114 年 國立中山大學海洋生物科技暨資源學系碩士班《普通生物學》

此題考查原核生物基因調控機制中的操縱子（operon）功能。操縱子是位於原核生物基因組中的一段 DNA，包含一個或多個結構基因、啟動子（promoter）和操縱者（operator）。其主要功能是協同調控相關基因的轉錄。

選項說明：
A. RNA 處理（RNA processing）主要發生在真核生物中，例如 RNA 剪接，與操縱子的功能無關。

此題考查真核細胞內克氏循環（Krebs cycle），又稱為檸檬酸循環（citric acid cycle）的發生位置。克氏循環是細胞呼吸作用中，將丙酮酸（pyruvate）氧化分解產生能量（ATP）及還原劑（NADH, FADH2）的關鍵代謝途徑。

此題考查光合作用中最重要的色素。光合作用是植物、藻類和某些細菌利用光能將二氧化碳和水轉化為有機物和氧氣的過程。此過程的關鍵在於吸收光能。

選項說明：
A. 類胡蘿蔔素（Carotenoids）是輔助色素，可以吸收一部分光能並將能量傳遞給葉綠素，同時也能保護葉綠素免受光氧化損傷。

此題考查光合作用光反應階段的電子來源。光反應是利用光能將水裂解，產生氧氣、ATP 和 NADPH 的過程。

選項說明：
A. 水（Water）是光反應中電子和質子的主要來源。在光反應中，水分子會被分解（photolysis），釋放出電子（e-）、質子（H+）和氧氣（O2

此題考查細胞有絲分裂（mitosis）的目的。有絲分裂是真核細胞進行無性生殖或體細胞增殖的主要方式，其結果是產生兩個與母細胞遺傳物質完全相同的子細胞。

選項說明：
A. 產生能量（produce energy）是細胞呼吸作用的主要目的，而不是有絲分裂。

此題考查有絲分裂（mitosis）過程中，染色體排列在細胞中央的時期。有絲分裂是一個連續的過程，分為前期（Prophase）、中期（Metaphase）、後期（Anaphase）和末期（Telophase）。

選項說明：
A. 前期（Prophase）：染色質凝集成染色體，核膜和核仁逐漸消失，紡錘體開始形成。

此題考查植物細胞在高張溶液（hypertonic solution）中的反應。高張溶液是指溶液的溶質濃度高於細胞液的濃度，導致細胞外的水勢（water potential）低於細胞內。

選項說明：
A. 滲透溶解（Osmotic lysis）是指細胞因吸收過多水分而脹破。這發生在細胞處於低張溶液（hypotonic solution）時，且植物細胞由於細胞壁的存在，通常不會發生滲透溶解，而是會形成膨壓（turgor pressure）。

此題考查遺傳學中關於基因在染色體上位置的術語。

選項說明：
A. 基因座（Locus）是指基因在染色體上的特定位置。每個基因都有其獨特的基因座。
B. 等位基因（Allele）是指位於同一基因座上、控制同一性狀但表現不同的基因。

此題考查 RNA 聚合酶（RNA polymerase）在轉錄（transcription）過程中的主要功能。轉錄是將 DNA 的遺傳訊息複製成 RNA 分子的過程。

選項說明：
A. 創造 DNA 片段（create DNA fragments）是 DNA 複製或修復過程中可能發生的，但不是 RNA 聚合酶的功能。
B. 將 RNA 序列轉譯成蛋白質（translate RNA sequences into proteins）是轉譯（translation）過程，由核糖體（ribosome）負責。

此題考查真菌（fungi）在生態系統中的主要生態角色。真菌是一類重要的異營生物，在物質循環中扮演著關鍵角色。

選項說明：
A. 產生氧氣（produce oxygen）是植物、藻類和藍綠菌等自營生物進行光合作用的主要功能。
B. 分解有機物（decompose organic matter）是真菌和細菌等分解者（decomposers）的主要生態功能。

此題考查藻類（algae）與植物（plants）的主要區別。儘管藻類和植物都進行光合作用，但它們在結構、運動能力和棲息地等方面存在顯著差異。

選項說明：
A. 藻類可以移動（Algae can move using flagella）：許多藻類，特別是單細胞藻類，確實擁有鞭毛（flagella）以進行運動，而大多數植物則固定生長。
B. 藻類不進行光合作用（Algae do not perform photosynthesis）：這是錯誤的。藻類是重要的光合作用生物，是許多水域生態系統的生產者。

此題考查光合作用光反應（light reactions）發生的場所。光合作用分為光反應和暗反應（Calvin cycle）。

選項說明：
A. 葉綠體基質（Chloroplast stroma）：暗反應（Calvin cycle）發生在此處。

此題考查 Calvin 循環（Calvin cycle）的第一步反應，即二氧化碳的固定。Calvin 循環是光合作用暗反應的主要過程，用於將二氧化碳轉化為糖類。

選項說明：
A. 碳水化合物（Carbohydrates）：這是 Calvin 循環的最終產物，而不是二氧化碳的結合對象。
B. 水（Water）：水在光反應中被分解，在暗反應中不直接參與二氧化碳的固定。

此題考查原生生物（protists）的關鍵特徵。原生生物是一個非常多樣化的真核生物類群，包括許多單細胞生物，但也有些是多細胞的。

選項說明：
A. 單細胞且僅為自營（Unicellular and only autotrophic）：這不夠全面。雖然很多原生生物是單細胞的，但有些是多細胞的；同時，許多原生生物是異營的（heterotrophic），例如變形蟲和草履蟲。

