115 年 國立臺灣大學生化科學系碩士班《細胞與分子生物學》

此題在考驗學生對於膜運輸機制的理解，特別是協助擴散運輸 (facilitated diffusion) 與被動離子通道 (passive ion channel) 的差異。

核心觀念：
協助擴散運輸和離子通道都屬於被動運輸，不直接消耗 ATP，且運輸方向是順著濃度梯度。然而，它們在運輸機制與特性上有顯著區別。

詳解：
A. ATP hydrolysis：協助擴散運輸和被動離子通道皆為被動運輸，不直接消耗 ATP。ATP 水解是主動運輸的特徵。
B. 逆濃度梯度運輸：這是主動運輸的特徵，被動運輸（包含協助擴散和離子通道）皆無法逆濃度梯度運輸。
C. Saturable transport kinetics：協助擴散運輸依賴載體蛋白 (carrier protein) 進行運輸。

此題考查細胞內運輸囊泡的種類及其功能，特別是 COPII 囊泡在蛋白質運輸中的角色。

核心觀念：
細胞內的蛋白質運輸涉及多種囊泡，每種囊泡由特定的蛋白質複合體構成，並負責在特定的細胞器之間運輸蛋白質。

詳解：
COPII 囊泡是從內質網 (Endoplasmic Reticulum, ER) 形成，並將蛋白質運輸到高爾基體 (Golgi apparatus) 的順向運輸 (anterograde transport) 所必需的囊泡。當蛋白質被正確摺疊並準備離開 ER 時，它們會被包覆在 COPII 囊泡中，然後這些囊泡會脫離 ER 並融合到高爾基體的第一個區域，即順式高爾基體 (cis-Golgi)。

此題考查細菌 mRNA 的結構與轉譯特性，特別是多順操子 mRNA (polycistronic mRNA) 的概念。

核心觀念：
細菌的基因轉錄通常是多順操子 (polycistronic)，意味著一個 mRNA 分子可以包含多個基因的編碼序列，這些基因通常在一個調控單元中，共同執行特定功能（例如代謝途徑）。轉譯時，核糖體會從 mRNA 的起始密碼子開始，依序讀取編碼區，產生多個獨立的多肽鏈。

詳解：
A. a single enzyme although there are many in the metabolic pathway.：這不符合多順操子 mRNA 的定義，多順操子 mRNA 通常編碼同一代謝途徑中的多個相關酶。
B. multiple enzymes of the particular pathway.：這是多順操子 mRNA 的典型特徵。

此題考查遺傳變異的來源及其對物種演化的貢獻。

核心觀念：
遺傳變異是演化的驅動力。主要的變異來源包括基因突變 (mutation) 和基因重組 (recombination)。

詳解：
選項 A, B, D 包含 DNA 修復酶 (DNA repair) 或 DNA 糖苷酶 (DNA glycosylase)。DNA 修復機制的主要功能是維持基因組的穩定性，減少突變的累積，而不是產生遺傳變異。DNA 糖苷酶是 DNA 修復途徑（如鹼基切除修復）中的一種酶，其功能是移除受損的鹼基，因此也與產生變異無關。

此題考查基因轉錄的起始區域和相關結構的命名與編號。

核心觀念：
基因轉錄的起始點是 RNA 聚合酶結合並開始合成 RNA 的位置。在 DNA 序列上，這個起始點被定義為 +1 位點，而其上游（朝向 5' 端）的區域則用負數編號（-1, -2, -3...），下游（朝向 3' 端）的區域用正數編號（+1, +2, +3...）。轉錄起始點 (transcription start site, TSS) 是 RNA 聚合酶開始合成 RNA 的第一個核苷酸的位置。啟動子 (promoter) 區域包含轉錄起始點，是 RNA 聚合酶結合的位點。增強子 (enhancer) 則是可以增強轉錄的遠端調控序列。

此題考查細胞骨架的組成成分，特別是各類細胞骨架絲的單體或二體結構單元。

核心觀念：
細胞骨架由三種主要類型的絲狀結構組成：微絲 (microfilaments)、微管 (microtubules) 和中間絲 (intermediate filaments)。它們由不同的蛋白質單體或二體聚合而成，具有不同的結構和功能。

詳解：
A. Microtubule - Actin.：微管的主要單體是 α-和 β-微管蛋白 (tubulin)，形成 αβ-微管蛋白二體。肌動蛋白 (Actin) 是微絲的主要單體。

