114 年 國立中山大學生物醫學研究所《科技英文》

本題主要在測試考生對光譜儀 (spectrophotometer) 在生物技術中基本功能的理解。
光譜儀的基本原理是測量特定波長的光通過溶液時的吸收程度，這與溶液中特定物質的濃度有關。
(A) 放大 DNA 樣本通常使用聚合酶鏈式反應 (PCR)。

本題在考察基因編輯技術的應用。
基因編輯技術允許科學家精確地在基因組的特定位置進行修改，包括插入、刪除或替換 DNA 片段。
(A) Western Blotting 是一種用於偵測特定蛋白質的技術。

題目翻譯

在聚合酶連鎖反應（PCR）中，哪一種酵素負責放大（複製）DNA？
(A) DNA 聚合酶
(B) RNA 聚合酶
(C) 反轉錄酶
(D) 解旋酶

核心觀念

1. 聚合酶連鎖反應（Polymerase Chain Reaction, PCR）的本質：
   PCR 是一種在體外（in vitro）專一且大量複製特定 DNA 片段的分子生物學技術。其基本循環包含三大步驟：
   • 變性（Denaturation, 約 $94^\circ\text{C} \sim 98^\circ\text{C}$）：利用高溫切斷雙股 DNA 之間的氫鍵，使其解離為單股 DNA。
   • 黏合／引子對合（Annealing, 約 $50^\circ\text{C} \sim 65^\circ\text{C}$）：降溫使專一性 DNA 引子（Primers）與模板 DNA 互補序列結合。
   • 延伸（Extension, 約 $72^\circ\text{C}$）：在最適溫度下，由耐熱的 DNA 聚合酶（DNA polymerase） 以 dNTP 為原料，沿著 $5' \rightarrow 3'$ 方向合成互補的 DNA 新股。
2. DNA 合成催化酵素：
   凡是以 DNA（或 RNA）為模板合成新 DNA 股的酵素皆屬於 DNA 聚合酶家族，在 PCR 反應中主要仰賴耐熱 DNA 聚合酶（如 Taq DNA polymerase）執行 DNA 的連鎖放大。

解題方法

題幹詢問「在 PCR 反應中，負責放大（amplifying）DNA 的酵素為何」。解題切入點如下：

1. 鎖定受質與產物：反應目標是合成並放大「DNA」，因此催化聚合反應的核心酵素必然是具有催化去氧核糖核苷酸聚合活性的「DNA 聚合酶（DNA polymerase）」。
2. 對照 PCR 機制：PCR 反應液中不可或缺的四大核心成分為：模板 DNA、引子（DNA primers）、去氧核糖核苷三磷酸（dNTPs）以及耐熱 DNA 聚合酶。

選項分析

• (A) DNA polymerase（DNA 聚合酶）：【正確】
  DNA 聚合酶以單股 DNA 為模板，在引子提供的 $3'\text{-OH}$ 端依序加入互補的去氧核糖核苷酸，進行 $5' \rightarrow 3'$ 方向的

本題旨在了解次世代定序 (Next-Generation Sequencing, NGS) 的主要優勢。
NGS 技術相較於傳統 Sanger 定序，其最顯著的優勢在於能夠以極高的通量、較快的速度和較低的成本來定序大量的 DNA 或 RNA 序列。

核心觀念

本題考查遺傳資訊傳遞與基因表現（gene expression）的基本順序，涉及中央法則（central dogma）：

三個重要過程的功能如下：

• Replication（DNA 複製）：以 DNA 為模板製造新的 DNA，確保遺傳物質在細胞分裂時傳遞。
• Transcription（轉錄）：以 DNA 上的基因為模板合成 RNA，主要產物為 mRNA。
• Translation（轉譯）：核糖體讀取 mRNA，依據密碼子順序合成蛋白質。

若題目將這些遺傳資訊相關過程放在同一個先後順序中，基本順序為：

其中，真正狹義的「基因表現」主要是指 DNA 經由轉錄與轉譯產生功能性 RNA 或蛋白質；DNA 複製本身不是基因表現的直接步驟，但本題選項的設計是考查三種遺傳資訊處理過程的先後關係。

