112 年 國立臺灣大學植物病理與微生物學系碩士班乙組《普通生物學（C）》

此題為孟德爾分離定律與獨立分配定律的應用，考驗學生對雜合子交配後代基因型與表現型的機率計算。

題目已知：

1. 紫花（Purple flowers）對白花（white flowers）為顯性。
2. 親代為兩個紫花植株，且兩者皆為雜合子（heterozygous）。

假設紫花基因以 P 表示，白花基因以 p 表示。
則雜合子紫花植株的基因型為 Pp。
兩個雜合子紫花植株（Pp x Pp）的交配，其後代的基因型及表現型機率如下：

親代基因型： Pp x Pp
配子： P, p 來自第一親代； P, p 來自第二親代

可能的基因型組合（Punnett Square）：
P p
P PP Pp
p Pp pp

此題考驗對族群遺傳學中基因庫（gene pool）以及等位基因（allele）數量的計算。

題目已知：

• 捲翅（curly wings, c）為隱性，對直翅（wild-type, c+）為顯性。
• 族群中有：
  • 35 隻捲翅的果蠅。由於捲翅是隱性性狀，這些果蠅的基因型必為 cc。
  • 70 隻為直翅的雜合子（heterozygous）。由於直翅是顯性，且為雜合子，這些果蠅的基因型必為 c+c。
  • 45 隻為直翅的純合子（homozygous）。由於直翅是顯性，且為純合子，這些果蠅的基因型必為 c+c+。

我們要計算的是這個族群中，控制翅膀性狀的基因（c 和 c+）的總等位基因數量。

首先，計算族群的總個體數：
總個體數 = 35 (cc) + 70 (c+c) + 45 (c+c+) = 150 隻果蠅。

核心觀念

本題考查「不完全外顯率（incomplete penetrance）」的概念。

外顯率是指具有某一特定基因型的個體，實際表現出對應表型的比例：

$$\text{外顯率}=\frac{\text{實際表現表型的個體數}}{\text{具有該基因型的個體總數}}\times 100\%$$

若某基因型並非在所有個體中都表現出預期表型，稱為不完全外顯率。

人類多指症（polydactyly）常被視為常染色體顯性遺傳，但具有不完全外顯率的例子。帶有致病等位基因的個體，不一定都會長出額外手指或腳趾，因此基因型與表型之間不是完全一對一對應。

解題方法

判斷本題的切入點，是觀察多指症的遺傳特徵：

• 某一顯性等位基因即可增加發生多指症的機會。
• 但帶有該等位基因的所有個體，不一定都表現多指症。
• 這表示基因型已存在，但表型未必出現。

因此，這不是在考「顯性或隱性」本身，而是在考顯性基因未必完全表現的情況，故屬於不完全外顯率。

選項分析

A. Simple Mendelian inheritance（簡單孟德爾遺傳）

錯誤。簡單孟德爾遺傳通常假設某一基因型會穩定地對應某一表型，例如完全顯性遺傳中，顯性基因型個體都表現顯性性狀。多指症雖常呈常染色體顯性遺傳，但由於外顯率不完全，並非典型的單純基因型—表型一對一關係。

B. Incomplete dominance（不完全顯性）

錯誤。不完全顯性是指雜合子表現出介於兩種純合子表型之間的中間型。例如紅花與白花雜交，雜合子呈粉紅花。

此題考驗對基因突變及其調控機制，特別是「抑制突變」（suppressor mutation）的理解。

抑制突變（Suppressor mutation）是指一個突變（第一個突變）導致了某個表型上的改變（通常是異常），而另一個突變（抑制突變）發生後，能夠恢復或部分恢復原來的表型。抑制突變可以發生在兩種情況下：

1. Intragenic suppressor (基因內抑制突變)：抑制突變發生在同一個基因的不同位置。

此題考驗對染色體結構與複製過程的理解，以及性染色體的特徵。

題目要求找出何者包含 100% 相同的遺傳物質。

• A. Homologous chromosomes (同源染色體)：來自父母雙方的染色體，它們攜帶相同的基因，但基因的等位基因可能不同。例如，一條來自父親，一條來自母親。因此，它們的遺傳物質不完全相同。
• B. Sister chromatids (姐妹染色單體)：在細胞分裂（有絲分裂或減數分裂）前期和中期，DNA 複製後形成的兩條完全相同的染色單體，它們通過著絲粒連接。在複製完成後，姐妹染色單體攜帶的 DNA 序列是完全相同的，除非在複製過程中發生了突變。在討論「100% 相同」時，姐妹染色單體是最符合的選項。

此題考驗對基因組學（genomics）中，基因圖譜繪製（mapping）和基因組測序（sequencing）相關術語的理解。

題目描述的是「一系列包含染色體重疊片段的基因複製體（clones）」。

• A. Artificial chromosome (人工染色體)：例如 BAC (Bacterial Artificial Chromosome) 或 YAC (Yeast Artificial Chromosome)，是可以容納較大 DNA 片段的載體，用於構建基因組文庫，但它本身不是重疊片段的集合。
• B. Contig (連續片段)：Contig 是由多個重疊的 DNA 片段（clones）組成的連續 DNA 序列。

此題考驗對「上位性」（epistasis）的理解。上位性是指一個基因的表現會掩蓋或影響另一個基因的表現。

讓我們逐一分析選項：
A. They are often associated with enzymatic pathways.
* 這是正確的。許多上位性例子發生在生化途徑中，其中一個基因編碼的酶的缺陷會阻止整個途徑的進行，從而影響下游基因的表現。例如，某個基因突變導致酶A失活，那麼即使另一個基因編碼的酶B正常，也無法產生最終產物。
B. They produce variations in the expected 9:3:3:1 ratio of a dihybrid cross.
* 這是正確的。

此題考驗對細胞分裂過程中紡錘體（spindle apparatus）結構和功能的理解。紡錘體由微管（microtubules）組成。

讓我們逐一分析選項：

A. Polar microtubule - separate the poles (極性微管 - 分開染色體兩極)
* 極性微管（或稱連續微管）從紡錘體兩極延伸，並在赤道板處相互重疊。它們的作用是推動紡錘體兩極相互遠離，從而幫助細胞伸長。這部分描述是正確的。

B. Aster microtubule - positioning of the spindle apparatus (星狀微管 - 定位紡錘體)

此題考驗對基因印記（genomic imprinting）概念的理解，以及在小鼠 IGF2 基因中的具體應用。

基因印記是一種表觀遺傳現象，其中特定基因的表達取決於該基因是從父系還是母系繼承而來。被印記的基因在被繼承後，其表達會被沉默。

• 小鼠的 IGF2 (Insulin-like growth factor 2) 基因 是一個典型的基因印記的例子。
• 印記發生在父系染色體上：IGF2 基因的印記區域位於父系染色體上，這意味著來自父親的 IGF2 基因被印記（沉默），而來自母親的 IGF2 基因則沒有被印記。
• 表達來自母系染色體：由於父系的 IGF2 基因被印記而沉默，因此在正常情況下，只有母系的 IGF2 基因會被表達。

因此，對於小鼠 IGF2 基因：

• Which chromosome is imprinted? (哪個染色體被印記？) -> Maternal (母系的染色體上的基因被印記)

核心觀念

本題考查「母系效應（maternal effect）」的定義。

母系效應是指：子代早期發育的表型，主要由母親的基因型所決定，而不是由子代自身在受精後立即表現的基因型決定。

其原因是卵細胞在形成與成熟過程中，已由母體預先累積大量：

• 母源性信使 RNA（maternal mRNA）
• 蛋白質
• 核糖體與其他細胞器
• 胚胎早期發育所需的營養物質與調控因子

受精後，胚胎最初階段主要使用卵細胞中既存的母源性物質；直到胚胎自身基因組啟動後，子代基因才逐漸成為主要調控來源。

解題方法

判斷母系效應的關鍵，是找出承載並直接提供母源性基因產物給早期胚胎的細胞。

卵細胞的細胞質中含有母親在卵形成期間製造並儲存的調控物質。這些物質可決定胚胎的早期細胞命運、軸向建立與發育模式。因此，在本題選項中，最直接負責母系效應的是 oocytes（卵母細胞）。

母系效應的因果關係可表示為：

$$\text{母親基因型} \longrightarrow \text{卵細胞中的母源性 RNA 與蛋白質} \longrightarrow \text{子代早期發育表型}$$

例如，若母親缺乏某種控制胚胎體軸建立的基因，卵細胞中便可能缺少相應的母源性 mRNA 或蛋白質，即使子代本身具有正常的該基因，也可能在早期發育中出現異常。

選項分析

A. Sperm cells（精子細胞）

錯誤。

核心觀念

本題考查「測定 DNA 與蛋白質是否結合」的實驗技術。

DNA-protein interaction 的典型分析方法，是觀察蛋白質結合 DNA 後，是否造成特定 DNA 區域受到保護、移動位置改變，或出現特異性結合訊號。其中，DNase I footprinting 可直接定位蛋白質在 DNA 上的結合位置。

解題方法

DNase I footprinting 的基本原理如下：

1. 將一段 DNA 與待測蛋白質混合。
2. 加入少量 DNase I，使 DNA 發生不完全水解。
3. 未被蛋白質覆蓋的 DNA 區域可被 DNase I 切割。
4. 蛋白質結合的 DNA 區域受到立體障礙保護，不易被切割。
5. 分析 DNA 片段長度後，會在蛋白質結合位置出現一段「缺口」，稱為 footprint。

因此，若 DNA 與蛋白質存在特異性結合，即可由受保護區域的位置與長度，判定蛋白質結合的 DNA 序列。

選項分析

A. Western blotting

錯誤。Western blotting 主要用於偵測特定蛋白質的存在量與分子量。其流程通常包含蛋白質電泳、轉膜，再以抗體辨識目標蛋白質。

此技術能回答「樣本中是否含有某種蛋白質」，但不能直接判定該蛋白質是否與特定 DNA 序列結合。

B. PCR

錯誤。PCR 主要利用特定引子進行 DNA 的體外大量擴增，適合用於偵測或複製特定 DNA 片段。

PCR 本身並不直接測定 DNA 與蛋白質的結合。若搭配染色質免疫沉澱分析，形成 ChIP-PCR，才可間接確認特定蛋白質是否與某段 DNA 相關；單獨的 PCR 不具此功能。

核心觀念
此題考查 RNA 之可變剪接 (alternative splicing) 的功能：同一基因的前 mRNA（pre‑mRNA）在剪接過程中可產生多種不同的成熟 mRNA 變體，進而翻譯出多種蛋白質。換句話說，可變剪接讓 同一基因能產生多個基因產物，而不是改變基因的數量。

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解題步驟

1. 了解可變剪接的定義

   • 前 mRNA 內含外顯子（exon）與內含子（intron）。
   • 在核內的剪接機制可以選擇性地保留或去除特定外顯子，形成不同的成熟 mRNA。

2. 推論可變剪接對基因與產物的影響

   • 基因數量：基因本身的 DNA 序列未改變，仍是一條基因。
   • 產物數量：因為外顯子組合不同，單一基因可產生 多種不同的 mRNA，進而翻譯出 多種蛋白質（基因產物）。

3. 對照選項

   • A. Carry fewer genes
     • 錯誤。可變剪接不會減少基因的數量。
   • B. Carry more genes
     • 錯誤。基因數量不會因剪接而增加。
   • C. Produce few gene products

