111 年 國立臺灣大學生物化學暨分子生物學研究所《生化學》

核心觀念

乳糖操縱組（$lac$ operon）是可誘導型分解代謝操縱組。其表現量同時受兩套調控影響：

• 負調控：$lacI$ 編碼的阻遏蛋白會結合操縱子 $O$，阻礙轉錄。異乳糖（allolactose）或 IPTG 與阻遏蛋白結合後，會降低它對 $O$ 的親和力，使轉錄得以進行。
• **正調控：**葡萄糖濃度低時，細胞內 cAMP 上升；cAMP 與 CAP 結合後，CAP-cAMP 複合體結合啟動子附近的 CAP 位點，促進轉錄。葡萄糖高時 cAMP 低，CAP 的活化作用減弱。

判斷選項時，先分清兩種控制：異乳糖調節阻遏蛋白，葡萄糖則主要透過 cAMP-CAP 影響正調控。

解題方法

逐項核對操縱組的類型、阻遏蛋白的調控因子、CAP 活化所需條件，以及 $lacI$ 的互補方式。這題有兩個選項與標準機制明確矛盾，因此若題目要求單選，答案並不唯一。

選項分析

• (A) 錯誤。$lac$ 操縱組是可誘導型分解代謝操縱組：有乳糖時，異乳糖解除阻遏，使乳糖分解相關基因表現。「可阻遏型」通常用來描述合成代謝操縱組，例如色胺酸操縱組；乳糖操縱組不是可阻遏型。

• **(B) 在標準教材的條件下可視為正確，但敘述不夠完整。**若沒有乳糖或其他誘導物，$lacI$ 阻遏蛋白會結合操縱子；即使有葡萄糖，這種結合仍可發生。

核心觀念

本題考查 λ 噬菌體在溶原狀態的維持，以及 λ repressor（CI）與 Cro 蛋白如何透過右側操縱區 $O_{\mathrm R}$ 調控基因表現。

$O_{\mathrm R}$ 包含相鄰的 $O_{\mathrm{R}1}$、$O_{\mathrm{R}2}$、$O_{\mathrm{R}3}$，鄰近兩個方向相反的啟動子：$P_{\mathrm R}$ 負責表現 cro 及其他裂解相關基因；$P_{\mathrm{RM}}$ 負責維持 cI 的轉錄。溶原狀態下，CI 主要結合 $O_{\mathrm{R}1}$ 和 $O_{\mathrm{R}2}$：結合 $O_{\mathrm{R}1}$ 可抑制 $P_{\mathrm R}$，結合 $O_{\mathrm{R}2}$ 則可促進 $P_{\mathrm{RM}}$ 的轉錄，維持 CI 的表現。λ 噬菌體右側操縱區調控研究

解題方法

判斷選項時，先確認溶原狀態中的兩件事：

1. CI 持續表現，以抑制裂解相關基因並維持溶原狀態。
2. CI 與 Cro 的結合位點及作用不同：CI 主要以 $O_{\mathrm{R}1}$ 抑制 $P_{\mathrm R}$，並以 $O_{\mathrm{R}2}$ 活化自身表現；Cro 優先結合 $O_{\mathrm{R}3}$，抑制 $P_{\mathrm{RM}}$，降低 cI 表現。

核心觀念

真核基因表現可在不同階段受到調控。轉錄效率主要取決於 DNA 是否容易被轉錄機器接近，以及轉錄因子能否促進或抑制 RNA 聚合酶在特定基因上的作用。染色質與組蛋白修飾、DNA 甲基化，以及增強子和沉默子都會影響轉錄調控。真核轉錄調控

相較之下，miRNA 的典型作用階段在轉錄之後：它與目標 mRNA 結合，促使 mRNA 降解，或抑制其翻譯。因此，若題目問的是「真核轉錄效率」，應分辨轉錄調控與轉錄後調控。美國國家人類基因體研究所：RNA 調控基因表現

解題方法

逐項判斷選項主要影響的是「轉錄進行的程度」，還是「轉錄完成後的 mRNA 命運」。組蛋白與 DNA 修飾會影響染色質開放程度；增強子與沉默子會影響轉錄活性；miRNA 的典型作用則是調控 mRNA 穩定性或翻譯。故本題所問的非轉錄效率因子為 (D)。

選項分析

• (A) Histone modification：錯誤選項。 組蛋白修飾可改變染色質結構與 DNA 的可近性。例如，與活化相關的修飾有助於轉錄因子及轉錄機器接近 DNA；與抑制相關的修飾則可能使染色質較緊密，降低轉錄。
• **(B) DNA methylation on deoxycytidine of CpG island：錯誤選項。

核心觀念

增強子（enhancer）是順式調控 DNA 序列，可藉由結合轉錄調控蛋白，提升目標基因的轉錄。其典型特性包括：能在距離啟動子較遠處作用、可位於啟動子的上游或下游、作用方向通常不受序列方向限制，且能透過不同種類的啟動子發揮功能。

