109 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《生物學》
第 1 題
- One primary advantage of light microscopy over electron microscopy is that
A) light microscopy provides for higher magnification than electron microscopy
B) light microscopy provides for higher resolution than electron microscopy
C) light microscopy allows the visualization of dynamic processes in living cells
D) light microscopy provides higher contrast than electron microscopy
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此題考驗對於光學顯微鏡與電子顯微鏡優缺點的理解。光學顯微鏡的解析度（resolution）較低，但其優勢在於能夠觀察活細胞的動態過程，因為其操作條件相對溫和，不像電子顯微鏡需要將樣本固定、脫水並置於真空環境，這會導致細胞死亡且無法觀察其動態
第 2 題
Which of the following is the most common pathway taken by a newly synthesized protein that will be secreted by a cell?
A) rough ER → Golgi → transport vesicle → nucleus
B) Golgi → rough ER → lysosome → transport vesicle → plasma membrane
C) rough ER → Golgi → transport vesicle → plasma membrane
D) rough ER → lysosome → transport vesicle → plasma membrane
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此題考驗對細胞分泌蛋白合成與運輸途徑的理解。分泌蛋白（secretory proteins）是在粗糙內質網（rough ER）上合成，然後經過高爾基體（Golgi apparatus）進一步修飾和分選，最後透過運輸囊泡（transport vesicle）運送至細胞膜（pla
第 3 題
Cell membranes have distinct inside and outside faces. Which of the following statements is the most likely explanation for the membrane's asymmetrical nature?
A) Since the cell membrane forms a border between one cell and another in tightly packed tissues such as epithelium, the membrane must be asymmetrical.
B) Since cell membranes communicate signals from one organism to another, the cell membranes must be asymmetrical.
C) The two sides of a cell membrane face different environments and carry out different functions.
D) Proteins only function on the cytoplasmic side of the cell membrane, which results in the membrane's asymmetrical nature.
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細胞膜的兩側（面向細胞質的一側和面向細胞外或細胞間隙的一側）具有不同的化學組成和功能，因此呈現不對稱性。這種不對稱性源於細胞膜的兩側暴露於不同的微環境，並執行不同的生理功能。例如，細胞膜外側有糖萼（glycocalyx），參與細胞識別和保護；
第 4 題
Celery stalks that are immersed in fresh water for several hours become stiff. Similar stalks left in a 0.15 M salt solution become limp. From this we can deduce that the fresh water
A) and the salt solution are both hypertonic to the cells of the celery stalks
B) is hypotonic and the salt solution is hypertonic to the cells of the celery stalks
C) is hypertonic and the salt solution is hypotonic to the cells of the celery stalks
D) is isotonic and the salt solution is hypertonic to the cells of the celery stalks
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此題考驗對滲透作用（osmosis）和細胞張力（turgor）的理解。植物細胞浸泡在低溶質濃度的溶液中（如淡水）會吸水膨脹，細胞壁限制其過度膨脹，從而產生膨壓（turgor pressure），使細胞變得堅挺。
第 5 題
Which of the following types of reactions would decrease the entropy within a cell?
A) anabolic reactions
B) hydrolysis
C) digestion
D) catabolic reactions
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熵（entropy）是衡量系統無序程度的指標。根據熱力學第二定律，孤立系統的熵會隨時間增加。在細胞內，生物體的生命活動需要維持高度有序的結構，這意味著細胞傾向於降低局部熵。然而，為了維持低熵狀態，細胞必須消耗能量，並將增加的熵釋放到環境中。
第 6 題
Which of the following conditions may be overcome by increasing the substrate concentration in an enzymatic reaction with a fixed amount of enzyme?
A) the need for a coenzyme
B) allosteric inhibition
C) noncompetitive inhibition
D) competitive inhibition
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此題考驗對酶動力學（enzyme kinetics）的理解，特別是不同類型抑制作用的特點。當酶的量固定時，增加受質（substrate）濃度可以克服某些類型的抑制作用。
選項 D：競爭性抑制（competitive inhibition）是指抑制劑與受質競爭結合酶的活性位點。當受質濃度遠高於抑制劑濃度時，受質可以有效地取代抑制劑與酶結合，從而克服抑制作用，提高反應速率。
第 7 題
Which kind of metabolic poison would most directly interfere with glycolysis?
