108 年 國立清華大學生命科學院聯招:分子與細胞生物研究所、分子醫學研究所、生物資訊與結構生物研究所、生物科技研究所、系統神經科學研究所丁組《微生物學》
第 1 題
For a light microscope, a 30× objective and a 10× ocular produce a total magnification of
A. 40x
B. 300x
C. 3x
D. 600x
E. 20x
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光學顯微鏡的總放大倍率是透過物鏡放大倍率與目鏡放大倍率相乘而得。
總放大倍率 = 物鏡放大倍率 × 目鏡放大倍率
第 2 題
Which of the following statements is not correct about bacterial cytoskeleton?
A. CreS is a homologue of lamin and keratin, and can help bacteria to maintain a curved shape.
B. Cytoskeletal protein MamK can help the formation of magnetosome chains.
C. MreB is a homologue of actin and many rod-shaped bacteria and archaea have it.
D. ParA is a cytoskeletal protein which can help to ensure segregation of carboxysomes.
E. FtsZ is a homologue of intermediate filament and can form a ring during septum formation in cell division.
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此題考驗對細菌細胞骨架組成及其功能的了解。題目要求選出錯誤的敘述。
A. CreS (Crescentin) 是中間絲 (intermediate filament) 的同源物,與真核生物的層黏蛋白 (lamin) 和角蛋白 (keratin) 相似,在彎曲桿菌 (如 Caulobacter crescentus) 中,CreS 負責維持其新月形的細胞形態。此敘述正確。
B. MamK 是一種肌動蛋白 (actin) 結合蛋白,屬於細菌細胞骨架的成員,它與磁小體 (magnetosome) 的組裝和鏈狀排列有關,幫助形成磁小體鏈。此敘述正確。
第 3 題
Which of the following is true of the bacterial lipopolysaccharide (LPS)?
A. The core polysaccharide part of LPS contributes to negative charge on cell surface.
B. The O antigen is the most conserved (constant) part of LPS.
C. It is found in the plasma membrane of gram-negative bacteria.
D. It is found in the outer membrane of gram-positive bacteria.
E. The lipid A part of LPS can act as an exotoxin.
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此題考驗對革蘭氏陰性菌細胞壁結構中脂多醣 (LPS) 組成與功能的理解。
A. LPS 的核心多醣體 (core polysaccharide) 包含帶負電的磷酸基團和酮脫氧葡萄糖等成分,確實會增加細胞表面的負電荷。此敘述正確。
B. O 抗原 (O antigen) 是 LPS 的最外層部分,其結構變異性最大,是細菌分類和免疫識別的重要標誌,因此不是最保守的部分,而是變異性最大的部分。此敘述錯誤。
C. LPS 是革蘭氏陰性菌外膜 (outer membrane) 的重要組成成分,位於細胞膜 (plasma membrane) 的外側。此敘述錯誤。
第 4 題
The minimal lethal concentration (MLC) is the
A. lowest concentration of a drug that prevents growth of a particular pathogen.
B. highest concentration of a drug that prevents growth of a particular pathogen.
C. lowest concentration of a drug that kills a particular pathogen.
D. highest concentration of a drug that kills a particular pathogen.
E. lowest concentration of a drug that promotes growth of a particular pathogen.
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此題考驗對抗菌藥物敏感性測試相關術語的定義。
最小致死濃度 (Minimal Lethal Concentration, MLC) 是指能夠殺死特定病原體之最低藥物濃度。
第 5 題
The disinfectant action of phenol and phenolic derivatives mainly is due to
A. its inherent detergent action.
B. oxidation of disulfide bonds in proteins.
C. extraction of lipids from membranes.
D. membrane damage and protein denaturation.
E. damage to nucleic acids and proteins caused by free radicals.
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此題考驗對酚類消毒劑作用機制的理解。
酚類及其衍生物是較早被發現的消毒劑,其主要的殺菌機制是破壞細胞結構和使蛋白質變性。
A. 雖然酚類具有一定的表面活性劑性質,但這不是其主要的消毒機制。
B. 氧化二硫鍵是某些消毒劑(如過氧化物)的作用方式,酚類的主要作用不是氧化。
第 6 題
You are studying a newly discovered prokaryotic microorganism and are attempting to determine whether it will be classified in the domain Bacteria or in the domain Archaea. All of the following would be helpful in making that distinction except
A. Type of membrane lipids
B. Presence or absence of peptidoglycan in cell walls
C. The protein composition of ribosomes
D. Sequence of small subunit ribosomal RNA
E. Presence or absence of double-stranded circular DNA genome
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此題考驗對細菌 (Bacteria) 和古菌 (Archaea) 在分子和結構上的區別,以及如何用來分類。題目要求選出「不能」幫助區分兩者的特徵。
A. 細胞膜脂質:細菌的細胞膜脂質主要為酯鍵連接的脂肪酸;古菌的細胞膜脂質則多為醚鍵連接的異戊二烯類長鏈,結構上差異明顯,有助於區分。此選項可幫助區分。
B. 肽聚醣 (Peptidoglycan):細菌細胞壁的主要成分是肽聚醣,而古菌細胞壁則不含肽聚醣,常見的成分有假肽聚醣 (pseudopeptidoglycan) 或蛋白質層。此選項可幫助區分。
第 7 題
A growth medium that distinguishes among different groups of bacteria on the basis of their biological characteristics is called a
A. selective
B. differential
C. enrichment
D. transport
E. defined
medium.