增強子結合轉錄因子後，可透過 DNA 形成迴圈，使調控蛋白與啟動子附近的轉錄機構互相作用，進而促進轉錄。

解題方法

逐項對照增強子的典型特性。關鍵在於分清楚「位置」和「方向」：增強子可以遠離啟動子，也可位於其上游或下游；其序列方向通常具有非方向性，反向排列仍可發揮增強轉錄的作用。因此，聲稱增強子只有在某一特定方向才有效的選項不正確。

選項分析

• (A) Work when located long distances from the promoter.
  正確。增強子可在距離啟動子較遠的位置調控轉錄，DNA 形成迴圈可讓遠端調控蛋白與啟動子附近的轉錄機構接觸。

核心觀念

本題考查的是核酸分析方法的標的分子。定量 mRNA 的方法必須以 RNA，或由 RNA 反轉錄而成的 cDNA，作為分析材料，再依訊號或讀序數估算轉錄本的相對或絕對豐度。

常見方法包括反轉錄定量聚合酶連鎖反應、cDNA 微陣列及 RNA 定序。Southern blot 的標的則是 DNA；分析 RNA 的對應方法是 Northern blot。

解題方法

判斷各選項是否可用於 mRNA 定量，關鍵在於確認其分析標的與流程：

1. 方法直接分析 DNA，且沒有反轉錄步驟，就不能直接定量 mRNA。
2. 方法以 mRNA 反轉錄所得的 cDNA，或 RNA 定序文庫進行分析，則能估算 mRNA 豐度。

選項分析

(A) Southern blot analysis：錯誤選項，為本題答案。
Southern blot 以 DNA 為分析標的，常用於偵測特定 DNA 片段的存在、大小或拷貝數，不能直接用來定量 mRNA。偵測 RNA 的經典轉漬方法是 Northern blot。

**(B) Reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction：可用於 mRNA 定量。

核心觀念

本題考查 SARS-CoV-2 的核酸檢測與病毒量判讀，以及病毒基因體定序和 mRNA 疫苗的基本原理。

即時定量反轉錄聚合酶連鎖反應（RT-qPCR）先將病毒 RNA 反轉錄成互補 DNA（cDNA），再以 DNA 為模板進行 PCR 擴增。循環閾值 $C_t$ 是螢光訊號達到判定門檻時所需的循環數；在相同檢測條件下，起始病毒 RNA 越多，訊號越早達標，$C_t$ 越低。

解題方法

逐項檢查敘述是否符合核酸檢測流程、$C_t$ 的意義、定序用途及疫苗設計原理。關鍵是區分：檢測時會分析病毒核酸；mRNA 疫苗則是讓人體細胞製造病毒抗原，以引發免疫反應。兩者使用的病毒基因片段不必相同。

選項分析

• (A) 正確。 在相同採樣、試劑與儀器條件下，較低的 $C_t$ 通常代表樣本中病毒 RNA 較多，因此可作為病毒量較高的指標。$C_t$ 與病毒量呈反向關係；但它不是不受條件影響的絕對病毒滴度，不能忽略採樣品質與檢測設定。

• (B) 正確。 SARS-CoV-2 的基因體是 RNA，而一般 PCR 使用 DNA 聚合酶擴增 DNA 模板。

核心觀念

本題考查細菌 $\mathit{trp}$ 操縱組的阻遏調控與衰減作用。它是可阻遏的合成代謝操縱組：色胺酸充足時，色胺酸會協助阻遏蛋白結合操縱基因，降低轉錄起始；若轉錄已經開始，衰減機制也會使轉錄提前終止。

衰減作用取決於先導區 mRNA 的二級結構。先導區有四段可互補配對的序列，會形成不同的莖環：

• 2–3 莖環：反終止結構，使 RNA 聚合酶繼續轉錄。
• 3–4 莖環：終止結構，使 RNA 聚合酶在結構基因之前提前終止。這是不依賴 $\rho$ 因子的內在終止。

解題方法

先判斷色胺酸供應量如何影響先導區核糖體的移動，再確認形成的莖環是反終止結構還是終止結構。

色胺酸低時，帶有色胺酸的 tRNA，即 $\mathrm{Trp\text{-}tRNA^{Trp}}$，供應不足。核糖體翻譯先導胜肽時會停在連續的色胺酸密碼子上，使第 2 區保持未被核糖體遮蔽，得以與第 3 區配對，形成 2–3 反終止莖環。RNA 聚合酶因而繼續轉錄 $\mathit{trp}$ 結構基因。

色胺酸高時，核糖體可順利通過先導胜肽的色胺酸密碼子，遮蔽第 2 區；第 3 區便與第 4 區配對，形成 3–4 終止莖環，使轉錄提前終止。

選項分析

(A) $\mathit{trp}$ operon is repressible anabolic operon. 正確。
$\mathit{trp}$ 操縱組負責合成色胺酸，屬於合成代謝途徑。色胺酸充足時會活化阻遏蛋白，使其結合操縱基因並抑制轉錄，因此屬於可阻遏型操縱組。