A) an agent that reacts with oxygen and depletes its concentration in the cell
B) an agent that binds to pyruvate and inactivates it
C) an agent that closely mimics the structure of glucose but is not metabolized
D) an agent that reacts with NADH and oxidizes it to NAD+
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核心觀念
本題考查「糖解作用（glycolysis）的反應位置、主要原料，以及氧化還原輔酶的角色」。
糖解作用是在細胞質中將 1 分子葡萄糖分解成 2 分子丙酮酸的代謝途徑，共 10 個反應，可概括為：
過程中會消耗 ATP、產生 ATP，並在甘油醛-3-磷酸去氫酶反應中將 還原成 ：
因此，最直接干擾糖解作用的物質，應該是直接影響葡萄糖進入或參與糖解作用的物質。
解題方法
判斷各選項與糖解作用的直接關聯性：
- 是否直接作用於糖解作用的起始物葡萄糖？
- 是否作用於糖解作用的中間產物或酵素？
- 是否只是影響糖解作用之後的丙酮酸利用或粒線體呼吸？
- 是否會改變糖解作用所需的 平衡？
題目問的是「most directly interfere with glycolysis」，因此要選擇直接模仿葡萄糖、卻無法被正常代謝的物質。
選項分析
A) an agent that reacts with oxygen and depletes its concentration in the cell
此選項錯誤。
氧氣不是糖解作用的直接反應物。糖解作用發生在細胞質，而且本身不直接需要氧氣，因此細胞內氧氣濃度下降不會立即阻斷糖解作用。
氧氣主要是粒線體電子傳遞鏈的最終電子受體。缺氧時，粒線體氧化磷酸化會受到抑制；細胞仍可透過乳酸發酵將 氧化回 ，使糖解作用繼續進行：
所以，缺氧主要直接影響有氧呼吸，而非糖解作用本身。
B) an agent that binds to pyruvate and inactivates it
此選項錯誤。
丙酮酸是糖解作用的最終產物，不是糖解作用的起始物。糖解作用的主要反應方向是：
第 8 題
Energy released by the electron transport chain is used to pump H+ ions into which location in eukaryotic cells?
A) cytoplasm adjacent to the mitochondrial outer membrane
B) mitochondrial inner membrane
C) mitochondrial intermembrane space
D) mitochondrial matrix
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此題考驗對粒線體電子傳遞鏈（electron transport chain, ETC）和氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）的理解。
第 9 題
A spaceship is designed to support animal life for a multiyear voyage to the outer planets of the solar system. Plants will be grown to provide oxygen and to recycle carbon dioxide. Since the spaceship will be too far from the sun for photosynthesis, an artificial light source will be needed. Suppose a plant has a unique photosynthetic pigment and the leaves of this plant appear to be reddish yellow. What wavelengths of visible light are absorbed by this pigment?
A) red and yellow
B) blue and violet
C) green and yellow
D) green and red
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此題考驗對光合色素吸收光譜與顏色之間關係的理解。物體呈現的顏色是其反射或透射的光，而吸收的光則是其無法呈現的顏色。如果植物葉片呈現紅色和黃色，表示該植物的色素主要吸收的是紅色和黃色的光，而反射或透射了這兩種顏色的光。然而，光合作用的色素（如葉綠素和類胡蘿蔔素）的主要功能是吸收光能來驅動光合作用。
第 10 題
P680+ is said to be the strongest biological oxidizing agent. Given its function, why is this necessary?
A) It is the receptor for the most excited electron in either photosystem of photosynthesis.
B) It is the molecule that transfers electrons to plastoquinone (Pq) of the electron transfer system.
C) It transfers its electrons to reduce NADP+ to NADPH.
D) It obtains electrons from the oxygen atom in a water molecule, so it must have a stronger attraction for electrons than oxygen has.
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此題考驗對光合作用光反應中 P680 的作用及其氧化還原電位的理解。P680 是光系統 II（Photosystem II, PSII）的核心反應中心色素。在光能激發下，P680 會失去一個電子，形成 P680+。P680+ 具有極強的氧化性，是因為它需要從水分子中奪取電子來重新穩定。水裂解（water splitting）過程會釋放氧氣，並提供電子給 P680+。
第 11 題
In the formation of biofilms, such as those forming on unbrushed teeth, cell signaling serves which function?
A) formation of mating complexes
B) aggregation of bacteria that can cause cavities
C) secretion of substances that inhibit foreign bacteria
D) digestion of unwanted parasite populations
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此題考驗對細菌生物膜（biofilm）形成過程中細胞訊號傳遞（quorum sensing）的理解。生物膜是細菌聚集形成的結構，具有保護作用，並且可以抵抗抗生素。生物膜的形成需要細菌之間進行細胞訊號傳遞，這種機制稱為群體感應（quorum sensing）。透過群體感應，細菌能夠在數量達到一定閾值時，協調基因表達，啟動生物膜的形成過程，包括細胞的聚集和附著。
第 12 題
Not all intercellular signals require transduction. Which one of the following signals would be processed without transduction?
A) a lipid-soluble signal
B) a signal that is weakly bound to a nucleotide
C) a signal that binds to a receptor in the cell membrane
D) a signal that binds to the extracellular matrix
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訊號轉導（signal transduction）是指細胞接收外部訊號後，將訊號傳遞到細胞內部並引發細胞反應的過程。這個過程通常涉及一系列的分子事件，包括受體活化、第二信使的產生和傳遞、以及下游效應蛋白的調節。然而，並非所有訊號都需要經過複雜的轉導。
第 13 題
FtsZ is a bacterial cytoskeletal protein that forms a contractile ring involved in binary fission. Its function is analogous to
A) the cleavage furrow of eukaryotic animal cells
B) the cell plate of eukaryotic plant cells
C) the mitotic spindle of eukaryotic cells
D) the microtubule-organizing center of eukaryotic cells
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此題考驗對細胞分裂過程中細胞骨架結構和功能的類比。FtsZ 是一種原核細胞（細菌）的細胞骨架蛋白，類似於真核細胞中的微管蛋白，它在細菌二分裂（binary fission）過程中形成一個收縮環，最終將細胞分隔成兩個子細胞。
選項 A：真核動物細胞在有絲分裂（mitosis）結束時，細胞質分裂（cytokinesis）會形成一個由肌動蛋白和肌球蛋白構成的收縮環，這與 FtsZ 形成收縮環並導致細胞分隔的功能類似。
第 14 題
Several organisms, primarily protists, have what are called intermediate mitotic organization. What is the most probable hypothesis about these intermediate forms of cell division?