解題方法

先辨認各過程的輸入與輸出：

1. DNA 複製的輸出仍然是 DNA，因此必須先完成遺傳物質的複製。
2. 轉錄以 DNA 為模板，產生 mRNA。
3. 轉譯以 mRNA 為模板，產生蛋白質。

因此依照遺傳資訊流向判斷：

對應的過程就是：

本題旨在了解螢光顯微鏡 (fluorescence microscopy) 的基本原理及其在醫學技術中的應用。
螢光顯微鏡利用螢光物質 (fluorophores) 在激發光照射下發出螢光的特性來觀察細胞或組織。

本題考查流式細胞儀 (Flow Cytometry) 在醫學診斷中的主要應用。
流式細胞儀能夠在單細胞水平上，對懸浮在液體中的細胞進行快速、準確的分析，測量其物理特性（如大小、內部複雜度）和化學特性（如表面標記物、細胞內物質）。
(A) 測量 DNA 的遺傳序列通常使用 DNA 定序技術，如 NGS。

本題主要測試對反轉錄酶 (reverse transcriptase) 功能的理解。
反轉錄酶是一種特殊的 DNA 聚合酶，它能夠以 RNA 為模板合成 DNA。這個過程稱為反轉錄 (reverse transcription)。

本題考查基因治療 (gene therapy) 的核心目標。
基因治療旨在通過引入、修復或替換有缺陷的基因來治療疾病。
(A) 這是基因治療最直接和最主要的目標，即用健康的基因取代致病的基因，以恢復細胞的正常功能。

本題考查 Western Blot (蛋白質印跡) 的主要用途。
Western Blot 是一種用於檢測特定蛋白質的常用技術。它結合了蛋白質電泳、轉印和免疫學檢測。

本題考查植物細胞與動物細胞在細胞器上的區別。
植物細胞具有一些動物細胞所沒有的細胞器，其中最顯著的是葉綠體。
(A) Chloroplast (葉綠體) 是植物細胞進行光合作用的場所，在動物細胞中不存在。

本題考查真核生物 mRNA 的轉錄後修飾 (post-transcriptional modification)。
在真核生物中，轉錄產生的前體 mRNA (pre-mRNA)，也稱為 hnRNA，會經過一系列修飾才能成為成熟的 mRNA，以便進行轉譯。這些修飾包括加帽 (capping)、剪接 (splicing) 和加尾 (polyadenylation)。

本題考查 DNA 和 RNA 在鹼基組成上的區別。
DNA 和 RNA 都含有腺嘌呤 (Adenine, A)、鳥嘌呤 (Guanine, G) 和胞嘧啶 (Cytosine, C)。
主要的區別在於：

• DNA 含有胸腺嘧啶 (Thymine, T)，而 RNA 含有尿嘧啶 (Uracil, U)。

本題考查 DNA 雙螺旋結構的發現所使用的技術。
DNA 的雙螺旋結構是由 James Watson 和 Francis Crick 在 1953 年提出的，他們的重要實驗數據來自 Rosalind Franklin 的 X-ray diffraction (X 光繞射) 照片。
(A) IR spectroscopy (紅外光譜學) 主要用於分析分子的官能基。

本題考查儲存基因組資訊的核酸形式。
在絕大多數生物體中，基因組資訊是以 DNA 的形式儲存的，並且通常是雙鏈結構。
(A) 單鏈 DNA (single-stranded DNA) 在某些病毒中存在，或作為 DNA 複製的中間產物，但不是主要的基因組儲存形式。
(B) 雙鏈 DNA (double-stranded DNA) 是絕大多數生物（包括細菌、古菌、真核生物）基因組資訊的主要儲存形式。

本題考查演化生物學中的序列比較概念。
細胞色素 c (cytochrome c) 是一種在呼吸鏈中起重要作用的蛋白質，其胺基酸序列在不同物種間高度保守。
當一個胺基酸在許多不同物種的同一位置都保持相同時，這表明該胺基酸對於蛋白質的功能至關重要，因此在演化過程中不容易發生改變。這種不易改變的特性稱為保守 (conserved)。

