112 年 國立中山大學海洋生態與保育研究所《普通生物學》
第 1 題
- In analyzing the number of difference bases in a DNA sample, which result would be consistent with the base-pairing rules?
A). A + T = G+T
B). A + G = C +T
C). G = T
D). A = C
E). A = G
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此題考查DNA雙股螺旋結構中的鹼基互補配對原則。DNA由兩條反向平行的股組成,股間的鹼基透過氫鍵連接。根據沃森-克里克模型,腺嘌呤(A)永遠與胸腺嘧啶(T)配對,鳥糞嘌呤(G)則永遠與胞嘧啶(C)配對。這意味著在一個雙股DNA分子中,A的數量必然等於T的數量,而G的數量也必然等於C的數量。
選項分析:
A) A + T = G+T:此選項表示總鹼基數A與T的總和等於G與T的總和,這與鹼基配對規則不符。
第 2 題
- Which of the following descriptions of the coral reefs is wrong?
A). One of the most diverse ecosystems on earth
B). Corals are small-sized marine invertebrates living in compact colonies of many identical units
C). There are no coral reefs in Peng-Hu Islands (澎湖)
D). Increase in water temperature can cause coral bleaching
E). Some corals rely on symbiotic algae to provide additional energy.
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此題考查對珊瑚礁生態系統的理解,需要辨識關於珊瑚礁的錯誤敘述。
選項分析:
A) One of the most diverse ecosystems on earth:珊瑚礁被譽為「海洋中的熱帶雨林」,是地球上生物多樣性最高的生態系統之一。此敘述正確。
B) Corals are small-sized marine invertebrates living in compact colonies of many identical units:珊瑚蟲是小型海洋無脊椎動物,牠們以無性繁殖的方式形成緊密的群體,每個個體(珊瑚蟲)都非常相似,構成珊瑚礁的主體。此敘述正確。
第 3 題
- What type of migration does coho salmons (Oncorhynchus kisutch) have?
A). Anadromous
B). Catadromous
C). Amphidromous
D). All of the above
E). None of the above
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此題考查魚類遷徙的類型,特別是針對銀鮭(coho salmon)。魚類遷徙主要有三種類型:
- Anadromous (溯河性):魚類在淡水出生,然後遷徙到海中成長,成熟後再回到淡水繁殖。
- Catadromous (降海性):魚類在海中出生,然後遷徙到淡水(如河流、湖泊)成長,成熟後再回到海中繁殖。
第 4 題
- What type of migration does Japanese eel (Anguilla japonica) have?
A). Anadromous
B). Catadromous
C). Amphidromous
D). All of the above
E). None of the above
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此題考查魚類遷徙的類型,特別是針對日本鰻(Japanese eel)。
日本鰻(Anguilla japonica)的生命週期是經典的降海性(Catadromous)魚類。
第 5 題
- Why is ATP an important molecule in metabolism?
A). Its terminal phosphate bond has higher energy than the other two.
B). It is one of the four building blocks for DNA synthesis.
C). It provides energy coupling between exergonic and endergonic reactions.
D). Its hydrolysis provides an input of free energy for exergonic reactions.
E). Its terminal phosphate group contains a strong covalent bond that, when hydrolyzed, releases free energy.
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此題考查ATP(三磷酸腺苷)在代謝中的重要性。ATP被稱為細胞的「能量貨幣」,其重要性體現在以下幾個方面:
核心觀念:ATP是細胞主要的能量儲存和傳遞分子,其儲存的能量主要來自於高能磷酸鍵的水解。
選項分析:
A) Its terminal phosphate bond has higher energy than the other two.:ATP有三個磷酸基,連接磷酸基的鍵稱為磷酸鍵。末端的兩個磷酸鍵(β-γ磷酸鍵和α-β磷酸鍵)是高能磷酸鍵,其水解能釋放大量的自由能,比一般磷酸鍵的能量高。然而,嚴格來說,並非「比其他兩個高」,而是末端兩個鍵的能量較高,其中末端的β-γ磷酸鍵的水解釋放的自由能最多。但這個選項的說法大致正確,指出了高能鍵的特性。
B) It is one of the four building blocks for DNA synthesis.:DNA的四種基本組成單位是脫氧核苷酸(dATP, dGTP, dCTP, dTTP),ATP是RNA的組成單位之一,但不是DNA合成的直接原料。此敘述錯誤。
C) It provides energy coupling between exergonic and endergonic reactions.:這是ATP最重要的功能之一。
第 6 題
- Which of the following is true about imprinting?