A) They represent a form of cell reproduction that must have evolved completely separately from those of other organisms.
B) They rely on totally different proteins for the processes they undergo.
C) They may be more closely related to plant forms that also have unusual mitosis.
D) They show some but not all of the evolutionary steps toward complete mitosis.
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此題考驗對細胞分裂演化和中間形態的理解。中間有絲分裂組織（intermediate mitotic organization）是指一些原核生物（如部分原生生物）所表現出的細胞分裂方式，這些方式介於原核生物簡單的二分裂和真核生物複雜的有絲分裂之間。這些中間形式通常被認為是演化過程中，從較簡單的分裂方式向複雜的有絲分裂演變的階段性產物。
第 15 題
A particular organism has 46 chromosomes in its karyotype. Which of the following statements is correct regarding this organism?
A) It must be human.
B) It must be an animal.
C) It reproduces sexually.
D) It produces gametes with 23 chromosomes.
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此題考驗對染色體數目與生物體特徵的理解。一個具有 46 條染色體的染色體核型（karyotype）的生物，可能是人，但並非所有具有 46 條染色體的生物都是人。例如，某些動物也可能擁有 46 條染色體。因此，選項 A 和 B 都不一定正確。
然而，如果一個生物體擁有成對的染色體（即體細胞有 46 條，為偶數），這強烈暗示它是一個二倍體（diploid）生物，而二倍體生物通常通過有性生殖產生配子（gamet
第 16 題
Somatic cells of roundworms have four individual chromosomes per cell. How many chromosomes would you expect to find in an ovum from a roundworm?
A) four
B) two
C) eight
D) a diploid number
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此題考驗對體細胞和生殖細胞染色體數目的關係。體細胞（somatic cells）是二倍體（diploid），含有成對的染色體。
第 17 題
Albinism is a recessive trait. A man and woman both show normal pigmentation, but both have one parent who has albinism (without melanin pigmentation). What is the probability that their first child will have albinism?
A) 0
B) 1/2
C) 1/4
D) 1
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此題考驗對孟德爾遺傳定律（Mendelian genetics）的應用，特別是關於隱性性狀的遺傳機率。
白化症（albinism）是隱性性狀，假設其等位基因分別為 A（正常色素）和 a（白化症）。
患有白化症的父母，其基因型必然是 aa。
題目中提到，正常色素的父母，但他們各自都有一位患有白化症的父母。
第 18 題
Feather color in budgies is determined by two different genes, Y for pigment on the outside of the feather, and B for pigment on the inside of the feather. YYBB, YyBB, or YYBb is green; yyBB or yyBb is blue; YYbb or Yybb is yellow; and yybb is white. Two blue budgies were crossed. Over the years, they produced 22 offspring, five of which were white. What are the most likely genotypes for the two blue budgies?
A) yyBB and yyBB
B) yyBB and yyBb
C) yyBb and yyBb
D) yyBb and yybb
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此題考驗對連鎖基因（linked genes）和遺傳機率的應用。
首先，確定藍色（blue）的基因型。根據題目描述，藍色對應的基因型是 yyBB 或 yyBb。
白色（white）的基因型是 yybb。
題目說，兩個藍色鸚鵡（budgies）雜交，產生了 22 隻後代，其中有 5 隻是白色的。
白色鸚鵡的基因型是 yybb。要產生 yybb 的後代，親代必須同時提供 y 和 b 的等位基因。
我們來分析每個選項：
A) yyBB x yyBB：子代基因型都是 yyBB，不可能產生白色（yybb）的後代。
B) yyBB x yyBb：子代基因型可能為 yyBB (1/2) 或 yyBb (1/2)，不可能產生白色（yybb）的後代。
C) yyBb x yyBb：
- y 等位基因來自親代的機率是 1 (因為都是 yy)。
- b 等位基因來自親代的機率是 1/2 (來自 yyBb)。
所以產生 yybb 的機率是 1 * (1/2) * (1/2) = 1/4。
這種組合可以產生白色後代（yybb）。
D) yyBb x yybb：
第 19 題
Which of the following individuals will inherit an X-linked allele from a man who carries it?
A) all of his daughters
B) half of his daughters
C) all of his sons
D) all of his children
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此題考驗對 X 染色體連鎖遺傳（X-linked inheritance）的理解。
男性（XY）的 X 染色體來自母親，Y 染色體來自父親。
女性（XX）的一條 X 染色體來自母親，另一條 X 染色體來自父親。
第 20 題
A couple has a child with Down syndrome. The mother is 39 years old at the time of delivery. Which of the following is the most probable cause of the child's condition?
A) The woman inherited this tendency from her parents.
B) The mother had a chromosomal duplication.
C) One member of the couple underwent nondisjunction in somatic cell production.
D) One of the gametes in the mother most likely underwent nondisjunction during meiosis.
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唐氏症（Down syndrome）是一種染色體異常疾病，通常是由於患者多了一條第 21 號染色體（三體性，trisomy 21）所引起。染色體數目異常最常見的原因是在配子形成過程中發生不分離（nondisjunction）。
選項 D：母親的年齡（39 歲）是發生配子不分離（特別是減數分裂 I）風險增加的已知因素，這可能導致形成含有兩條第 21 號染色體的卵子。
第 21 題
In an analysis of the nucleotide composition of a molecule of DNA, which of the following combinations of base pairs will be found?
