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甲組《生物學》考古題與詳解

Question 1

Which of the following types of cells utilize deoxyribonucleic acid (DNA) as their genetic material but do not have their DNA encased within a nuclear envelope? A) animal B) plant C) archaean D) fungi

Accepted Answer

此題主要在考驗學生對原核生物（Prokaryotes）與真核生物（Eukaryotes）在細胞結構上的差異。DNA 作為遺傳物質是所有生命形式的共同特徵，然而，其是否被核膜包圍是區分兩者的關鍵。

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Question 2

Which of the following statements is TRUE?
A) Carbon, hydrogen, oxygen, and calcium are the most abundant elements of living matter.
B) Some naturally occurring elements are toxic to organisms.
C) All life requires the same essential elements.
D) A patient suffering from a goiter should not consume seafood.

Accepted Answer

此題考驗學生對組成生命體的基本元素、元素毒性、生命必需元素以及特定營養素與疾病的理解。

選項分析：
A) 錯誤。構成生命物質最豐富的元素是碳 (C)、氫 (H)、氧 (O) 和氮 (N)，而非鈣 (Ca)。鈣雖然重要，但豐度不如氮。
B) 正確。許多自然界存在的元素，即使是必需元素，在高濃度時也可能對生物體產生毒性。例如，銅、鐵、鋅等，過量都會造成細胞損傷。

Question 3

Which of the following can be attributed to water's high specific heat?
A) Oil and water do not mix well.
B) A lake heats up more slowly than the air around it.
C) Ice floats on water.
D) Sugar dissolves in hot tea faster than in iced tea.

Accepted Answer

此題考驗學生對水之物理化學性質及其生態意義的理解，特別是「高比熱」(high specific heat) 的概念。水的比熱很高，表示要改變其溫度需要吸收或釋放大量的熱能。

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Question 4

A carbon atom has 6 electrons however, its valency is 4. This is because the carbon atom
A) donates its 2 electrons to another atom
B) shares its 2 electrons and bonds with another atom
C) has 4 electrons in its first shell and 2 in the second shell
D) has only 2 electrons in its first shell and 4 in the second shell

Accepted Answer

此題考驗學生對原子結構、電子組態以及價數 (valency) 的理解。碳原子有 6 個電子，其電子組態為 $1s^2 2s^2 2p^2$ 。

選項分析：
A) 碳原子通常不輕易捐獻或接受電子形成離子鍵，而是傾向於共享電子形成共價鍵。
B) 碳原子最外層有 4 個價電子，它會與其他原子共享這 4 個電子，形成 4 個共價鍵，從而達到穩定的八隅體結構。這描述了碳的成鍵方式，但沒有直接解釋為何價數是 4。

Question 5

You would like to lose weight. Which of the following should be your preferred food group? A) Lactose and glucose B) Sucrose and starch C) Starch and fructose D) Cellulose and fructose

Accepted Answer

核心觀念 本題考查醣類的分類、消化能力與可利用熱量。 醣類每克經代謝約提供： $$ 1	ext{ g carbohydrate}\approx 4	ext{ kcal} $$ 但人體是否能獲得這些熱量，取決於醣類是否能被消化成可吸收的小分子。 - 單醣：葡萄糖、果糖，可直接被小腸吸收。 - 雙醣：乳糖、蔗糖，須先水解成單醣。 - 多醣：澱粉可由澱粉酶分解；纖維素則因人體缺乏纖維素酶，無法有效消化。 - 纖維素：屬膳食纖維，可增加飽足感、促進腸道蠕動，且不會像澱粉一樣被人體大量轉換成可吸收葡萄糖。 因此，若題目以「減少可利用熱量」為判斷標準，應優先選擇含有纖維素的選項。 解題方法 逐一判斷各選項中的醣類是否可被人體消化吸收： 1. 含有葡萄糖、果糖等單醣者，可直接吸收並供能。 2. 含有乳糖、蔗糖、澱粉者，雖須先經酵素分解，但最終仍可產生可吸收的單醣。 3. 含有纖維素者，人體缺乏分解 β-1,4-糖苷鍵的纖維素酶，無法將其大量分解為葡萄糖，因此可利用熱量低。 依此判斷，D 選項含有纖維素，最符合減重時增加不可消化纖維、降低可利用熱量的原則。 選項分析 A) Lactose and glucose 乳糖是由葡萄糖與半乳糖組成的雙醣，需經乳糖酶水解後吸收；葡萄糖則可直接吸收。兩者皆能提供可利用熱量，因此不是最適合減重的選項。 此外，乳糖酶缺乏時雖會造成乳糖不耐，但這屬於消化障礙，不能視為健康減重策略。

Question 6

Which of the following would be the most appropriate method to observe the movements of condensed chromosomes during cell division?
A) a hand lens (magnifying glass)
B) standard light microscopy
C) scanning electron microscopy
D) transmission electron microscopy

Accepted Answer

此題考驗學生對不同顯微鏡技術及其應用範圍的理解，特別是觀察細胞內結構動態變化的能力。觀察細胞分裂過程中染色體的移動，需要能夠看到細胞內部結構，並且在一定程度上觀察到動態過程。

選項分析：
A) 放大鏡的解析度不足以觀察到染色體這種微細結構。
B) 標準光學顯微鏡 (standard light microscopy) 具有足夠的解析度來觀察細胞核、染色體等結構。透過染色，可以清晰地看到染色體的形態和位置。連續觀察細胞分裂的過程，就可以看到染色體的移動。