此題考查細胞凋亡 (apoptosis) 的內源性途徑 (intrinsic pathway)，特別是細胞色素 c (cytochrome c) 在其中的作用。

核心觀念：
內源性凋亡途徑由細胞內壓力（如 DNA 損傷、氧化壓力）啟動，通過線粒體介導。當細胞受到凋亡信號刺激時，線粒體膜通透性發生改變，細胞色素 c 從線粒體間膜 (intermembrane space) 釋放到細胞質 (cytosol)。在細胞質中，細胞色素 c 與 Apaf-1 (apoptotic protease activating factor 1) 和 pro-caspase-9 結合，形成稱為凋亡體 (apoptosome) 的複合物，進而激活 caspase-9。激活的 caspase-9 則會啟動下游的效應 caspase（如 caspase-3），執行細胞凋亡。

詳解：
A. It binds directly to pro-caspase-3, causing its activation.：細胞色素 c 主要與 pro-caspase-9 結合形成凋亡體，而不是直接與 pro-caspase-3 結合。

此題考查 MTT 檢測細胞存活率的原理。

核心觀念：
MTT 是一種黃色的四氮唑鹽 (tetrazolium salt)。在活細胞中，線粒體內的脫氫酶 (dehydrogenase) 會將 MTT 還原成紫色的非水溶性甲臜 (formazan)。甲臜的生成量與細胞的代謝活性和存活細胞的數量成正比。因此，通過測量甲臜的吸光度，可以評估細胞的存活率或增殖能力。

詳解：
A. Detecting membrane permeability with MTT dye.：MTT 檢測的是細胞的代謝活性，而不是細胞膜的通透性。檢測細胞膜通透性通常使用如 PI (propidium iodide) 等染料。

此題考查 PI3K-AKT 信號通路中的負調控機制。

核心觀念：
PI3K-AKT 信號通路是一個重要的細胞生長、存活和代謝調控通路。PI3K (Phosphoinositide 3-kinase) 催化 PIP2 (phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate) 磷酸化生成 PIP3 (phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate)。PIP3 作為一個第二信使，招募下游信號分子（如 PDK1 和 AKT）到細胞膜，從而激活 AKT。PTEN (Phosphatase and tensin homolog) 是一種脂質磷酸酶，其作用是將 PIP3 去磷酸化，還原回 PIP2，從而負調控 PI3K-AKT 通路。

此題考查轉譯 (translation) 過程中不同 RNA 分子的功能。

核心觀念：
轉譯是將 mRNA 的遺傳信息轉化為蛋白質序列的過程。這個過程需要幾種關鍵的 RNA 分子：

• mRNA (messenger RNA)：攜帶遺傳密碼，作為蛋白質合成的模板。
• rRNA (ribosomal RNA)：是核糖體 (ribosome) 的主要結構成分，並具有催化肽鍵形成的功能。

此題考查液泡型 ATP 酶 (Vacuolar H+-ATPase, V-ATPase) 的主要功能。

核心觀念：
V-ATPase 是一種質子泵 (proton pump)，存在於真核細胞的液泡膜、溶酶體膜、高爾基體膜、內吞體膜以及質膜等處。它的主要功能是將質子 (H+) 從細胞質泵入到這些細胞器或隔室中，從而使這些隔室的內部環境變酸。

詳解：
A. generate ATP from proton gradients.：這描述的是 ATP 合成酶 (ATP synthase) 的功能，它利用質子梯度合成 ATP，而 V-ATPase 是耗能泵。
B. export protons from the cell.：V-ATPase 主要在細胞內操作，將質子泵入細胞器，而不是將質子泵出細胞。

此題考查真核生物 mRNA 的轉錄後修飾及其對 mRNA 穩定性和轉譯效率的影響。

核心觀念：
真核生物的 mRNA 在轉錄後會經歷一系列修飾，包括 5' 端加帽 (5' capping)、3' 端加聚腺苷酸尾 (polyadenylation) 和內含子剪接 (splicing)。這些修飾對於 mRNA 的穩定性、從細胞核運輸到細胞質、以及在細胞質中的轉譯效率都至關重要。

詳解：
A. Lengthening of the poly(A) tail.：長的聚腺苷酸尾 (poly(A) tail) 通常與較高的 mRNA 穩定性和較好的轉譯效率相關。然而，其長度會隨著時間縮短，最終導致 mRNA 被降解。

此題考查核糖體 (ribosome) 的結構和功能，特別是 tRNA 在轉譯過程中的位置。

核心觀念：
核糖體上有三個 tRNA 結合位點：

• A site (aminoacyl site)：接收攜帶下一個胺基酸的 tRNA。
• P site (peptidyl site)：持有攜帶生長中肽鏈的 tRNA。
• E site (exit site)：釋放出已失去胺基酸的 tRNA。

此題考查遺傳學和分子生物學中的重要結構，即 Holliday 結構。

核心觀念：
Holliday 結構 (Holliday junction) 是 DNA 重組 (recombination) 過程中的一個關鍵中間產物。它是一個四鏈 DNA 結構，其中兩條 DNA 鏈（來自不同的 DNA 分子或染色體）之間發生了片段交換。這個結構在同源重組（如減數分裂中的交叉互換）和修復某些 DNA 損傷時會形成。