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此題考驗對微生物培養基種類及其功能的定義。
A. 選擇性培養基 (Selective medium):只允許特定種類的微生物生長,抑制其他微生物生長。
B. 鑑別性培養基 (Differential medium):含有某些指示劑或成分,可以根據微生物的代謝特性,使不同種類的微生物在培養基上呈現不同的顏色或生長特徵,從而區分它們。
第 8 題
Protists contain all of the following forms of life except:
A. protozoa.
B. algae.
C. fungi.
D. slime molds.
E. water molds.
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此題考驗對「原生生物 (Protists)」這個類群的定義和包含範圍。原生生物是一個異質性的集合群,包含了所有不屬於動物、植物或真菌的真核生物。
A. 原生動物 (Protozoa):是原生生物的主要類群之一,是單細胞的、異營性的真核生物。
B. 藻類 (Algae):包括單細胞藻類和多細胞藻類,多數為自營性,屬於原生生物。
第 9 題
The nucleic acids carried by viruses usually consist of
A. DNA
B. RNA
C. either DNA or RNA
D. both DNA and RNA
E. Nether DNA nor RNA
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此題考驗病毒基因組的基本組成。病毒的遺傳物質可以是 DNA 或 RNA,但不能同時含有兩者。
A. DNA:有些病毒的基因組是 DNA,例如噬菌體、疱疹病毒。
B. RNA:有些病毒的基因組是 RNA,例如流感病毒、愛滋病毒。
第 10 題
A complete virus particle is called a
A. capsid
B. nucleocapsid
C. virion
D. cell
E. bacterium
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此題考驗病毒結構的基本術語。
A. 衣殼 (Capsid):是病毒的外殼,由蛋白質亞單位組成,包圍著病毒的核酸。
B. 核衣殼 (Nucleocapsid):指病毒的核酸與其衣殼的結合體。
第 11 題
A ______ genome exists as several separate, nonidentical molecules that may be packaged together or separately.
A. diploid
B. segmented
C. polyploid
D. fractionated
E. linear
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此題考驗對病毒基因組結構類型的描述。
A. 二倍體 (Diploid):指基因組有兩套相同的染色體,通常用於描述真核生物的體細胞。
B. 分節 (Segmented):指基因組由多個獨立的、非相同的核酸分子組成,這些分子可以被一起或分開包裝到病毒顆粒中。例如,流感病毒的基因組就是分節的 RNA。
C. 多倍體 (Polyploid):指細胞有多於兩套染色體。
第 12 題
The protein coat surrounding the viral genome is called the
A. capsule.
B. capsid.
C. matrix.
D. envelope.
E. nucleic acids.
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此題考驗病毒結構的基本術語。
A. 莢膜 (Capsule):是某些細菌細胞壁外的一層保護性多醣或蛋白質層,不是病毒的結構。
B. 衣殼 (Capsid):是病毒的核心蛋白質外殼,由蛋白質亞單位組成,包圍並保護病毒的核酸。
C. 基質 (Matrix):是某些有包膜病毒中,位於衣殼和包膜之間的蛋白質層。
第 13 題
Which of the following has been associated with a form of liver cancer?