Question 7

Which of the following would likely diffuse through the lipid bilayer of a plasma membrane most rapidly? A) sucrose B) an amino acid C) O2 D) Na+

Accepted Answer

此題考驗學生對細胞膜結構（脂質雙層）以及物質跨膜運輸方式的理解。細胞膜的脂質雙層主要由磷脂質構成，具有疏水的內層和親水的內外層。非極性、小分子物質最容易透過脂質雙層的疏水核心。

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Question 8

A decrease in entropy is associated with which type of reaction? A) dehydration B) catabolic C) depolymerization D) hydrolysis

Accepted Answer

此題考驗學生對熵 (entropy) 的概念以及不同類型化學反應與熵變的關係。熵是衡量系統無序程度的指標，通常情況下，系統從有序趨向無序，熵會增加。反之，從無序趨向有序，熵會減少。

選項分析：
A) 脱水反應 (dehydration reaction)，也稱為縮合反應 (condensation reaction)，通常是將兩個較小的分子結合形成一個較大的分子，並移除一個水分子。這個過程會使系統變得更加有序，因此熵會減少。

Question 9

Which of the following statements about NAD+ is true?
A) NAD+ is reduced to NADH during glycolysis, pyruvate oxidation, and the citric acid cycle.
B) NAD+ has more chemical energy than NADH.
C) NAD+ can donate electrons for use in oxidative phosphorylation.
D) In the absence of NAD+, glycolysis can still function.

Accepted Answer

此題考驗學生對 NAD+ (Nicotinamide adenine dinucleotide) 在細胞代謝中的作用，特別是其作為電子載體的功能。NAD+ 在細胞呼吸的不同階段扮演關鍵角色。

選項分析：
A) 正確。在細胞呼吸過程中，NAD+ 作為氧化劑，接受來自底物的電子和質子，被還原成 NADH。這個過程發生在糖解作用 (glycolysis)、丙酮酸氧化 (pyruvate oxidation) 和檸檬酸循環 (citric acid cycle) 中。
B) 錯誤。

Question 10

Under what conditions do photosynthesis and cellular respiration occur in plants?
A) Photosynthesis and cellular respiration occur only in the light.
B) Photosynthesis occurs only in the light, and cellular respiration occurs only in the dark.
C) Photosynthesis occurs only in the light, and cellular respiration occurs in both the dark and the light.
D) Photosynthesis and cellular respiration occur in both the dark and the light.

Accepted Answer

此題考驗學生對植物光合作用 (photosynthesis) 和細胞呼吸 (cellular respiration) 的條件和發生時間的理解。

Question 11

Which observation suggested to Sutherland the involvement of a second messenger in epinephrine's effect on liver cells?
A) Receptor studies indicated that epinephrine was a ligand.
B) Glycogen breakdown was observed only when epinephrine was administered to intact cells.
C) Glycogen breakdown was observed when epinephrine and glycogen phosphorylase were combined in a cell-free system.
D) Epinephrine was known to have different effects on many types of cells.

Accepted Answer

核心觀念 本題考查 Sutherland 對「第二訊息者（second messenger）」概念的經典研究。 腎上腺素（epinephrine）本身是細胞外訊號分子，無法直接穿過細胞膜作用於肝細胞內的肝醣代謝酵素。其作用流程為： $$ 	ext{腎上腺素} ightarrow 	ext{細胞膜受體} ightarrow 	ext{腺苷酸環化酶} ightarrow 	ext{cAMP} ightarrow 	ext{蛋白激酶 A} ightarrow 	ext{肝醣磷酸化酶活化} ightarrow 	ext{肝醣分解} $$ 其中，cAMP 是由細胞膜上的第一訊息者受體刺激後，在細胞內產生的第二訊息者。它負責將細胞外的腎上腺素訊號傳遞至細胞內。 解題方法 判斷關鍵在於比較「完整細胞」與「無細胞系統」的實驗結果。 若腎上腺素能直接活化肝醣磷酸化酶，則將腎上腺素與肝醣磷酸化酶放入細胞外的無細胞系統中，理應也能觀察到肝醣分解。 但實驗顯示，只有在完整肝細胞中加入腎上腺素，才會發生肝醣分解。這表示腎上腺素不是直接作用於肝醣磷酸化酶，而是必須透過完整細胞中的膜受體及細胞內成分，產生某種中介訊號。後續研究確認此中介訊號為 cAMP。 因此，最能支持第二訊息者存在的觀察是： 腎上腺素只有作用於完整細胞時，才會引起肝醣分解。 選項分析 A) Receptor studies indicated that epinephrine was a ligand. 此敘述本身正確：腎上腺素是可與特定受體結合的配體（ligand）。 但「腎上腺素是配體」只說明它能與受體結合，不能直接證明細胞內還存在另一個負責傳遞訊號的第二訊息者。因此不是本題所問的關鍵觀察。 B) Glycogen breakdown was observed only when epinephrine was administered to intact cells.