詳解：
A. intermediate in genetic recombination.：Holliday 結構是 DNA 同源重組過程中的一個重要中間體，這是正確的描述。

此題考查細胞週期檢查點 (cell-cycle checkpoints) 的功能，以及它們失效後可能導致的後果，特別是與染色體不分離 (nondisjunction) 的關係。

核心觀念：
細胞週期檢查點是細胞用來監測和調控細胞週期進程的機制，以確保 DNA 的完整性和細胞結構的正確性。

• S 期檢查點 (S phase checkpoint)：監測 DNA 複製的準確性。
• DNA 損傷檢查點 (DNA-damage checkpoint)：在 DNA 檢測到損傷時暫停細胞週期，直到損傷修復。
• 未複製 DNA 檢查點 (unreplicated DNA checkpoint)：確保 DNA 已完全複製後才進入有絲分裂。
• 染色體分離檢查點 (chromosome-segregation checkpoint)，也稱為紡錘體檢查點 (spindle checkpoint)：確保所有染色體都已正確連接到紡錘絲，並且在進入後期 (anaphase) 前所有染色體都處於赤道板上。

此題考查 p53 基因的功能及其在腫瘤發生中的作用。

核心觀念：
p53 基因是一種重要的腫瘤抑制基因 (tumor suppressor gene)，被稱為「基因組的守護者」。它在細胞受到 DNA 損傷或其他壓力時被激活，能夠啟動細胞週期停滯、DNA 修復、細胞凋亡 (apoptosis) 或衰老 (senescence)，從而阻止癌細胞的形成。因此，p53 功能的喪失會顯著增加癌症發生的風險。

詳解：
A. does not have any effect unless the rats live outside of the laboratory and are exposed to various types of stress.：p53 在正常生理條件下也發揮作用，尤其是在細胞應對損傷時，壓力只是加劇了 p53 的作用。
B. increases cell death by apoptosis, leading to developmental defects.：p53 激活凋亡是為了清除受損細胞，如果 p53 被敲除，細胞凋亡會減少，反而有利於突變細胞存活。

此題考查溶酶體酶 (lysosomal hydrolases) 在順 TGN (trans-Golgi Network) 中的分選機制。

核心觀念：
溶酶體酶在順 TGN 中被分選到溶酶體途徑的關鍵信號是甘露糖-6-磷酸 (mannose-6-phosphate, M6P)。在順 TGN 中，N-連接的糖鏈 (N-linked glycans) 上的甘露糖殘基會被一個雙酶步驟磷酸化，形成 M6P。這個 M6P 能夠與 M6P 受體 (M6P receptor) 結合。M6P 受體隨後與細胞質中的適配器蛋白（如 AP-1）結合，將攜帶 M6P 的溶酶體酶包裝到 Clathrin 囊泡中，最終運送到溶酶體。

詳解：
A. Recognition of KDEL sequences.：KDEL 序列是 ER 滯留信號，用於將滯留在 ER 的蛋白質（如 ER 蛋白質）回收回 ER，與溶酶體酶

此題考查神經元的分類。

核心觀念：
神經元可以根據其形態結構或功能進行分類。形態上，常見的分類包括單極 (unipolar)、雙極 (bipolar) 和多極 (multipolar) 神經元。功能上，神經元可分為感覺神經元、運動神經元和中間神經元。

詳解：
A. Bipolar.：雙極神經元是一種基本的神經元類型，具有一個軸突和一個樹突從細胞體延伸出來。例如，視網膜和嗅覺上皮中的神經元。
B. Unipolar.：單極神經元（在哺乳動物中更準確地稱為假單極，pseudounipolar）具有一個從細胞體延伸出來的突起，該突起隨後分為軸突和樹突。例如，感覺神經節中的神經元。

此題考查軸突導引 (axon guidance) 中的信號分子家族。

核心觀念：
軸突導引是神經發育中的一個重要過程，確保軸突能夠精確地生長並與目標細胞建立突觸連接。這個過程由細胞分泌的或附著在細胞表面的導引分子（guidance cues）介導，這些分子可以吸引或排斥軸突。主要的軸突導引分子家族包括：

• Ephrins 和 Eph receptors
• Semaphorins
• Slits
• Netrins

詳解：
A. Ephrin.：Ephrins 是一類膜結合的配體，與 Eph 酪氨酸激酶受體結合，介導排斥性導引。

此題考查動作電位 (action potential) 的產生過程。

核心觀念：
動作電位的產生是一個快速的去極化和再極化過程，由電壓門控離子通道 (voltage-gated ion channels) 的開放和關閉介導。

1. 閾電位 (threshold potential)：當細胞膜受到刺激，達到閾電位時。
2. 去極化 (depolarization)：電壓門控 Na+ 通道快速開放，大量 Na+ 內流，導致膜電位迅速升高，達到峰值。
3. 再極化 (repolarization)：Na+ 通道失活（inactivated），同時電壓門控 K+ 通道開放，大量 K+ 外流，使膜電位恢復到負值。
4. 超極化 (hyperpolarization)：K+ 通道關閉較慢，導致膜電位暫時低於靜息電位。
5. 恢復靜息電位：Na+/K+ 泵恢復離子濃度平衡。