A) A = C
B) A = G and C = T
C) A+C = G+T
D) G+C = T+A
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核心觀念
本題考查雙股 DNA 的鹼基互補配對與 Chargaff 定律：
- 腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）互補配對，因此 。
- 鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）互補配對，因此 。
因此，雙股 DNA 中：
也可由 、 直接代入各選項判斷。
解題方法
逐一利用：
檢查各選項是否必然成立。
由 與 可得：
由於加法順序不影響結果，因此：
所以選項 C 正確。
選項分析
-
A) ：錯誤
DNA 中必然成立的是 、，並沒有規定 與 的數量相等。不同 DNA 分子的 AT 與 GC 比例可以不同，因此 並非必然成立。
-
B) and ：錯誤
由互補配對可知：
第 22 題
What are telomeres?
A) the structures that hold two sister chromatids together
B) enzymes that elongate the DNA strand during replication
C) the sites of origin of DNA replication
D) the ends of linear chromosomes
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端粒（telomeres）是位於真核生物線性染色體末端的特殊結構。它們由重複的 DNA 序列和相關蛋白質組成，主要功能是保護染色體末端，防止染色體融合或被 DNA 修復機制誤認為斷裂。
第 23 題
Transcription in eukaryotes requires which of the following molecules in addition to RNA polymerase?
A) anticodons
B) ribosomes and tRNA
C) several transcription factors
D) aminoacyl-tRNA synthetase
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真核生物的轉錄（transcription）是將 DNA 的遺傳信息轉錄成 RNA 的過程。除了 RNA 聚合酶（RNA polymerase）這個核心酶之外，還需要一系列的輔助分子來啟動、延長和終止轉錄。
選項 C：轉錄因子（transcription factors）是一類蛋白質，它們能夠結合到 DNA 的特定序列（如啟動子 promoter 和增強子 enhancer）上，並與 RNA 聚合酶相互作用，調節 RNA 聚合酶的
第 24 題
What is the function of the release factor during translation in eukaryotes?
A) It binds to the stop codon in the A site in place of a tRNA.
B) It releases the amino acid from its tRNA to allow the amino acid to form a peptide bond.
C) It supplies a source of energy for termination of translation.
D) It releases the ribosome from the ER to allow polypeptides into the cytosol.
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此題考驗對轉譯（translation）終止階段的理解。釋放因子（release factor）是在轉譯過程中識別終止密碼子（stop codon）並終止蛋白質合成的蛋白質。
選項 A：當核糖體移動到終止密碼子（如 UAA, UAG, UGA）時，沒有 tRNA 可以識別這些密碼子。
第 25 題
How does the transcription of structural genes in an inducible operon occur?
A) It occurs continuously in the cell.
B) It starts when the pathway's substrate is present.
C) It starts when the pathway's product is present.
D) It stops when the pathway's product is present.
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誘導型操縱子（inducible operon）是一種基因調控系統，其特點是基因的轉錄通常是關閉的，只有在特定的誘導物（inducer）存在時才會啟動。誘導物通常是代謝途徑的底物（substrate）。
選項 B：在誘導型操縱子中，當代謝途徑的底物存在時，它會結合到阻遏蛋白（repressor）上，使其失活，從而解除對操縱子的抑制，啟動基因的轉錄。
第 26 題
Which of the following methods is utilized by eukaryotes to control their gene expression that is different from the type of control found in bacteria?
A) control of chromatin remodeling
B) control of RNA splicing
C) transcriptional control
D) control of both RNA splicing and chromatin remodeling
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此題考驗對真核生物和原核生物基因表達調控方式的比較。雖然兩者都存在轉錄水平的調控（transcriptional control），但真核生物在 RNA 加工和染色質結構方面有額外的調控機制。
選項 D：真核生物的基因表達調控比原核生物更為複雜，除了轉錄水平的調控外，還包括：
- 染色質重塑（chromatin remodeling）：透過修飾組蛋白和 DNA 來改變染色質的結構，影響基因的可及性。
第 27 題
Which of the following characteristics correctly describes retroviruses?
A) They are made up of only a single protein.
B) They can only reproduce by infecting bacteria.
C) They have a single-stranded DNA that acts as a template for DNA synthesis.
D) They have a single-stranded RNA that acts as a template for DNA synthesis.
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反轉錄病毒（retroviruses）是一類特殊的病毒，它們的遺傳物質是單股 RNA。在感染宿主細胞後，它們會利用一種特殊的酶——反轉錄酶（reverse transcriptase），將其 RNA 基因組逆轉錄（reverse transcribe）成雙股 DNA。
第 28 題
What are prions?
A) mobile segments of DNA
B) tiny circular molecules of RNA that can infect plants
C) viral DNA that attaches itself to the host genome and causes disease
D) misfolded versions of normal proteins that can cause disease
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普利昂（prions）是一類特殊的傳染性因子，它們不同於病毒或細菌。普利昂是由異常摺疊的蛋白質分子構成，能夠誘導正常構象的相同蛋白質也發生異常摺疊，從而導致傳染和疾病。
第 29 題
Which of the following correctly lists the processes in order for one cycle of polymerase chain reaction (PCR)?