A). It is a type of learning that does not involve innate behavior.
B). It causes behaviors that last for only a short time.
C). It occurs only in birds
D). It happens to many adult animals, but not to their young.
E). It may be triggered by visual or chemical stimuli.
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此題考查「印隨學習」(imprinting)的特性。印隨學習是一種特殊的學習形式,通常發生在動物生命的早期關鍵時期。
核心觀念:印隨學習是一種在特定敏感期內,動物對某些特定刺激(通常是其父母或同類)產生強烈且持久的依戀或識別的學習方式。它結合了先天(innate)和後天(learned)的成分。
選項分析:
A) It is a type of learning that does not involve innate behavior.:印隨學習並非完全脫離先天行為。牠通常是建立在動物天生具有的某些行為傾向(例如跟隨運動物體的傾向)之上,然後在特定時期內,將這種傾向「印隨」到特定的對象上。所以,它與先天行為有關聯。此敘述錯誤。
B) It causes behaviors that last for only a short time.:印隨學習的特點之一是其學習結果通常是持久的,甚至是一輩子的。例如,幼鳥對第一個移動物體(通常是母親)的依戀,會影響其後續的社會行為。
第 7 題
- Which of the following statements is representative of the second law of thermodynamics?
A). Cells require a constant input of energy to maintain their high level of organizations.
B). Every energy transformation by a cell decreases the entropy of the universe.
C). Heat represents a form of energy that can be used by most organisms to do work
D). Without an input of energy, organisms would tend toward decreasing entropy
E). Conversion of energy from one form to another is always accompanied by some gain of free
energy.
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核心觀念
本題考查熱力學第二定律及其在生物體中的應用。
熱力學第二定律指出:每當能量發生轉換或轉移時,宇宙總熵不會減少:
其中,熵(entropy,)可理解為能量分散程度或系統無序程度。生物體雖然能維持高度組織化的結構,但必須持續輸入能量,並將部分能量以熱的形式散失,以抵銷自身內部熵增加的趨勢。
因此,細胞維持高度組織化狀態,並不代表宇宙總熵下降;細胞只是透過能量輸入,使局部熵降低,同時造成周遭環境的熵增加。
解題方法
判斷本題的關鍵,是檢查各選項是否符合以下兩項內容:
- 能量轉換不可能百分之百有效,部分能量會以熱散失。
- 在沒有能量輸入時,系統會朝熵增加、組織化程度降低的方向發展。
符合「細胞需要持續輸入能量以維持高度組織化」的敘述,即代表熱力學第二定律。
選項分析
A. Cells require a constant input of energy to maintain their high level of organizations.
細胞需要持續輸入能量,才能維持高度組織化的結構與功能。
細胞內的蛋白質、膜系統、核酸及各種代謝路徑都具有高度秩序。若沒有能量供應,細胞會逐漸失去維持這些結構所需的條件,並朝向較無序的狀態發展。
細胞可以降低自身的局部熵,但同時會將熱及代謝廢物釋放到環境中,使環境熵增加,符合:
因此 A 正確,代表熱力學第二定律。
B. Every energy transformation by a cell decreases the entropy of the universe.
每一次細胞進行能量轉換,都會使宇宙熵降低。
第 8 題
- After surgical removal of an infected gallbladder, a person must be especially careful to restrict dietary intake of
A). Mineral.
B). Fat.
C). Carbohydrate.
D). Water.
E). All of the above.
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此題考查膽囊切除手術後的飲食注意事項。膽囊的主要功能是儲存和濃縮肝臟分泌的膽汁,並在進食時將膽汁釋放到小腸,幫助消化和吸收脂肪。
核心觀念:膽囊切除後,膽汁的儲存和釋放能力會受到影響,這會直接影響脂肪的消化和吸收。
選項分析:
A) Mineral.:礦物質的消化吸收主要在小腸進行,膽囊切除對其影響不大。
B) Fat.:脂肪的消化需要膽汁的乳化作用。膽囊切除後,膽汁無法濃縮和及時釋放,直接進入小腸的膽汁量可能會減少,導致脂肪的消化和吸收效率降低。
第 9 題
- Which of the following defines a genome?
A). Representation of a complete set of a cell's polypeptides.
B). The complete set of an organism's polypeptides.
C). The complete set of a species' polypeptides.
D). A karyotype.
E). The complete set of an organism's genes.