此題考查 Na+/K+-ATPase 的功能和特性。

核心觀念：
Na+/K+-ATPase 是一種離子泵，屬於 P 型 ATP 酶。它通過水解 ATP，將 3 個 Na+ 離子從細胞內泵出，同時將 2 個 K+ 離子泵入細胞內。這個過程不僅維持了細胞內外的離子濃度梯度，而且由於泵入的 K+ 離子少於泵出的 Na+ 離子，使得細胞膜帶有淨負電荷，具有電生性 (electrogenic)。

詳解：
(1) The Na+/K+-ATPase is an electrogenic transporter.
這個陳述是正確的。由於每泵出 3 個 Na+ 而泵入 2 個 K+，淨輸出一個正電荷，因此 Na+/K+-ATPase 是一種電生性轉運蛋白，對維持細胞膜的靜息電位有貢獻。

核心觀念

本題考查 E. coli 的乳糖操縱組（lactose operon, lac operon）如何受到阻遏蛋白與葡萄糖代謝調控。

lac operon 的轉錄主要受兩種機制控制：

1. 負調控：lac repressor 與 operator 的結合

   • 沒有乳糖時，lac repressor 結合 operator，阻擋 RNA polymerase，抑制轉錄。
   • 有乳糖時，乳糖代謝物 allolactose 作為 inducer 結合 repressor，使其對 operator 的親和力降低，repressor 脫離，轉錄得以進行。

2. 正調控：CAP–cAMP 系統

   • 葡萄糖濃度低時，細胞內 cAMP 濃度上升，cAMP 結合 CAP。
   • CAP–cAMP 結合啟動子附近的 CAP site，協助 RNA polymerase 結合，增強 lac operon 的轉錄。
   • 葡萄糖存在時，cAMP 濃度降低，CAP 不易活化，因此轉錄受到抑制，稱為 catabolite repression。

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解題方法

判斷「轉錄受到刺激」的因素，應檢查該因素是否能使：

1. repressor 離開 operator；或
2. CAP–cAMP 協助 RNA polymerase 啟動轉錄。

若 repressor 與 operator 的結合變弱，operator 比較不會被阻擋，因此 RNA polymerase 可以通過，lac operon 的轉錄增加。依此判斷，正確選項為 B。

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選項分析

A. repressor gene 的突變使 repressor 對 operator 的親和力增強

錯誤。repressor 對 operator 的親和力增強，會使 repressor 更穩定地結合 operator，阻擋 RNA polymerase，降低 lac operon 的轉錄。

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B. repressor gene 的突變使 repressor 對 operator 的親和力減弱

此題考查 DNA footprinting 技術在轉錄調控研究中的應用。

核心觀念：
DNA footprinting 是一種分子生物學技術，用於鑑定與 DNA 結合的蛋白質（如轉錄因子、RNA 聚合酶）的結合位點。其基本原理是，當蛋白質結合到 DNA 序列上時，它會保護該區域免受核酸酶（如 DNase I）的降解。通過比較結合蛋白質的 DNA 與未結合蛋白質的 DNA 在 DNase 處理後的片段化模式，可以識別出蛋白質結合的區域，即「足跡」(footprint)。

詳解：
A. identify the termination sequence for transcription.：終止序列 (termination sequence) 通常不涉及蛋白質的特異性結合來啟動終止，而是通過 RNA 結構或其他機制。DNA footprinting 主要用於識別蛋白質結合位點。

此題考查細胞焦亡 (pyroptosis) 的分子機制，特別是 Gasdermin D (GSDMD) 的作用。

核心觀念：
焦亡是一種程序性細胞死亡形式，與細胞凋亡 (apoptosis) 不同，它通常伴隨著細胞膜的破裂和促炎症因子的釋放。其關鍵執行者是 Gasdermin 家族蛋白，特別是 GSDMD。在炎症刺激下，激活的炎症性 caspases（如 caspase-1, -4, -5, -11）會切割 GSDMD。切割後的 GSDMD 包含一個 N-末端結構域 (N-terminal domain) 和一個 C-末端結構域 (C-terminal domain)。N-末端結構域具有膜穿孔能力。