Question 12

Metaphase is characterized by A) alignment of chromosomes on the equator of the cell B) separation of the centromeres C) cytokinesis D) separation of sister chromatids

Accepted Answer

此題考驗學生對細胞有絲分裂 (mitosis) 各個時期的特徵的掌握。中期 (Metaphase) 是有絲分裂的一個關鍵階段。

選項分析：
A) 正確。在中期，所有染色體（每個染色體由兩個姐妹染色單體組成）都排列在細胞的赤道板（equator）上，這是一個想像中的平面。

Question 13

Quaking aspen trees can send out underground stems for asexual reproduction. Sexual reproduction is not as common, but when it does happen, the haploid gametes have 19 chromosomes. How many chromosomes are in the cells of the underground stems?
A) 9
B) 10
C) 19
D) 38

Accepted Answer

此題考驗學生對有性生殖和無性生殖、染色體套數（單倍體與二倍體）的理解。

題目資訊：

地下莖是透過無性生殖產生，無性生殖的後代與親代遺傳物質相同，因此染色體套數也相同。
單倍體 (haploid) 的配子 (gametes) 有 19 條染色體。配子是透過減數分裂產生，因此其染色體套數為 n。

Question 14

Skin color in a certain species of fish is inherited by a single gene with four different alleles. How many different types of gametes would be possible in this organism? A) 2 B) 4 C) 8 D) 16

Accepted Answer

核心觀念 單一基因座具有四種不同等位基因時，配子在減數分裂後，每個配子只會攜帶該基因座的一個等位基因。因此，配子類型數等於該基因座可傳遞的等位基因種類數。 設四種等位基因為 $A1、A2、A3、A4$，則可能形成的配子為： $$ A1,\ A2,\ A3,\ A4 $$ 共有 $4$ 種。 解題方法 題目指出： - 只有一個基因控制魚的體色； - 此基因具有四種等位基因； - 配子為單套染色體，對單一基因座只帶有一個等位基因。 因此，每一種等位基因都能代表一種配子類型： $$ 	ext{配子類型數}=	ext{等位基因種類數}=4 $$ 所以正確答案為 B。 選項分析

Question 15

Cinnabar eye color is a sex-linked, recessive characteristic in fruit flies. If a female
having cinnabar eyes is crossed with a wild-type male, what percentage of the F1
males will have cinnabar eyes?
A) 0%
B) 25%
C) 50%
D) 100%

Accepted Answer

此題考驗學生對性聯遺傳 (sex-linked inheritance) 和隱性性狀 (recessive trait) 的理解。

題目資訊：

硃砂眼 (cinnabar eye color) 是性聯隱性性狀。在果蠅中，與性聯遺傳相關的基因通常位於 X 染色體上。
設控制硃砂眼顏色的基因位在 X 染色體上，隱性等位基因用 $X^c$ 表示，顯性（野生型）等位基因用 $X^+$ 表示。
雌性個體性染色體為 XX，雄性個體為 XY。
雌性親本患有硃砂眼，由於是隱性性狀，其基因型必須是 $X^c X^c$ 。
雄性親本是野生型 (wild-type)，其基因型為 $X^+ Y$ 。

Question 16

Thymine makes up 28% of the nucleotides in a sample of DNA from an organism. Approximately what percentage of the nucleotides in this sample will be guanine? A) 8% B) 16% C) 22% D) 72%

Accepted Answer

此題考驗學生對 DNA 雙螺旋結構的規則，即 Chargaff's rules 的理解。Chargaff's rules 指出，在雙鏈 DNA 中，腺嘌呤 (A) 的含量等於胸腺嘧啶 (T) 的含量，鳥糞嘌呤 (G) 的含量等於胞嘧啶 (C) 的含量。也就是 A=T 和 G=C。同時，A+T 的總含量約等於 G+C 的總含量，且 A+T+G+C = 100%。

題目資訊：
DNA 樣本中，胸腺嘧啶 (T) 的含量為 28%。

Question 17

Which of the following molecular structures contain codons? A) a protein B) mRNA C) tRNA D) rRNA

Accepted Answer

此題考驗學生對基因表達過程中遺傳密碼 (genetic code) 的載體及其在轉錄和轉譯中的作用的理解。密碼子 (codon) 是 mRNA 上連續的三個核苷酸序列，它決定了蛋白質合成時要加入哪個胺基酸。

選項分析：
A) 蛋白質 (protein) 是胺基酸組成的多肽鏈，其結構由 mRNA 的密碼子決定，但蛋白質本身不含密碼子。

Question 18

According to the lac operon model proposed by Jacob and Monod, what is
predicted to occur if the operator is removed from the operon?
A) The lac operon would be transcribed continuously.
B) Only lacz would be transcribed.
C) Only lacy would be transcribed.
D) Galactosidase permease would be produced, but would be incapable of
transporting lactose.

Accepted Answer

此題考驗學生對原核生物操縱子 (operon) 模型，特別是乳糖操縱子 (lac operon) 的調控機制，以及操作子 (operator) 在其中的作用。

乳糖操縱子的調控機制：

操縱子包含啟動子 (promoter)、操作子 (operator)、結構基因 (structural genes, lacZ, lacY, lacA) 和調節基因 (regulatory gene, lacI)。
調節基因 lacI 編碼阻遏蛋白 (repressor)。
在沒有乳糖的情況下，阻遏蛋白與操作子結合，阻止 RNA 聚合酶接近啟動子，從而抑制基因的轉錄。
當乳糖存在時，乳糖（或其衍生物如異乳糖 Alolactose）會與阻遏蛋白結合，使其構象改變，無法與操作子結合。此時，RNA 聚合酶可以結合到啟動子並進行轉錄。

Question 19

Which of the following events or characteristics accounts for someone who has
had regular herpesvirus-mediated cold sores or genital sore flare-ups?
A) reinfection by a closely related herpesvirus of a different strain
B) reinfection by the same herpesvirus strain
C) copies of the herpesvirus genome permanently maintained in host nuclei
D) copies of the herpesvirus genome permanently maintained in host cell
cytoplasm