核心觀念

本題考查轉錄因子（transcription factor）辨認特定 DNA 序列時所使用的 DNA-binding structural motif（DNA 結合結構基序）。

在真核生物的轉錄因子中，最常見的 DNA 結合基序是 鋅指（zinc finger）。典型鋅指由鋅離子穩定蛋白質局部結構，使其中的胺基酸側鏈能插入 DNA 的大溝（major groove），辨認特定鹼基序列。

常見的鋅指形式包括：

• Cys₂His₂ zinc finger：常見於真核轉錄因子。
• 多個鋅指可串聯排列，每一個鋅指通常辨認數個 DNA 鹼基，因此能形成高度專一的 DNA 結合。

解題方法

先判斷題目所指的情境。題目談的是「transcription factors」，通常以真核生物的轉錄調控蛋白為主要範圍。比較各選項所代表的 DNA 結合基序後，可知：

1. 鋅指是最典型且最普遍的真核轉錄因子 DNA 結合結構。
2. Helix-turn-helix 雖然是重要且廣泛的 DNA 結合方式，但在原核生物調控蛋白中特別典型。
3. Leucine zipper 主要負責二聚化，DNA 結合通常需搭配其旁側的 basic region。
4. Homeodomain 是具有特定功能的螺旋結構，並非所有轉錄因子普遍採用的基序。

因此正確答案為鋅指。

選項分析

A. Zinc-finger——正確

鋅指是由鋅離子與半胱胺酸（Cys）及／或組胺酸（His）配位所穩定的蛋白質結構。典型 Cys₂His₂ 鋅指含有數個保守的 Cys 與 His，形成穩定的小型結構，其 α-helix 可插入 DNA 大溝，利用特定胺基酸側鏈辨認鹼基。

真核轉錄因子常含有多個串聯鋅指，能夠：

• 增加 DNA 結合的專一性；
• 提高結合強度；
• 使不同轉錄因子辨認不同的調控序列。

因此，鋅指是本題所問「最常使用」的結構基序。

B. Helix-turn-helix——錯誤

Helix-turn-helix（螺旋—轉角—螺旋，HTH）由兩段 α-helix 及其間的短轉角組成，其中一段辨識螺旋可插入 DNA 大溝並辨認特定序列。

此題考驗對蛋白質組（proteome）與基因組（genome）之間關係的理解，以及擴增蛋白質組多樣性的機制。蛋白質組是指一個生物體在特定時間、特定條件下表達的所有蛋白質的總和。基因組是指生物體所擁有的全部遺傳物質。

通常，蛋白質的數量（蛋白質組大小）遠遠多於基因的數量（基因組大小）。這種擴增效應（proteome expansion）的機制包括：

A. Alternative splicing (選擇性剪接)：如前所述，這是從一個基因產生多種蛋白質的主要機制之一。一個基因可以通過不同的剪接方式產生多種 mRNA，進而翻譯成多種蛋白質，從而增加蛋白質組的大小。

核心觀念

本題考查如何在細胞中找出某個蛋白質實際結合的全基因組 DNA 位點。

染色質免疫沉澱結合微陣列分析（ChIP-chip）包含兩個步驟：

1. 以特異性抗體將目標蛋白質及其結合的 DNA 片段進行染色質免疫沉澱（ChIP）。
2. 將沉澱所得 DNA 片段標記後，與涵蓋全基因組的 DNA 微陣列雜交。

微陣列上的訊號可指出目標蛋白質在基因組中的結合位置，因此適合尋找尚未知道的 DNA binding sites。

解題方法

題幹關鍵字是「identify novel DNA binding sites」，也就是尋找蛋白質在基因組中新的、未知的 DNA 結合位置。

判斷方法如下：

• 若要研究蛋白質與 DNA 的直接結合，可使用體外結合試驗。
• 若要知道蛋白質在細胞染色質中的實際結合位置，應使用 ChIP。
• 若要進一步在全基因組範圍大量定位這些結合位置，應使用 ChIP-chip。

因此，本題最符合「找出全基因組新結合位點」的技術是 ChIP-chip。

選項分析

A. BLAST

BLAST 是序列相似性搜尋工具，將一段未知 DNA 或蛋白質序列與資料庫中的已知序列比對，以尋找相似序列、同源基因或保守區域。

BLAST 本身不會測定某個蛋白質在細胞內實際結合的 DNA 位點，因此不是本題答案。

B. YACs

YACs（yeast artificial chromosomes，酵母人工染色體）是可在酵母細胞中維持的大型 DNA 載體，能夠承載數十萬個鹼基對的外源 DNA，主要用於基因組文庫建立與大型基因組片段保存。

YACs 是 DNA 複製與保存工具，不是用來偵測蛋白質 DNA 結合位置的分析方法。

C. Chromatin immunoprecipitation（ChIP）

ChIP 的基本流程是先以交聯劑固定蛋白質與 DNA 的相互作用，再將染色質打斷，利用特異性抗體沉澱目標蛋白質及其所結合的 DNA，最後分析共同沉澱的 DNA 序列。

ChIP 可以確認某蛋白質是否在細胞內結合某個已知候選區域。例如研究者可利用 PCR 檢測特定啟動子是否出現在沉澱產物中。

核心觀念

本題考查肝臟的主要生理功能，以及肝臟與腎臟在泌尿系統中的分工。

肝臟是重要的代謝與解毒器官，主要功能包括：

• 藥物與毒物的代謝、解毒。
• 合成血漿蛋白。
• 調節血糖，進行葡萄糖與肝醣的相互轉換。
• 合成膽汁。
• 將有毒的氨轉換為尿素，供腎臟排出。

尿液則是由腎臟負責形成，並非由肝臟合成。

解題方法

判斷各選項是否屬於肝臟功能即可。解題關鍵在於區分：

• 肝臟：代謝、解毒、合成血漿蛋白與膽汁。
• 腎臟：過濾血液、調節水分與離子平衡、形成尿液。

因此，直接尋找「屬於腎臟而非肝臟」的敘述，即可選出答案。

選項分析

A. Detoxification of drugs and toxins

正確。肝細胞含有豐富的平滑內質網與相關代謝酵素，能將藥物、酒精及其他脂溶性毒物進行氧化、還原、水解或接合反應，使其轉變為較具水溶性的物質，再經尿液或膽汁排出。

B. Synthesis of plasma (blood) proteins

正確。肝臟可合成多種血漿蛋白，例如白蛋白、纖維蛋白原，以及多種凝血因子。白蛋白有助於維持血液的膠體滲透壓；凝血因子則參與血液凝固。

C. Interconversion of glucose and glycol

此題考驗對維生素 D（Vitamin D）的來源、功能和缺乏症狀的理解。

讓我們逐一分析選項：
A. Diet obtaining from egg yolk (飲食中可從蛋黃獲取)：這是正確的。蛋黃是維生素 D 的一種食物來源，儘管含量相對有限。人體皮膚暴露於陽光下的紫外線也會合成維生素 D。
B. Deficiency resulting in bone deformities and softening (缺乏會導致骨骼變形和軟化)：這是正確的。維生素 D 的主要功能是促進鈣和磷的吸收，維持骨骼健康。缺乏維生素 D 會導致兒童佝僂病（rickets）和成人骨軟化症（osteomalacia），表現為骨骼變形、疼痛和易骨折。

此題考驗對小腸（small intestine）內消化酶的認識。消化酶是參與食物分解的蛋白質。

讓我們逐一分析選項：
A. Bile salts (膽鹽)：膽鹽是由肝臟分泌、膽囊儲存的，主要功能是乳化脂肪，增加脂肪與消化酶的接觸面積，幫助脂肪消化。膽鹽本身不是酶，它們是膽汁的成分。
B. Lactase (乳糖酶)：乳糖酶是一種雙醣酶，存在於小腸絨毛的刷狀緣（brush border），負責將乳糖分解為葡萄糖和半乳糖。它是小腸的消化酶。
C. Dipeptidase (二胜肽酶)：二胜肽酶是肽酶的一種，存在於小腸絨毛的刷狀緣，負責將二胜肽（dipeptides）分解為單氨基酸，以便吸收。它是小腸的消化酶。
D. Pancreatic amylase (胰澱粉酶)：胰澱粉酶由胰腺分泌，進入小腸，負責將澱粉分解為寡醣和雙醣。它是小腸消化碳水化合物的主要酶。
E. Cytochrome c oxidase (細胞色素 c 氧化酶)：細胞色素 c 氧化酶是電子傳遞鏈中的一個重要酶，位於粒線體內膜上。它在細胞呼吸過程中起關鍵作用，參與 ATP 的生成。它不是消化酶，也不存在於小腸的消化液中。

核心觀念

本題考查**單層上皮（simple epithelium）**的基本構造特徵。

上皮組織由排列緊密的細胞構成，覆蓋體表、襯覆體腔與器官內腔，並具有保護、吸收、分泌、運輸等功能。單層上皮的核心定義是：

• 由一層細胞組成。
• 細胞彼此緊密排列。
• 細胞共同形成連續、明確的上皮薄層。
• 所有細胞通常都接觸基底膜。

因此，題幹所問的特徵應著重於其排列方式與組織形態，而非細胞是否持續分裂。

解題方法

判斷上皮組織的基本特徵時，先抓住「epithelium」的組織學定義：

上皮細胞排列緊密，形成連續且明確的細胞層。

其中，$simple$ 表示「單層」，代表細胞只有一層厚度；它不表示細胞排列雜亂，也不直接表示細胞持續分裂。

依此定義，單層上皮最符合的描述是「形成明確的細胞層」，故選擇 C。

選項分析

A. are arranged indiscriminately

錯誤。單層上皮細胞並非任意、雜亂排列，而是以高度規則且緊密的方式排列，形成連續的細胞層。細胞通常具有明顯的頂端面與基底面，呈現細胞極性。

核心觀念

本題考查細胞毒殺型 T 細胞（cytotoxic T cell，主要為 CD8⁺ T cell）如何辨識並攻擊癌細胞。

癌細胞在基因突變、病毒感染或異常蛋白質表現等情況下，會產生與正常細胞不同的抗原，稱為腫瘤抗原（tumor antigen）或新生抗原（neoantigen）。這些抗原經細胞內加工後，會與第一型主要組織相容性複合體（MHC class I）結合，呈現在癌細胞表面。

CD8⁺ T 細胞利用 T 細胞受體（T-cell receptor, TCR）辨識「抗原胜肽－MHC class I」複合體，並釋放穿孔素（perforin）與顆粒酶（granzymes），誘發癌細胞凋亡。

因此，癌細胞表面抗原呈現的改變，是細胞毒殺型 T 細胞能辨識癌細胞的關鍵。

解題方法

判斷本題可抓住兩個核心問題：

1. 細胞毒殺型 T 細胞辨識的是什麼？
2. 癌細胞與正常細胞之間有何差異？

細胞毒殺型 T 細胞不是直接辨認「癌症」這個名稱，也不是依靠抗體辨認癌細胞，而是辨識癌細胞表面由 MHC class I 呈現的異常抗原。

癌細胞因突變或異常基因表現，會改變其表面抗原組成，使 T 細胞能將其視為異常細胞。因此最符合題意的是：

Cancer changes the surfaces of cancerous cells.