詳解：
A. The GSDMD N-terminal fragment oligomerizes and forms pores in the plasma membrane.
這是焦亡的核心機制。切割後的 GSDMD N-末端結構域會自我組裝 (oligomerize)，並插入到細胞膜中，形成離子通道（孔洞）。這些孔洞的形成導致細胞膜通透性增加，細胞內外離子平衡被破壞，細胞腫脹並最終破裂，釋放細胞質內容物（包括促炎症細胞因子），引發炎症反應。

此題考查抗體-藥物偶聯物 (Antibody-Drug Conjugates, ADCs) 的優勢。

核心觀念：
ADCs 是一種靶向治療藥物，它將細胞毒性藥物（payload）通過連接子 (linker) 共價連接到特異性識別癌細胞表面抗原的單克隆抗體上。這種設計旨在將細胞毒性藥物精確地遞送到癌細胞，同時最大程度地減少對正常細胞的傷害，從而提高療效並降低毒副作用。

詳解：
A. ADCs are completely non-immunogenic because they are fully human antibodies.
雖然現代 ADC 常使用人源化或全人源抗體以降低免疫原性，但「完全非免疫原性」的說法過於絕對。抗體本身仍可能引發免疫反應，尤其是連接子和藥物部分。

B. They selectively deliver a cytotoxic payload to cancer cells expressing a specific target antigen.
這是 ADC 最主要的優勢。通過抗體對特定抗原的特異性結合，ADC 能夠將細胞毒性藥物靶向遞送到癌細胞，從而提高藥物在腫瘤部位的濃度，同時降低對正常組織的毒性。

此題考查嵌合抗原受體 (Chimeric Antigen Receptor, CAR) 的結構與功能，特別是其中單鏈可變區 (single-chain variable fragment, scFv) 的作用。

核心觀念：
CAR 是一種工程化的受體，通常用於免疫細胞（如 T 細胞或 NK 細胞）的癌症治療。CAR 的結構通常包括：

1. 抗原識別域 (Antigen Recognition Domain)： 通常是來自抗體的單鏈可變區 (scFv)，負責識別腫瘤細胞表面的特定抗原。
2. 铰鏈區 (Hinge Region)： 連接抗原識別域和跨膜區。
3. 跨膜區 (Transmembrane Domain)： 將 CAR 錨定在細胞膜上。
4. 細胞內信號域 (Intracellular Signaling Domain)： 負責將抗原識別信號傳遞到細胞內部，啟動免疫細胞的活化。通常包含來自 T 細胞受體 (TCR) 的 CD3-zeta (ζ) 鏈（用於信號傳導）和共刺激分子（如 CD28, 4-1BB）的胞內域（用於增強 T 細胞的活化和存活）。

此題考查真核生物 pre-mRNA 剪接 (splicing) 過程中，形成內含子環狀結構 (lariat intermediate) 的關鍵分子事件。

核心觀念：
剪接是一個複雜的過程，由剪接體 (spliceosome) 完成。剪接體由小核核糖核蛋白 (snRNPs) 和其他蛋白質組成。剪接過程通常涉及兩個主要的轉酯化反應 (transesterification reactions)：

1. 第一個轉酯化反應： 2'-OH 基團（來自分支點腺苷，branch-point adenosine）對 5' 剪接位點 (5' splice site) 的磷酸二酯鍵進行親核攻擊。這會斷開外顯子 1 的 3' 端，並在內含子 5' 端與分支點腺苷之間形成一個 2'-5' 磷酸二酯鍵，從而產生一個環狀內含子（lariat intermediate）和一個 5'-OH 末端的 3' 外顯子。
2. 第二個轉酯化反應： 外顯子 2 的 5'-OH 末端對內含子與外顯子 2 相連接的 3' 剪接位點 (3' splice site) 進行親核攻擊。這會斷開內含子 3' 端，將兩個外顯子連接起來，同時釋放出環狀內含子。

此題考查蛋白質合成（轉譯）過程中肽鍵形成的能量來源和機制。

核心觀念：
肽鍵的形成是將胺基酸連接起來形成蛋白質鏈的過程。這個反應本身是一個脫水反應，需要能量。然而，這個反應是由核糖體上的肽基轉移酶中心 (peptidyl transferase center) 催化的，它利用了已經活化（與 tRNA 結合並形成高能鍵）的胺基酸。

• 胺基酸的活化： 胺基酸在與 tRNA 連接時，通過 ATP 水解被活化（形成胺基醯-tRNA）。
• 肽鏈的延伸： 在核糖體上，生長中的肽鏈（連接在 P 位點的 tRNA 上）會被轉移到 A 位點的胺基醯-tRNA 上，形成新的肽鍵。這個轉移過程本身是放能的，因為肽鏈末端的胺基酸已經被活化（通過形成胺基醯-tRNA）。
• GTP 的作用： GTP 的水解在轉譯過程中起著至關重要的作用，主要是在轉譯的起始 (initiation)、延伸 (elongation) 和終止 (termination) 階段，作為一種「分子開關」，用於促進蛋白質複合體的形成、轉運以及構象變化，但它本身並不直接提供肽鍵形成的化學能。例如，延伸因子 (elongation factors) EF-Tu 和 EF-G 的 GTP 結合和水解對於 tRNA 的結合和核糖體的易位 (translocation) 是必需的。