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此題考查「基因組」(genome)的定義。
核心觀念:基因組是指一個生物體或一個細胞所擁有的全部遺傳物質,主要包括DNA(或某些病毒的RNA)。它包含了該生物體的所有基因以及非編碼DNA序列。
選項分析:
A) Representation of a complete set of a cell's polypeptides.:多肽(polypeptides)是蛋白質的組成單位,是基因的表達產物。一個細胞的多肽集合(蛋白質體,proteome)是基因組功能的一部分,但不是基因組本身的定義。
第 10 題
- Which of the following is a true statement about sexual vs. asexual reproduction?
A). Asexual reproduction, but not sexual reproduction, is characteristic of plants and fungi.
B). In asexual reproduction, offspring are produced by fertilization without meiosis.
C). In sexual reproduction, individuals transmit 50% of their genes to each of their offspring.
D). Sexual reproduction requires that parents be diploid.
E). Asexual reproduction produces only haploid offspring.
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此題考查有性生殖(sexual reproduction)與無性生殖(asexual reproduction)的比較。
核心觀念:
- 無性生殖:由單一親代產生遺傳上完全相同的後代,不涉及配子形成和受精。
- 有性生殖:通常由兩性親代產生配子(gametes),配子經過受精形成合子(zygote),進而發育成後代,後代遺傳上與親代不同,具有基因重組。
選項分析:
A) Asexual reproduction, but not sexual reproduction, is characteristic of plants and fungi.:植物和真菌都可以進行無性生殖,但牠們也普遍存在有性生殖。例如,許多植物通過種子(有性生殖)繁殖,但也可能通過營養體(無性生殖)繁殖。因此,此敘述錯誤。
B) In asexual reproduction, offspring are produced by fertilization without meiosis.:無性生殖不涉及配子的形成,因此也就不會有受精(fertilization)過程。後代直接由親代產生,例如分裂、出芽、孢子生殖等。選項提到「fertilization without meiosis」,這是不正確的。
第 11 題
- Which of the following lists of organisms is ranked in correct order from lowest to highest percent in production efficiency?
A). Fish, insects, mammals.
B). Insets, fish, mammals.
C). Mammals, insects, fish.
D). Insects, mammals, fish.
E). Mammals, fish, insects.
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此題考查不同類別生物的生產效率(production efficiency)。生產效率是指生物體將攝取的能量轉化為自身生物量的比例。一般而言,生產效率與生物體的代謝速率、體溫調節方式以及食物鏈的營養級有關。
核心觀念:生產效率通常從低到高排列為:哺乳動物 < 鳥類 < 魚類 < 無脊椎動物(如昆蟲)。這是因為:
- 哺乳動物和鳥類是恆溫動物(溫血動物),需要消耗大量能量來維持體溫,因此用於生長和繁殖的能量比例較低,生產效率較低。
- 魚類是變溫動物(冷血動物),體溫隨環境變化,能量消耗相對較少,生產效率高於恆溫動物。
第 12 題
- Which term most precisely describes the cellular process of breaking down large molecules into smaller ones?
A). Catalysis.
B). Metabolism.
C). Anabolism.
D). Catabolism.
E). Dehydration.
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此題考查細胞內大分子分解為小分子的過程。
核心觀念:
- Metabolism (代謝):細胞內所有化學反應的總稱,包括合成(anabolism)和分解(catabolism)。
- Anabolism (合成代謝):將小分子合成大分子的過程,需要消耗能量。
- Catabolism (分解代謝):將大分子分解為小分子的過程,通常釋放能量。
- Catalysis (催化):指通過催化劑(如酶)加速化學反應速率的過程,不論是合成還是分解。
第 13 題
- Which term most precisely describes the cellular process by which the body changes food and drink into energy?
A). Catalysis.
B). Metabolism.
C). Anabolism.
D). Dehydration.
E). Catabolism.
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此題考查細胞將食物和飲料轉化為能量的過程。
核心觀念:
- Metabolism (代謝):細胞內所有化學反應的總稱,包括合成(anabolism)和分解(catabolism)。食物和飲料中的有機分子(如碳水化合物、脂肪、蛋白質)被分解,釋放能量,這些能量被用於維持生命活動,這是一個典型的代謝過程。
- Catabolism (分解代謝):將大分子分解為小分子的過程,通常釋放能量。食物中的營養物質首先被分解。
- Anabolism (合成代謝):將小分子合成大分子的過程,需要消耗能量。例如,將分解產生的能量用於合成ATP或儲存能量的分子。
- Catalysis (催化):指通過催化劑(如酶)加速化學反應速率的過程。
第 14 題
- Which of the following is not a polymer?