**(B) In the presence of high $[\mathrm{Trp}]$, the attenuated mRNA of $\mathit{trp}$ operon is express

核心觀念

題目考查轉錄調控蛋白的 DNA 結合基序。不同蛋白常以特定的結構基序辨識 DNA，例如鋅指、螺旋－轉角－螺旋、亮胺酸拉鍊及鹼性螺旋－環－螺旋。辨認各蛋白所屬的基序，即可判斷哪一個含有鋅指。

鋅指是由鋅離子穩定的蛋白質結構，常見類型包括 Cys₂His₂（C2H2）鋅指。轉錄因子 TFIIIA 含有多個 C2H2 鋅指，可結合 5S rRNA 基因的控制區。

解題方法

先將各蛋白與其典型 DNA 結合基序配對，再找出含鋅指者：

• lac repressor：螺旋－轉角－螺旋。
• Homeobox protein：同源盒蛋白所編碼的同源結構域，屬螺旋－轉角－螺旋。
• TFIIIA：C2H2 鋅指。
• Fos、Jun：亮胺酸拉鍊。
• c-myc：鹼性螺旋－環－螺旋並帶有亮胺酸拉鍊結構。

因此，含鋅指結合基序的是 TFIIIA。

選項分析

• (A) lac repressor：錯誤。 lac repressor 以螺旋－轉角－螺旋基序辨認操縱子 DNA，不是鋅指蛋白。

核心觀念

本題考查 N-連結型醣蛋白在內質網（ER）中的醣鏈添加與初步修飾，以及不同醣基轉移酶主要作用的細胞區室。

N-連結型醣鏈的前驅物先組裝在多萜醇載體上，再由寡醣－蛋白質轉移酶（oligosaccharide:protein transferase，OST）整段轉移至新生蛋白質的天冬醯胺殘基。蛋白質進入 ER 後，醣鏈會經歷葡萄糖與部分甘露糖的修剪；之後才在高基氏體接受多種醣基轉移酶進一步加工。

解題方法

判斷各選項的主要位置與作用：

1. ER 階段：OST 負責把預先組裝好的寡醣轉移到蛋白質上；甘露糖酶可修剪 N-連結醣鏈上的甘露糖。
2. 高基氏體階段：N-乙醯葡萄糖胺轉移酶、半乳糖轉移酶與岩藻糖轉移酶，主要參與醣鏈後續加工。

因此，選出參與 ER 階段者。

選項分析

• (A) Oligosaccharide:protein transferase：正確。
  寡醣－蛋白質轉移酶催化預先組裝的 N-連結型醣鏈整段轉移至新生蛋白質的天冬醯胺殘基，是 ER 中 N-連結醣基化的關鍵酵素。

核心觀念

本題考的是蛋白聚醣（proteoglycan）上糖胺聚醣（GAG）的連接方式。多數 GAG 鏈以 O-連結接到核心蛋白的絲胺酸（Ser）殘基，再經由連接區醣鏈與蛋白相連。常見連接區由木糖（Xyl）、兩個半乳糖（Gal）及葡萄糖醛酸（GlcA）組成，依序為：

其中 Gal-Gal-Xyl 是三醣核心；再接上 GlcA 後，形成四醣連接區。NCBI 資料、蛋白聚醣連接區綜述

解題方法

先分辨題目描述的是哪一種醣基化：蛋白聚醣的 GAG 是經由 Ser 上的氧原子連接，與 Asn 上的 N-連結醣基化不同；再核對其連接序列與連接區的單醣組成。溶酶體標記則是另一種修飾機制，不能與蛋白聚醣的 GAG 連接混為一談。

選項分析

核心觀念

本題考的是上皮細胞的半橋粒（hemidesmosome）：它把細胞外基質與細胞內的中間絲連接起來。半橋粒中的主要整合素是 $\alpha_6\beta_4$，可與基底膜中的層黏連蛋白結合；其細胞內側透過橋粒斑蛋白等連結蛋白接上角蛋白中間絲。

機械力可沿細胞骨架傳遞，並透過核周細胞骨架與核膜上的 LINC 複合體等結構影響細胞核。因此，整合素與中間絲的連結可參與由細胞外至細胞核的機械訊號傳遞；這條路徑是間接連結，並非整合素直接接到核膜。

解題方法

先辨認題幹描述的結構：它要求「整合素連接中間絲」，且和細胞外基質相連，這是半橋粒的特徵。接著依半橋粒的組成判斷：其主要整合素為 $\alpha_6\beta_4$，配體為層黏連蛋白。最後注意半橋粒與橋粒的差別：兩者都能連接中間絲，但半橋粒連接細胞與基底膜，橋粒連接相鄰細胞。

選項分析

核心觀念

本題考查整合素（integrin）的配體辨識。$\alpha_5\beta_1$ 是纖維連接蛋白（fibronectin）的受體，可辨識纖維連接蛋白中的 RGD 序列，即精胺酸（Arg）－甘胺酸（Gly）－天門冬胺酸（Asp）。