詳解：
A. The ribosome acts as a protein enzyme that substitutes for GTP.：核糖體本身（特別是 rRNA）具有

此題考查 mRNA 的 3' 非轉譯區 (3' UTR) 中的 AU-富集元件 (AU-rich elements, AREs) 在調控 mRNA 穩定性和蛋白質表達中的作用。

核心觀念：
AREs 是存在於許多早期誘導基因（如細胞因子、生長因子、腫瘤促進基因） mRNA 的 3' UTR 中的短序列。它們通常與 mRNA 的快速降解有關。AREs 可以識別並結合特定的 RNA 結合蛋白 (RNA-binding proteins, RBPs)，這些 RBPs 可以促進或抑制 mRNA 的降解。AREs 的存在使得這些 mRNA 的表達能夠快速啟動（在誘導信號出現時），但同時也能夠快速終止（在誘導信號消失後），從而實現對蛋白質表達的時間性精確控制。

詳解：
A. AREs block translation initiation until removed by endonucleases.：AREs 主要影響 mRNA 的穩定性，而不是直接阻斷翻譯起始。翻譯起始的阻斷通常與起始因子有關。
B. AREs prevent nuclear export, delaying translation.：AREs 主要在細胞質中發揮作用，影響 mRNA 的穩定性和降解，而不是直接阻止其核輸出。

此題考查高爾基體內部運輸 (intra-Golgi transport) 的兩種主要模型：囊泡運輸模型 (vesicular transport model) 和槽成熟模型 (cisternal maturation model)。

核心觀念：

• 囊泡運輸模型 (Vesicular Transport Model)： 認為高爾基體的每個槽 (cisterna) 是相對穩定的結構，蛋白質和脂質的運輸是通過囊泡從一個槽運輸到下一個槽來實現的。高爾基體酶也通過逆向運輸的囊泡被回收。
• 槽成熟模型 (Cisternal Maturation Model)： 認為高爾基體的槽是動態形成的，從順式高爾基體 (cis-Golgi) 逐漸成熟並轉化為中間槽，最終成為反式高爾基體 (trans-Golgi)。蛋白質和脂質在槽內隨著槽的成熟而移動。高爾基體酶則通過逆向運輸的囊泡被回收，以維持每個槽的特異性。

詳解：
(1) Vesicular transport models propose that cargo proteins move between stable Golgi cisternae via transpo

此題考查視網膜母細胞瘤 (retinoblastoma) 中的 Rb 基因和結腸息肉病 (polyposis colon carcinoma) 中的 APC 基因的相似性。

核心觀念：
Rb 基因和 APC 基因都是腫瘤抑制基因 (tumor suppressor genes)。腫瘤抑制基因的功能是抑制細胞生長和增殖，防止癌症發生。當這些基因發生突變失活時，細胞的生長就失去控制，容易發展成癌症。
腫瘤抑制基因的失活通常遵循 Knudson 的「兩次打擊假說」(two-hit hypothesis)。對於散發性（非遺傳性）癌症，需要兩個拷貝的腫瘤抑制基因都發生突變失活。對於遺傳性癌症，患者從父母那裡遺傳了一個失活的拷貝，只需要在體細胞中再發生一次突變，另一個拷貝失活，就會導致癌症。
「雜合性喪失」(Loss of Heterozygosity, LOH) 是指在腫瘤組織中，原本攜帶一個正常拷貝和一個突變拷貝（雜合狀態）的腫瘤抑制基因，在腫瘤細胞中變成了兩個突變拷貝（純合狀態）。這通常通過點突變、缺失、重組等機制實現，是腫瘤抑制基因失活的證據。

詳解：
(1) are tumor suppressors
Rb 基因（與視網膜母細胞瘤相關）和 APC 基因（與家族性腺瘤性息肉病相關）都是已被證實的腫瘤抑制基因。此陳述正確。

此題考查細胞外排作用 (exocytosis) 的機制和類型。

核心觀念：
外排作用是細胞將大分子物質（如蛋白質、多醣）或顆粒包裹在囊泡中，然後囊泡與質膜融合，將內容物釋放到細胞外，或將囊泡膜整合到質膜上的過程。外排作用可分為兩種主要類型：

• 組成性外排 (Constitutive Exocytosis)： 持續不斷地發生，不依賴於特定的刺激信號。用於分泌細胞外基質成分、膜蛋白等。
• 調控性外排 (Regulated Exocytosis)： 需要特定的細胞外或細胞內信號（通常是鈣離子 Ca2+ 升高）來觸發囊泡與質膜的融合。常見於分泌激素、神經遞質等的細胞。
  SNARE 蛋白在囊泡運輸和膜融合中起關鍵作用，它們提供特異性，確保囊泡與正確的目標膜融合。