A). Glucose.
B). Starch.
C). Cellulose.
D). Chitin.
E). DNA.
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此題考查對生物大分子(聚合物)的認識。
核心觀念:
- 聚合物 (Polymer):由許多重複的單體(monomer)透過化學鍵連接而成的長鏈大分子。
- 單體 (Monomer):構成聚合物的基本重複單位。
選項分析:
A) Glucose.:葡萄糖(Glucose)是一種單醣(monosaccharide),是碳水化合物的基本單元,但它本身不是聚合物。
第 15 題
- Analysis of jawbones from the skeletal remains of a vertebrate animal reveal its dietary patterns owing to
A). The size of the mouth opening.
B). Whether the mouth is the most anterior structure.
C). The prevalence of specific kinds of teeth.
D). The evidence of food molecules still present.
E). The position of muscle attachment sites.
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此題考查如何從脊椎動物的下顎骨骼結構推斷其飲食習慣。
核心觀念:動物的牙齒形態(種類、大小、排列、磨損程度)與其所攝取的食物種類密切相關。不同的牙齒結構適應於不同的飲食方式(如食肉、食草、雜食)。
選項分析:
A) The size of the mouth opening.:嘴巴大小可以提供一些線索,但不如牙齒的特異性強。
B) Whether the mouth is the most anterior structure.:嘴巴的位置是相對的,對於判斷飲食習慣的直接證據較少。
C) The prevalence of specific kinds of teeth.:這是最重要的線索。
第 16 題
- Some bacteria are metabolically active in hot springs because
A). They are able to maintain a lower internal temperature.
B). Two species cannot coexist in the same habitat.
C). Their enzymes have high optimal temperatures.
D). Competition between two species always causes extinction or emigration of one species.
E). Two species will stop reproducing until one species leaves the habitat.
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核心觀念
本題考查嗜熱菌(thermophiles)適應高溫環境的生理機制,核心在於酵素活性與溫度的關係。
酵素具有特定的最適溫度。在接近最適溫度時,酵素催化反應速率最高;溫度過低時,分子運動減慢,反應速率降低;溫度過高時,蛋白質結構容易遭到破壞而變性。
生活於溫泉等高溫環境的細菌,其酵素通常具有較高的最適溫度,且蛋白質結構較耐熱,因此能在高溫下維持代謝作用。
解題方法
題幹問的是「為什麼某些細菌能在溫泉中保持代謝活性」。判斷重點是:
- 溫泉屬於高溫環境。
- 細菌的代謝作用依賴酵素。
- 若酵素在高溫下仍能維持穩定並有效催化反應,細菌即可進行正常代謝。
因此,正確敘述應直接涉及「酵素在高溫下的活性或穩定性」。符合此條件的是「其酵素具有較高的最適溫度」。
選項分析
A). They are able to maintain a lower internal temperature.
錯誤。細菌通常無法像哺乳動物那樣透過複雜的體溫調節機制,將細胞內部維持在顯著低於環境的溫度。嗜熱菌能在溫泉中生存,主要是因為其酵素、細胞膜與其他細胞成分適應高溫,而不是將細胞內部冷卻。
B). Two species cannot coexist in the same habitat.
錯誤。兩個物種可以在同一棲地共存,只要兩者利用不同資源、佔據不同微棲地,或具有不同的生態棲位。此敘述也與細菌能否在高溫下進行代謝無直接關係。
第 17 題
- After drinking alcoholic beverages, increased urine excretion is the result of
A). Inhibited reabsorption of water in the proximal tubule.
B). Increased reabsorption of water in the proximal tubule.
C). The osmoregulator cells of the brain increasing their activity.
D). Increased aldosterone production.
E). Increased blood pressure.