A) denature DNA; add fresh enzyme; anneal primers; add dNTPs; extend primers
B) anneal primers; denature DNA; extend primers
C) extend primers; anneal primers; denature DNA
D) denature DNA; anneal primers; extend primers
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聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction, PCR）是一種體外擴增特定 DNA 片段的技術。一個 PCR 循環通常包含三個主要步驟：
- 變性（Denaturation）：將雙鏈 DNA 加熱至高溫（約 94-98°C），使其變為單鏈。
- 退火（Annealing）：降低溫度（約 50-65°C），使引物（primers）能夠與模板 DNA 的互補序列結合。
第 30 題
Which of the following statements describes one of the technical reasons why gene therapy is problematic in humans?
A) Most cells with an engineered gene do not produce gene product.
B) Cells with transferred genes are unlikely to replicate.
C) Transferred genes may not have appropriately controlled activity.
D) mRNA from transferred genes cannot be translated.
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基因治療（gene therapy）是一種嘗試用正常基因取代或修復缺陷基因以治療疾病的方法。然而，基因治療面臨許多技術挑戰，其中之一是調控轉移基因的表達。
第 31 題
The apoplast in plant tissues consists of
A) cell walls, extracellular spaces, and plasmodesmata
B) cell walls, extracellular spaces, and vessel elements
C) vessel elements, plasmodesmata, and extracellular spaces
D) cell walls, plasma membrane, and cytosol
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核心觀念
植物組織中的物質運輸可分為兩條主要途徑：
- 質外體途徑（apoplast）：由細胞壁、細胞間隙，以及木質部導管等不受細胞膜包圍的連續空間所構成。物質沿著細胞壁與細胞外空間移動，不必穿越細胞膜。
- 共質體途徑（symplast）：由細胞質以及連接相鄰細胞的胞間連絲（plasmodesmata）構成。物質必須先進入細胞質，再經胞間連絲於細胞間移動。
因此，本題考查的是質外體的組成與共質體的區別。
解題方法
判斷各選項中的構造是否屬於「細胞外、且不被細胞膜包圍的連續空間」：
- 細胞壁屬於質外體。
- 細胞間隙屬於質外體。
- 木質部的導管元素已死亡，成熟後主要留下中空的導管腔，水分可在其中沿質外體途徑運輸。
- 胞間連絲連接的是相鄰細胞的細胞質，屬於共質體。
- 細胞膜與細胞質不屬於質外體。
所以，包含細胞壁、細胞間隙與導管元素的選項正確。
選項分析
-
A) cell walls, extracellular spaces, and plasmodesmata
細胞壁與細胞外空間屬於質外體；但胞間連絲直接連接相鄰細胞的細胞質，屬於共質體途徑。因此此選項錯誤。
第 32 題
Which of the following primarily enters a plant somewhere other than through the roots?
A) carbon dioxide
B) nitrogen
C) potassium
D) water
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此題考驗對植物吸收營養物質的途徑的理解。
選項 A：二氧化碳（carbon dioxide）是植物進行光合作用的主要原料，主要透過葉片上的氣孔（stomata）進入植物體內。
第 33 題
Soil pH is an important factor that influences
A) cation exchange
B) the chemical form of minerals
C) availability of minerals
D) cation exchange and the chemical form of minerals
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土壤 pH 值對土壤中的化學過程有顯著影響，尤其是在礦物質的有效性方面。
選項 D：
- 陽離子交換（Cation exchange）：土壤中的陽離子（如 , , ）與土壤膠體（如黏土和有機質）上的負電荷位點結合。pH 值會影響土壤膠體的負電荷數量以及陽離子與膠體結合的強度。
第 34 題
Why is nitrogen fixation an essential process?
A) Nitrogen fixation can only be done by certain prokaryotes.
B) Fixed nitrogen is often the limiting factor in plant growth.
C) Nitrogen fixation is very expensive in terms of metabolic energy.
D) Nitrogen fixers are sometimes symbiotic with legumes.
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固氮作用（nitrogen fixation）是將大氣中惰性的氮氣（）轉化為生物體可以利用的含氮化合物（如氨 ）的過程。這個過程對於維持生態系統中的氮循環至關重要。
選項 B：大氣中的氮氣含量很高（約 78%），但植物無法直接利用。固氮作用產生的固定氮（fixed nitrogen）是植物生長必需的元素，但通常在土壤中含量有限，成為植物生長
第 35 題
Sperm cells are formed in plants by
A) meiosis in pollen grains
B) meiosis in anthers
C) mitosis in male gametophyte
D) mitosis in the micropyle
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此題考驗對植物生殖細胞（花粉粒和精子）發育過程的理解。植物的生殖過程涉及減數分裂（meiosis）和有絲分裂（mitosis）。
在開花植物中，雄配子體（male gametophyte）是花粉粒（pollen grain）。花粉粒在發育過程中，經過一次減數分裂（在產生產生花粉母細胞的過程中）和一次有絲分裂，形成兩個細胞：一個是管細胞（tube cell），另一個是生殖細胞（generative cell）。
第 36 題
Which of the following types of plants are incapable of self-pollination?