詳解：
(1) Constitutive exocytosis occurs in all eukaryotic cells and does not require a specific sorting signal in cargo proteins.
組成性外排在大多數真核細胞中發生，用於維持細胞膜的更新和分泌細胞外基質等。

此題考查細胞內吞作用 (endocytosis) 的不同途徑及其分子機制。

核心觀念：
細胞內吞作用是細胞將細胞外物質攝入細胞內的過程。主要途徑包括：

• 網格蛋白介導的內吞 (Clathrin-mediated endocytosis, CME)： 負責攝取許多特定的細胞外分子（通過受體介導）和一些細胞外基質成分。
• 小窩介導的內吞 (Caveolae-mediated endocytosis)： 參與攝取脂質、膽固醇、一些信號分子等。
• 小窩獨立的非特異性內吞 (Clathrin- and caveolae-independent endocytosis)： 其他內吞途徑。

詳解：
(1) Clathrin-mediated endocytosis requires adaptor proteins to link cargo receptors to the clathrin coat.
這是正確的。

此題考查內涵體 (endosomes) 在受體分選（回收或降解）中的作用。

核心觀念：
內吞進入細胞的受體和結合的配體會經過一系列的內涵體隔室（早期內涵體、晚期內涵體），最終被分選到不同的途徑：回收 (recycling) 到質膜，或被降解 (degradation) 在溶酶體 (lysosome) 中。

• 早期內涵體 (Early endosomes)： 是第一個內涵體隔室，pH 較接近中性。在這裡，許多受體與配體解離，受體可以被回收。
• 晚期內涵體 (Late endosomes)： pH 逐漸降低（酸性）。在這裡，一些受體與配體仍然結合，或受體本身被標記（如泛素化）準備降解。
• 多泡體 (Multivesicular bodies, MVBs)： 是晚期內涵體的一種特殊形式，其特徵是形成許多內腔小泡 (intraluminal vesicles, ILVs)。ILVs 的形成是將膜蛋白（受體）內陷到 MVB 腔內，這是受體進入降解途徑的標誌。ESCRT 蛋白質複合物在 MVB 形成和 ILV 包裝過程中起關鍵作用。
• 溶酶體 (Lysosomes)： 含有酸性水解酶，是細胞內降解的主要場所。MVB 最終會與溶酶體融合，將 ILVs 中的貨物和 MVB 膜上的受體降解。

詳解：
A. Receptors destined for degradation are selectively packaged into intraluminal vesicles within multivesicular bodies.
這是正確的。

此題考查肌動蛋白絲 (actin filament) 動態過程中的「步動」(treadmilling) 現象。

核心觀念：
肌動蛋白絲是由肌動蛋白單體 (G-actin) 聚合形成的絲狀結構。肌動蛋白絲具有極性，一端是帶正電的「粗糙端」(barbed end)，另一端是帶負電的「尖端」(pointed end)。在細胞質中，肌動蛋白絲處於動態平衡中，單體不斷聚合和解聚。
步動 (treadmilling) 是指在特定條件下，肌動蛋白絲的一端（通常是粗糙端）持續聚合，而另一端（尖端）持續解聚，使得整個絲狀結構在移動，但其總長度基本保持不變。
ATP 結合的肌動蛋白單體 (ATP-G-actin) 優先結合到粗糙端，而 ADP-G-actin 則更容易從尖端解聚。

詳解：
A. Simultaneous polymerization and depolymerization at both filament ends.
雖然兩端都可能發生聚合和解聚，但步動的特點是兩端速率不同，且有淨移動。

B. Net addition of ATP-actin at the barbed end and loss of ADP-actin at the pointed

核心觀念

本題考查 PARP 抑制劑與 BRCA1/BRCA2 缺陷之間的「合成致死」（synthetic lethality）。

• PARP1 參與單股 DNA 斷裂（single-strand break, SSB）的偵測與修復，尤其協助鹼基切除修復相關過程。
• BRCA1、BRCA2 參與同源重組修復（homologous recombination repair, HR），負責高精確度地修復 DNA 雙股斷裂（double-strand break, DSB）。
• 正常細胞若抑制 PARP，仍可依靠 BRCA1/BRCA2 所介導的同源重組修復維持存活。
• BRCA1 或 BRCA2 缺陷的癌細胞，已經失去主要的同源重組修復能力；此時再抑制 PARP，會使 DNA 損傷累積，最終導致複製叉崩解、染色體不穩定與細胞死亡。