A. Human papilloma virus.
B. Hepatitis B virus.
C. Human T-cell lymphotropic virus.
D. Hepatitis A virus.
E. Hepatitis F virus.
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此題考驗對與特定疾病相關的病毒的知識。
A. 人類乳突病毒 (Human papilloma virus, HPV):主要與子宮頸癌、肛門癌、口咽癌等癌症相關。
B. B 型肝炎病毒 (Hepatitis B virus, HBV):是引起慢性 B 型肝炎的主要原因,長期感染會顯著增加罹患肝細胞癌 (Hepatocellular carcinoma, HCC) 的風險。
第 14 題
Hemagglutination is
A. the clumping together of red blood cells in the presence of a viral suspension.
B. the binding of iron in the process of a viral suspension.
C. the clumping together of infected cells in the presence of a viral suspension.
D. None of the choices are correct.
E. All of the choices are correct.
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此題考驗對血球凝集素 (Hemagglutination) 的定義。血球凝集素是一種病毒表面蛋白(如流感病毒的血球凝集素 HA),能夠與紅血球表面的唾液酸受體結合,導致紅血球聚集。
第 15 題
Viroids are of economic significance because they cause disease in
A. plants.
B. animals.
C. humans.
D. None of the choices are correct.
E. All of the choices are correct.
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此題考驗對類病毒 (Viroids) 的認識。類病毒是最小的植物病原體,由單股環狀 RNA 組成,沒有蛋白質外殼。它們僅感染植物,引起嚴重的經濟損失。
第 16 題
Prions are of significance because they cause infections of
A. domestic animals and humans.
B. plants.
C. fungi.
D. prokaryotes.
E. All of the choices are correct.
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此題考驗對普利昂 (Prions) 的認識。普利昂是一種異常結構的蛋白質,沒有核酸,能夠誘導宿主細胞中正常結構的同源蛋白質發生構象改變,進而導致神經系統退化性疾病。
第 17 題
Which of the following types of leukocytes is typically elevated in cases of bacterial, rather than viral or helminthic, infection?
A. Neutrophils.
B. Basophils.
C. Monocytes.
D. Eosinophils.
E. Platelets.
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此題考驗對免疫系統細胞在不同類型感染中的反應。
A. 中性粒細胞 (Neutrophils):是細菌感染中最主要的細胞類型,它們是吞噬細胞,能快速增殖並遷移到感染部位,吞噬和殺滅細菌。因此,細菌感染時,中性粒細胞的數量通常會顯著升高(稱為嗜中性白血球增多症)。
B. 嗜鹼性粒細胞 (Basophils):在過敏反應和寄生蟲感染中起作用,在細菌感染中升高不顯著。
第 18 題
Macrophages are derived from
A. granulocytes.
B. basophils.
C. neutrophils.
D. monocytes.
E. Platelets.
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此題考驗對免疫細胞來源的知識。巨噬細胞 (Macrophages) 是一種重要的吞噬細胞,在適應性免疫中扮演關鍵角色。
巨噬細胞起源於骨髓中的單核細胞 (monocytes)。單核細胞在血液中循環,然後遷移到身體組織,在那裡分化成熟為巨噬細胞。
第 19 題
A mature, activated B cell is called a
A. plasma cell.
B. dendritic cell.
C. natural killer cell.
D. spleen cell.
E. All of the choices are correct.
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此題考驗對 B 細胞活化後分化的細胞類型。B 細胞在接觸抗原並獲得 T 細胞輔助後,會活化並分化成漿細胞 (plasma cell) 和記憶 B 細胞 (memory B cell)。
A. 漿細胞 (Plasma cell):是成熟、活化的 B 細胞的主要分化形式,其主要功能是產生並分泌大量抗體。
B. 樹突狀細胞 (Dendritic cell):是抗原呈現細胞,屬於先天免疫系統的一部分,不是 B 細胞的終末分化產物。
第 20 題
Which of the statement is not true for protists?
A. Protists' energy metabolism occurs within chloroplasts, mitochondria or hydrogenosomes.
B. Atestate are amoebae that bear external plates, while naked amoebae have no plates.
C. Many protists are parasitic in humans and animals.
D. Protists can exist in terrestrial, aquatic and marine environments, and contribute to nutrient cycling.
E. The cytoplasm of protists can be divided into the endoplasm and ectoplasm.
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核心觀念
本題考查原生生物(protists)的共同特徵與分類名詞,重點包括:
- 原生生物的能量代謝胞器
- 有殼與無殼變形蟲的區別
- 原生生物的營養方式與棲息環境
- 原生生物細胞質的區域性分化
其中最關鍵的是 testate、atestate 與 naked amoebae 的名詞辨析。
解題方法
逐一檢查各選項是否符合原生生物學的基本定義。這類題目的快速切入點,是先找出具有「名詞與定義相反」或「分類名稱使用錯誤」的敘述。
「testate」表示具有外殼或外部構造;「atestate」則表示沒有殼。因此,只要選項把兩者的定義顛倒,即可判定為錯誤。
選項分析
A. Protists' energy metabolism occurs within chloroplasts, mitochondria or hydrogenosomes.
此敘述正確。
原生生物是真核生物,能量轉換通常在特定胞器中進行:
- 葉綠體(chloroplast):進行光合作用,將光能轉換為化學能。
- 粒線體(mitochondria):進行有氧呼吸與氧化磷酸化,產生 ATP。
- 氫化體(hydrogenosomes):存在於部分厭氧或缺氧環境中的原生生物,進行特殊形式的能量代謝,常產生氫氣。
因此,原生生物的能量代謝可與葉綠體、粒線體或氫化體有關。
B. Atestate are amoebae that bear external plates, while naked amoebae have no plates.
此敘述錯誤,為本題答案。
正確名詞應區分如下:
- Testate amoebae:具有外部殼(test)的變形蟲,殼可由細胞自行分泌,或由砂粒、碎片等外來材料組成。
- Atestate amoebae:沒有外部殼的變形蟲。
- Naked amoebae:無殼變形蟲,意義上接近 atestate amoebae。
因此,選項將「atestate」錯誤描述為具有外部板片;具有外殼者應是 testate amoebae,不是 atestate amoebae。
第 21 題
Which statement of antibiotics is correct?
A. Tetracycline antibiotics can combine with the 5S ribosomal subunit and inhibit bacterial protein synthesis.
B. Penicillins are antibiotics that can inhibit bacterial DNA replication.
C. Quinolones inhibit bacterial topoisomerases DNA.
D. Chloramphenicol binds to 50S ribosomal subunit to inhibit bacterial protein synthesis.
E. Vancomycin is an inhibitor of bacterial cell wall peptidoglycan synthesis.
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核心觀念
本題考查抗生素的主要作用標的:
- Tetracycline:作用於 核糖體次單元,抑制胺醯基-tRNA 進入。
- Penicillin:抑制細菌細胞壁肽聚糖的交聯反應。
- Quinolone:抑制細菌 DNA gyrase 與 topoisomerase IV,阻礙 DNA 複製。
- Chloramphenicol:作用於 核糖體次單元,抑制肽基轉移酶。
- Vancomycin:結合肽聚糖前驅物末端的 D-Ala-D-Ala,抑制細胞壁合成。
解題方法
先將每種抗生素與其主要作用位置配對,再核對選項中的「藥物—標的—作用結果」是否一致:
本題中,若選項完整符合上述配對,即為正確敘述。
選項分析
A. 錯誤
Tetracycline 並非結合 核糖體次單元,而是主要結合細菌 核糖體次單元,阻止 aminoacyl-tRNA 進入核糖體的 A site,因而抑制蛋白質合成。
rRNA 位於 核糖體次單元中,並不是 tetracycline 的主要作用標的。
B. 錯誤
Penicillins 的主要作用不是抑制細菌 DNA 複製,而是抑制細胞壁肽聚糖的交聯。
Penicillin 結合 penicillin-binding proteins(PBPs),尤其是 transpeptidase,使肽聚糖鏈之間無法正常交聯,造成細胞壁結構脆弱,最終導致細菌裂解。其作用標的是細胞壁合成,而非 DNA replication。
C. 正確
Quinolones 會抑制細菌 DNA topoisomerases,主要包括:
- DNA gyrase(topoisomerase II)
- Topoisomerase IV
這些酵素負責在 DNA 複製與轉錄過程中調整 DNA 超螺旋、暫時切開並重新接合 DNA。Quinolones 穩定酵素與 DNA 形成的複合體,使 DNA 斷裂無法修復,進而抑制 DNA 複製並造成細菌死亡。
第 22 題
Which of the following statement is not true for microbial infection and pathogenicity.
A. The prodromal stage of infectious disease is the time between pathogen entry and development of signs and symptoms.
B. Neisseria meningitides produces capsule to prevent the host immune cells from effectively capturing.
C. Droplet nuclei containing pathogen are small particles about 1 to 4 micrometer diameter and are able to be transmitted over 1 meter distance.
D. Pathogenicity islands typically associate with tRNA genes in bacterial genome and have different G + C contents from bacterial genome.
E. In vector-borne transmission, harborage transmission means that pathogen does not undergo changes within its vector.
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核心觀念
本題考查感染疾病的病程階段、莢膜的抗吞噬作用、空氣傳播粒子、致病島的基因組特徵,以及媒介傳播的分類。判斷關鍵是分清「潛伏期」與「前驅期」:從病原體進入宿主到出現症狀,稱為潛伏期;前驅期則是已出現輕微、非特異性症狀,到典型症狀出現之前的階段。
解題方法
逐項比對敘述與標準定義。A 將潛伏期的定義誤植為前驅期,因此為不正確的敘述;其餘選項描述的都是常見的感染或致病特徵。
選項分析
-
A. 錯誤。「病原體進入宿主至徵候與症狀出現的時間」是潛伏期。前驅期發生在潛伏期之後,患者開始出現倦怠、輕微發燒等非特異性表現,之後才進入疾病表現較明顯的階段。此選項混淆了兩個病程階段。
-
**B. 正確。**腦膜炎雙球菌(Neisseria meningitidis)具有多醣莢膜,可降低被宿主吞噬細胞吞噬的機會,並幫助細菌抵抗補體介導的清除,是重要的致病因子。美國疾病管制與預防中心:腦膜炎雙球菌疾病
第 23 題
Which of the following statement is wrong for the anammox reaction in bacteria?