選項分析

A. Cancer changes the surfaces of cancerous cells

正確。

癌細胞常因基因突變而製造異常蛋白質，這些蛋白質經加工後形成抗原胜肽，並由 MHC class I 呈現在細胞表面。癌細胞也可能出現異常的表面蛋白質、抗原表現量改變或腫瘤特異性抗原。

細胞毒殺型 T 細胞辨識這些「抗原－MHC class I」複合體後，便可攻擊癌細胞。因此此選項雖然表述較概括，但符合正確免疫學概念。

B. B cells help them

錯誤。

核心觀念

負回饋（negative feedback）是指：當生理變數偏離設定值（set point）時，調節系統會啟動能使該變數回到設定值的反應，因此反應方向會抵消原先的變化。

基本流程為：

$$\text{刺激造成變數偏離} \rightarrow \text{感受器偵測} \rightarrow \text{控制中心判斷} \rightarrow \text{效應器產生反向反應}$$

負回饋是維持體內恆定（homeostasis）的主要機制，例如體溫、血糖、血鈣與血壓調節。它維持的是動態平衡，並非使變數永遠固定不變。

解題方法

判斷本題的切入點是掌握負回饋的兩項特徵：

1. 反應會抵消變數原本的偏離。
2. 主要功能是維持體內恆定。

因此，只要選項符合「維持恆定」即可判定為正確；若描述「只在變數升高時啟動」或「使變化持續放大」，則不是負回饋。

選項分析

A. Most often involved in maintaining homeostasis

正確。負回饋最常參與體內恆定的維持。例如血糖升高時，胰臟分泌胰島素，使細胞攝取葡萄糖並降低血糖；血糖降低時，則可透過升糖素促進血糖上升。這些反應都會抵消原本的偏離。

B. Activated only when a variable rises above a set point

錯誤。負回饋不只在變數高於設定值時啟動，也能在變數低於設定值時啟動。

例如：

• 體溫高於設定值時，出汗與皮膚血管舒張，使體溫下降。
• 體溫低於設定值時，骨骼肌顫抖與代謝升高，使體溫上升。

因此，「only」是此選項的錯誤關鍵。

C. Analogous to a furnace that produces heat

核心觀念

本題考查呼吸道纖毛（cilia）的功能，以及呼吸系統的防禦機制。

氣管與支氣管內壁主要由纖毛上皮細胞及杯狀細胞構成：

• 杯狀細胞分泌黏液，捕捉吸入的灰塵、病原體與其他微粒。
• 纖毛以規律的方向性擺動，將含有異物的黏液由下呼吸道往咽部推送，最後可經吞嚥進入消化道，或透過咳嗽排出體外。

這種由纖毛與黏液共同完成的清除機制稱為黏液纖毛清除作用（mucociliary clearance），也常稱為黏液纖毛電扶梯（mucociliary escalator）。

解題方法

判斷各選項所描述的功能是否屬於氣管與支氣管纖毛。

纖毛的關鍵功能是「移動黏液」，而不是直接負責肺部通氣、氣體交換或發聲。因此，只要選項描述的是將含有微粒的黏液向上移出呼吸道，即符合纖毛的功能。

選項分析

A. to sweep air into and out of the lungs

錯誤。將空氣吸入與呼出主要由呼吸肌與胸腔體積變化完成：

• 吸氣時，橫膈膜收縮下降，外肋間肌收縮，使胸腔擴大。
• 呼氣時，呼吸肌放鬆及肺部彈性回縮，使空氣排出。

氣管與支氣管的纖毛並不負責推動空氣進出肺部。

B. to increase the surface area for gas exchange

錯誤。增加氣體交換表面積的主要構造是肺泡（alveoli）。肺泡數量多、總表面積大，且肺泡壁與毛細血管壁很薄，有利於氧氣與二氧化碳透過擴散交換。

氣管與支氣管的纖毛主要參與清除異物，與增加氣體交換表面積無關。

核心觀念

本題考查血液凝固（blood clotting）啟動的原因與凝固級聯反應。

血管內皮受損時，原本受到內皮細胞遮蔽的膠原蛋白與組織因子（tissue factor）暴露，會引發血小板活化及凝血因子級聯反應，最終形成纖維蛋白凝塊以封閉傷口。

基本流程可概括為：

$$血管損傷 \rightarrow 血小板黏附與活化 \rightarrow 凝血因子級聯 \rightarrow 凝血酶增加 \rightarrow 纖維蛋白原轉變為纖維蛋白 \rightarrow 形成血塊$$

因此，血管壁受損是血液凝固過程的起始事件。

解題方法

判斷各選項在凝血流程中所處的位置：

1. 找出能直接造成凝血反應啟動的事件。
2. 區分「啟動原因」與「後續反應」。
3. 具有凝血結果的反應，例如纖維蛋白形成，並不等於啟動凝血。

血管內皮受損後，血小板接觸暴露的膠原蛋白，並釋放相關物質；受損組織也會提供組織因子，啟動外在凝血途徑。凝血級聯最後產生凝血酶，使纖維蛋白原轉化為纖維蛋白。因此正確答案是血管內壁受損，而不是後續形成纖維蛋白的步驟。

選項分析

A. Damage to the lining of a blood vessel

正確。

血管內皮受損會暴露膠原蛋白與組織因子，使血小板黏附、活化並聚集，同時啟動凝血因子級聯反應。這是血液凝固的直接起始因素。

B. Exposure of blood to the air

錯誤。

血液接觸空氣不是凝血的必要啟動條件。血管在體內受損時，即使沒有接觸空氣，凝血仍會發生。凝血的關鍵是血管內皮與周圍組織受損，而非空氣本身。

核心觀念

本題考查免疫學基本名詞的定義。

能夠被免疫系統辨識，並引發特異性免疫反應的外來分子，稱為抗原（antigen）。常見抗原包括病原體表面的蛋白質、多醣，以及花粉、異體細胞表面分子等。

嚴格而言，「能實際誘發免疫反應」的物質也可稱為免疫原（immunogen）；但在基礎生物學與本題選項中，標準答案為 antigen。

解題方法

題幹關鍵是：

Foreign molecules that evoke an immune response

其中：

• foreign molecules：外來分子
• evoke an immune response：引發免疫反應

符合「可被免疫系統辨識並引發免疫反應之物質」定義的名詞，就是抗原（antigen），因此選擇 E。

選項分析

A. Pathogens（病原體）

錯誤。病原體是能夠感染宿主並造成疾病的生物或感染性因子，例如細菌、病毒、真菌與寄生蟲。病原體表面的蛋白質或多醣可以是抗原，但「病原體」本身不等同於所有抗原；非病原性的花粉或異體細胞分子也可能是抗原。

B. Antibodies（抗體）

此題考驗對維生素和礦物質及其功能的理解，以及識別錯誤配對。

讓我們逐一分析選項：
A. Most B vitamins - coenzymes (大多數 B 群維生素 - 輔酶)：這是正確的。B 群維生素（如 B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9, B12）在代謝過程中常作為輔酶或輔基，參與許多酶促反應。
B. Vitamin E - antioxidant (維生素 E - 抗氧化劑)：這是正確的。維生素 E 是一種脂溶性抗氧化劑，可以保護細胞膜免受自由基的損傷。
C. Vitamin K - blood clotting (維生素 K - 血液凝固)：這是正確的。

核心觀念

人體免疫防禦可分為先天性免疫（innate immunity）與後天性免疫（adaptive immunity）。

• 先天性免疫：出生即具備，反應快速，辨認範圍較廣，通常不形成高度專一性的免疫記憶。
• 後天性免疫：受到特定抗原刺激後建立，具有高度專一性，主要由 B 細胞、T 細胞及其產物負責。

本題要找出「不屬於先天性防禦系統」的項目。判斷關鍵在於：該防禦因子是否屬於快速、非特異性的第一線防禦，或是否需要抗原專一性辨認。

解題方法

逐一判斷各選項的免疫分類：

1. Natural killer cells、Interferons、Complement system、Inflammation 都屬於先天性免疫。
2. Antibodies 是由活化的 B 細胞分化形成的漿細胞所分泌，能專一性辨認抗原，屬於後天性免疫。

因此，不屬於先天性防禦系統的是抗體。

選項分析

A. Natural killer cells

Natural killer cells，簡稱 NK cells，屬於先天性免疫細胞。

NK 細胞能辨認並殺死部分病毒感染細胞與腫瘤細胞，主要透過釋放 perforin 與 granzymes 造成標的細胞死亡。其辨認不依賴像 B 細胞受體或 T 細胞受體那樣的高度抗原專一性，因此歸入先天性免疫。

此選項正確，屬於先天性防禦系統。

B. Antibodies

Antibodies，即抗體，是由 B 細胞活化後分化形成的漿細胞所製造。

抗體能專一性結合特定抗原，並進行中和、調理作用或活化補體等免疫功能。由於抗體的產生需要特定抗原刺激，且具有高度專一性，因此屬於後天性免疫的體液免疫。

此選項錯誤，抗體不是先天性防禦系統的主要成分。

C. Interferons

核心觀念

腎元（nephron）的腎小體由兩部分組成：

• 腎絲球（glomerulus）：由毛細血管叢構成，負責將血液中的水分與小分子物質過濾出去。
• 鮑氏囊（Bowman’s capsule）：包覆腎絲球，接收腎絲球過濾形成的腎小球濾液（glomerular filtrate）。

腎絲球的過濾作用形成原尿，主要依靠血壓將水、離子、葡萄糖、胺基酸與尿素等小分子濾入鮑氏囊；血球與大部分血漿蛋白則通常留在血液中。

因此，腎絲球與鮑氏囊共同構成腎元中負責「血液過濾與濾液收集」的構造。

解題方法

判斷各選項所描述的功能，並將功能對應到腎元的不同部位：

1. 腎絲球與鮑氏囊：血液過濾、收集濾液。
2. 近曲小管、亨耳氏環、遠曲小管與集合管：再吸收水分、離子與養分。
3. 腎臟的代謝與排毒功能：不是腎絲球與鮑氏囊的主要功能。
4. 腎小管與集合管：調整濾液成分、濃縮尿液，形成最終尿液。