A) dioecious
B) monoecious
C) wind-pollinated
D) insect-pollinated
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自花授粉（self-pollination）是指同一朵花的花粉傳播到同一朵花的柱頭上，或者同一植株不同花朵之間的傳粉。
選項 A：雌雄異株（dioecious）的植物，即一株植物只有雄花（產生花粉）或只有雌花（接受花粉），因此無法進行自花授粉，必須依靠異花授粉。
第 37 題
Which one of the following hormones regulates cell division in plants?
A) auxin (IAA)
B) ethylene
C) gibberellins
D) cytokinins
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植物激素（plant hormones）在調節植物生長發育的各個方面起著重要作用。
選項 D：細胞分裂素（cytokinins）是一類主要促進細胞分裂（mitosis）和細胞生長的植物激素。它們與生長素（auxin）協同作用，調控細胞的分化和形態發生。
第 38 題
Shoots that grow vertically toward the sun can be characterized as ______.
A) positive for phototropism and negative for gravitropism
B) neutral for phototropism and positive for gravitropism
C) negative for phototropism and positive for gravitropism
D) positive for phototropism and neutral for gravitropism
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好的，這是一題關於植物向性反應的題目。核心觀念在於理解植物如何感知並回應環境中的光線和重力刺激。
詳解
植物的生長方向受到環境刺激的影響，這稱為向性（tropism）。其中，向光性（phototropism）是指植物朝向光源生長，而向地性（gravitropism）則是植物對重力方向的反應。
- 向光性 (Phototropism)：植物的莖（shoot）會朝向光源生長，這是一種「正向光性」（positive phototropism）。這是因為生長素（auxin）在光線照射的一側濃度較低，另一側濃度較高，高濃度的生長素會促進細胞伸長，導致莖彎向光源。
- 向地性 (Gravitropism)：植物的莖（shoot）會遠離重力方向生長，這是一種「負向地性」（negative gravitropism）。
第 39 題
Connective tissues typically have ____.
(A) little space between the membranes of adjacent cells
(B) the ability to transmit electrochemical impulses
(C) the ability to shorten upon stimulation
(D) relatively few cells and a large amount of extracellular matrix
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核心觀念
本題考查四大基本組織的特徵。結締組織的主要功能包括支撐、連結、保護、儲存與運輸；其典型結構是細胞數相對較少，細胞外基質（extracellular matrix）豐富。細胞外基質由細胞分泌，包含基質與纖維，組成會依結締組織種類而異。
解題方法
判斷各選項描述的是哪一類組織，再比對結締組織的典型結構：
- 細胞彼此緊密排列、細胞間隙少：上皮組織。
- 傳遞電化學訊號：神經組織。
- 受刺激後縮短：肌肉組織。
- 細胞外基質豐富、細胞相對較少：結締組織。
因此，符合結締組織特徵的是細胞較少而細胞外基質較多。
選項分析
第 40 題
The metabolic breakdown of specialized brown fat deposits in certain animals is substantially increased during ____.
(A) acclimatization
(B) torpor
(C) nonshivering thermogenesis
(D) shivering thermogenesis
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核心觀念
棕色脂肪（brown adipose tissue）富含粒線體與解偶聯蛋白 1（UCP1），主要功能是產熱。寒冷刺激會活化交感神經，促使棕色脂肪分解脂質並增加脂肪酸氧化；UCP1 讓粒線體內膜上的質子梯度不再主要用於合成 ATP，而是以熱的形式釋放能量。
這種不依靠骨骼肌顫抖的產熱方式稱為非顫抖性產熱（nonshivering thermogenesis），因此棕色脂肪的代謝分解會在此過程中顯著增加。
解題方法
先辨認題目問的是棕色脂肪代謝增加的生理狀態，再區分兩種產熱途徑：
- 非顫抖性產熱：主要由棕色脂肪活化，透過 UCP1 將能量轉為熱。
- 顫抖性產熱：主要靠骨骼肌快速、不自主收縮產熱。
棕色脂肪是非顫抖性產熱的關鍵組織，因此選擇與此機制直接相關的選項。
選項分析
第 41 題
A zoologist analyzes the jawbones of an extinct mammal and concludes that it was an herbivore. The zoologist most likely came to this conclusion based upon the ____.
(A) position of muscle attachment sites
(B) shape of the teeth
(C) size of the mouth opening
(D) angle of the teeth in the mouth
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核心觀念
本題考的是利用哺乳類牙齒形態推斷食性。不同食物需要不同的處理方式，因此牙齒形狀會反映其功能：草食動物常以寬大、表面較平的臼齒研磨植物；肉食動物則常有尖銳的犬齒與裂齒，用來刺穿、撕裂肉類。
解題方法
觀察已滅絕哺乳類的顎骨時，若要判斷牠偏向草食或肉食，應優先檢視牙齒的形狀與功能。寬大的臼齒適合反覆磨碎植物材料；尖銳的牙齒則較適合抓取或撕裂食物。因此，判斷草食性的關鍵線索是牙齒形態。
選項分析
第 42 題
An oil-water mixture works as an insecticidal spray against mosquitoes and other insects because it ____.