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核心觀念
酒精性利尿主要是因為酒精抑制下視丘—腦下垂體後葉系統,使抗利尿激素(ADH,vasopressin)分泌減少。
ADH 減少後,腎臟集合管上皮細胞膜上的水通道蛋白 aquaporin-2 插入量下降,集合管對水的通透性降低,水的再吸收減少,因此尿量增加、尿液較稀。
解題方法
判斷酒精造成利尿的關鍵,是找出「水分再吸收減少」以及「ADH 活性降低」的選項。
ADH 主要作用在腎臟遠曲小管後段與集合管,促進水分再吸收。酒精抑制 ADH 後,集合管無法有效回收水分,導致大量稀尿。
本題的命題意旨是「酒精抑制水分再吸收」,因此選 A。不過,A 選項將作用部位寫成 proximal tubule(近曲小管)並不精確;嚴格的生理學表述應為「抑制集合管的水分再吸收」。
選項分析
-
A. Inhibited reabsorption of water in the proximal tubule.
命題意旨正確:酒精會使 ADH 分泌減少,造成腎臟水分再吸收下降,尿量增加。
但作用部位不夠精確。近曲小管的水分再吸收主要伴隨溶質再吸收,屬於相對固定且不直接受 ADH 調節;ADH 的主要作用部位是集合管。因此,若依考試標準答案,本項為正確答案;
第 18 題
- An oocyte released from a human ovary enters the oviduct as a result of
A). The force of the follicular ejection directing the oocyte into the oviduct.
B). Movement of the oocyte through the pulsating uterus into the oviduct.
C). The wavelike beating of cilia lining the oviduct.
D). The beating motion of the flagellum on the oocyte.
E). Peristaltic contraction of ovarian muscles.
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此題考查卵母細胞(oocyte)從卵巢排出後進入輸卵管(oviduct)的機制。
核心觀念:排卵(ovulation)過程中,卵巢釋放出成熟的卵母細胞。輸卵管的開口(輸卵管漏斗,infundibulum)緊鄰卵巢表面,並通過其特殊的結構和運動來捕獲卵母細胞。
選項分析:
A) The force of the follicular ejection directing the oocyte into the oviduct.:排卵時,卵泡(follicle)破裂,釋放出卵母細胞。這種「噴射」或「彈出」的力量確實有助於將卵母細胞推向輸卵管開口,但這不是進入輸卵管的唯一或主要動力。
B) Movement of the oocyte through the pulsating uterus into the oviduct.:子宮(uterus)與輸卵管(oviduct)是不同的結構,子宮的搏動不是直接將卵母細胞送入輸卵管。
第 19 題
- Nitrifying bacteria participate in the nitrogen cycle mainly by
A). Fish, insects, mammals.
B). Releasing ammonium from organic compounds, thus returning it to the soil.
C). Incorporating nitrogen into amino acids and organic compounds.
D). Converting ammonium to nitrate, which plants absorb.
E). Converting ammonia to nitrogen gas, which returns to the atmosphere.
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此題考查硝化細菌(nitrifying bacteria)在氮循環中的作用。
核心觀念:氮循環是一個複雜的過程,涉及氮的不同形態之間的轉化。硝化作用是氮循環中的一個關鍵步驟,由特定的細菌完成。硝化作用主要包括兩個階段:
- 氨化作用 (Ammonification):由分解者(如細菌、真菌)將有機氮化合物(如蛋白質、核酸)分解為氨(NH₃)或銨離子(NH₄⁺)。
- 硝化作用 (Nitrification):由硝化細菌完成,將銨離子轉化為亞硝酸鹽(NO₂⁻),然後再轉化為硝酸鹽(NO₃⁻)。這個過程可以分為兩個步驟,由不同的細菌完成:
- 第一步:將氨/銨離子氧化成亞硝酸鹽(NO₂⁻)。例如,Nitrosomonas屬的細菌。
- 第二步:將亞硝酸鹽(NO₂⁻)氧化成硝酸鹽(NO₃⁻)。例如,Nitrobacter屬的細菌。
選項分析:
A). Fish, insects, mammals.:這是生物體,與硝化細菌的作用無關。
第 20 題
- Unlike most bony fishes, sharks maintain body fluids that are iosmotic to seawater, so they are considered by many to be many to be osmoconformers at least partially by
A). Using their gills and kidneys to reconcentrate salts that balance the osmolarity of seawater.
B). Tolerating high urea concentrations that balance the salt concentrations to seawater osmolarity.
C). Monitoring dehydration at the cellular level with special gated aquaporins.
D). Synthesizing trimethylamine oxide, a chemical that binds and precipitates salts inside cells.
E). Possessing a special adaptation that allows their cells to operate at an extraordinarily high salt
concentration.