題目詢問的是腎絲球與鮑氏囊的直接功能，因此答案是「過濾血液並收集濾液」。

選項分析

A. filter the blood and capture the filtrate

正確。腎絲球利用毛細血管內的血壓過濾血液，形成腎小球濾液；鮑氏囊則包覆腎絲球並收集這些濾液。兩者共同完成腎小球過濾的初始步驟。

題目中的 fitrate 應為 filtrate 的拼字錯誤，意指「濾液」。

B. reabsorb water into the blood

核心觀念

本題考查肝臟的主要生理功能，以及肝臟與腎臟在泌尿系統中的分工。

肝臟是重要的代謝與解毒器官，主要功能包括：

• 藥物與毒物的代謝、解毒。
• 合成血漿蛋白。
• 調節血糖，進行葡萄糖與肝醣的相互轉換。
• 合成膽汁。
• 將有毒的氨轉換為尿素，供腎臟排出。

尿液則是由腎臟負責形成，並非由肝臟合成。

解題方法

判斷各選項是否屬於肝臟功能即可。解題關鍵在於區分：

• 肝臟：代謝、解毒、合成血漿蛋白與膽汁。
• 腎臟：過濾血液、調節水分與離子平衡、形成尿液。

因此，直接尋找「屬於腎臟而非肝臟」的敘述，即可選出答案。

選項分析

A. Detoxification of drugs and toxins

正確。肝細胞含有豐富的平滑內質網與相關代謝酵素，能將藥物、酒精及其他脂溶性毒物進行氧化、還原、水解或接合反應，使其轉變為較具水溶性的物質，再經尿液或膽汁排出。

B. Synthesis of plasma (blood) proteins

正確。肝臟可合成多種血漿蛋白，例如白蛋白、纖維蛋白原，以及多種凝血因子。白蛋白有助於維持血液的膠體滲透壓；凝血因子則參與血液凝固。

C. Interconversion of glucose and glycol

核心觀念

本題考查胰臟內分泌功能與血糖恆定。

胰島中的 β 細胞會監測血糖濃度。當血糖上升時，β 細胞分泌胰島素（insulin）增加，使血糖降低，維持血糖恆定。

主要作用包括：

• 促進骨骼肌與脂肪細胞攝取葡萄糖。
• 促進肝臟與肌肉進行肝糖、肌糖原合成。
• 抑制肝臟製造與釋放葡萄糖。
• 促進脂肪與蛋白質的合成。

因此，胰島素分泌與血糖濃度呈負回饋關係：

$$血糖上升 \rightarrow 胰島素分泌增加 \rightarrow 細胞攝取葡萄糖增加 \rightarrow 血糖下降$$

解題方法

判斷胰臟增加胰島素分泌的直接刺激因素即可。

餐後葡萄糖進入血液，使血糖濃度上升；胰島 β 細胞感受到血糖上升後，增加胰島素輸出。胰島素再促進各組織利用或儲存葡萄糖，使血糖回到正常範圍。

所以正確刺激是「血糖增加」。

選項分析

A. an increase in body temperature

體溫上升不是胰島素分泌增加的主要直接刺激。體溫調節主要涉及下視丘、自主神經系統與甲狀腺等機制，與胰島素調節血糖的核心機制不同，錯誤。

B. changing cycles of light and dark

明暗週期主要影響生理時鐘、睡眠—覺醒週期及部分荷爾蒙的日夜變化，不是胰臟增加胰島素分泌的直接主要訊號，錯誤。

核心觀念

本題考查「激素的拮抗作用（antagonistic effects）」：兩種激素對同一生理變項產生方向相反的調節效果。

血鈣恆定是典型例子：

• 副甲狀腺素（parathyroid hormone, PTH）：提高血鈣濃度。
• 降鈣素（calcitonin）：降低血鈣濃度。

兩者共同調節血鈣，但作用方向相反，因此具有拮抗作用。

解題方法

判斷每組激素是否拮抗時，先找出兩者主要調控的生理功能，再比較其作用方向：

1. 是否作用於相同或相關的生理變項？
2. 對該變項的效果是否一升一降？
3. 若只是位於同一調控軸，或作用相似，則不屬於典型拮抗作用。

血鈣調節可整理如下：

$$\text{PTH} \uparrow \Rightarrow \text{血鈣} \uparrow$$ $$\text{Calcitonin} \uparrow \Rightarrow \text{血鈣} \downarrow$$

因此，PTH 與 calcitonin 的作用方向相反，答案為 A。

選項分析

A. Parathyroid hormone and calcitonin

正確。

PTH 由副甲狀腺分泌，主要作用包括：

• 促進骨骼釋放鈣離子，提高血鈣。
• 促進腎臟回收鈣離子，減少尿中鈣排出。
• 促進腎臟活化維生素 D，間接增加小腸吸收鈣。

整體效果是：

$$\text{PTH} \Rightarrow \text{血鈣濃度上升}$$

降鈣素由甲狀腺濾泡旁細胞（parafollicular cells, C cells）分泌，主要抑制破骨細胞活性，減少骨骼釋放鈣離子，使血鈣下降：

$$\text{Calcitonin} \Rightarrow \text{血鈣濃度下降}$$

兩者對血鈣的調節方向相反，構成典型的激素拮抗作用。

B. Glucagon and thyroxine

錯誤。

升糖素（glucagon）主要在血糖降低時分泌，促進肝醣分解與糖質新生，使血糖上升：

$$\text{Glucagon} \Rightarrow \text{血糖} \uparrow$$

甲狀腺素（thyroxine, T4）主要提高基礎代謝率、促進氧氣消耗與能量代謝，並非升糖素的直接拮抗激素。兩者在代謝活性與部分升糖效果上具有相近方向，並非典型的一升一降。

C. Growth hormone and epinephrine

錯誤。

核心觀念

本題考查三項脂質營養學概念：

1. 脂肪的能量密度。
2. 膽鹽在脂肪消化中的作用。
3. 草食動物食糞行為與營養物質回收的關係。

一般營養學換算值為：

• 脂肪：約 $9\ \text{kcal/g}$
• 醣類：約 $4\ \text{kcal/g}$
• 蛋白質：約 $4\ \text{kcal/g}$

因此脂肪每克所提供的能量約為醣類或蛋白質的：

$$\frac{9}{4}=2.25$$

也就是超過兩倍。

解題方法

先抓住題幹的主詞「脂肪的能量含量」，以營養學的每克熱量判斷。脂肪的能量密度最高，每克約提供 $9\ \text{kcal}$，醣類與蛋白質則約為 $4\ \text{kcal}$。

其餘選項涉及脂肪的消化、草食動物營養及營養不良治療，必須依生理功能逐項判斷。

選項分析

A. is released by bile salts

錯誤。膽鹽不會「釋放」脂肪中的能量。膽鹽的主要功能是乳化脂肪，將大脂肪滴分散成較小的脂滴，增加脂肪與水解酵素接觸的表面積。

真正水解三酸甘油酯的是胰脂肪酶，產物主要包括游離脂肪酸與單酸甘油酯；這些物質被吸收並進入細胞代謝後，才可經由氧化作用釋放能量。

B. may be lost unless an herbivore eats some of its feces

錯誤。草食動物食用部分糞便，主要是為了回收腸道微生物產生的蛋白質、維生素與其他營養物質。例如兔子會進行食糞，以提高對微生物蛋白質及維生素的利用率。

核心觀念

本題考查各器官的血液來源，以及血液在循環系統中的含氧狀態。

• 含氧血（oxygenated blood）：氧分壓高、由肺部或鰓部氣體交換後形成的血液。
• 缺氧血（deoxygenated blood）：已被組織消耗部分氧氣、含氧量較低的血液。
• 多數器官只接受由動脈輸送的含氧血；但某些器官具有特殊血液供應，例如肝臟有肝門脈，肺臟與鰓則直接參與氣體交換。

判斷重點是：觀察各器官的「入流血液」是否同時包含含氧血與缺氧血。

解題方法

逐一判斷各器官的主要入流血液：

1. 肺與鰓是氣體交換器官，進入它們的血液通常尚未完成氧合，因此含有缺氧血。
2. 肝臟具有肝門脈系統，除了肝動脈的含氧血，也會接收來自消化道的肝門脈血；後者雖富含營養，卻是相對缺氧血。
3. 脾臟主要由脾動脈供血，進入脾臟的血液為含氧血。

因此，符合「只接受含氧血」的是脾臟。

選項分析

此題考驗對骨骼肌（striated muscle）收縮結構單位的理解。骨骼肌的收縮是通過肌纖維（muscle fiber）內部的特殊結構來實現的。

骨骼肌的結構層次是：
肌肉 -> 肌束 -> 肌纖維 -> 肌原纖維 -> 肌小節。

• 肌纖維 (Muscle fiber)：是一個單獨的肌細胞。
• 肌原纖維 (Myofibril)：位於肌纖維內部，是肌肉收縮的基本結構單位，由肌動蛋白（actin）和肌凝蛋白（myosin）絲組成。
• 肌小節 (Sarcomere)：肌原纖維是由重複的肌小節串聯而成。

核心觀念

本題考查細胞骨架三大系統及其功能：

1. 微絲（microfilaments）：主要由 **actin（肌動蛋白）**組成，直徑約 7 nm，參與細胞形狀維持、細胞移動、胞質分裂與肌肉收縮。
2. 微管（microtubules）：由 **tubulin（微管蛋白）**組成，直徑約 25 nm，負責胞內運輸、紡錘體形成與纖毛、鞭毛結構。
3. 中間絲（intermediate filaments）：由多種纖維蛋白組成，主要提供細胞抗張力與機械支撐。

題幹列出的 microvilli、filopodia、contractile rings 與 growth cones，均是以 actin 微絲為主要細胞骨架成分的構造。

解題方法

判斷這類題目的關鍵，是將題幹中的細胞構造與其主要細胞骨架配對：

• Microvilli（微絨毛）：內部有平行排列的 actin 微絲，支撐微絨毛並增加細胞表面積。
• Filopodia（絲狀偽足）：由 actin 微絲束構成，協助細胞感知環境與向前移動。
• Contractile rings（收縮環）：由 actin 微絲與 myosin 組成，使細胞在胞質分裂末期產生收縮。
• Growth cones（生長錐）：神經軸突末端的感覺與移動結構，周邊富含 actin 微絲，負責延伸方向的探索與變化。

四者共同指向 actin，因此正確選項為 A。

選項分析

A. Actin

正確。

Actin 聚合形成微絲，具有動態組裝與解聚的特性。其主要功能包括：

• 支撐微絨毛的核心結構。
• 形成 filopodia，協助細胞移動與環境感知。
• 與 myosin 共同構成收縮環，完成胞質分裂。
• 參與神經元 growth cone 的延伸、收縮與方向判定。

因此，actin 是題幹所列四種構造的主要細胞骨架蛋白。

B. Tubulin

錯誤。

Tubulin 聚合形成微管，主要參與：

• 有絲分裂與減數分裂時的紡錘體形成。
• 囊泡與細胞器的長距離胞內運輸。
• 纖毛與鞭毛的骨架結構。
• 維持細胞內部的空間組織。

核心觀念

第 1 型糖尿病（Type I diabetes mellitus）主要是胰臟蘭氏小島的 $\beta$ 細胞受到自體免疫破壞，導致胰島素（insulin）分泌嚴重不足或缺乏。

胰島素的主要作用包括：

• 促進細胞攝取葡萄糖。
• 促進肝臟與肌肉合成肝醣。
• 抑制肝醣分解與糖質新生。
• 降低血糖濃度。

當胰島素缺乏時，葡萄糖無法有效進入多數周邊細胞，血糖因而升高，形成高血糖。

解題方法

判斷糖尿病類型與相關激素：

• 第 1 型糖尿病：$\beta$ 細胞被破壞，屬於胰島素缺乏型，通常需要外源性胰島素治療。
• 第 2 型糖尿病：初期主要是細胞對胰島素產生抗性，後期可能伴隨胰島素分泌不足。

題目明確詢問第 1 型糖尿病是由何種物質缺乏所造成，因此答案必須是調節血糖的胰島素。

血糖調節可概括為：

$$\text{胰島素缺乏} \rightarrow \text{細胞攝取葡萄糖減少} \rightarrow \text{血糖升高}$$

因此正確答案為 insulin。

選項分析

• A. exercise

  exercise 是「運動」，不是造成第 1 型糖尿病的缺乏物質。運動通常能增加骨骼肌對葡萄糖的利用，對血糖控制具有幫助，但不會是此題所指的生理缺陷。

• B. glucagon

核心觀念

神經元（neuron）的訊息傳遞具有典型方向：

$$樹突 \rightarrow 細胞體 \rightarrow 軸突末端$$

• 樹突（dendrites）：接收來自其他神經元或感覺受器的訊號，通常將神經衝動傳向細胞體。
• 細胞體（cell body）：含細胞核，整合來自樹突的訊息。
• 軸突（axon）：通常將神經衝動由細胞體傳向軸突末端，再傳給下一個神經元、肌肉或腺體。