A. In the anammox reaction, ammonium ion acts as the electron donor.
B. The anammox reaction is a localized anaerobic ammonia oxidation reaction.
C. Ammonium combines with hydrazine to form hydroxylamine in a reaction catalyzing by nitrite reductase.
D. Bacteria in the phylum Planctomycetes can perform the anammox reaction and may contribute 70% of nitrogen cycle in oceans.
E. Hydrazine can be oxidized to form one N2 and four protons and the electrons are passed to nitrite.
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此題考驗對厭氧氨氧化 (anammox) 反應的理解,要求選出錯誤的敘述。
A. 在 anammox 反應中,銨離子 () 被氧化,失去電子,因此充當電子供體 (electron donor)。此敘述正確。
B. Anammox 反應是一個在厭氧條件下,通過氧化氨來獲得能量的過程。它通常發生在特定的厭氧環境中。此敘述正確。
C. Anammox 反應的關鍵步驟之一是亞硝酸鹽 (nitrite) 被還原成一氧化氮 (NO),然後一氧化氮與氨反應生成肼 (hydrazine),肼再被氧化成氮氣。而題目中提到「Ammonium combines with hydrazine to form hydroxylamine in a reaction catalyzing by nitrite reductase.」。這描述的反應步驟是不準確的。在 anammox 反應中,肼 (hydrazine) 是中間產物,它由 NO 和 產生,然後肼進一步被氧化。亞硝酸還原酶 (nitrite reductase) 的主要作用是將亞硝酸鹽還原成 NO。肼生成羥胺 (hydroxylamine) 的說法,以及由亞硝酸還原酶催化,是不符合 anammox 反應的標準機制的。
第 24 題
Please choose one wrong statement for Archaea.
A. For glucose catabolism, Archaea uses modified versions of the Embden-Meyerhof and Entner-Doudoroff pathways.
B. Mesophilic archaea contain thaumarchaeol that is an archaeal-specific lipid.
C. Methanogenic archaea are strict anaerobes and obtain energy through the biosynthesis of methane.
D. Extreme halophilic archaea are aerobic chemoorganotrophs.
E. Acetate is incorporated by the glycolysis in the CO2 assimilation process of autotrophic archaea.
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核心觀念
本題考查古菌的葡萄糖分解、膜脂特徵、產甲烷作用、嗜鹽代謝,以及自營古菌的二氧化碳固定與碳同化。判斷時要分清楚兩類方向相反的代謝:糖解作用分解葡萄糖以取得能量;糖質新生則由較小的碳源合成糖類與其他生合成前驅物。
自營古菌固定二氧化碳後,會先形成乙醯輔酶 A 等中央代謝中間物,再透過生合成途徑將碳納入細胞物質。若乙酸被同化,乙酸須先活化為乙醯輔酶 A;這不等於乙酸經由糖解作用被利用。
解題方法
逐一比對各選項所述的代謝方向與代表性生理特徵。A、D 涉及古菌常見的糖分解與嗜鹽生活型;B、C 分別描述特殊膜脂與產甲烷古菌的生理特性。E 則把碳同化和糖解作用混為一談:自營生長時,固定碳進入生合成通常涉及糖質新生方向,而不是以糖解作用描述乙酸的同化。
選項分析
A. 正確。
古菌的葡萄糖分解可採用修飾型 Embden–Meyerhof(EM)途徑,或修飾型 Entner–Doudoroff(ED)途徑。古菌途徑中的酵素組成與反應步驟可和典型細菌、真核生物的糖解途徑不同;ED 途徑還有半磷酸化與非磷酸化等變異型。古菌碳水化合物代謝綜述
B. 正確。
Thaumarchaeol 是與 Thaumarchaeota(奇異古菌門)相關的膜脂,也是辨識這類中溫古菌的重要脂質標誌。
第 25 題
Microbial toxins promote infection by damaging host tissues and disabling the host immune system. Please choose a wrong statement related to microbial toxins.
A. Exotoxins are heat-labile proteins that can be inactivated at 60 to 80°C.
B. Aflatoxins are toxins produced by fungi and exposure to aflatoxins can cause chronic and acute liver diseases and liver cancer.