本題考查染色質 (chromatin) 的基本結構單位。
染色質是真核細胞中 DNA 與蛋白質（主要是組蛋白）結合形成的複合物。DNA 纏繞在組蛋白八聚體 (histone octamer) 周圍，形成一個重複的結構單位，稱為核小體 (nucleosome)。

本題考查染色質的兩種主要形式：常染色質 (euchromatin) 和異染色質 (heterochromatin)。
染色質的緻密程度與基因的活性有關。
(A) Nucleosomes (核小體) 是染色質的基本結構單位，不代表染色質的緻密程度。

本題要求辨識染色體結構圖中的著絲粒 (kinetochore)。
圖中顯示了一個正在分裂中的染色體，包含兩個姐妹染色單體。
A 指的是染色單體 (chromatid)。

本題考查原核生物基因結構的特點，特別是操縱子 (operon) 的概念。
在原核生物中，多個基因可以位於同一個啟動子 (promoter) 下方，並被轉錄成一個單一的 mRNA 分子，這個 mRNA 稱為多順反子 mRNA (polycistronic mRNA)。

本題考查細胞呼吸 (cellular respiration) 的起始階段。
細胞呼吸是細胞將有機物轉化為能量的過程。
(A) Glycolysis (糖解作用) 是細胞呼吸的第一階段，發生在細胞質中，將葡萄糖 (glucose) 分解為丙酮酸 (pyruvate)。

本題考查細胞內負責蛋白質合成的細胞器。
蛋白質合成，即轉譯 (translation)，是將 mRNA 的遺傳密碼轉化為胺基酸序列的過程。

題目翻譯：
哪一個名詞用來描述細胞吞噬大顆粒或其他細胞的過程？

核心觀念

本題測驗生化與細胞生物學的核心概念——大分子與顆粒的跨膜運輸機制（Bulk Transport / Endocytosis），以及醫藥科技英文中常見的字根字首構詞分析：

1. 內吞作用（Endocytosis）的分類：
   • 吞噬作用（Phagocytosis）：又稱「細胞吃固體（cell eating）」，指細胞藉由偽足包裹並攝入大型固體顆粒（如細菌、細胞碎片或整個細胞）的囊泡運輸方式。
   • 胞飲作用（Pinocytosis）：又稱「細胞喝液體（cell drinking）」，指細胞非專一性吞入細胞外液滴及微小溶質。
   • 受體媒介胞吞作用（Receptor-mediated endocytosis）：具高專一性受體結合之內吞作用。
2. 字根字首辨析：
   • phago-（吞噬、吃）
   • pino-（飲、喝）
   • exo-（向外、外圍）
   • -ptosis（掉落、下垂、凋亡）

解題方法

1. 抓取題幹關鍵字：
   • engulfs（吞沒、吞噬包圍）
   • large particles or other cells（大顆粒或其它細胞）
2. 概念對接：
   吞沒「大型顆粒」或「完整細胞」是典型的「細胞吞噬作用（Phagocytosis）」。例如免疫系統中的巨噬細胞（Macrophages）與嗜中性球（Neutrophils）即透過此途徑清除病原體及衰老細胞。

選項分析

• (A) Pinocytosis（胞飲作用）：錯誤。
  源自字根 pino-（drink），指細胞攝入細胞外液（extracellular fluid）及溶於其中的微小分子，俗稱 "cell drinking"，並非吞噬大

核心觀念

分子生物學的「中心法則」（central dogma）描述遺傳資訊在生物分子間的主要傳遞方向：

其中：

• DNA replication：DNA 複製，即 DNA → DNA，使遺傳物質在細胞分裂前得以複製。
• RNA transcription：RNA 轉錄，即 DNA → RNA，將 DNA 上的遺傳訊息轉錄成 RNA。
• Protein translation：蛋白質轉譯，即 RNA → Protein，依據 mRNA 的密碼製造蛋白質。
• Reverse transcription：逆轉錄，即 RNA → DNA，方向與典型中心法則所強調的 DNA → RNA 相反，常見於 retrovirus。