因此，題目問「神經衝動通常藉由神經元的哪一部分傳向細胞體」，關鍵是辨認「傳向細胞體」對應到樹突。

解題方法

先抓住方向性：

$$\text{訊號接收端} \rightarrow \text{細胞體} \rightarrow \text{訊號輸出端}$$

樹突是主要的訊號接收端，負責接收突觸輸入並將局部電位變化傳向細胞體。當訊號在細胞體附近的軸丘整合後，若達到閾值，才會沿軸突傳導動作電位至軸突末端。

因此本題應選擇表示「將神經衝動傳向細胞體」的構造。

選項分析

A. Synaptic cleft（突觸間隙）

錯誤。突觸間隙是突觸前神經元與突觸後細胞之間的狹小空間，神經傳遞物質會通過此處傳遞訊號。它不是神經元本身的構造，也不負責將神經衝動傳向細胞體。

核心觀念

本題考查血液中氧氣運輸蛋白的種類與功能。哺乳類紅血球內含有大量血紅蛋白（hemoglobin），其結構中的血基質（heme）含有二價鐵離子 $\mathrm{Fe^{2+}}$，能與氧氣可逆性結合，使血液呈現紅色。

血紅蛋白與氧氣結合後形成氧合血紅蛋白，顏色較鮮紅；釋放氧氣後則呈暗紅色。因此，血液的紅色主要來自血紅蛋白中的含鐵血基質。

解題方法

題幹的關鍵字是：

• iron-containing protein：含鐵的蛋白質
• red blood vessel：語意上是指使血液呈紅色的成分

依照生理功能判斷，血液中負責運輸氧氣且含鐵的蛋白質是 hemoglobin。其每個血紅蛋白分子由四個球蛋白次單元組成，每個次單元含有一個 heme，因此一個血紅蛋白分子可結合四個氧分子：

$$\mathrm{Hb}+4\mathrm{O_2}\rightleftharpoons \mathrm{Hb(O_2)_4}$$

所以正確答案為 Hemoglobin。

選項分析

A. Hemocyanin

錯誤。Hemocyanin 是血藍蛋白，主要存在於許多軟體動物與節肢動物的血淋巴中。它以銅離子作為氧氣結合中心，不含血紅蛋白的鐵血基質；

核心觀念

角膜移植較少發生排斥反應，主要與角膜具有「免疫豁免」特性有關。角膜本身沒有血管，稱為無血管組織（avascular tissue），因此：

• 血液中的淋巴球、抗體與抗原呈現細胞較難直接進入移植物。
• 移植物上的組織相容性抗原較不容易被受體免疫系統辨識。
• 抗原由移植物運送至局部淋巴結的機會降低，免疫反應因而受到限制。

因此，角膜移植的排斥率通常低於具有豐富血管的器官移植。

解題方法

判斷移植排斥的關鍵，在於受體免疫系統能否接觸並辨識移植物上的異物抗原。血液循環是免疫細胞、抗體及抗原運輸的重要途徑。

角膜缺乏血管，使免疫細胞與抗體不易進入角膜組織，也降低移植物抗原被帶往免疫器官的機會。因此，最直接且符合生理機制的選項是「沒有血液供應」。

選項分析

A. it is composed of enucleated cells

錯誤。角膜並非由去核細胞組成。角膜上皮細胞、角膜基質中的角膜細胞等仍具有細胞核；「去核」也不是角膜降低排斥反應的主要原因。

B. it is a non living layer

核心觀念

神經衝動的動作電位（action potential）主要源自神經元膜上電壓閘門型鈉離子通道與鉀離子通道的依序開關：

1. 靜止膜電位時，細胞膜內側相對帶負電。
2. 刺激達到閾值後，電壓閘門型 $Na^+$ 通道快速開啟。
3. $Na^+$ 由細胞外液大量流入細胞內，使膜電位快速去極化（depolarization）。
4. 隨後 $Na^+$ 通道失活，$K^+$ 通道開啟，$K^+$ 外流，使膜電位再極化（repolarization）。

因此，動作電位最主要的起始變化，是細胞外的 $Na^+$ 進入細胞內。

解題方法

判斷本題只需抓住動作電位的去極化階段：

$$Na^+：\text{細胞外液} \longrightarrow \text{細胞內液}$$

正離子 $Na^+$ 流入細胞後，使細胞內電位由負轉正，形成動作電位。這種局部膜電位變化會刺激鄰近膜區達到閾值，使動作電位沿著軸突傳播，形成 nerve impulse 的 propagation。

$K^+$ 外流雖然參與動作電位，但主要發生於去極化之後的再極化階段，不是本題所問的主要形成原因。

選項分析

A. $K^+$ ions from intracellular fluid to extracellular fluid

錯誤。這描述 $K^+$ 由細胞內流向細胞外，也就是 $K^+$ 外流。$K^+$ 外流主要造成膜電位的再極化與過度極化，發生在動作電位尖峰之後，並非引起快速去極化的主要離子移動。

B. $K^+$ ions from extracellular fluid to intracellular fluid

核心觀念

前列腺素（prostaglandins）是由花生四烯酸（arachidonic acid）經環氧合酶（COX）代謝產生的脂質訊號分子，屬於局部作用的旁分泌因子（paracrine factor），部分也可視為自分泌因子（autocrine factor）。

其主要特徵如下：

• 由多種組織細胞產生，不限於內分泌腺。
• 作用範圍通常局限於產生部位附近。
• 在組織液中短距離移動，作用時間短，隨後迅速被代謝。
• 參與發炎、疼痛、發燒、血管舒縮、血小板聚集、子宮收縮及胃黏膜保護等生理作用。

內分泌訊號則是由內分泌腺分泌激素，經血液運送至遠處的標的細胞。前列腺素的典型作用方式不符合這項定義。

解題方法

判斷本題的關鍵，是辨認前列腺素屬於哪一類細胞訊號分子。

細胞訊號的基本分類如下：

• 內分泌（endocrine）：訊號分子進入血液，作用於遠端細胞。
• 旁分泌（paracrine）：訊號分子作用於鄰近細胞。
• 自分泌（autocrine）：訊號分子作用於分泌它的細胞本身。
• 接觸依賴型訊號（contact-dependent）：需要細胞直接接觸。

前列腺素主要以旁分泌或自分泌方式作用，因此不是標的細胞、不是由內分泌腺專一產生，也不是主要依靠血液循環運送至全身。由此可判定 A、B、C 均錯，D 也錯；E 為正確答案。

選項分析

A. They are one of the types of target cells

錯誤。

前列腺素是訊號分子，不是細胞類型。所謂標的細胞（target cell），是指具有能辨識並結合特定訊號分子之受體的細胞。前列腺素本身可以作用於不同組織的標的細胞，但不能被稱為標的細胞。

核心觀念

題目問：「族群隨時間產生變化」稱為什麼？

在演化生物學中，**演化（evolution）**的定義是：族群的遺傳組成，特別是等位基因頻率，跨世代發生改變。

若以等位基因 $A$ 的頻率表示，族群經過數個世代後由 $p$ 變為 $p'$，只要：

$$p' \ne p$$

即可表示該族群發生演化。

演化是一個總稱，造成演化的機制包括自然選擇、遺傳漂變、基因流動與突變等。

解題方法

本題的關鍵在於辨認題幹描述的是一個廣義的生物學現象，而非某一種特定演化機制或演化模式。

「The change in populations over time」描述的是族群在世代延續過程中的遺傳變化，因此對應到演化的定義，答案為 Evolution。

選項分析

A. Evolution

正確。

Evolution 指族群的遺傳特徵或等位基因頻率隨世代改變，是「族群隨時間變化」的總稱。

例如，若抗生素使用後，細菌族群中抗藥性等位基因的比例由 $10\%$ 增加至 $80\%$，此族群即發生演化。

B. Genetic Drift

錯誤。

Genetic drift 是遺傳漂變，指由隨機事件造成等位基因頻率改變的演化機制，特別容易發生在小族群中。

例如，洪水意外殺死部分個體，倖存者所攜帶的等位基因比例與原族群不同，可能使下一代的基因頻率改變。這種變化屬於演化，但遺傳漂變只是造成演化的其中一種機制，不能作為題幹所述現象的總稱。

核心觀念

本題考查「演化的證據」。生物演化是指族群的遺傳組成隨世代改變，並可由共同祖先逐漸分化形成不同生物類群。支持演化學說的證據來自多個層面，包括：

• 化石證據：呈現生物在地質年代中的形態變化與演化順序。
• 解剖學證據：比較不同生物的構造，判斷其是否具有共同祖先。
• 胚胎學證據：比較胚胎發育過程，觀察不同類群間的相似性。
• 生物化學證據：比較 DNA、RNA、蛋白質與代謝途徑等分子特徵。

這些證據彼此獨立，卻共同支持「生物具有共同祖先，且會隨時間演化」的概念。

解題方法

題幹為「演化的證據包括 ______」，屬於範圍判斷題。只要判斷各選項是否都是科學上用來支持演化的證據即可。

化石、解剖構造、胚胎發育與生物分子特徵，均能用來比較不同時代或不同物種間的相似性與差異性，因此 A 至 D 全部正確。當前面多個選項皆正確，而 E 為「以上皆是」時，應選擇能涵蓋全部正確選項的 E。

選項分析

A. Fossil（化石）

正確。化石保存了過去生物的形態、生活環境與出現年代，可依地層順序觀察生物由古至今的變化。部分化石也呈現過渡性特徵，支持不同生物類群之間具有演化關係。

B. Anatomical（解剖學證據）

核心觀念

本題考查「演化」與「適應」的基本定義。

演化是指族群在多個世代中，遺傳性狀與等位基因頻率發生改變。自然選擇造成的演化結果，通常是使生物在特定環境中具有較佳的適應度（fitness），也就是較能存活並成功繁殖。

適應度可概念化表示為：

$$\text{適應度} \approx \text{存活能力} \times \text{繁殖成功率}$$

演化並不代表生物必然變得「更強」、「更大」或「數量更多」，而是相對於特定環境，提高繁殖成功的性狀較容易被保留下來。

解題方法

判斷本題的關鍵在於辨認演化的適用範圍：

1. 演化是族群層次、跨世代的遺傳變化。
2. 自然選擇產生的適應，是針對特定環境條件的相對優勢。
3. 演化沒有預設的方向，也沒有保證生物在所有環境下都更有利。
4. 生物體型、族群數量與後代數目都不是演化必然增加的項目。

因此，只有明確指出「在特定環境中提高存活與繁殖能力」的敘述符合演化與適應的概念。

選項分析

A. Evolutionary changes increase the ability of a species to survive and reproduce in a specific environment

演化變化會增加物種在特定環境中存活與繁殖的能力。

此敘述正確。自然選擇會使有利於當地環境的遺傳性狀，在族群中比例提高。例如，細菌族群在抗生素存在下，具有抗藥性遺傳變異的個體較容易存活並繁殖，經過多個世代後，抗藥性比例上升。