Accepted Answer

此題考驗學生對疱疹病毒 (herpesvirus) 感染的特點，特別是其潛伏感染 (latent infection) 和復發 (recurrence) 機制的理解。

疱疹病毒感染的特點：

疱疹病毒感染後，通常不會被完全清除，而是會進入潛伏狀態。
潛伏的病毒基因組會被保存在宿主細胞的細胞核內。
在某些誘因（如壓力、免疫力下降、感染、創傷等）下，潛伏的病毒會重新活化，開始複製，導致症狀復發。

Question 20

Select the appropriate condition to determine if the plasmid has entered the E. coli
bacterial cell.
A) nutrient broth to which no antibiotic has been added
B) water to which ampicillin has been added
C) nutrient broth to which ampicillin has been added
D) nutrient broth to which other resistant bacteria have been added

Accepted Answer

此題考驗學生對基因轉殖 (gene transfer) 和細菌篩選 (bacterial selection) 的基本原理的理解，特別是利用抗生素抗性基因進行篩選。

在基因轉殖實驗中，通常會將一個帶有目標基因和一個抗生素抗性基因（例如 ampicillin resistance gene）的質體 (plasmid) 轉入大腸桿菌 (E. coli)。為了篩選出成功轉入質體的細菌，需要創造一個條件，只有攜帶質體的細菌才能存活。

Question 21

After finding a new medicinal plant, a pharmaceutical company decides to
determine if the plant has genes similar to those of other known medicinal plants.
What would annotation of the genome of this plant allow the company to
determine?
A) what proteins are produced by the plant
B) what mRNA transcripts are produced by the plant
C) identify genes and determine their functions
D) identify the location of mRNA within the plant cells

Accepted Answer

此題考驗學生對基因組註釋 (genome annotation) 的概念及其在生物醫藥研究中的應用。基因組註釋是指對基因組序列進行分析，識別出基因、預測其產物（蛋白質或 RNA）以及推斷其功能。

選項分析：
A) 確定蛋白質的生產需要進一步的實驗，例如蛋白質組學 (proteomics) 分析。基因組註釋主要預測基因產物，但不直接確定蛋白質的實際生產情況。

Question 22

For which one of the following observations were both Lamarck's hypothesis and
Darwin's hypothesis in complete agreement?
A) Use and disuse of organs determines their size in progeny.
B) Gradual evolutionary change explains why organisms are well-suited
to their environments.
C) Acquired characteristics are inherited.
D) More complex species are descended from less complex species.

Accepted Answer

核心觀念 本題比較拉馬克（Lamarck）與達爾文（Darwin）演化學說的共同點與差異。 兩者皆接受「物種會隨時間發生改變」以及「生物具有適應環境的特徵」；主要差異在於演化機制： - 拉馬克：器官的用進廢退，以及後天獲得性狀的遺傳。 - 達爾文：族群中原本存在遺傳變異，自然選擇保留有利變異，使適應性特徵逐代增加。 因此，判斷關鍵在於選項描述的是兩者共同接受的演化結果，還是只有其中一種學說的機制。 解題方法 逐項區分「共同結論」與「特定機制」： 1. 若涉及用進廢退或後天性狀遺傳，屬於拉馬克學說的特色。 2. 若涉及自然選擇、遺傳變異或適者生存，屬於達爾文學說的特色。 3. 若只描述生物會逐漸演化並形成適應，則可能是兩者共同的觀點。 兩者都認為生物並非永遠固定不變，且生物與環境之間的高度適應可由逐代演化形成。因此符合題意的是 B。 選項分析 A) Use and disuse of organs determines their size in progeny. 「器官的使用與否決定後代器官大小。」 這是拉馬克的用進廢退說。拉馬克認為，經常使用的器官會發達，不使用的器官會退化，而且這種變化可以傳給後代。 達爾文的自然選擇並不主張個體因使用某器官而使該器官的變化直接遺傳給後代。自然選擇是族群中既有的遺傳變異經由生存與繁殖差異逐代累積。因此兩者並非完全一致，錯誤。 B) Gradual evolutionary change explains why organisms are well-suited to their environments. 「漸進式的演化變化可以解釋生物為何適合其環境。」

Question 23

Which statement about variation is true?
A) All phenotypic variation is the result of genotypic variation.
B) All genetic variation produces phenotypic variation.
C) All nucleotide variability results in neutral variation.
D) All new alleles are the result of nucleotide variability.

Accepted Answer

此題考驗學生對遺傳變異 (genetic variation) 和表型變異 (phenotypic variation) 之間關係的理解。

選項分析：
A) 錯誤。表型變異（個體外在可觀察到的性狀差異）是由基因型（遺傳組成）和環境因素共同作用的結果。有些表型變異可能與基因型無關，例如由於環境因素造成的差異（如營養不良導致的生長緩慢）。
B) 錯誤。並非所有的基因變異都會導致表型上的差異。例如，位於非編碼區的變異，或者在編碼區但改變的密碼子恰好編碼相同的胺基酸（同義突變），可能不會引起表型變化。

Question 24

Which of the following statements describes mechanical isolation prezygotic
barrier?
A) two species live in different habitats
B) two species mate at different times
C) two species share courtship activities
D) two snails have shells that spiral in different directions

Accepted Answer

此題考驗學生對生殖隔離 (reproductive isolation) 機制，特別是交配前隔離 (prezygotic isolation) 機制的理解。機械隔離 (mechanical isolation) 是一種生殖隔離，指由於生殖器官結構不匹配而導致的交配困難或不可能。

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Question 25

In 2013, researchers constructed a vesicle with replicated RNA. Why was this
significant evidence for abiotic origin of life?
A) RNA molecules could pass on information to their "daughters."
B) RNA molecules were not able to replicate.
C) RNA would be used up by protocells.
D) RNA is a stable repository.