嚴格而言，中心法則主要描述「遺傳資訊流動」；DNA 複製是遺傳物質的複製過程，並非 DNA、RNA 與蛋白質之間的資訊轉譯。不過在一般生物學與考試分類中，DNA replication 通常列為中心法則相關的基本過程。

解題方法

本題要求找出「不是中心法則組成部分」的選項。判斷重點是辨認各過程的資訊流向：

1. DNA → DNA：DNA replication
2. DNA → RNA：RNA transcription
3. RNA → Protein：Protein translation
4. RNA → DNA：Reverse transcription

一般中心法則的主要方向為：

因此，RNA → DNA 的 reverse transcription 不屬於典型中心法則所列的基本方向，故選（D）。

選項分析

（A）DNA replication：正確敘述

DNA replication 是 DNA 複製，結果為：

本題考查分子生物學中常用於 DNA 擴增（放大）的技術。
DNA 擴增是為了獲得足夠數量的特定 DNA 片段，以便進行後續分析。
(A) Western Blot 是用於檢測蛋白質的技術。

核心觀念

本題考查癌症相關基因的功能分類，尤其是「腫瘤抑制基因」與「致癌基因」的區別。

• 腫瘤抑制基因（tumor suppressor gene）：負責抑制細胞過度增殖、修復 DNA 損傷，或促使嚴重受損的細胞凋亡。基因失活或突變後，細胞較容易癌化。
• 致癌基因（oncogene）：源自正常的原癌基因（proto-oncogene），基因活化、過度表現或突變後，會促進細胞增殖與存活。

其中，p53 是最具代表性的腫瘤抑制基因之一，常被稱為「基因體守護者（guardian of the genome）」。

解題方法

判斷各選項的主要生物學功能：

1. 若基因主要負責抑制細胞週期、修復 DNA 或誘導凋亡，屬於腫瘤抑制基因。
2. 若基因主要促進生長訊號、細胞分裂或存活，且活化後導致癌化，通常屬於原癌基因或致癌基因。
3. 本題以單選題命題意圖而言，最典型、最直接對應「常被稱為腫瘤抑制基因且常發生癌症突變」的答案是 p53。

選項分析

• (A) KRAS：錯誤

  KRAS 是小型 GTP 結合蛋白，參與細胞生長與增殖訊號傳遞。KRAS 發生活化突變後，會持續傳遞增殖訊號，因此屬於典型的原癌基因／致癌基因，不是腫瘤抑制基因。

  KRAS 突變常見於胰臟癌、大腸癌與肺腺癌。

• (B) BRCA1：就嚴格生物學定義而言正確，但非本題預期答案

  BRCA1 是 DNA 損傷修復相關的腫瘤抑制基因，尤其參與同源重組修復（homologous recombination repair）。BRCA1 功能喪失會造成基因體不穩定，增加乳癌與卵巢癌風險。

本題考查癌細胞擴散和轉移的過程。
癌症的惡性進展包括兩個關鍵步驟：侵襲 (invasion) 和轉移 (metastasis)。
(A) Angiogenesis (血管新生) 是指腫瘤形成新的血管，為腫瘤生長提供營養和氧氣，這有利於腫瘤生長，但不是直接導致擴散的過程。

本題考查不同類型疫苗的作用機制。
疫苗的目的是通過模擬病原體感染，刺激免疫系統產生記憶，以便在實際感染時能夠有效抵抗。
(A) Inactivated Vaccine (滅活疫苗) 使用被殺死或失去感染力的病原體，無法在體內複製，免疫反應通常較弱。

本題考查 mRNA 疫苗的作用機制。
mRNA 疫苗，如輝瑞-BioNTech 和 Moderna 的 COVID-19 疫苗，其核心機制是利用 mRNA 分子來指導人體細胞產生病原體的特定蛋白質（抗原）。
(A) 引入減弱的病原體是減毒活疫苗的機制。
(B) 這是 mRNA 疫苗的主要機制。