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此題考查鯊魚(sharks)如何維持體液與海水(seawater)的滲透壓平衡,使其體液滲透壓接近海水,被部分學者認為是滲透壓調節者(osmoconformer)。
核心觀念:大多數硬骨魚(bony fishes)是滲透壓調節者(osmoregulator),牠們積極調節體液的鹽濃度,使其低於海水,並通過鰓和腎臟排出多餘的鹽分,同時補充水分。鯊魚則通過一些特殊的機制,使其體液的滲透壓接近海水。這使得牠們不必像硬骨魚那樣持續地排出鹽分。
選項分析:
A) Using their gills and kidneys to reconcentrate salts that balance the osmolarity of seawater.:硬骨魚的腎臟和鰓是排出多餘鹽分,維持體液滲透壓低於海水的。鯊魚的機制與此不同。
B) Tolerating high urea concentrations that balance the salt concentrations to seawater osmolarity.:這是鯊魚維持體液滲透壓接近海水的關鍵機制之一。鯊魚體內會積累高濃度的尿素(urea)和三甲胺氧化物(TMAO)。尿素的積累會提高體液的滲透壓,與海水相當。
第 21 題
- The principle of competitive exclusion states that
A). Competition in a population promotes survival of the best-adapted.
B). Two species cannot coexist in the same habitat.
C). Competition between two species always causes extinction or emigration of one species.
D). Two species that have exactly the same niche cannot coexist in a community.
E). Two species will stop reproducing until one species leaves the habitat.
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此題考查「競爭排除原理」(Competitive Exclusion Principle),也稱為高斯原理(Gause's Principle)。
核心觀念:競爭排除原理指出,當兩種或多種生物爭奪同一種有限資源時,如果牠們的生態位(niche)完全相同,那麼其中一種生物將會因為競爭不過另一種而最終被排除(滅絕或遷徙)出該棲息地。換句話說,兩個物種無法長期共存於同一個生態位。
選項分析:
A). Competition in a population promotes survival of the best-adapted.:這是自然選擇的原理,而不是競爭排除原理。競爭發生在個體之間(種內競爭)或物種之間(種間競爭),其結果是適者生存,但這不是競爭排除原理的直接陳述。
B). Two species cannot coexist in the same habitat.:這過於絕對。兩個物種可以在同一個棲息地共存,只要牠們的生態位有所區別,或者資源是無限的(這在自然界中很少見)。競爭排除原理強調的是「相同的生態位」。
第 22 題
- The absorption of fats differs from that of carbohydrates in that
A). Most absorbed fat first enters the lymphatic system, whereas carbohydrates directly enter the blood.
B). Fat absorption occurs in the stomach, whereas carbohydrates are absorbed from the small intestine.
C). Fats, but not carbohydrates, are digested by bacteria before absorption.
D). Processing of fats does not require any digestive enzymes, whereas the processing of carbohydrates does.
E). Carbohydrates need to be emulsified before they can be digested, whereas fats do not.
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此題考查脂肪(fats)和碳水化合物(carbohydrates)在吸收過程中的差異。
核心觀念:
- 碳水化合物:被分解成單醣(如葡萄糖),然後通過小腸絨毛的吸收細胞,直接進入毛細血管,隨後通過門靜脈系統進入肝臟。
- 脂肪:在小腸中被膽汁乳化,然後在脂肪酶(lipase)的作用下分解成脂肪酸和甘油單酯。這些產物與膽汁鹽結合形成微膠粒(micelles),被吸收細胞吸收後,在細胞內重新組合成甘油三酯,並與蛋白質結合形成乳糜微粒(chylomicrons)。乳糜微粒通過淋巴系統(乳糜管,lacteal)運輸,最終進入胸導管,然後進入血液循環。
選項分析:
A). Most absorbed fat first enters the lymphatic system, whereas carbohydrates directly enter the blood.:這是正確的。脂肪的吸收產物(乳糜微粒)主要進入淋巴系統,而碳水化合物的吸收產物(單醣)直接進入血液。
第 23 題
- A human who has no access to fresh water but is forced to drink seawater instead
A). will thrive under such conditions, as long as he has lived at the ocean most of his life.
B). will excrete more water molecules than taken in, because of the high load of ion ingestion.
C). will develop structural changes in the kidneys to accommodate the salt overload.
D). will find that drinking saltwater satiates his thirst.
E). will risk becoming overhydrated within 12 hours.