(A) blocks the openings into the tracheal system
(B) interferes with gas exchange across the capillaries
(C) clogs their bronchi
(D) prevents gases from leaving the atmosphere
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核心觀念
蚊子等昆蟲以氣管系統進行氣體交換。空氣經由體表的氣門進入氣管，再送到身體各處；昆蟲沒有供呼吸使用的肺或支氣管。
油水噴霧覆蓋昆蟲體表後，會堵住氣門，使氧氣無法進入氣管系統，並妨礙二氧化碳排出，導致昆蟲窒息。
解題方法
先判斷昆蟲的呼吸構造，再將噴霧的作用位置與各選項比較。昆蟲的氣體通道是「氣門 → 氣管」，因此能直接解釋噴霧致死機制的選項，是堵住氣門開口。
選項分析
第 43 題
Naturally acquired passive immunity can result from the ____.
(A) injection of vaccine
(B) ingestion of interferon
(C) placental transfer of antibodies
(D) absorption of pathogens through mucous membranes
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核心觀念
免疫可依「抗體由誰產生」及「抗原是否由外界刺激」分成主動免疫與被動免疫：
- 主動免疫：個體接觸抗原後，由自己的免疫系統產生抗體與記憶細胞，通常建立較持久的免疫保護。
- 被動免疫：個體直接取得他人或外來來源的抗體，能立即獲得保護，但通常不會形成自己的免疫記憶。
- 自然獲得：免疫來自自然生理過程，例如母體將抗體傳給胎兒。
- 人工獲得：透過醫療介入取得，例如接種疫苗或注射抗體。
解題方法
先判斷題幹要求的是「自然獲得的被動免疫」，也就是抗體必須由自然途徑從另一個個體轉移過來。母體透過胎盤將抗體傳給胎兒，符合這項定義。
選項分析
第 44 題
Compared to wetland mammals, water conservation in mammals of arid regions is enhanced by having more ____.
(A) juxtamedullary nephrons
(B) urinary bladders
(C) ureters
(D) podocytes
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核心觀念
本題考腎臟如何調節尿液濃度，進而減少水分流失。腎元中的亨利氏環參與建立腎髓質的高滲透壓環境；腎髓質與尿液之間的滲透壓梯度越明顯，集合管中的水越容易被再吸收，尿液便能濃縮。
近髓腎元的腎小體位於腎皮質深部，具有較長的亨利氏環，深入腎髓質，有助於建立較大的髓質滲透壓梯度。因此，近髓腎元比例較高的哺乳類，通常較能濃縮尿液、保存水分。
解題方法
比較乾燥地區與濕地哺乳類的水分保存能力，關鍵在於腎臟能否產生高濃度尿液。依序判斷：
- 找出與腎髓質滲透壓梯度相關的構造。
- 判斷哪種構造能使亨利氏環深入腎髓質。
- 選出較能提高尿液濃縮能力的構造。
近髓腎元具有較長的亨利氏環，可加強腎髓質的高滲透壓環境，促進集合管再吸收水分。因此，乾燥地區哺乳類較能保存水分的構造是近髓腎元。
選項分析
第 45 題
Tadpoles must undergo a major metamorphosis to become frogs. This change includes reabsorption of the tail, growth of limbs, calcification of the skeleton, increase in rhodopsin in the eye, development of lungs, change in hemoglobin structure, and reformation of the gut from the long gut of an herbivore to the short gut of a carnivore. Amazingly, all of these changes are induced by thyroxine. What is the most likely explanation for such a wide array of effects of thyroxine?
(A) There are many different forms of thyroxine, each specific to a different tissue.
(B) Different tissues have thyroxine receptors that activate different signal transduction pathways.
(C) Some tissues have membrane receptors for thyroxine, while other tissues have thyroxine receptors within the nucleus.
(D) Different releasing hormones release thyroxine to different tissues.
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核心觀念
本題考查同一種荷爾蒙如何在不同組織引發不同生理反應。細胞對荷爾蒙的反應取決於受體種類與數量，以及細胞內的訊號傳遞和基因調控機制。不同組織接收到同一荷爾蒙後，可啟動不同的反應，因而產生組織特異性的結果。
甲狀腺素在蝌蚪變態發育中調控多種生理變化。其典型作用是與細胞內的甲狀腺素受體結合，影響基因轉錄；不同組織的受體表現、共同調控因子及可被調控的基因不同，因此出現尾部吸收、四肢生長、肺部發育等不同反應。
解題方法
判斷此題時，先排除「荷爾蒙本身有許多不同形式」和「由不同釋放激素送往不同組織」這類解釋，再比較受體如何使不同組織產生不同反應。
能解釋多種組織反應的關鍵，是各組織具有不同的受體或受體作用環境，進而啟動不同的訊號與基因調控反應。因此最符合題意的是 (B)。
選項分析
(A) There are many different forms of thyroxine, each specific to a different tissue.
錯誤。題目要解釋的是同一種甲狀腺素如何引發多種組織變化，不是不同組織各自接收專屬形式的甲狀腺素。
第 46 題
You decide to study two species of birds, both of which form monogamous pairs (one male and one female). In species 1, you find that the eggs in a pair's nest are in fact almost always the offspring of that pair. In species 2, you are surprised to find that many of the eggs in a nest were actually fathered by males of neighboring pairs. Apparently, mating outside of monogamous pairings is widespread in species 2. What would you expect to observe if you examined the reproductive tracts of the female birds in the species?
(A) Females of species 2 would have sperm from multiple males in their reproductive tracts.
(B) Females of species 1 would have sperm from multiple males in their reproductive tracts, but would only use their partners' sperm to fertilize eggs.
(C) Ovaries of species 1 are larger than those of species 2.