本題考查臨床藥物試驗 (clinical drug trials) 的不同階段及其主要目標。
(A) Phase I (第一期臨床試驗) 主要目的是評估藥物的安全性、耐受性，並確定安全的劑量範圍。通常在少量健康志願者身上進行。

本題考查精準醫學 (precision medicine) 的核心目標。
精準醫學是一種基於個體差異（包括遺傳、環境和生活方式）來制定預防、診斷和治療策略的方法。
(A) 提供相同的治療給所有病人是傳統醫學的模式，與精準醫學的理念相反。

本題考查精準醫學中的「組學」(omics) 領域。
「組學」是指對生物體內某一類分子（如基因、蛋白質、代謝物）進行大規模、系統性研究的學科。
(A) Genomics (基因組學) 研究基因組的結構、功能和演化。

本題考查基於生物標記物的癌症治療。
生物標記物 (biomarkers)，如 HER2，是可以用來預測患者對特定治療反應的分子。
(A) Chemotherapy (化學療法) 雖然是癌症治療的重要手段，但傳統化療通常是廣譜性的，較少精確針對特定生物標記物。

本題考查精準醫學中用於 DNA 定序的常用技術。
精準醫學高度依賴對個體基因組資訊的了解，以便制定個性化治療方案。
(A) Mass spectrometry (質譜法) 主要用於分析蛋白質和代謝物。
(B) RNA-seq (RNA 定序) 是用於分析 RNA 的表達水平和序列，而不是 DNA。

本題考查 PD-L1 作為一種生物標記物的臨床意義。
PD-L1 (Programmed death-ligand 1) 是一種細胞表面的蛋白質，它與免疫細胞上的 PD-1 受體結合，從而抑制 T 細胞的活化，幫助癌細胞逃避免疫系統的攻擊。
(A) 雖然 PD-L1 在某些情況下可能與化療反應相關，但它不是化療抗性的主要預測因子。

本題考查非小細胞肺癌 (NSCLC) 中重要的標靶治療受體。
在 NSCLC 的標靶治療中，一些特定的受體突變或過度表達是重要的治療靶點。
(A) GPCR (G protein-coupled receptor, G 蛋白偶聯受體) 是一大類受體，雖然在某些癌症中可能扮演角色，但 EGFR 在 NSCLC 中更為關鍵。

本題考查液體活檢 (liquid biopsy) 的應用。
液體活檢是指通過分析血液、尿液、唾液等體液中的生物標記物來診斷和監測疾病，特別是癌症。
(A) 手術切除腫瘤是外科治療，與液體活檢無關。
(B) 液體活檢最主要的應用之一是檢測血液中循環腫瘤 DNA (ctDNA)。

本題考查 CRISPR 技術在精準醫學中的主要用途。
CRISPR-Cas9 系統是一種強大而精確的基因編輯工具，它能夠在基因組的特定位置進行精確的 DNA 切割和修改。
(A) 蛋白質檢測通常使用免疫學方法，如 Western Blot 或 ELISA。

本題考查單細胞 RNA 定序 (Single-cell RNA sequencing, scRNA-seq) 在精準醫學中的價值。
scRNA-seq 能夠分析單個細胞的 RNA 轉錄組，揭示細胞間的差異和細胞群體的異質性。
(A) 產生遺傳風險評分 (genetic risk scores) 通常基於全基因組關聯研究 (GWAS) 或其他基因組數據，而非 scRNA-seq。

本題考查首個獲得美國 FDA 批准的 CRISPR/Cas9 基因編輯療法。
2023 年 11 月，美國 FDA 批准了 Casgevy (exagamglogene autotemcel)，這是一種基於 CRISPR/Cas9 技術的基因療法，用於治療鐮刀型紅血球疾病 (Sickle Cell Disease, SCD) 和輸血依賴性 β-地中海貧血 (Transfusion-dependent beta-thalassemia)。