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此題考查人體飲用海水(seawater)後的生理後果。海水含有極高濃度的鹽分,遠高於人體體液的滲透壓。
核心觀念:人體的腎臟能夠產生滲透壓約為1200 mOsm/L 的尿液,而海水的滲透壓約為1000 mOsm/L。這意味著人體的腎臟無法產生比海水更高滲透壓的尿液來排出攝入的鹽分。當人體攝入海水後,體內的鹽濃度會升高,為了排出這些鹽分,腎臟需要通過尿液來排出。然而,為了保持體液的滲透壓平衡,排出的尿液的鹽濃度不能超過腎臟所能達到的最高濃度。因此,人體必須排出比攝入的海水更多的水分來稀釋體內過多的鹽分,以便將鹽分排出體外。這會導致身體脫水。
選項分析:
A). will thrive under such conditions, as long as he has lived at the ocean most of his life.:這是錯誤的。無論在哪裡生活,人體都無法長期飲用海水而生存。
第 24 題
- After ingestion by humans, the first category of macromolecules to be chemically digested by enzymes in the mouth is
A). Protein.
B). Carbohydrate.
C). Cholesterol and other lipids.
D). Minerals.
E). Nucleic acids.
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此題考查人類在口腔中,通過酶進行化學消化的第一類大分子物質。
核心觀念:消化過程始於口腔,在這裡食物會被物理性地咀嚼,同時也會發生初步的化學消化。
選項分析:
A). Protein.:蛋白質的消化主要在胃中開始,由胃蛋白酶負責。
B). Carbohydrate.:碳水化合物(澱粉)的消化在口腔中就開始了。
第 25 題
- Certain nutrients are considered "essential" in the diets of some animals because
A). The nutrients are subunits of important polymers.
B). Only certain foods contain them.
C). Only those animals use those nutrients.
D). These animals are not able to synthesize these nutrients.
E). The nutrients are necessary coenzymes.
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此題考查「必需營養素」(essential nutrients)的定義。
核心觀念:必需營養素是指生物體無法自行合成,或者合成量不足以滿足生理需求,因此必須從飲食中獲取的營養物質。
選項分析:
A). The nutrients are subunits of important polymers.:雖然許多必需營養素(如某些胺基酸、脂肪酸)是構成重要聚合物(如蛋白質、脂質)的單元,但這不是「必需」的根本原因。非必需的營養素也可能是聚合物的單元。
B). Only certain foods contain them.:這可能是一個原因,但不是定義。即使某種營養素只存在於特定食物中,如果動物能自行合成,它就不是必需的。
第 26 題
II. Complete the table (40%, 2% each). Draw the table in your answer paper, and fill in your answers.
26. In ecology, r/K selection theory relates to the selection of combinations of traits in an organism that trade-off between quantity and quality. Please complete the following table regarding the r- and K-strategy using comparative descriptors (high vs low, short vs long, early vs late..., etc., except for the example organism (20%, 1% each):
| Type | r-selection | K-selection |
|---|---|---|
| Example organism | ||
| Overall mortality | ||
| Number of offspring | ||
| Quality of offspring | ||
| Degree of Parental care | ||
| Reproductive Maturity | ||
| Population growth rate | ||
| Independence at birth | ||
| Generation time | ||
| Competition potential in crowded niches |
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核心觀念
本題考查 r/K 選擇理論,用來比較生物在繁殖策略上的兩種極端類型:
- r-selection:偏向快速增加族群數量,透過大量繁殖、早熟、世代短來提高族群增長率。
- K-selection:偏向提高單一後代的存活與競爭能力,透過少量繁殖、晚熟、長期親代照顧來維持族群穩定。
族群成長可用邏輯斯成長式表示:
其中:
- :目前族群數量
- :內禀增長率
- :環境容納量
r-selection 著重於提高 ;K-selection 則著重於在接近環境容納量 時,提高個體存活率與競爭能力。
解題方法
判斷每一列時,先問核心問題:
- 生物是以「大量生產後代」為主,還是以「投資少數高品質後代」為主?
- 生活環境是擾動大、死亡率高,還是穩定且競爭激烈?
- 個體能否迅速繁殖並填補空缺,還是需要長期成長後才能繁殖?