RGD 中，Arg 與 Asp 的側鏈參與受體辨識，Gly 則提供適合的骨架構形。纖維連接蛋白的協同辨識序列 PHSRN 可增強 $\alpha_5\beta_1$ 的結合，但判斷本題短胜肽是否含有典型 RGD 核心序列，已足以找出答案。

解題方法

逐一檢查每個胜肽是否含有連續排列的 R-G-D。胺基酸種類相同但排列順序不同，不算 RGD；將 Asp 換成 Glu，也不符合 RGD 序列。

選項分析

核心觀念

本題考查「原癌基因」與「腫瘤抑制蛋白」的功能差異。

• 腫瘤抑制蛋白會限制細胞增殖、促進 DNA 損傷修復，或在細胞受損時啟動細胞週期停滯與凋亡。其功能喪失會使細胞失去重要的生長煞車。
• 原癌基因產物則參與促進細胞生長與分裂；當基因發生特定活化突變或過度表現時，可能轉變為致癌基因，推動腫瘤形成。

解題方法

逐一辨認各選項的典型功能，找出負責抑制細胞週期或監控 DNA 損傷的蛋白質。RB 與 p53 是兩個經典腫瘤抑制蛋白；Ras、Myc、Raf 則屬於促進生長訊號的原癌基因相關產物。

選項分析

• (A) Ras：錯誤。 Ras 是小型 GTP 結合蛋白，參與生長因子訊號傳遞。活化型 Ras 可持續傳遞促進增殖的訊號，因此屬於原癌基因產物。
• (B) Rb：正確。 Rb 蛋白由 RB1 基因編碼，是腫瘤抑制蛋白。Rb 可結合並抑制 E2F 轉錄因子，限制細胞由 G1 期進入 S 期；

核心觀念

蛋白聚醣由核心蛋白與一條或多條共價連接的糖胺聚醣（GAG）鏈構成。多數 GAG 鏈經由四醣連接區接到核心蛋白的絲胺酸殘基上；透明質酸則是例外，通常不共價連接核心蛋白，而是可與蛋白聚醣形成非共價聚集體。《Essentials of Glycobiology：Proteoglycans and Sulfated Glycosaminoglycans》

解題方法

判斷重點是選項中的 GAG 能否作為糖鏈共價連接在蛋白聚醣核心蛋白上。硫酸化的肝素硫酸、皮膚素硫酸與軟骨素硫酸都可作為蛋白聚醣側鏈；肝素也能連接在特定核心蛋白 serglycin 上。透明質酸不以這種方式連接核心蛋白，因此不選。

選項分析

• (A) Heparan sulfate，肝素硫酸：正確。 肝素硫酸是常見的蛋白聚醣側鏈，可共價連接在核心蛋白上。

核心觀念

本題考的是基底膜（basement membrane）的典型細胞外基質成分。基底膜是位於上皮細胞等細胞下方的特化細胞外基質。其典型核心成分包括第四型膠原蛋白、層黏連蛋白、巢蛋白（nidogen，又稱 entactin）與 perlecan。第四型膠原蛋白和層黏連蛋白各自形成網狀結構，巢蛋白與 perlecan 協助穩定及連結這些結構。NCBI Bookshelf；基底膜組成綜述

解題方法

先辨認各選項是否屬於基底膜的典型組成，再區分「基底膜核心成分」與「廣義細胞外基質成分」。基底膜常考的辨認組合是：

依這組典型成分判斷，A、B、C 正確。第五型膠原蛋白是纖維型膠原蛋白，並非基底膜的典型主要成分；纖維連接蛋白則是廣泛存在於細胞外基質中的蛋白，但不列在基底膜的典型核心組成中。

選項分析

第 16 題 詳解

核心觀念

本題考的是基底膜（basement membrane）主要成分 Laminin 經蛋白水解後產生的片段，能被哪些蛋白質直接辨識與結合。

Laminin 的蛋白水解片段：Laminin 經蛋白酶（如 pepsin、elastase）消化後可產生多種具功能性的片段，其中最重要的是 E8 片段（位於 Laminin α 鏈的 G domain 附近）。E8 片段是細胞附著（cell adhesion）的關鍵區域，能被細胞表面的整合素（integrin）受體直接辨識。

整合素的基本結構：整合素為 $\alpha\beta$ 異雙體（heterodimer），不同的 $\alpha$ 與 $\beta$ 次單元組合決定其配體專一性。已知的 Laminin 受體型整合素包括：

解題方法

判斷每個選項是否符合兩項條件：

1. 該選項本身必須是蛋白質（題幹明確問 "Which following protein"）。
2. 該蛋白質必須能直接結合 Laminin 的蛋白水解片段。

選項分析

(A) Type IV collagen — ✗ 不選

Type IV collagen 與 Laminin 同為基底膜的主要結構分子，但兩者在基底膜中的連結並非直接結合，而是透過橋接蛋白 Nidogen（又稱 Entactin） 間接相連。Nidogen 的一端結合 Laminin 的 γ1 鏈短臂（LE domain），另一端結合 Type IV collagen 網絡，形成「Laminin — Nidogen — Type IV collagen」的三明治式架構。Type IV collagen 並不直接辨識 Laminin 的蛋白水解片段，故不選。