C. Endotoxins are the component in the membrane of Gram positive bacteria.
D. The B portion of the AB toxin can enter the host cell and has enzyme activity to cause toxicity.
E. Lipid A is toxic component of lipopolysaccharide and can cause systemic effects such as fever, shock, blood coagulation and intestinal hemorrhage.
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此題考驗對微生物毒素的分類、性質和作用機制的了解,要求選出錯誤的敘述。
A. 外毒素 (Exotoxins) 通常是蛋白質,對熱比較敏感,在 60-80°C 下容易變性失活(熱不穩定,heat-labile)。此敘述正確。
B. 黃麴毒素 (Aflatoxins) 是由某些黴菌 (fungi),如黃麴黴菌 (Aspergillus flavus) 產生的毒素。它們是強烈的肝臟毒素,長期暴露會導致慢性肝病、肝硬化,並顯著增加肝細胞癌的風險。此敘述正確。
C. 內毒素 (Endotoxins) 是革蘭氏陰性菌 (Gram-negative bacteria) 細胞壁外膜 (outer membrane) 的組成成分,主要是脂多醣 (LPS)。革蘭氏陽性菌 (Gram-positive bacteria) 的細胞壁主要由厚層的肽聚醣組成,不含 LPS 作為內毒素。此敘述錯誤。
D. AB 型毒素 (AB toxin) 是外毒素的一種常見類型,由 A (活性) 和 B (結合) 兩個亞基組成。B 亞基負責結合宿主細胞表面的特定受體,並介導 A 亞基進入細胞。A 亞基通常具有酶活性,負責引發細胞內的毒性效應。題目說「The B portion of the AB toxin can enter the host cell and has enzyme activity to cause toxicity.」這句話有誤。B 部分主要負責結合和協助 A 部分進入細胞,而 A 部分才具有酶活性,引起毒性。B 部分本身通常不具備酶活性。然而,題目說「can enter the host cell」這可能是指 B 亞基協助 A 亞基進入,或者 B 亞基本身也可能參與進入過程。但更關鍵的是「has enzyme activity to cause toxicity」這部分,通常是 A 亞基的任務。
重新仔細看 D:
第 26 題
Which of the followings is true for proteobacteria?
A. Nitrifying bacteria are aerobes that can oxidize ammonia to nitrate or nitrate to nitrite.
B. The purple nonsulfur bacteria can grow aerobically as chemoorganoheterotrophs and anaerobically as photoorganoheterotrophs.
C. Bacteria of the genus Pseudomonas are Gram-positive, anaerobic rods.
D. Purple sulfur bacteria are anaerobes that are usually photolithoautotrophs.
E. E. coli performs a mixed acid fermentation that requires pyruvate formate-lyase and formate dehydrogenase.
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核心觀念
本題考查 Proteobacteria 中幾類重要細菌的營養方式、電子供體與代謝特徵:
- 硝化細菌(nitrifying bacteria):屬於好氧化能自營生物,進行硝化作用。
- 氨氧化菌:
- 亞硝酸氧化菌:
- 紫色非硫細菌(purple nonsulfur bacteria):可依環境改變代謝方式,兼具好氧化能異營與厭氧光能異營能力。
- 紫色硫細菌(purple sulfur bacteria):通常在厭氧、具光環境下,以硫化氫等無機物作為電子供體,進行無氧光合作用。
- 大腸桿菌(Escherichia coli):厭氧時可進行混合酸發酵,重要酵素包括丙酮酸甲酸裂解酶與甲酸去氫酶系統。
解題方法
逐項比對各類細菌的:
- 氧需求;
- 能量來源;
- 碳源與電子供體;
- 代表性代謝途徑及關鍵酵素。
其中最容易出錯的是硝化反應方向,以及紫色硫細菌與紫色非硫細菌的營養型態。
選項分析
A. 錯誤
硝化細菌確實通常是好氧菌,但題目所寫的反應方向錯誤。
正確的硝化作用為:
以及:
選項卻寫成「氨氧化成硝酸鹽,或硝酸鹽氧化成亞硝酸鹽」。其中「硝酸鹽 亞硝酸鹽」是還原方向,不是硝化作用;硝化細菌進行的是亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。
B. 正確
紫色非硫細菌具有代謝彈性:
- 在有氧、無光環境中,可利用有機物作為碳源與能源,進行化能有機異營生長;
- 在無氧、有光環境中,可利用光能,通常以有機物作為電子供體與碳源,進行光能有機異營生長。
因此,題目所述「好氧時為化能有機異營,厭氧時為光能有機異營」正確。
第 27 題
Choose a wrong statement for Mollicutes and nonproteobacterial Gram-negative bacteria.