此題考查原生生物（protists）在生態系統中的多樣化生態角色。原生生物是一群非常異質性的生物，它們在生態系統中扮演著多種重要角色。

選項說明：
A. 分解者（Decomposers）：一些原生生物，例如黏菌（slime molds），在分解有機物方面扮演著一定的角色，儘管真菌和細菌是主要的分解者。

此題考查植物世代交替（alternation of generations）中，二倍體（diploid）世代的名稱。植物的生命週期通常包含配子體（gametophyte）和孢子體（sporophyte）兩個世代，它們以交替的方式出現。

選項說明：
A. 配子體（Gametophyte）：這是單倍體（haploid）世代，通過有絲分裂產生配子（gametes）。

此題考查 ATP 抑制劑對物質運輸的影響，以推斷運輸機制。ATP 是細胞主要的能量貨幣，其消耗與需要能量的過程直接相關。

選項說明：
A. 擴散（Diffusion）：擴散是物質順濃度梯度移動的過程，不直接消耗 ATP。
B. 協助擴散（Passive transport）：協助擴散（包括簡單擴散和促進性擴散）是物質順濃度梯度移動，藉由膜蛋白協助，不直接消耗 ATP。

此題考查在氧氣供應受限（hypoxia）的情況下，細胞產生 ATP 的主要途徑。細胞通過呼吸作用產生 ATP，其中有氧呼吸的效率最高。

選項說明：
A. 糖解作用（Glycolysis）：糖解作用是葡萄糖分解為丙酮酸的過程，發生在細胞質中，不依賴氧氣。它能產生少量 ATP（淨產 2 個 ATP）和 NADH。這是無氧呼吸和有氧呼吸的第一階段，在缺氧時仍然可以進行。
B. 克氏循環（Krebs cycle）：克氏循環是丙酮酸進入粒線體後，進一步氧化分解產生 ATP、NADH 和 FADH2 的過程。

此題考查光合作用光反應（light reactions）與暗反應（dark reactions，即 Calvin cycle）之間緊密聯繫的原因。這兩個階段是光合作用的兩個主要部分，相互依存，共同完成光能到化學能的轉化。

選項說明：
A. 光反應產生的氧氣對暗反應至關重要（Oxygen produced in the light reaction is essential for the dark reaction）：這是錯誤的。氧氣是光反應的副產物，而暗反應消耗二氧化碳，產生糖類。氧氣並非暗反應的必需品。
B. 暗反應產生的糖類是光反應的能量來源（Sugars produced in the dark reaction are energy sources for the light reaction）：這是錯誤的。

此題考查內共生學說（endosymbiotic theory）的證據。內共生學說認為，真核細胞中的粒線體（mitochondria）和葉綠體（chloroplasts）是由遠古時期被吞噬的獨立存在的原核生物演變而來的。

選項說明：
A. 粒線體和葉綠體具有雙層膜（Mitochondria and chloroplasts have double membranes）：這是支持內共生學說的重要證據之一。外膜可能來自於吞噬細胞的細胞膜，內膜則來自於被吞噬的原核生物的細胞膜。

選擇模式生物（model organisms）進行科學研究，是因為它們具備某些關鍵特徵，能夠有效地回答特定的科學問題，並能節省時間、資源和成本。以下是選擇模式生物的關鍵特徵及其原因，並舉例說明：

模式生物的關鍵特徵與選擇原因：

1. 生命週期短（Short life cycle）：

   • 原因： 能夠在較短的時間內完成其整個生命週期，包括生長、繁殖和遺傳，這使得研究者能夠快速觀察到世代間的遺傳變化、發育過程或實驗結果，從而加速研究進程。
   • 例子：
     • 果蠅（Drosophila melanogaster）： 實驗室中約 2 週即可完成一個世代，非常適合研究遺傳學、發育生物學。
     • 酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）： 單細胞真核生物，繁殖快速，可進行有性或無性生殖，適合研究細胞週期、基因調控。
     • 線蟲（Caenorhabditis elegans）： 約 3 天完成生命週期，其發育過程完全可預測（細胞數和細胞譜系固定），是研究發育生物學和神經生物學的極佳模型。

2. 易於飼養和繁殖（Easy to culture and breed）：

   • 原因： 飼養和繁殖成本低廉，對環境要求不高，能夠在實驗室條件下大量培養，方便進行大規模的實驗和統計分析。
   • 例子：
     • 大腸桿菌（Escherichia coli）： 只需要簡單的培養基即可快速生長，是研究分子生物學、遺傳學和生物化學的基礎模型。
     • 斑馬魚（Danio rerio）： 繁殖力強，卵外受精，胚胎發育透明且體外進行，易於觀察和進行遺傳學操作。

3. 基因組相對較小且易於操作（Relatively small and easily manipulated genome）：

   • 原因： 基因組大小適中，便於基因定序、分析和基因工程操作（如基因敲除、基因轉殖、基因沉默等）。研究者可以更輕鬆地研究特定基因的功能。
   • 例子：
     • 酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）： 基因組相對較小，且有成熟的基因操作技術。
     • 擬南芥（Arabidopsis thaliana）： 是一種小型開花植物，基因組較小，且有豐富的突變體資源，是植物學研究的模式生物。