotI 位於距 EcoRI 端 500 bp 處；插入片段取代 BamHI 與 EcoRI 之間的 21 bp 區段。

因此重組質體全長為：

接著逐泳道判讀：

• Lane 1：HindIII。 重組質體上保留一個 HindIII 切位。環狀 DNA 切一次會形成一條全長線性 DNA，故為 $3{,}979$ bp，約落在 4,000 bp 標記附近。
• Lane 2：EcoRI + BamHI。 兩個切位夾住插入片段，切下 $1{,}500$ bp 的 PCR 產物；其餘載體部分長 $3{,}979-1{,}500=2{,}479$ bp。故為 $1{,}500$ bp 與 $2{,}479$ bp 兩條帶。
• Lane 3：HindIII + KpnI。 KpnI（440）位於原本 BamHI（431）與 EcoRI（452）之間，該區段已被插入片段取代，因此重組質體不再有 KpnI 切位。