此處的重點是「in a specific environment」，表示適應具有環境相依性。

B. Evolutionary changes increase the ability of a species to survive and reproduce under any circumstances

演化變化會增加物種在任何情況下存活與繁殖的能力。

核心觀念

本題考查達爾文的自然選擇（natural selection）與適應（adaptation）。

族群中的個體原本就存在可遺傳的變異。當不同形態在特定環境下具有不同生存與繁殖優勢時，有利性狀較容易被保留下來，經過多代累積後，形成適應特徵。

不同鳥類的足部形狀，與其生活環境及取食方式密切相關：

• 紅雀的足部適合抓握枝條與啄食種子。
• 老鷹的爪強而銳利，適合捕捉、撕裂獵物。
• 鴨的足具有蹼，適合在水中划行。

因此，鳥類足部的差異是不同環境與食性長期自然選擇的結果。

解題方法

判斷本題可抓住兩個關鍵：

1. 足部形態必須能提升鳥類在特定環境中的生存或取食效率。
2. 這些有利差異需具有遺傳性，並經由多代繁殖逐漸增加在族群中的比例。

自然選擇的因果關係可表示為：

$$可遺傳變異 \longrightarrow 不同生存與繁殖成功率 \longrightarrow 有利性狀比例增加 \longrightarrow 形成適應$$

題幹強調的是「不同鳥類具有不同形狀的足部」，其直接功能在於適應不同環境與取食習慣，所以答案選擇 B。

選項分析

A. random changes in foot structure

錯誤。足部結構的變異可能透過突變等隨機方式產生，但「隨機變化」本身不能解釋為何某種足部形態在族群中被保留下來。自然選擇是非隨機的：有利於生存與繁殖的變異較容易遺傳至後代，最終形成適應。

B. adaptations to different environments and feeding habits

核心觀念

本題考查同源構造（homologous structures）與共同祖先的概念。

鯨魚的鰭肢與人類的手臂，雖然功能不同：

• 鯨魚鰭肢：適合水中游泳
• 人類手臂：適合抓握、操作物體

但兩者的骨骼排列具有相似性，皆可對應到四足動物前肢的基本構造，例如肱骨、橈骨、尺骨，以及腕骨、掌骨和指骨。這種「基本構造相似、功能因適應而分化」的情形，稱為同源構造。

同源構造表示這些構造是由共同祖先的原始構造演變而來，屬於** divergent evolution（歧異演化）**的證據。

解題方法

判斷題目中的「結構相似性」是否源自共同祖先。

鯨魚與人類都屬於哺乳類，而哺乳類皆源自較早期的四足動物祖先。牠們的前肢骨骼在基本排列上相似，之後因生活環境與功能不同而逐漸分化：

$$\text{共同祖先的前肢} \longrightarrow \begin{cases} \text{鯨魚的鰭肢，適應游泳}\\ \text{人類的手臂，適應抓握與操作} \end{cases}$$

因此，結構相似性支持「人類與鯨魚具有共同祖先」的推論，正確答案為 B。

選項分析

A. the human species began life in the ocean

錯誤。人類與鯨魚前肢的骨骼相似，表示兩者具有共同演化來源，不能據此推論人類「起源於海洋」。

人類的遠祖可追溯至生活在陸地上的四足脊椎動物；即使更久遠的脊椎動物祖先與水域生物有關，也不是本題同源構造所要表達的直接結論。

核心觀念

生物演化（biological evolution）是指族群在世代間，其等位基因頻率（allele frequency）發生可遺傳的改變。演化的基本單位是族群，而非單一個體。

等位基因頻率可表示為：

$$\text{等位基因頻率} = \frac{\text{某等位基因的拷貝數}}{\text{族群中所有該基因的等位基因拷貝總數}}$$

若經過數個世代後，某等位基因在族群中的比例改變，即代表發生演化。

演化的前提通常包括族群內存在可遺傳的遺傳變異。造成等位基因頻率改變的機制包括：

• 突變（mutation）
• 自然選擇（natural selection）
• 遺傳漂變（genetic drift）
• 基因流（gene flow）
• 非隨機交配所造成的基因頻率變化

其中，自然選擇會使具有有利性狀的個體留下較多後代，導致相關等位基因在後代族群中的頻率上升。

解題方法

本題是演化定義的判斷題。判斷重點有二：

1. 演化是否有科學證據支持。
2. 演化的正式定義是否涉及族群內的遺傳變異，以及世代間等位基因頻率的改變。

「生物多樣性」在本題語境中應理解為族群內的遺傳變異。若族群中完全沒有遺傳差異，則自然選擇無法對不同遺傳型產生差異性作用；若沒有任何可造成頻率改變的遺傳變異來源，也無法形成演化。因此 B 的敘述可視為正確。

C 直接符合演化的核心定義，因此正確。

既然 B、C 皆正確，選項 D「both b and c」即為正確答案。

選項分析

A. is not supported by scientific evidence

錯誤。

演化受到大量科學證據支持，包括：

• 化石紀錄顯示生物形態隨地質年代改變。
• 比較解剖學發現不同物種具有同源構造。
• 分子生物學顯示不同物種的 DNA 與蛋白質序列具有演化上的親緣關係。
• 胚胎發育比較可反映共同祖先的痕跡。

核心觀念

題目描述「現今所有物種皆由共同祖先演化而來」，考查的是演化生物學中的共同祖先與演化變異概念，稱為 Descent with Modification（帶有修飾的下降／演化）。

其核心意義是：

• 生物後代承襲祖先的遺傳特徵，因此不同物種之間具有共同起源。
• 遺傳過程中會累積變異，使後代與祖先及其他族群有所不同。
• 經過長時間累積，族群可逐漸分化成不同物種。

因此，所有現生物種具有共同祖先，正是「帶有修飾的下降」所表達的共同演化歷史。

解題方法

判斷本題可先抓住關鍵語句：all species present today evolved from a common ancestor。

這句話強調的是「所有物種的共同來源與譜系關係」，也就是：

$$\text{共同祖先} \longrightarrow \text{世代傳遞與變異} \longrightarrow \text{不同物種}$$

題目並未詢問物種如何適應環境，也未涉及族群中等位基因頻率是否維持不變。因此，應選擇直接描述「由共同祖先逐漸產生差異」的概念。

選項分析

A. Descent with Modification

正確。此概念表示生物由祖先繁衍而來，同時在遺傳與變異的作用下，後代與祖先產生差異。現今所有物種源自共同祖先，是共同演化與分化的結果。

B. Natural selection

錯誤。Natural selection（自然選擇）是演化的重要機制，指具有有利可遺傳特徵的個體較能存活並繁殖，使這些特徵在族群中的比例增加。

自然選擇可以促進適應與物種分化，但「所有物種源自共同祖先」描述的是演化的歷史模式與結果，並非自然選擇本身。

C. Hardy-Weinberg Equilibrium

核心觀念

本題考查「物種形成」（speciation）的主要條件。

物種形成是指原本屬於同一物種的族群，經過演化後形成彼此具有生殖隔離的新物種。生殖隔離包括：

• 合子前隔離：交配行為、繁殖季節、棲地或生殖構造不同，使配子無法結合。
• 合子後隔離：雜交後代死亡、適應度低或不具生殖能力。

新物種通常由共同祖先的不同族群彼此隔離開始。隔離後，各族群累積不同的基因頻率變化，經由突變、基因漂變、自然選擇及性選擇等機制逐漸產生差異，最後形成生殖隔離。

解題方法

判斷物種形成的關鍵，不是看突變數量，也不是看祖先是否「想要」演化，而是確認不同族群之間是否產生了持續且足以阻止基因交流的隔離。

題幹指出新物種由共同祖先產生，最直接的條件是：

1. 祖先物種分成不同族群。
2. 不同族群彼此隔離，基因交流減少或停止。
3. 各族群在不同環境與演化歷程下逐漸分化。
4. 最終形成生殖隔離，成為不同物種。

因此，最符合題意的是「祖先物種的族群彼此隔離」。

選項分析

A. Many mutations occur

錯誤。突變是產生遺傳變異的來源，但「發生許多突變」本身並不必然造成新物種。若突變發生在同一個具有充分基因交流的族群中，這些基因仍可能在族群內流動，未必形成不同物種。

物種形成的重點是族群分化並產生生殖隔離，而不是單純累積大量突變。少量但具有重要影響的遺傳變化，也可能在隔離族群中促成物種形成。

B. The ancestral species decides to evolve

核心觀念

本題考的是「人類演化中，生物性變化與文化累積的差異」。

距今約 50,000 年的祖先已屬於現代人類 Homo sapiens，其腦部構造、感覺系統與基本認知能力，和現代人並沒有顯著差異。人類在這段期間最明顯的變化，不是個體突然變得更聰明，而是透過語言、教育、模仿與社會傳承，累積了大量的集體文化資訊。

因此，本題的關鍵在於區分：

• 個體的生物能力：變化相對緩慢。
• 人類社會累積的知識與文化：可快速累積，且能世代傳承。

解題方法

判斷每個選項是否描述「現代人與 50,000 年前人類在本質上的顯著差異」。

若某項能力在 50,000 年前已經存在，便不能作為現代人與祖先的主要差異；若某項是透過世代累積而大幅增加的文化資產，則符合題意。

人類文化具有「累積性文化」的特徵：前一代建立的知識可被下一代保留、修正並擴充。因此，現代人所擁有的科學、文字、技術、制度與歷史資料，遠比 50,000 年前的人類豐富。

選項分析

A. We use tools

錯誤。

使用工具並非現代人才具備的能力。早期人類已能製作與使用石器、骨器及其他工具；距今 50,000 年前的人類也已經具備相當程度的工具製造能力。

現代工具的複雜度確實遠高於古代工具，但這反映的是文化與技術的累積，不表示「使用工具」這項基本能力是現代人與祖先的顯著差異。

B. We have collected more information

正確。

現代人類經過數千年的語言、文字、教育、科學與社會制度累積，保存並取得的資訊量遠超過 50,000 年前的祖先。

核心觀念

本題考查地球生命起源與細胞演化的先後順序。依目前生物學的基本分類與演化觀念，最早出現的真正細胞型生物應具備：

• 細胞膜
• 遺傳物質
• 能量代謝
• 自我複製能力

最早的細胞沒有細胞核與膜狀胞器，屬於原核生物（prokaryotes）。演化順序可概括為：

$$非生命有機分子 \rightarrow 原始細胞（protocells） \rightarrow 原核細胞 \rightarrow 真核細胞$$

解題方法

判斷關鍵在於區分「前生命結構」與「真正的細胞生物」。

原始細胞（protocells）是由脂質膜包覆部分有機分子所形成的早期細胞樣結構，具備部分生命特徵，但不一定具有完整、穩定的遺傳與代謝系統，因此通常不視為真正的生物。

在原始細胞逐步演化出完整的遺傳、代謝與繁殖能力後，最早形成的真正細胞型生物是構造簡單的原核生物。因此正確答案為 B. Prokaryotes。

選項分析

• A. Eukaryotes：錯誤。
  真核生物具有細胞核與多種膜狀胞器，細胞構造比原核生物複雜。真核細胞是在原核生物出現之後才演化形成，不是地球上最早的單細胞生物。