因此，PARP 抑制劑不是直接修復 BRCA 缺陷，而是進一步阻斷另一條 DNA 修復途徑，使癌細胞無法承受累積的 DNA 損傷。

解題方法

判斷此題可分成兩步：

1. 找出 PARP 抑制劑的直接作用：抑制 PARP 所參與的 DNA 修復功能。
2. 判斷 BRCA 缺陷細胞為何特別敏感：BRCA 缺陷使同源重組修復受損，無法補救 PARP 被抑制後產生的 DNA 損傷。

PARP 被抑制後，單股 DNA 損傷在 DNA 複製時可能轉變成雙股斷裂；而 BRCA1/BRCA2 缺陷細胞無法有效利用同源重組修復這些雙股斷裂，因而發生致死性基因組損傷。

所以正確敘述是：

$$\text{PARP 抑制} \;+\; \text{BRCA1/BRCA2 缺陷} \;\longrightarrow\; \text{DNA 損傷累積} \;\longrightarrow\; \text{癌細胞死亡}$$

選項分析

(1) By increasing the occurrences of homologous recombination.

錯誤。BRCA1 與 BRCA2 的功能是促進同源重組修復；PARP 抑制劑並不會增加同源重組發生率。相反地，BRCA1/BRCA2 缺陷細胞的同源重組能力本來就已降低。

(2) By increasing the ability of the cancer cells to repair the mutations in their cancer-critical genes.

此題考查幹細胞 (stem cells) 的分類、特徵和潛能。

核心觀念：
幹細胞具有自我更新能力和分化能力。根據其分化潛能，幹細胞可分為：

• 全能幹細胞 (Totipotent stem cells)： 能夠分化成所有類型的細胞，包括胚內細胞 (embryonic cells) 和胚外細胞（如胎盤細胞）。例如，受精卵和早期胚胎的細胞（如桑葚胚的細胞）。
• 多能幹細胞 (Pluripotent stem cells)： 能夠分化成所有類型的胚內細胞（內胚層、中胚層、外胚層），但不能形成胚外結構。例如，囊胚腔內的內細胞團 (inner cell mass, ICM) 幹細胞。
• 多潛能幹細胞 (Multipotent stem cells)： 只能分化成一個特定譜系中的有限幾種細胞類型。例如，造血幹細胞只能分化成各種血細胞。
• 單能幹細胞 (Unipotent stem cells)： 只能分化成一種細胞類型。

此外，幹細胞也存在於胚胎組織和成體組織中。

詳解：
(1) Stem cells can be found in both mouse embryonic and adult tissues.
這是正確的。胚胎幹細胞 (embryonic stem cells, ESCs) 存在於胚胎早期。

此題考查小鼠胚胎中多能幹細胞 (pluripotent stem cells) 的來源。

核心觀念：
在小鼠胚胎髮育早期，囊胚 (blastocyst) 階段是多能幹細胞出現的關鍵時期。囊胚由兩部分組成：

• 內細胞團 (Inner cell mass, ICM)： 位於囊胚的內部，這些細胞將發育成胎兒的各個組織和器官，是多能幹細胞的來源。
• 滋養外胚層 (Trophectoderm)： 包圍著內細胞團和囊胚腔，將發育成胎盤等胚外結構。
• 囊胚腔 (Blastocoel)： 囊胚內的腔隙。

此題考查誘導多能幹細胞 (induced pluripotent stem cells, iPSCs) 的形成，即通過轉化 (reprogramming) 成體細胞（如成纖維細胞）使其恢復到類似胚胎幹細胞的多能性狀態。

核心觀念：
2006 年，山中伸彌 (Shinya Yamanaka) 及其團隊發現，通過導入特定的轉錄因子組合，可以將小鼠成纖維細胞重編成類似胚胎幹細胞的多能幹細胞。這四個關鍵的轉錄因子被稱為「山中因子」(Yamanaka factors)，它們是：

此題考查競爭性抑制劑對葡萄糖轉運蛋白動力學的影響，以及與經典運輸動力學 (classical transport kinetics) 的關係。

核心觀念：
葡萄糖轉運蛋白（如 GLUTs）的運輸遵循類似酶促反應的米氏動力學 (Michaelis-Menten kinetics)。其關鍵參數是最大轉運速率 ($V_{max}$) 和對底物（葡萄糖）的親和力（通常用 $K_m$ 表示，$K_m$ 越低，親和力越高）。
競爭性抑制劑 (competitive inhibitor) 的作用是與底物競爭結合到轉運蛋白的活性位點。

• 對 $V_{max}$ 的影響： 競爭性抑制劑不會改變轉運蛋白的最大轉運速率 ($V_{max}$)，因為當底物濃度足夠高時，可以完全克服抑制劑的競爭。
• 對 $K_m$ 的影響： 競爭性抑制劑會增加表觀的 $K_m$ 值（$K_{m,app}$），意味著需要更高的底物濃度才能達到一半的 $V_{max}$，即對底物的親和力降低。