因此,r-selection 的特徵通常集中在「高數量、低投資、快速繁殖」;K-selection 則集中在「低數量、高投資、提高存活」。
各項特徵分析
| 特徵 | r-selection | K-selection |
|---|---|---|
| Example organism | 果蠅、蚊子、細菌、雜草 | 大象、人類、鯨魚 |
| Overall mortality | 高 | 低 |
| Number of offspring | 多 | 少 |
| Quality of offspring | 低 | 高 |
| Degree of Parental care | 低或無 | 高 |
| Reproductive Maturity | 早 | 晚 |
| Population growth rate | 高 | 低 |
| Independence at birth | 低 | 高 |
| Generation time | 短 | 長 |
| Competition potential in crowded niches | 低 | 高 |
1. Example organism
r-selection 可用 果蠅 作為代表。果蠅世代短、繁殖快、產卵數多,單一後代獲得的照顧有限。
K-selection 可用 大象 作為代表。大象妊娠期長、每胎數量少、幼體成長慢,但親代照顧時間長,個體具有較強的競爭能力。
2. Overall mortality
r-selection 的整體死亡率高。這類生物通常產生大量後代,但多數後代在幼年期死亡,只有少數存活至繁殖階段。
K-selection 的整體死亡率低。親代投入較多資源,使後代具有較高存活率;成體通常也較能抵抗資源競爭與環境壓力。
3. Number of offspring
r-selection 的後代數量多,以數量彌補高死亡率。
K-selection 的後代數量少,因為親代必須將較多能量投入每一個後代。
4. Quality of offspring
r-selection 的單一後代品質通常較低。後代體型小、儲存能量少,出生後的生存能力較弱。
第 27 題20 分
There are four possible types of vaccines developed against the COVID-19 pandemic: inactivated virus, viral vector (i.e., Adenovirus), mRNA, and protein subunit. Please give a summary about the mechanism by a few sentences and a name of an approved vaccine for each type (20 %, 2.5 % each cell):
| Type of vaccine | Mechanisms | Vaccine name |
|---|---|---|
| Inactivated whole virus | ||
| Viral vector | ||
| mRNA | ||
| Protein-subunit |
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核心觀念
本題考查疫苗如何把病毒抗原或抗原的製造指令交給免疫系統。四種疫苗都屬於主動免疫:免疫系統接觸抗原後,活化 B 細胞與 T 細胞,產生抗體及免疫記憶細胞,使身體再次遇到病毒時能更快反應。
判斷類型的關鍵,是分辨疫苗提供的是已製成的病毒抗原,還是製造抗原的遺傳指令。
解題方法
逐列比較疫苗把抗原帶入免疫系統的方式:
- 滅活全病毒:提供已失去感染力的完整病毒。
- 病毒載體與 mRNA:提供製造病毒抗原的遺傳指令,由人體細胞製造抗原。
- 蛋白質次單元:直接提供病毒的一部分蛋白質作為抗原。
再為每種類型配上一種已核准使用的代表性疫苗即可。
各類疫苗機制與代表性名稱
| 疫苗類型 | 機制 | 疫苗名稱 |
|---|---|---|
| 滅活全病毒 | 將 SARS-CoV-2 病毒以化學或物理方式滅活,使其失去複製與致病能力,但保留病毒抗原。接種後,免疫系統辨識這些抗原並產生免疫反應;製劑可含佐劑以增強反應。 | CoronaVac(克爾來福) |
第 28 題10 分
III. Short answer question (10%)
The 2022 Nobel Prize in Physiology or Medicine was awarded to the Swedish geneticist Svante Pääbo for his research in the field of genomes of extinct hominins and human evolution. Please give two examples of his research with a few summarizing sentences (10 %, 5 % each).
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核心觀念
本題考查古 DNA 與比較基因體學如何用來重建人類演化史。古 DNA是從古代遺骸中取得的遺傳物質;將其定序後,研究者可與現代人及其他古人類的基因組比較,推論族群間的親緣關係與基因交流。若不同族群曾互相繁殖,部分基因片段會由一個族群進入另一個族群,這種現象稱為基因滲入(introgression)。
解題方法
題目要求舉出兩項帕博的研究並簡述。作答時可選擇兩個最具代表性的成果:定序尼安德塔人基因組,以及發現丹尼索瓦人這一古人類族群。每個例子都交代研究材料、基因分析的主要發現,以及它如何改變我們對人類演化的理解。
研究例子一:定序尼安德塔人基因組,證明曾與現代人交流基因
帕博與研究團隊從尼安德塔人化石中取得古 DNA,克服 DNA 已高度碎裂、且容易受現代人 DNA 污染等困難,完成尼安德塔人基因組的草圖定序。研究團隊將其與現代人的基因組比較,發現歐亞族群與尼安德塔人共享的遺傳變異,比非洲族群更多,支持現代人祖先離開非洲後曾與尼安德塔人通婚。研究估計,部分現代歐洲與亞洲血統者的基因組約有 1–4% 源自尼安德塔人。這項發現顯示,人類演化並非各族群完全分開演進,而曾發生族群間的基因交流。諾貝爾獎官方資料、尼安德塔人基因組原始研究