(B) $\alpha_2\alpha\beta_3$ — ✗ 不選

整合素為 $\alpha\beta$ 異雙體，命名格式為「$\alpha_x\beta_y$」。「$\alpha_2\alpha\beta_3$」此名稱不對應任何已知的整合素分子。

核心觀念

Statin（他汀類藥物）抑制膽固醇生合成中的 HMG-CoA reductase（HMG-CoA 還原酶）。此酵素催化 HMG-CoA 還原成 mevalonate（甲羥戊酸），需要 NADPH 提供還原力。這是膽固醇合成的重要調控步驟，也是他汀類藥物的作用標的。

解題方法

辨認膽固醇合成途徑中與 statin 直接相關的關鍵酵素即可。HMG-CoA reductase 位於乙醯輔酶 A 轉為 mevalonate 的階段；他汀類藥物模仿其底物結構，抑制酵素活性，使 mevalonate 的生成減少，進而降低後續膽固醇合成。

選項分析

• (A) Thiolase：催化兩分子 acetyl-CoA 縮合，形成 acetoacetyl-CoA，參與膽固醇合成早期步驟；不是 statin 的主要作用標的。

核心觀念

限制酶的命名通常依據其來源細菌命名：第一個字母取自屬名，接續的兩個字母取自種名，再以一個字母標示菌株，最後的羅馬數字表示從該菌株中發現此酶的先後次序。

以 EcoRI 為例：

• E：屬名 Escherichia。
• co：種名 coli。
• R：菌株代號，代表菌株 RY13。
• I：從該菌株發現的第一種限制酶。

解題方法

依序拆解名稱 EcoRI 的各部分，再將題目詢問的「R」對應到限制酶命名規則。字母 E 對應細菌的屬名，co 對應種名；R 位於種名之後、羅馬數字之前，因此代表菌株代號。答案為 (C)。

選項分析

核心觀念

本題考查不同克隆載體可容納的外源 DNA 插入片段大小，也就是「克隆容量」。容量愈大，單一載體能攜帶的 DNA 片段愈長，適合建立大型基因組文庫或分析大型基因區段。

各類載體的常見容量約為：

實際容量會因載體設計與實驗條件而異，但相對大小足以判斷本題。

解題方法

比較各種載體可攜帶的插入片段大小即可。質體與 λ 噬菌體載體容量較小；cosmid 可攜帶數十 kb；BAC 可攜帶數百 kb；YAC 則能以人工染色體的形式維持更大型的 DNA 片段。因此，克隆容量最大的是 YAC。

選項分析

核心觀念

本題考脂蛋白的代謝順序。極低密度脂蛋白（VLDL）由肝臟分泌，主要運送內生性三酸甘油酯。VLDL 在血液中經脂蛋白脂肪酶（LPL）移除部分三酸甘油酯後，顆粒縮小並轉變為中間密度脂蛋白（IDL）。因此，VLDL 是 IDL 的前驅物。

代謝順序可記為：

解題方法

判斷 IDL 的前驅物，可沿著肝臟分泌的內生性脂蛋白代謝路徑追溯：肝臟先分泌 VLDL；VLDL 在循環中失去部分三酸甘油酯後形成 IDL；IDL 再經進一步代謝形成 LDL。故答案為 VLDL。

選項分析

核心觀念

這題考的是兩種蛋白質分子量測定法所反映的性質不同：

• 凝膠過濾層析依蛋白質在溶液中的流體動力學大小分離。分子越大或形狀越伸展，越難進入填料孔洞，洗脫越早。分子量是以標準蛋白質校正後推估，因此會受蛋白質形狀影響。
• SDS-PAGE以 SDS 使蛋白質變性，並使多數蛋白質帶有近似一致的電荷／質量比，再依電泳遷移率估計分子量。它主要反映多胜肽鏈的表觀分子量。
• **2-巰基乙醇（2-mercaptoethanol）**會還原二硫鍵。若有二硫鍵連結的多胜肽鏈，加入還原劑後常會分開，因而改變電泳帶型或表觀分子量。

解題方法

先比較兩種測定的結果：凝膠過濾測得約 $90\,\mathrm{kD}$，SDS-PAGE 在有、無 2-巰基乙醇時都測得約 $60\,\mathrm{kD}$。

SDS-PAGE 在還原與非還原條件下結果相同，表示二硫鍵還原沒有改變其電泳表現；因此，沒有證據顯示此蛋白是由二硫鍵連結、且還原後會分開的多胜肽鏈所組成。SDS-PAGE 顯示的多胜肽鏈表觀分子量約為 $60\,\mathrm{kD}$。