核心觀念

本題考查生命起源與早期生物演化的先後順序。判斷依據如下：

1. 原始湯（primordial soup）：指早期地球海洋中累積的有機分子與化學物質，是生命形成前的化學環境，尚非真正的生物。
2. 非光合原核生物（non-photosynthetic prokaryotes）：最早出現的細胞型生命，沒有細胞核，利用環境中的有機物取得能量。
3. 光合原核生物（photosynthetic prokaryotes）：在原核細胞出現後演化形成，能利用光能製造有機物；其中藍綠菌進行含氧光合作用，促使地球大氣氧氣增加。
4. 真核生物（eukaryotes）：具有細胞核與膜性胞器，出現時間晚於原核生物。

因此，正確順序為：

$$\text{原始湯} \rightarrow \text{非光合原核生物} \rightarrow \text{光合原核生物} \rightarrow \text{真核生物}$$

解題方法

先將四類項目依「非生物化學環境 → 最早細胞 → 功能較複雜的原核生物 → 結構更複雜的真核生物」排列。

原始湯代表生命出現前的化學階段，必須位於所有生物之前。最初的原核生物不具備細胞核，且早期地球缺乏大量游離氧，因此先出現不依賴光合作用的原核生物。之後才演化出能進行光合作用的原核生物。真核生物具有更複雜的細胞構造，出現時間晚於原核生物。

所以答案為 B。

選項分析

• A. photosynthetic prokaryotes, eukaryotes, primordial soup, non-photosynthetic prokaryotes

  錯誤。原始湯屬於生命出現前的化學環境，不可能晚於光合原核生物與真核生物。

核心觀念

本題考查真核生物主要類群的基本特徵，以及水域生態系中的初級生產者。

「真核單細胞生物」是指細胞具有細胞核與膜性胞器，且個體通常由單一細胞組成的生物。許多此類生物屬於原生生物界（Protists），例如：

• 藻類：可進行光合作用，製造有機物。
• 原生動物：以吞食或吸收方式獲取養分。
• 部分黏菌與水生微生物。

其中，單細胞藻類與其他浮游性原生生物常構成水域生態系的浮游生物（plankton），特別是能進行光合作用的浮游植物，會固定光能並形成食物鏈的基礎。

解題方法

先抓取題幹的三個關鍵條件：

1. 真核生物：具有細胞核。
2. 單細胞生物：個體主要由一個細胞構成。
3. 常構成水域生態系基礎：多指水中的浮游生物，尤其是浮游植物。

符合這些條件的主要類群是原生生物。原生生物包含許多單細胞真核生物，其中藻類可進行光合作用，是水域生態系的重要初級生產者。

因此正確答案為 C. protists。

選項分析

A. fungi（真菌）

核心觀念

本題考查真菌界（fungi）的基本形態與生態功能。

真菌的身體通常由許多細長、絲狀的管狀構造組成，稱為菌絲（hyphae）；大量菌絲交織形成菌絲體（mycelium）。菌絲可深入土壤、枯木或其他基質中，分泌胞外消化酵素，分解有機物並吸收養分。

在森林生態系中，真菌具有重要功能：

• 分解枯枝落葉與死亡生物，促進碳、氮、磷等物質循環。
• 與植物根部形成菌根（mycorrhiza），增加植物吸收水分與礦物質的能力。
• 作為分解者或共生者，影響森林的初級生產力與整體生態系生產力。

解題方法

題幹提供兩項關鍵線索：

1. 身體由稱為菌絲（hyphae）的絲狀構造形成。
2. 對森林生態系生產力有重要貢獻。

其中「hyphae」是判斷真菌的直接關鍵字。菌絲體是真菌主要的營養構造，與植物的根、動物的組織及細菌的單細胞型態不同。

因此，符合題意的類群是 fungi。

選項分析

A. plants：植物

植物的身體由根、莖、葉等器官構成，基本組織由植物細胞組成。植物根部有根毛，可增加吸收面積，但根毛不是菌絲（hyphae）。

植物確實對森林初級生產力十分重要，能透過光合作用固定二氧化碳並製造有機物；然而，題幹所描述的「由菌絲形成身體」是真菌的特徵，因此此選項錯誤。

核心觀念

本題考查演化型態的分類。

當具有不同演化起源的族群，因生活在相似環境中而受到相似選汰壓力，獨立演化出相似的構造或功能，此現象稱為趨同演化（convergent evolution）。

其重點包括：

• 演化起源不同。
• 面對相似的環境或生態需求。
• 經由自然選擇等作用，形成相似的適應特徵。
• 所形成的相似構造通常是類比構造（analogous structures），功能相似但同源性低。

鳥類的翅膀與甲蟲的翅膀皆可用於飛行，但鳥類與甲蟲的共同祖先並未具有相同的翅膀構造，因此屬於趨同演化的例子。

解題方法

判斷此類題目可依序抓取三個關鍵：

1. 祖先是否不同？
   題目明確指出具有不同祖先，表示相似構造不是由共同祖先直接遺傳而來。

2. 環境是否相似？
   題目指出生活在相似環境，代表不同族群受到相似的生存壓力。

3. 適應結果是否相似？
   不同族群最後演化出相似的形態或功能，例如鳥類與甲蟲皆具有飛行用翅膀。

符合「不同起源、相似環境、相似適應結果」的定義，因此答案為趨同演化。

自然選擇是促成適應的演化機制，但本題詢問的是這種演化結果的名稱，故應選擇 convergent evolution。

選項分析

A. neutral evolution

中性演化是指對生存與繁殖成功影響很小或沒有影響的遺傳變異，其頻率主要透過遺傳漂變等隨機作用改變。

本題強調的是不同祖先在相似環境中演化出相似適應，並非中性變異的隨機累積，因此錯誤。

核心觀念

本題考的是**共同演化（coevolution）**的定義。

當兩個或兩個以上物種彼此具有生態交互作用，且一方的演化改變會對另一方造成選汰壓力，使雙方的性狀隨世代相互影響、共同改變，此現象稱為共同演化。

常見例子包括：

• 捕食者與獵物：獵物演化出更快速度，捕食者也演化出更強的追捕能力。
• 植物與植食性昆蟲：植物產生防禦性次級代謝物，昆蟲演化出分解或耐受這些物質的能力。
• 花植物與傳粉者：花的形態、顏色或花蜜與傳粉動物的構造及行為彼此配合。

解題方法

題幹關鍵語句是：

two or more species mutually affect each other's evolution

其中 mutually affect each other's evolution 的意思是「兩個或兩個以上物種相互影響彼此的演化」。

這正符合共同演化的定義，因此正確答案為 D. coevolution。

選項分析

A. neutral evolution（中性演化）

錯誤。中性演化是指基因突變或等位基因變異對生物適應度沒有顯著影響，基因頻率主要透過遺傳漂變等隨機機制改變。其重點是「選汰作用近乎中性」，不是不同物種彼此影響演化。

核心觀念

本題考的是**遺傳平衡（genetic equilibrium）**的定義：族群中各等位基因的頻率，經過世代繁殖後仍維持不變。

在理想條件下，這種狀態符合哈代–溫伯格平衡（Hardy–Weinberg equilibrium）。若某基因座有兩種等位基因，其頻率分別為 $p$ 與 $q$，則：

$$p+q=1$$

基因型頻率為：

$$p^2+2pq+q^2=1$$

其中：

• $p^2$：同型合子
• $2pq$：異型合子
• $q^2$：同型合子

若族群在世代間的等位基因頻率不變，即表示族群處於遺傳平衡。

解題方法

題幹的關鍵描述是：

「等位基因的頻率在不同世代之間維持相同」

這正是遺傳平衡的定義，因此選擇 Genetic Equilibrium。

哈代–溫伯格平衡成立時，族群的等位基因頻率不會因繁殖而改變。其理想條件包括：

1. 族群數量非常大，避免明顯的遺傳漂變。
2. 個體進行隨機交配。
3. 沒有突變。
4. 沒有移入或移出造成的基因流動。
5. 沒有自然選擇。

這些條件使等位基因頻率在世代間保持穩定。

選項分析

A. Genetic Equilibrium（遺傳平衡）

核心觀念

本題考查「單一核苷酸替換」與胺基酸序列變化之間的關係。

遺傳密碼具有簡併性：多個不同的密碼子可以指定同一種胺基酸。例如：

• $GAA$ 與 $GAG$ 都編碼麩胺酸（Glu）
• $UUU$ 與 $UUC$ 都編碼苯丙胺酸（Phe）

因此，若單一核苷酸發生變化，使密碼子改變，但所指定的胺基酸不變，這種突變稱為：

• Silent mutation（沉默突變）
• Synonymous substitution（同義替換）

題目描述的正是此類突變。

解題方法

判斷突變類型的切入點，是比較突變前後密碼子所編碼的胺基酸：

1. 單一核苷酸發生替換。
2. 突變後密碼子改變。
3. 突變前後所指定的胺基酸相同。
4. 此突變屬於同義替換，也稱為沉默突變。

可用下列方式整理：

$$\text{核苷酸改變}+\text{胺基酸不變} =\text{synonymous substitution} =\text{silent mutation}$$

例如：

$$UUU \rightarrow UUC$$

兩者皆編碼苯丙胺酸，因此胺基酸序列不受改變，屬於 silent mutation 與 synonymous substitution。

選項分析

• A. Non-synonymous substitution

  錯誤。Non-synonymous substitution（非同義替換）會使突變後密碼子編碼不同的胺基酸，可能形成錯義突變（missense mutation）或無義突變（n

核心觀念

本題考查「生命起源前早期地球環境」的特徵。早期地球約在 46 億年前形成，當時尚未出現大規模氧化性光合作用，因此大氣中幾乎沒有游離氧，也沒有由氧氣形成的臭氧層；同時，火山活動旺盛、紫外線強烈，且地表已有水存在。

解題方法

判斷各選項是否符合早期地球的環境：

• 火山釋放的氣體是否使大氣具有毒性？
• 缺乏臭氧層是否造成強烈紫外線？
• 大氣中是否已有大量氧氣？
• 地球上是否已有水？

其中，早期地球「沒有氧氣、但有水」是本題最重要的判斷基準。

選項分析

A. The atmosphere contained many gasses toxic to most life.

正確。早期地球火山活動旺盛，大氣含有大量由火山與地質活動釋放的氣體，例如二氧化碳、甲烷、氨、硫化氫及水蒸氣等。這些氣體的比例與現代大氣不同，對現代多數需氧生物具有毒性或不適合生存。

核心觀念

本題考查「內共生學說」（endosymbiotic theory）：粒線體與葉綠體原本是可獨立生活的好氧細菌與藍綠菌，後來被真核細胞吞入，未被消化，逐漸演化成細胞器。

支持此學說的重要證據包括：

• 粒線體與葉綠體具有自己的 DNA。
• DNA 形態多為環狀，類似細菌染色體。
• 具有類似原核生物的核糖體。
• 能進行類似細菌的二分裂。
• 具有雙層膜，符合吞噬作用後留下內外兩層膜的推論。

其中，在本題選項中最具代表性、最直接的證據是「具有自己的 DNA」。

解題方法

判斷細胞器是否可能源自內共生細胞，應優先尋找能證明其曾是獨立細胞的特徵。

DNA 是細胞遺傳與自我複製的重要物質。粒線體與葉綠體雖然位於真核細胞內，卻各自保有一套自身 DNA，且其環狀 DNA 與細菌的遺傳物質相似。這表示它們在演化早期很可能曾是獨立生活的原核細胞，之後才與宿主細胞形成互利共生關係。