A. Green sulfur bacteria use hydrogen sulfide, element sulfur and hydrogen as their electron sources.
B. The bacteriochlorophyll pigments of purple and green bacteria allow them to live in deeper, anoxic aquatic locations.
C. Some bacteria of the phylum Bacteroidetes are important rumen and intestinal symbionts.
D. Cyanobacteria contain only chlorophyll a and photosystems I, and therefore perform anoxygenic photosynthesis.
E. Mycoplasmas are Gram negative because they lack cell walls and many of them require sterols for growth.
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此題考驗對非變形菌門革蘭氏陰性菌 (nonproteobacterial Gram-negative bacteria) 及莫拉菌綱 (Mollicutes) 的了解,要求選出錯誤的敘述。
A. 綠硫細菌 (Green sulfur bacteria):這是一類厭氧光合細菌,它們使用硫化氫 ()、元素硫 (S) 和氫氣 () 作為電子供體,進行光合作用。此敘述正確。
B. 紫色和綠色細菌的細菌葉綠素 (bacteriochlorophyll) 能夠吸收較長波長的光,使其能在較深、無氧的水域中進行光合作用。此敘述正確。
第 II. Term description 1 題3 分
Spheroplast (3分)
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球狀體 (Spheroplast) 是指細菌細胞壁被酶(如溶菌酶 lysozyme)部分或完全去除後形成的細胞。這種處理消除了細菌細胞壁的剛性結構,使得細胞在低滲透壓環境中不會因為滲透壓的差異而破裂,而是呈現出球狀或近球狀的形態。
第 II. Term description 2 題3 分
Acid-fast staining (3分)
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抗酸染色法 (Acid-fast staining) 是一種特殊的細菌染色技術,主要用於區分細胞壁中含有大量分枝菌酸 (mycolic acids) 的細菌,最典型的是結核分枝桿菌 (Mycobacterium tuberculosis) 和麻風分枝桿菌 (Mycobacterium leprae)。
其基本原理是:
- 初染:使用碳酚復紅 (carbolfuchsin) 進行初染,由於分枝菌酸的存在,細胞壁對碳酚復紅有很強的親和力。
- 脫色:用酸性酒精(如 3% HCl 的乙醇溶液)進行脫色。
第 II. Term description 3 題3 分
Colony forming units (CFU) (3分)
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菌落形成單位 (Colony Forming Units, CFU) 是微生物學中用來表示樣品中具有活性的微生物數量的單位。一個 CFU 通常代表一個單獨的、能夠生長並形成一個可見菌落的微生物細胞或細胞團。
當將一份樣品(如水、食物、土壤或培養物)稀釋後,取一定體積接種到培養基平板上,並在適當條件下培養後,每個能生長形成菌落的點就被認為是一個 CFU。
第 II. Term description 4 題3 分
Toll-like receptors(3分)
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Toll 樣受體 (Toll-like Receptors, TLRs) 是一類在免疫細胞(如巨噬細胞、樹突狀細胞、B 細胞)和上皮細胞膜上表達的模式識別受體 (Pattern Recognition Receptors, PRRs)。它們是先天免疫系統的重要組成部分。
TLRs 的主要功能是識別病原體相關分子模式 (Pathogen-Associated Molecular Patterns, PAMPs),這些 PAMPs 是微生物特有的、保守的分子結構,例如:
- 脂多醣 (LPS) - 識別 TLR4
第 II. Term description 5 題3 分
Innate immunity (3分)
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先天免疫 (Innate immunity),也稱為非特異性免疫,是生物體對抗病原體的第一道防線。它具有以下特點:
- 快速反應:在病原體入侵後立即啟動,反應時間為數分鐘至數小時。
- 非特異性:對廣泛的病原體具有防禦作用,不針對特定的抗原。
- 沒有免疫記憶:每次接觸病原體時,反應強度和速度都相同,不會因重複接觸而增強。
第 II. Term description 6 題3 分
Superantigens (3分)
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超級抗原 (Superantigens, SAGs) 是一種特殊的免疫調節劑,通常由細菌(如金黃色葡萄球菌、化膿鏈球菌)或病毒產生。它們能夠繞過抗原呈遞細胞 (APC) 的正常抗原處理和呈遞過程,直接結合到 T 細胞受體 (TCR) 的 V 區域和主要組織相容性複合體 (MHC) 分子的 2 區域,從而激活大量的 T 細胞(高達 5-20% 的