核心觀念

溴化氰（cyanogen bromide, CNBr）會切開甲硫胺酸（Met）羧基端的胜肽鍵，也就是切在 Met 之後。對一條線性多肽而言，若有 $n$ 個可切割且位於鏈內的 Met 位點，完全切割後最多得到：

解題方法

核心觀念

胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）主要在芳香族胺基酸殘基的羧基端切割，也就是切在 Phe、Tyr 或 Trp 之後。若有完整切割，線性多胜肽的切割位點數為 $n$，便會產生 $n+1$ 條胜肽。

切割是否發生也受序列排列影響：芳香族胺基酸後面若接 Pro，該處通常不易被切割。本題只給胺基酸組成，未給序列，因此實際胜肽數無法確定；題目問的是最大數目，可依最佳排列計算。

解題方法

組成中可作為主要切割位點的殘基有：

核心觀念

蛋白質的胺基酸組成與其三維環境有關：埋藏在蛋白質內部或亞基接觸面的殘基，通常較偏向疏水性；暴露於水相的表面，則通常較偏向親水性，常見極性或帶電殘基。

B 以四聚體 $B_4$ 形式存在，表示不同 B 鏈之間具有亞基接觸面。形成這些接觸面的殘基會被部分遮蔽，疏水性殘基因此有利於亞基間的疏水作用。

解題方法

比較單體 A 與四聚體 B 時，切入點是兩者是否需要形成亞基接觸面：

核心觀念

β 轉角是多肽鏈在短短幾個胺基酸內改變方向的區域。甘胺酸（Gly）側鏈最小，構形自由度高；脯胺酸（Pro）常使主鏈出現彎折，因此 Gly 與 Pro 常出現在轉角附近。僅憑胺基酸序列可以預測偏好的位置，不能確定實際三維構形。

解題方法

圖中第 4 題列出一條 28 個胺基酸的序列，並詢問彎折或 β 轉角的位置。依序檢查 Gly 與 Pro 的分布，重點落在第 6–7 位的 Gly–Pro，以及第 19–21 位的 Pro–Asp–Gly。

核心觀念

二硫鍵是兩個半胱胺酸（Cys）側鏈的巰基（$-SH$）氧化後形成的共價鍵，結構為 $-S-S-$。同一條多胜肽鏈上的兩個 Cys 相連，稱為鏈內二硫鍵。

解題方法

依序列找出所有 Cys，再判斷哪些位於同一條多胜肽鏈。本題的序列中，Cys 位於第 $13$ 與第 $24$ 個殘基；兩者都在同一條鏈上，因此可形成鏈內二硫鍵：

核心觀念

本題考查胺基酸側鏈的分類。胺基酸的基本骨架相同，分類主要依據側鏈的碳氫結構、官能基、電荷與芳香環。

• 非極性脂肪族：側鏈以碳、氫為主，沒有芳香環，通常疏水。
• 酸性：側鏈含有可解離的羧基，在生理 pH 下通常帶負電。
• 非極性芳香族：側鏈含芳香環，整體通常歸為疏水性胺基酸。
• 含硫：側鏈含硫原子。

解題方法

逐一辨認每種胺基酸的側鏈結構，再與右欄類型配對：

• Leu（白胺酸）的側鏈為支鏈脂肪族烴基，屬非極性脂肪族。
• Glu（麩胺酸）的側鏈末端含羧基，屬酸性胺基酸。
• Cys（半胱胺酸）的側鏈含巰基（–SH），屬含硫胺基酸。
• Trp（色胺酸）的側鏈含吲哚芳香環，標準分類歸為非極性芳香族。

核心觀念

氧化磷酸化是細胞將還原型輔酶的氧化能，轉換成 ATP 化學能的過程。真核細胞主要在粒線體內膜進行，包含兩個彼此耦聯的部分：

1. 電子傳遞鏈：NADH 與 FADH₂ 提供電子。電子依序經過內膜上的電子傳遞複合體與載體，最後傳給氧分子；氧是電子傳遞鏈的最終電子接受者，並被還原成水。
2. 化學滲透與 ATP 合成：電子傳遞釋出的能量推動質子由粒線體基質移至膜間腔，形成跨內膜的質子電化學梯度。質子經 ATP 合酶流回基質時，ATP 合酶利用此能量催化 ADP 與無機磷酸生成 ATP。

核心反應可概括為：

電子傳遞與 ATP 合成透過質子梯度耦聯，這種機制稱為化學滲透耦聯。

解題方法

作答時依序交代「電子來源、電子去向、能量轉換、代謝意義」即可。

葡萄糖分解會在糖解作用、丙酮酸氧化及檸檬酸循環中產生 NADH；檸檬酸循環也會產生 FADH₂。這些還原型輔酶將高能電子送入電子傳遞鏈。電子傳遞所釋出的能量建立質子梯度，ATP 合酶再利用質子回流的能量製造 ATP。

因此，氧化磷酸化將葡萄糖氧化過程中儲存在 NADH 與 FADH₂ 的能量，轉換成可供細胞使用的 ATP。每個葡萄糖分子經完整有氧氧化時，真核細胞通常約可產生 30–32 個 ATP；