Accepted Answer

此題考驗學生對「RNA 世界假說」(RNA world hypothesis) 的理解，以及該假說與生命起源的關聯。RNA 世界假說認為，在早期地球上，RNA 不僅能儲存遺傳信息，還能催化化學反應（具有核酶 Ribozyme 的功能），因此是早期生命形式的主要分子。

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Question 26

Carolus Linnaeus believed that species remained fixed in the form in which they
had been created. Linnaeus would have been uncomfortable with
A) a hierarchical classification scheme
B) taxonomy
C) phylogenies
D) nested, increasingly inclusive categories of organisms

Accepted Answer

此題考驗學生對林奈 (Carolus Linnaeus) 的生物分類學思想以及他所處時代的觀念的理解。林奈是現代生物分類學的奠基人，他相信物種是固定不變的（固定論，fixity of species），是上帝創造的。

選項分析：
A) 分級分類系統 (hierarchical classification scheme) 是林奈分類學的核心，他建立了界、門、綱、目、科、屬、種的層級結構，因此他不會對此感到不適。

Question 27

Jams, jellies, preserves, honey, and other foods with high sugar content hardly ever
become contaminated by bacteria, even when the food containers are left open at
room temperature. This is because bacteria that encounter such an environment
A) undergo death as a result of water loss from the cell
B) are unable to metabolize the glucose or fructose, and thus starve to death
C) are obligate anaerobes
D) are unable to swim through these thick and viscous materials

Accepted Answer

此題考驗學生對高滲透壓環境對微生物影響的理解。高糖食物（如果醬、蜂蜜）具有非常高的溶質濃度，這意味著它們的滲透壓很高。

選項分析：
A) 正確。高糖環境是高滲透壓環境。當細菌處於高滲透壓環境中時，由於滲透作用 (osmosis)，細胞內的水分會大量流失到細胞外，導致細胞脫水 (dehydration)，新陳代謝受阻，甚至死亡。
B) 錯誤。

Question 28

All protists are A) unicellular B) eukaryotic C) symbionts D) mixotrophic

Accepted Answer

此題考驗學生對原生生物 (protists) 的基本特徵的理解。原生生物是一類真核生物，它們在演化上是多樣的，涵蓋了許多不同的類群。

選項分析：
A) 錯誤。雖然大多數原生生物是單細胞的，但也有一些是多細胞的，例如某些藻類。
B) 正確。

Question 29

The most direct ancestors of land plants were probably
A) kelp (brown alga) that formed large beds near the shorelines
B) green algae
C) photosynthesizing prokaryotes (cyanobacteria)
D) liverworts and mosses

Accepted Answer

此題考驗學生對植物演化歷史的理解，特別是陸生植物的起源。

目前的演化學證據表明，陸生植物是從水生藻類演化而來的。其中，綠藻 (green algae) 被認為是陸生植物最直接的祖先。

選項分析：
A) 褐藻 (kelp) 屬於大型藻類，但與陸生植物的親緣關係較遠。
B) 正確。綠藻（特別是其中的輪藻綱 Charophyceae）在細胞結構、生殖方式以及 DNA 序列上與陸生植物有著高度的相似性，被認為是陸生植物最親近的

Question 30

In seed plants, which of the following is part of a pollen grain and has a function most like that of the seed coat? A) sporophyll B) sporopollenin C) stigma D) sporangium

Accepted Answer

此題考驗學生對種子植物 (seed plants) 生殖結構的理解，特別是花粉粒 (pollen grain) 的組成及其功能，以及種子 (seed) 的結構。

種子由種皮 (seed coat) 和胚 (embryo) 組成。種皮由珠被 (integuments) 發育而來，主要功能是保護胚。

花粉粒是雄配子體，其外壁由一層堅韌的物質組成，稱為孢粉素 (sporopollenin)。孢粉素具有極高的抗化學降解和抗物理破壞的能力，能夠保護花粉粒免受乾燥、紫外線和微生物的侵害，使其能夠在空氣中傳播並到達雌蕊。

Question 31

A fungal spore germinates, giving rise to a mycelium that grows outward into the
soil surrounding the site where the spore originally landed. Which of the following
accounts for the fungal movement, as described here?
A) karyogamy
B) mycelial flagella
C) breezes distributing spores
D) cytoplasmic streaming in hyphae

Accepted Answer

此題考驗學生對真菌生長和運動方式的理解。題目描述的是菌絲體 (mycelium) 的生長，而不是孢子的移動。

選項分析：
A) 載核配子結合 (karyogamy) 是真菌有性生殖過程的一部分，指兩個細胞核的融合，與菌絲體的生長和移動無關。
B) 菌絲體沒有鞭毛 (flagella)。鞭毛是某些單細胞生物（如某些藻類、原生動物）和生殖細胞（如精子）用於運動的結構。

Question 32

Which of the following is (are) unique to animals? A) the structural carbohydrate, chitin B) nervous system signal conduction and muscular movement C) heterotrophy D) flagellated gametes