第 II. Term description 7 題3 分
Class switching (3分)
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類別轉換 (Class switching),也稱為同種型轉換 (isotype switching) 或類別轉換重組 (class switch recombination, CSR),是 B 細胞在適應性免疫反應中的一個重要過程。
在 B 細胞接觸抗原並獲得 T 輔助細胞的信號後,B 細胞會發生類別轉換。這個過程會改變 B 細胞分泌的抗體類別(如從 IgM 轉換為 IgG, IgA, IgE),但同時保持抗體的抗原特異性不變。
第 II. Term description 8 題3 分
lethal dose 50 (3分)
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半數致死劑量 (Lethal Dose 50, LD50) 是毒理學和藥理學中常用的指標,用來衡量某種物質(如毒素、藥物)的急性毒性。
LD50 的定義是:能夠在實驗動物群體中導致 50% 個體死亡的物質劑量。
第 II. Term description 9 題3 分
denitrification (3分)
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脫氮作用 (Denitrification) 是氮循環中的一個重要過程,由某些厭氧細菌執行。在這個過程中,硝酸鹽 () 或亞硝酸鹽 () 被還原成氮氣 (),然後氮氣釋放到大氣中。
第 II. Term description 10 題3 分
bioremediation (3分)
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生物復育 (Bioremediation) 是一種利用生物(主要是微生物,如細菌、真菌)來處理和清除環境污染物的方法。這種技術通過生物的代謝作用,將有害物質轉化為毒性較小或無毒的物質,從而達到淨化環境的目的。
第 II. Term description 11 題3 分
mutualism (3分)
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互利共生 (Mutualism) 是一種生物相互作用,其中兩種或多種不同物種的生物共同生活在一起,並且雙方都從這種關係中獲益。這種關係通常是長期的,並且對參與的物種是必需的,或者至少是有利的。
互利共生的例子包括:
- 菌根 (Mycorrhizae):真菌與植物根系之間的共生,真菌幫助植物吸收水分和礦物質,植物為真菌提供碳水化合物。
第 III. Short answer 1 題5 分
Please explain the difference between antibiotics that are bacteriostatic and bacteriocidal.
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抗生素根據其對細菌的作用方式,可以分為抑菌性抗生素 (bacteriostatic antibiotics) 和殺菌性抗生素 (bactericidal antibiotics)。
- 抑菌性抗生素 (Bacteriostatic Antibiotics):
- 作用:這類抗生素能夠抑制細菌的生長和繁殖,但不直接殺死細菌。它們的作用機制通常是干擾細菌的蛋白質合成(如結合核糖體)、核酸合成(如抑制 DNA 複製或轉錄)或代謝途徑。
- 效果:當抑菌性抗生素存在時,細菌的數量不再增加,處於靜止或緩慢生長狀態。這為宿主的免疫系統爭取了時間,讓免疫系統能夠清除剩餘的細菌。
- 例子:四環黴素 (Tetracyclines)、氯黴素 (Chloramphenicol)、紅黴素 (Erythromycin)、磺胺類藥物 (Sulfonamides)。
第 IV. Long answers 1 題8 分
Compare and contrast the cell walls of Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria in details. (8分)
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革蘭氏陽性菌 (Gram-positive bacteria) 和革蘭氏陰性菌 (Gram-negative bacteria) 是細菌分類學上最重要的兩個基本類群,它們在細胞壁結構上存在顯著差異,這也導致了它們在染色性、對抗生素的敏感性以及對宿主免疫反應方面的不同。
細胞壁結構比較與對比
| 特徵 | 革蘭氏陽性菌 (Gram-positive bacteria) | 革蘭氏陰性菌 (Gram-negative bacteria) |
|---|---|---|
| 肽聚醣層 | 厚層,佔細胞壁乾重的 60-90%。由多層肽聚醣組成。 | 薄層,佔細胞壁乾重的 5-10%。通常只有一層肽聚醣。 |
| 周質空間 (Periplasmic space) | 極小或無。肽聚醣直接與細胞膜接觸。 | 明顯且較大。位於細胞膜和外膜之間,包含一層薄的肽聚醣。 |
| 外膜 (Outer membrane) | 無。 | 有。由脂質雙層構成,外層含有脂多醣 (LPS),內層是磷脂。 |
| 脂多醣 (LPS) | 無。 | 有。位於外膜外層,包含脂質 A (Lipid A)、核心多醣 (core polysaccharide) 和 O 抗原 (O antigen)。是內毒素的來源。 |
| 類脂酸 (Teichoic acids) | 有。結合在肽聚醣或脂類上,稱為胞壁質酸 (wall teichoic acids) 或脂質質酸 (lipoteichoic acids)。帶負電荷,與細胞黏附、離子平衡和細胞壁合成有關。 | 無。 |