核心觀念

本題考查胰島素如何藉由磷酸化與去磷酸化的互相調控，促進肝醣合成並抑制肝醣分解。兩種酵素的磷酸化效應相反：

• 肝醣磷酸化酶：磷酸化型活性較高；去磷酸化後活性降低。
• 肝醣合成酶：去磷酸化型活性較高；磷酸化會降低活性。

因此，胰島素促進肝醣儲存的整體效果，是讓肝醣磷酸化酶去磷酸化、讓肝醣合成酶去磷酸化。

解題方法：由胰島素訊號連到兩種酵素

胰島素與胰島素受體結合後，受體的酪胺酸激酶活性啟動，經 IRS 蛋白活化 PI3K，進而產生 PIP₃ 並活化 Akt。接著由兩條主要調控路徑改變肝醣代謝酵素的磷酸化狀態。

1. 抑制肝醣分解：使肝醣磷酸化酶失活

胰島素促進蛋白磷酸酶 1（PP1）的作用，使下列酵素去磷酸化：

1. 磷酸化酶激酶去磷酸化後活性下降，減少其對肝醣磷酸化酶的磷酸化作用。
2. 肝醣磷酸化酶 a去磷酸化，轉成活性較低的肝醣磷酸化酶 b。

可概括表示為：

胰島素也可透過降低細胞內 cAMP、減少蛋白激酶 A（PKA）活性，抑制 PKA 對磷酸化酶激酶的活化。此作用會進一步削弱肝醣磷酸化酶的活化；其重要性依組織與生理情境而異。

2. 促進肝醣合成：活化肝醣合成酶

核心觀念

這題考的是禁食時，胰高血糖素如何使肝臟代謝由糖解作用轉向糖質新生，以維持血糖。兩條路徑在肝臟中受到協調調控，避免同時大量進行而形成無效循環。

關鍵調控物是果糖-2,6-二磷酸（F-2,6-BP）：它會活化磷酸果糖激酶-1（PFK-1）、促進糖解作用，也會抑制果糖-1,6-二磷酸酶（FBPase-1）、限制糖質新生。因此，肝細胞內 F-2,6-BP 減少時，糖解作用受抑，糖質新生則較易進行。

解題方法與調控機制

沿著「受器 → 第二訊息 → 代謝酵素 → 路徑方向」追蹤即可：

1. **啟動訊號傳遞：**胰高血糖素與肝細胞膜上的受器結合，活化 Gs 蛋白及腺苷酸環化酶，使細胞內環 AMP（cAMP）上升，進而活化蛋白激酶 A（PKA）。

2. **降低 F-2,6-BP：**PKA 磷酸化肝臟型雙功能酵素 PFK-2/FBPase-2。肝臟此酵素被磷酸化後，PFK-2 的激酶活性下降，而 FBPase-2 的磷酸酶活性上升，因此 F-2,6-BP 濃度下降。結果是 PFK-1 少了活化訊號，糖解作用減弱；FBPase-1 所受的抑制解除，糖質新生增加。肝醣代謝調控綜述

3. **抑制糖解作用的另一個關鍵步驟：**PKA 也會磷酸化肝臟型丙酮酸激酶，使其活性下降。這會減少磷酸烯醇丙酮酸轉為丙酮酸，抑制糖解作用末端的反應，並保留糖質新生所需的中間物。

核心觀念

血紅素分解後形成的膽紅素脂溶性高，必須經肝臟處理，才能有效隨膽汁排出。肝臟的關鍵工作包括：

1. 參與血紅素分解：老化紅血球主要由脾臟、肝臟及骨髓的巨噬細胞清除。血紅素在血基質加氧酶作用下分解為膽綠素、鐵與一氧化碳；膽綠素再由膽綠素還原酶轉為未結合膽紅素。
2. 攝取並結合膽紅素：未結合膽紅素由血液中的白蛋白運送至肝細胞。肝細胞以 UDP-葡萄糖醛酸轉移酶（UGT1A1）將葡萄糖醛酸接到膽紅素上，形成膽紅素葡萄糖醛酸單酯或雙酯。
3. 分泌至膽汁：結合型膽紅素水溶性較高，經肝細胞膽小管膜上的 MRP2 等轉運蛋白主動輸送至膽汁，進入腸道。

解題方法

依膽紅素的流向回答「肝臟的角色」：先說明血紅素分解產生未結合膽紅素，再依序交代肝臟的攝取、結合與膽汁分泌。

核心觀念

HGPRT（次黃嘌呤－鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶）參與嘌呤補救途徑，將次黃嘌呤和鳥嘌呤回收，分別轉成 IMP 和 GMP。此酵素若因遺傳突變而缺失或活性嚴重不足，會造成萊希－尼亨症候群（Lesch–Nyhan syndrome）。