Accepted Answer

此題考驗學生對動物界 (Animalia) 相對於其他生物界（植物、真菌、原生生物）的獨特特徵的理解。

選項分析：
A) 幾丁質 (chitin) 是一種結構性多醣，它不僅存在於動物（例如昆蟲的外骨骼、真菌的細胞壁），也存在於某些植物（如藻類）。因此，它不是動物獨有的。
B) 正確。

Question 33

Which of the following is most likely to be aquatic? A) filter feeder B) mass feeder C) deposit feeder D) fluid feeder

Accepted Answer

此題考驗學生對不同攝食策略 (feeding strategies) 與其生存環境的關聯。

選項分析：
A) 濾食者 (filter feeder) 通過過濾水中的懸浮顆粒（如浮游生物、有機碎屑）來獲取食物。這種攝食方式在水中非常常見，例如鯨魚、貝類、珊瑚等。
B) 大量攝食者 (mass feeder) 是指攝取大量泥土或沉積物，然後從中篩選出可食用的有機物的生物，例如某些蠕蟲。這種方式也常見於水底沉積物中。

Question 34

Which of the following is a characteristic of all chordates at some point during their life cycle? A) jaws B) post-anal tail C) four-chambered heart D) vertebrae

Accepted Answer

此題考驗學生對脊索動物門 (Chordata) 的基本特徵的理解。脊索動物門的動物在生命週期的某個階段都具有以下四個基本特徵：

脊索 (notochord)：一根柔軟的、棒狀的結構，位於消化道腹側和神經索背側，提供支撐。
背側中空神經索 (dorsal hollow nerve cord)：位於脊索的背側，發育成中樞神經系統。
咽裂 (pharyngeal slits)：位於咽部兩側的裂縫，在水生脊索動物中用於呼吸，在陸生脊索動物中可能只在胚胎期出現，並可能發育成其他結構。
肛後尾 (post-anal tail)：消化道的末端超過肛門的尾部。

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Question 35

Strawberries have modified horizontal shoots growing along the surface, which are referred to as A) rhizomes B) tubers C) stolons D) rhizoids

Accepted Answer

此題考驗學生對植物形態學，特別是草莓（一種常見植物）的匍匐莖的認識。 草莓的地上匍匐莖是其無性繁殖的重要結構。

Question 36

Why do most angiosperms have alternate phyllotaxy, with leaf emergence at an
angle of 137.5° compared to leaves above and below?
A) to allow maximum exposure to light
B) to promote a leaf area index above 8
C) to reduce shading of lower leaves
D) to allow maximum exposure to light and to reduce shading of lower leaves

Accepted Answer

此題考驗學生對植物葉序 (phyllotaxy) 的功能和演化意義的理解。葉序是指葉片在莖上的排列方式。大多數被子植物採用互生葉序 (alternate phyllotaxy)，其中葉片以螺旋狀排列，每個節上只有一個葉。137.5° 的角度（黃金角）是這種螺旋排列的常見角度。

這種特殊的葉片排列方式是為了最大化地接收陽光，同時避免葉片相互遮蔽。

Question 37

The highest amount of oxygen will be found in soils containing large amounts of A) clay B) sand C) gravel D) silt

Accepted Answer

此題考驗學生對土壤結構、通氣性與氧氣含量的關係的理解。土壤中的氧氣主要來自空氣，通過土壤孔隙擴散到土壤中，供土壤微生物和植物根系呼吸。

選項分析：
A) 黏土 (clay) 顆粒非常細小，孔隙也極小，導致土壤通氣性差，氧氣難以擴散。
B) 正確。

Question 38

A summer occupation in the Corn Belt states is de-tasseling the corn: removing
unwanted male flowers so that female flowers on the same plant are pollinated by
the desired pollen for the hybrid corn. What does this tell you about corn? The
flowers are
A) perfect and the plant is dioecious
B) perfect and the plant is monoecious
C) imperfect and the plant is dioecious
D) imperfect and the plant is monoecious

Accepted Answer

此題考驗學生對植物花朵類型（完全花/不完全花）和單性/雌雄同株/雌雄異株的理解。

題目資訊：

玉米田的夏季工作是「去雄」(de-tasseling)，即移除不需要的雄花。
這樣做是為了讓同一植株上的雌花能被預期的花粉授粉，以培育雜交玉米。
這暗示了玉米植株上同時存在雄花和雌花，並且它們是分開的（不是同一朵花同時包含雄蕊和雌蕊）。

Question 39

Plant hormones
A) in plant cells naturally exist in very large amounts
B) change their shape in response to stimulus
C) are unable to move from one cell to another
D) affect only cells with the appropriate receptor

Accepted Answer

此題考驗學生對植物激素 (plant hormones) 的基本性質的理解。植物激素是植物體內調節生長發育和響應環境變化的化學信號分子。

選項分析：
A) 錯誤。植物激素通常在非常低的濃度下就能發揮作用，它們是微量調節物質。
B) 錯誤。

Question 40

Penguins, seals, and tuna have body forms that permit rapid swimming, because A) all share a recent common ancestor B) all of their bodies have been compressed since birth by intensive underwater pressures C) the shape is a convergent evolutionary solution, which reduces drag while swimming D) this is the only shape that will allow them to maintain a constant body temperature in water

Accepted Answer

此題考驗學生對趨同演化 (convergent evolution) 概念的理解。趨同演化是指不同物種由於適應相似的環境或生態位，而獨立演化出相似的形態或功能。 選項分析： A) 企鵝（鳥類）、海豹（哺乳類）和鮪魚（魚類）是三個非常不同的類群，它們的演化關係很遠，並沒有一個「近期」的共同祖先能解釋它們相似的體型。

Question 41

Which of the following is a difference between vitamins and minerals? A) Vitamins are involved in regulating enzyme activity, but minerals are not. B) Vitamins are organic molecules, but minerals are inorganic molecules. C) Minerals are obtained by an animal through dietary sources, but vitamins are made by the animal. D) Vitamins and minerals are only obtained by digesting plants.