因此，最符合題意的選項是 A。

選項分析

A. DNA——正確

粒線體與葉綠體都具有自己的 DNA，且 DNA 多為環狀，這是原核生物常見的特徵。

粒線體的祖先被認為與好氧細菌有關；葉綠體的祖先則被認為與藍綠菌，即藍藻，有關。它們保留自身遺傳物質，表示這些細胞器曾具備相對獨立的細胞功能，是支持內共生學說的核心證據。

核心觀念

本題考查「拉馬克演化論」與「達爾文自然選擇學說」的差異。

同學所說的「長頸鹿因伸長脖子而獲得較長脖頸，並把此特徵傳給後代」，屬於拉馬克的「用進廢退」與「後天獲得性狀遺傳」觀念。現代演化學認為：

• 個體一生中因使用、訓練或環境而獲得的性狀，通常不會直接改變生殖細胞的基因。
• 可遺傳的變異主要來自基因突變、基因重組等遺傳因素。
• 自然選擇會使具有有利可遺傳變異的個體較容易存活並繁殖，經過多代後，族群中該性狀的比例增加。

因此，長頸鹿不是因為「努力伸長脖子」而使後代變長，而是原本族群中存在頸部長短的遺傳變異；較長頸部有利於取得食物的個體，繁殖成功率較高，長頸部相關基因便逐代增加。

解題方法

判斷本題的關鍵，是找出能直接否定「後天獲得性狀可遺傳」的敘述。

題幹中的錯誤因果關係為：

$$伸長脖子的生活經驗 \rightarrow 個體獲得長脖子 \rightarrow 後代遺傳長脖子$$

現代遺傳學所支持的機制是：

$$遺傳變異 \rightarrow 自然選擇 \rightarrow 繁殖差異 \rightarrow 族群演化$$

所以最直接的修正是：個體一生中獲得的特徵，不會透過基因直接傳給後代。

選項分析

A. Spontaneous mutations can result in the appearance of new traits.

「自發突變可能造成新性狀的出現。」

此敘述正確。基因突變可產生新的等位基因，進而造成新的性狀或性狀變異。若突變發生在生殖細胞或其前身，便有機會遺傳給後代。

不過，A 主要是在說明遺傳變異的來源，沒有直接指出「伸展脖子所獲得的性狀不能遺傳」這個錯誤，因此不是本題最佳答案。

B. Only favourable adaptations have survival value.

「只有有利的適應特徵具有生存價值。」

此敘述可視為正確的自然選擇概念。對特定環境而言，有利適應有助於個體存活與繁殖；不利性狀則可能降低適存度。

核心觀念：抗生素造成的自然選擇

抗生素並非使每個細菌個體以相同機率死亡。若菌落中原本存在少數具有抗藥性或較高耐藥性的細菌，抗生素會優先殺死敏感個體；具有抗藥性的個體則較容易存活。

此時族群中的抗藥性比例上升。倖存細菌繁殖後，所形成的新菌落相較於原菌落具有更高的抗藥性。這是自然選擇作用的結果：

1. 菌落內原本存在遺傳變異。
2. 抗生素形成環境壓力。
3. 敏感細菌死亡，抗藥性細菌較容易存活。
4. 倖存細菌繁殖，使抗藥性特徵在族群中的比例增加。

因此，「殺死 80%」不代表剩下的 20% 是隨機保留下來；倖存者通常是較能抵抗該抗生素的個體。

解題方法

判斷重點不是細菌暫時減少多少，而是抗生素對菌落造成的選汰效果。

若倖存細菌具有抗藥性，且抗生素濃度逐漸降低、營養條件允許，細菌仍可透過分裂迅速繁殖。其族群數量可再次增加，並且由於抗藥性細菌在倖存者中所占比例較高，新菌落通常比原菌落更具抗藥性。

所以最合理的結果是：

倖存細菌重新生長成菌落，且新菌落對該抗生素的抗性提高。

選項分析

A. The remaining bacteria will re-grow into a new colony more resistant to the antibiotic

正確。

抗生素殺死多數敏感細菌後，具有抗藥性的倖存細菌可繁殖。倖存者的抗藥性基因也能透過繁殖傳給後代，使新菌落的抗藥性比例增加。

嚴格而言，這不是抗生素「誘導每個細菌主動變強」，而是抗生素先篩選出原本具有抗藥性變異的個體，再由這些個體繁殖擴大族群。

B. The remaining bacteria will die because of the drastic decimation

錯誤。

核心觀念

本題考查「生殖隔離」的類型，尤其是發生在受精前的前合子隔離（prezygotic isolation）。

不同種的 Anopheles 蚊分別生活於半鹹水、流動淡水或靜止水域。由於棲息環境不同，牠們平時不易相遇，也就難以交配並形成合子。這種因棲地差異造成的生殖隔離稱為生態隔離或棲地隔離（ecological isolation／habitat isolation）。

生殖隔離可概分為：

• 前合子隔離：受精前阻止不同種交配或受精，例如生態隔離、時間隔離、行為隔離、機械隔離與配子隔離。
• 後合子隔離：受精形成合子後才發生，例如雜種死亡、雜種不育或雜種第二代適存性降低。

解題方法

判斷本題的關鍵是找出「不同物種在何處被分開」。

題幹指出不同 Anopheles 蚊分別利用不同水域繁殖：

1. 有些生活在半鹹水。
2. 有些生活在流動淡水。
3. 有些生活在靜止水域。

這是棲息環境不同，會降低不同物種彼此接觸與交配的機會。隔離發生在交配與受精之前，因此屬於前合子隔離中的生態隔離。

選項分析

A. ecological isolation

正確。生態隔離是指不同物種雖可能分布於同一大區域，但因利用不同棲地、食物資源或繁殖環境，彼此不易接觸與交配。

核心觀念

本題考查生物分類階層的上下位關係。傳統分類階層由大至小為：

$$\text{界} \rightarrow \text{門} \rightarrow \text{綱} \rightarrow \text{目} \rightarrow \text{科} \rightarrow \text{屬} \rightarrow \text{種}$$

英文依序為：

$$\text{Kingdom} \rightarrow \text{Phylum} \rightarrow \text{Class} \rightarrow \text{Order} \rightarrow \text{Family} \rightarrow \text{Genus} \rightarrow \text{Species}$$

分類階層愈往右，分類範圍愈小、彼此相似程度通常愈高。若兩個生物屬於同一個較小的分類階層，必定也屬於同一個較大的上位階層；反向則不成立。

解題方法

題幹指出兩個生物屬於相同的 Class（綱）。在分類階層中，Phylum（門）位於 Class 的上位：

$$\text{Phylum} \rightarrow \text{Class}$$

核心觀念

生物分類以階層系統排列，主要分類階元由高至低為：

$$\text{界 Kingdom} \rightarrow \text{門 Phylum} \rightarrow \text{綱 Class} \rightarrow \text{目 Order} \rightarrow \text{科 Family} \rightarrow \text{屬 Genus} \rightarrow \text{種 Species}$$

**Species（種）**具有兩項關鍵意義：

1. 它是生物分類的基本單位。
2. 它本身也是正式的分類階元，位於屬之下。

在生物學概念中，種通常指一群具有共同特徵，且在自然狀況下能彼此交配並產生具有生殖能力後代的個體。此定義主要適用於有性生殖生物；無性生殖生物則需配合形態、遺傳與系統發生等證據判定。

解題方法

題幹要求找出「生物分類的基本單位」且同時是「分類階元」的名稱。

分類階層中的界、門、綱、目、科、屬、種都屬於分類階元，但其中只有 **Species（種）**被視為分類的基本單位。因此正確選項為 Species。

選項分析

A. Order（目）

核心觀念

本題考查動物分類階層與各類群的物種豐富度。

• Invertebrates（無脊椎動物）：沒有脊柱的動物，屬於功能性分類概念，包含節肢動物、軟體動物、環節動物、棘皮動物等。
• Vertebrates（脊椎動物）：具有脊柱的動物，屬於脊索動物中的一支。
• Insects（昆蟲）：節肢動物門中的昆蟲綱。
• Chordates（脊索動物）：具有脊索、背側中空神經管等特徵的動物，包含脊椎動物及文昌魚、尾索動物等。
• Arthropods（節肢動物）：具有分節附肢、外骨骼及分節身體的動物，包含昆蟲、蛛形類、甲殼類與多足類。

分類上的包含關係可簡化表示為：

$$\text{Insects} \subset \text{Arthropods} \subset \text{Invertebrates}$$

而：

$$\text{Vertebrates} \subset \text{Chordates}$$

解題方法

判斷各選項所涵蓋的範圍大小即可。無脊椎動物包含所有不具脊柱的動物，節肢動物只是其中一個主要類群；昆蟲又只是節肢動物中的一個類群。因此，無脊椎動物的物種數必然多於節肢動物及昆蟲。

脊椎動物與脊索動物的範圍則相對較小。即使脊索動物包含所有脊椎動物，其物種數仍遠少於無脊椎動物。

此題為配對題，考驗對常見生物分子（碳水化合物、脂質、蛋白質）的結構、功能和來源的理解。

配對結果如下：

(1) Starch (澱粉)
* 澱粉是植物儲存葡萄糖的多醣。
* 對應描述：(H) A storage polysaccharide in plants, consists of long chains of glucose monomers.

(2) Glycogen (肝醣)
* 肝醣是動物儲存葡萄糖的多醣。
* 對應描述：(D) Animals store glucose in a polysaccharide called.

(3) Cellulose (纖維素)
* 纖維素是植物細胞壁的主要成分，是結構性多醣。
* 對應描述：(I) The most abundant organic compound on Earth, is a major component of the tough walls that enclose plant cells.

(4) Chitin (幾丁質)
* 幾丁質是昆蟲、甲殼類動物外骨骼和真菌細胞壁的成分，是結構性多醣。
* 對應描述：(J) A structural polysaccharide used by insects and crustaceans to build their exoskeleton.

(5) Fat (脂肪)
* 脂肪是甘油與三個脂肪酸形成的酯類。
* 對應描述：(G) A large lipid is made from two smaller molecules: glycerol and fatty acids. (嚴格來說，脂肪是甘油和三個脂肪酸，但這裡描述「two smaller molecules」可能是指甘油和脂肪酸，或者與選項 E 區分。選項 E 描述的是磷脂，具有兩個脂肪酸。選項 G 描述了脂肪的組成，可以勉強接受。)

此題為配對題，考驗對植物感知與反應相關術語的理解。

配對結果如下：

(1) Phytochrome (植物色素體/光敏素)
* 植物色素體是一種對光反應的色素，尤其對紅光和遠紅光敏感，它在調節植物的開花、萌發、形態建成等方面起重要作用。
* 對應描述：(D) Pigment that helps control flowering.

(2) Photoperiod (光週期)
* 光週期是指植物對日照長度的反應，特別是日照長度影響開花的現象。
* 對應描述：(E) Relative lengths of night and day.

此題考驗對有機化學和生物化學中常見官能基（functional groups）的命名。

(1) —COOH：這是羧基（carboxyl group）。它是一個酸性官能基。
(2) —NH2：這是氨基（amino group）。它是一個鹼性官能基，也是蛋白質的組成單位（氨基酸）的特徵。
(3) —OPO3^2-：這是磷酸基（phosphate group）。它在核酸（DNA/RNA）、ATP 和磷脂中都非常重要。