解題方法

原卷第 10(a) 題問的是 HGPRT 遺傳突變所造成的疾病；圖中顯示研究使用含有 HGPRT cDNA 的質體，但判斷疾病只需掌握 HGPRT 的生理功能與缺乏時的臨床疾病名稱。

核心觀念

PCR 產物的凝膠電泳位置可用分子量標記估算其長度。此題以圖 2 的 PCR 產物大小，配合圖 1 的引子位置，判斷 HGPRT-cDNA 的長度。

解題方法

圖 1 顯示正向引子位於 Nco I（301）附近，反向引子位於 Xba I（979）附近，兩引子夾住 HGPRT 區段；圖 2 中四個質體的 PCR 產物都落在 $0.5$ kb 與 $1$ kb 標記之間，約為 $0.7$ kb。

核心觀念

蛋白質的胺基酸數可由其編碼序列推算：每 3 個核苷酸形成 1 個密碼子；終止密碼子不編碼胺基酸。蛋白質的分子量則可用胺基酸數乘上每個胺基酸殘基平均約 $110\ \mathrm{Da}$ 粗估。

解題方法

圖中顯示 HGPRT 的引子擴增片段約為 $0.7\ \mathrm{kb}$，但電泳只能提供片段大小的粗略估計。

核心觀念

本題要用限制酶切位圖譜判斷哪些質體含有 HGPRT-cDNA。限制酶會在特定辨識序列切割；若質體包含圖示的兩個 Nco I 切位，且兩切位相距 $801-301=500$ bp，消化後就會出現約 $0.5$ kb 的片段。

解題方法

圖 1 標示 Nco I 切位於 301 與 801，因此兩切位之間的預期片段長度為：

圖 3 中，質體 #1 和 #2 都有約 $0.5$ kb 的條帶；質體 #3 和 #4 對應的小片段則約為 $0.7$ kb，與預期的 $0.5$ kb 不符。這個差異可用來辨認含有圖示 HGPRT-cDNA 限制酶切位圖譜的質體。

圖 2 的 PCR 結果中，四個質體都出現約 $0.7$ kb 的條帶。PCR 產物大小相同只能表示有相同長度的擴增片段，不能單獨證明四個質體都含有 HGPRT-cDNA；非專一性擴增也可能產生相同大小的條帶。

選項分析

• (A) Plasmid #1：錯。 #1 確實含有 HGPRT-cDNA，但選項只列 #1，漏掉也符合的 #2。
• (B) Plasmid #2：錯。 #2 確實含有 HGPRT-cDNA，但選項只列 #2，漏掉 #1。

核心觀念

限制酶切割質體後，DNA 片段的大小取決於切位點間的距離；電泳可依片段大小判斷質體是否符合預期圖譜。PCR 產物若只涵蓋部分序列，即使大小相同，也不一定能分辨完整構築正確的質體。

解題方法

圖 1 顯示質體全長為 $5.2\ \text{kb}$，有兩個 $NcoI$ 切位點，分別位於 301 與 801；兩切位點相距 $801-301=500$ 個鹼基，即 $0.5\ \text{kb}$。環狀質體被兩處切開後，預期產生約 $0.5\ \text{kb}$ 與 $5.2-0.5=4.7\ \text{kb}$ 的兩個片段。

圖 2 中，四個質體的 PCR 產物都約為 $0.7\ \text{kb}$，因此 PCR 結果無法單獨區分哪一個是目標質體。圖 3 中，質體 #1 的兩條帶約為 $4.5\ \text{kb}$ 與 $0.5\ \text{kb}$，最符合預期的 $4.7\ \text{kb}$ 與 $0.5\ \text{kb}$；膠體電泳讀值為近似值。

選項分析

• (A) Plasmid #1：正確。 酶切後的兩個片段約為 $4.5\ \text{kb}$ 與 $0.5\ \text{kb}$，符合目標質體預期的片段組成。
• **(B) Plasmid #2：錯誤。

核心觀念

PCR 與限制酶消化檢驗的是質體的不同特徵。PCR 只呈現兩個引子之間的 DNA 片段；限制酶消化則呈現特定酶切位點之間各片段的大小。因此，即使不同質體的 PCR 產物大小相同，消化後的片段仍可能不同。

解題方法

圖 1 顯示 PCR 引子位於 HGPRT 區域兩端附近，標示位置約為 301 與 979；圖 2 中四個質體的 PCR 產物都約為 $0.7\ \text{kb}$。圖 3 則顯示四個質體經 Nco I 消化後，條帶數目或大小不同。

核心觀念

本題考查以序列專一性的核酸雜交辨認含有目標基因的質體。帶有標記的 HGPRT-cDNA 探針會與互補的 HGPRT DNA 序列結合；未含該序列的質體則不會產生特異性雜交訊號。

解題方法

圖 1 顯示質體全長為 $5.2\ \text{kb}$，HGPRT-cDNA 位於啟動子下游，並標出 PCR 引子與 Nco I 切位；圖 2、圖 3 分別呈現四個質體的 PCR 產物與 Nco I 消化片段。