Accepted Answer

此題考驗學生對維生素 (vitamins) 和礦物質 (minerals) 的基本區別的理解。 選項分析： A) 錯誤。雖然許多維生素是酶的輔助因子 (cofactors) 或輔酶 (coenzymes)，參與調節酶的活性，但某些礦物質（如鎂、鋅、鐵等）也是酶的輔助因子，對酶的活性至關重要。 B) 正確。維生素是含有碳的有機分子，通常結構複雜。

Question 42

In which of the following organisms does blood flow from the pulmocutaneous circulation to the heart before circulating through the rest of the body? A) annelids B) fishes C) frogs D) insects

Accepted Answer

此題考驗學生對不同類別動物循環系統的理解，特別是兩棲動物的肺皮膚循環。 循環系統的類型： - 單循環 (single circulation)：魚類。血液從心臟出發，流經鰓，然後直接流向身體其他部位，再回到心臟。心臟只有一個心房和一個心室。 - 雙循環 (double circulation)：包括肺循環 (pulmonary circulation) 和體循環 (systemic circulation)。 - 兩棲動物 (amphibians)：具有三腔心（兩個心房，一個心室）。血液從心臟流向肺部（肺皮膚循環，pulmocataneous circulation），然後回到心臟的另一個心房，再與流回心臟的體循環血液混合，最後由單一心室排出到身體。

Question 43

The cells and signaling molecules involved in the initial stages of the inflammatory response are A) phagocytes and cytokines B) dendritic cells and interferons C) mast cells and histamines D) lymphocytes and interferons

Accepted Answer

核心觀念 本題考查先天性免疫中「急性發炎反應」的啟動者及其主要訊號分子。 組織受傷或遭受病原體侵入時，組織內的肥大細胞（mast cells）會迅速活化，釋放組織胺（histamine）。組織胺主要造成： - 鄰近微血管擴張，使局部發紅、發熱。 - 微血管通透性增加，使血漿與免疫細胞較容易離開血管，造成腫脹。 - 促進後續吞噬細胞與其他免疫細胞進入感染部位。 因此，「肥大細胞＋組織胺」是急性發炎初期最具代表性的細胞與訊號分子組合。 解題方法 判斷本題可分成兩步： 1. 先確認題目關鍵字是 initial stages of the inflammatory response，也就是「發炎反應的初始階段」。 2. 將各選項中的細胞與訊號分子配對，辨認其主要免疫功能。 發炎初期需要一種能在組織中快速感知損傷、並立即改變微血管狀態的機制。肥大細胞原本就分布於結締組織及血管附近，活化後可迅速釋放組織胺，符合「初始階段」與「快速反應」兩項條件。 選項分析 A) phagocytes and cytokines 錯誤。吞噬細胞包括嗜中性球、巨噬細胞等，確實能參與發炎，也能釋放細胞激素（cytokines），例如 TNF、IL-1 與 IL-6。然而，吞噬細胞大量募集及活化通常是發炎反應啟動後的後續階段；細胞激素也不是本題所指最典型、最早造成血管通透性改變的訊號分子。急性發炎初期的經典配對是肥大細胞與組織胺。 B) dendritic cells and interferons

Question 44

Single-celled Paramecium live in pond water (a hypotonic environment relative to the cytosol). They have a structural feature, a contractile vacuole, which enables them to osmoregulate. If sucrose or saline was added to the pond water in different concentrations (in millimolars, mM), under which conditions would you expect the contractile vacuole to be most active? A) 0.0 mM sucrose B) 0.05 mM saline C) 0.08 mM sucrose D) 1.0 mM saline

Accepted Answer

此題考驗學生對滲透調節 (osmoregulation) 和原生生物（草履蟲 Paramecium）的滲透調節機制（收縮泡 contractile vacuole）的理解。 草履蟲生活在淡水（低滲透壓環境），細胞質的滲透壓高於周圍環境。因此，水會不斷滲透進入細胞。收縮泡的作用是收集細胞內多餘的水分，並將其排出細胞外，以維持細胞的滲透平衡。 收縮泡的活動頻率與細胞內水分進入的速率有關。水分進入的速率取決於細胞內外的滲透壓差。當外部滲透壓升高時，滲透壓差減小，水分進入細胞的速度減慢，收縮泡的活動頻率也會減慢。反之，當外部滲透壓降低時（相對於細胞質），水分進入速度加快，收縮泡需要更頻繁地工作來排出多餘的水分。

Question 45

What is the only type of chemical signal that does not alter the physiology of the animal producing that signal? A) neural B) paracrine C) neuroendocrine D) pheromones

Accepted Answer

此題考驗學生對動物體內不同類型化學信號的理解，特別是其作用對象和生理影響。 化學信號的類型： - 內分泌信號 (endocrine signals)：激素由內分泌腺分泌，進入血液循環，作用於遠處的靶細胞。 - 旁分泌信號 (paracrine signals)：細胞分泌的信號分子作用於鄰近的靶細胞。 - 自泌信號 (autocrine signals)：細胞分泌的信號分子作用於自身。 - 神經遞質 (neurotransmitters)：神經元釋放的信號分子，作用於突觸間隙的靶細胞。 - 神經內分泌信號 (neuroendocrine signals)：神經元釋放的信號分子（類似激素），進入血液循環。

Question 46

Which of the following organisms reproduces by fission? A) lamprey B) bluefin tuna C) whiptail lizards D) stony corals

Accepted Answer

此題考驗學生對不同動物繁殖方式的理解。分裂 (fission) 是一種無性生殖方式，指一個生物體分裂成兩個或多個大小相似的子代。這種生殖方式主要見於單細胞生物（如細菌、變形蟲）和某些無脊椎動物。 選項分析： A) 七鰓鰻 (lamprey) 是無顎類魚類，通過有性生殖繁殖。 B) 藍鰭金槍魚 (bluefin tuna) 是魚類，通過有性生殖繁殖。

Question 47

Contact of a sea urchin egg with signal molecules on sperm causes the egg to undergo a brief A) mitosis B) membrane depolarization C) vitellogenesis D) acrosomal reaction

Accepted Answer

此題考驗學生對海膽 (sea urchin) 受精過程的理解，特別是精子與卵子接觸後卵子產生的早期反應。 海膽的受精過程是生物學中研究得比較透徹的例子。當精子與卵子表面的受體結合後，會引發卵子的一系列反應，以阻止多精入卵 (polyspermy)。 選項分析： A) 有絲分裂 (mitosis) 是細胞分裂過程，發生在受精卵開始發育後，而不是精卵接觸後的早期反應。 B) 正確。

Question 48

If you experimentally increase the concentration of Na+ outside a cell while maintaining other ion concentrations as they were, what would happen to the cell's membrane potential? A) The membrane potential would become more negative. B) The membrane potential would become more positive. C) The membrane potential would be unaffected. D) The answer depends on the thermodynamic potential.

Accepted Answer

核心觀念 本題考查離子濃度梯度、Nernst 平衡電位與細胞膜電位的關係。 對於帶正電的鈉離子，Nernst 方程式為： $$ E{\mathrm{Na}}=\frac{RT}{F}\ln\left(\frac{[\mathrm{Na^+}]{\mathrm{out}}}{[\mathrm{Na^+}]{\mathrm{in}}}\right) $$ 其中 $E{\mathrm{Na}}$ 是鈉離子的平衡電位。當細胞外鈉離子濃度增加，而細胞內鈉離子濃度維持不變時，濃度比值 $$ \frac{[\mathrm{Na^+}]{\mathrm{out}}}{[\mathrm{Na^+}]{\mathrm{in}}} $$ 上升，因此 $E{\mathrm{Na}}$ 會變得更正。 細胞實際的膜電位取決於多種離子的濃度與膜通透性，可用 Goldman-Hodgkin-Katz 方程式表示。只要細胞膜對 $Na^+$ 具有一定通透性，$Na^+$ 平衡電位變得更正，就會使膜電位向正值方向移動，產生去極化。 解題方法 題目指定： - 細胞外 $Na^+$ 濃度增加； - 其他離子濃度維持不變。 由 Nernst 方程式可知： $$ E{\mathrm{Na}}\propto \ln\left(\frac{[\mathrm{Na^+}]{\mathrm{out}}}{[\mathrm{Na^+}]{\mathrm{in}}}\right) $$ 因為 $[\mathrm{Na^+}]{\mathrm{out}}$ 增加，所以： $$ E{\mathrm{Na}}\uparrow $$ 鈉離子的平衡電位變得更正。細胞膜在生理狀態下通常具有一定的鈉離子通透性，因此鈉離子外流入細胞的電化學驅動力增強，膜內正電性增加，膜電位變得較不負，即發生去極化。

Question 49

Preparation for the fight-or-flight response includes activation of the nervous system A) sympathetic B) somatic C) central D) parasympathetic

Accepted Answer

此題考驗學生對自主神經系統 (autonomic nervous system) 的「戰鬥或逃跑」(fight-or-flight) 反應的理解。 自主神經系統包括兩個主要分支： - 交感神經系統 (sympathetic nervous system)：負責應對壓力、緊急情況，引起「戰鬥或逃跑」反應，如心率加快、血壓升高、瞳孔放大、消化抑制等。 - 副交感神經系統 (parasympathetic nervous system)：負責維持身體的「休息和消化」狀態，如心率減慢、消化促進等。

Question 50

A given photon of light may trigger an action potential with thousands of times more energy because the signal strength is amplified by A) the receptor B) ion channels C) a signal transduction pathway D) triggering several receptors at once

Accepted Answer

此題考驗學生對視覺傳導過程中信號放大的機制。 在視覺傳導中，光子首先被視網膜感光細胞（視桿細胞或視錐細胞）中的光色素（如視紫質 rhodopsin）吸收。一個光子可以激活一個視紫質分子，然後通過一個信號轉導通路 (signal transduction pathway)，最終導致一個離子通道的關閉，從而產生一個電信號。 這個過程的關鍵在於信號的級聯放大。一個被激活的光色素分子可以激活多個 G 蛋白，每個 G 蛋白又可以激活一個酶（磷酸二酯酶 PDE），PDE 則水解大量的 cGMP。cGMP 的減少導致細胞膜上的鈉離子通道關閉。

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甲組《生物學》

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第 45 題

第 46 題

第 47 題

第 48 題

核心觀念

解題方法

第 49 題

第 50 題

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