(D) Females of species 1 would produce more oocytes.
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核心觀念
本題考「社會性單配」與「遺傳上的單配」的差別。鳥類形成一雄一雌的配對，稱為社會性單配；但配對中的個體仍可能與配偶以外的個體交配，造成巢中部分卵的親代與配對關係不同，稱為配對外交配與配對外受精。
雌鳥交配後，精子可在生殖道內存留一段時間。因此，若配對外交配普遍，雌鳥的生殖道中較常有來自不同雄鳥的精子，也會增加配對外受精的機會。
解題方法
先比較兩物種巢中卵的實際親子關係：
- 物種 1：巢中卵幾乎都是該配對雌雄的後代，顯示配對外受精少見。
- 物種 2：許多卵由鄰近配對的雄鳥受精，表示配對外交配與配對外受精普遍。
再將受精結果連結到雌鳥的生殖道：物種 2 的雌鳥曾與不同雄鳥交配，生殖道內較能觀察到來自多隻雄鳥的精子。因此選 (A)。
選項分析
第 47 題
In some rare salamander species, all individuals are females. Reproduction relies on those females having access to sperm from males of another species. However, the resulting embryos receive no genetic contribution from the males. Why do you think sperm are necessary for reproduction?
(A) The sperm allow morphogenesis to proceed.
(B) Sperm trigger egg activation.
(C) Cell differentiation is initiated by the sperm.
(D) Sperm are necessary to produce a diploid zygote.
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核心觀念
本題考查卵子活化與受精的差異。受精通常包含精子進入卵子、卵子活化，以及父母雙方遺傳物質共同形成胚胎基因組等事件；這些事件在某些生物中可以分開發生。
題幹描述的蠑螈依賴異種雄性的精子啟動生殖，但胚胎不接受雄性的遺傳物質。這表示精子在此主要扮演活化卵子的訊號來源，而非提供胚胎所需的父源基因組。
解題方法
先將題幹的兩項資訊分開判讀：
- 繁殖需要精子：表示精子參與了啟動卵子發育的過程。
- 胚胎沒有雄性的遺傳貢獻：表示雄性精子的基因組不會成為胚胎基因組的一部分。
因此，精子仍可藉由與卵子接觸或進入卵子，引發卵子活化；卵子活化後，胚胎便能在沒有父源遺傳貢獻的情況下開始發育。故正確選項是精子觸發卵子活化。
選項分析
- (A) 精子使形態發生得以進行。
錯誤。形態發生是胚胎發育過程中，細胞與組織形成特定形狀與排列的過程，屬於卵子活化及胚胎發育之後的下游事件。
第 48 題
What would probably happen if a long neuron had one continuous myelin sheath down the length of the axon with no nodes of Ranvier?
(A) The action potential would be propagated nearly instantaneously to the synapse.
(B) There could be no action potential generated at the axon hillock.
(C) The signal would fade because it is not renewed by the opening of more sodium channels.
(D) Only potassium could move across the membrane, but not sodium.
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核心觀念
髓鞘包覆軸突時，會增加細胞膜的電阻、降低膜電容，使電流能在髓鞘包覆的區段快速向前傳遞。郎飛結是髓鞘間的裸露區段，富含電壓閘控鈉離子通道；動作電位在此重新產生，使訊號得以沿軸突長距離傳播。這種在郎飛結之間「跳躍」的傳導稱為跳躍式傳導。
解題方法
判斷題目設想的軸突「沒有郎飛結」後，便看訊號能否在軸突各處重新產生。若軸突全長連續覆有髓鞘，沿途便沒有裸露的郎飛結可讓大量鈉離子通道開啟並再生動作電位。訊號只能以被動方式向前傳遞，沿長軸突會逐漸衰減，無法維持原有振幅抵達突觸。
軸丘仍可負責啟動動作電位；問題出在後續傳導過程缺少郎飛結，訊號無法沿途更新。
選項分析
第 49 題
After suffering a stroke, a patient can see objects anywhere in front of him but pays attention only to objects in his right field of vision. When asked to describe these objects, he has difficulty judging their size and distance. What part of the brain was likely damaged by the stroke?
(A) the left frontal lobe
(B) the right frontal lobe
(C) the right parietal lobe
(D) the corpus callosum
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核心觀念
本題考查半側空間忽略與大腦頂葉的空間注意功能。半側空間忽略是指患者的視覺基本功能仍可正常，但對身體一側或空間一側的刺激缺乏注意與反應，常見於右頂葉受損後忽略左側空間。
頂葉也參與視覺空間資訊的整合，包括物體的位置、大小與距離判斷。題目描述患者看得到左右兩側的物體，卻只注意右側物體，並且難以判斷大小與距離，符合右頂葉受損所造成的空間注意與空間判斷障礙。
解題方法
先分辨患者是「看不見」還是「看得見但不注意」：
- 患者能看見前方各處的物體，表示主要問題不是視野缺損。
- 患者只注意右側物體，表示左側空間受到忽略。
- 大小與距離判斷困難，進一步指向頂葉參與的視覺空間處理受損。
右半球，尤其右頂葉，對空間注意具有重要作用。右頂葉受損常使患者忽略左側空間，因此最符合題意的答案是右頂葉。
選項分析
第 50 題
Although some sharks close their eyes just before they bite, their bites are on target. Researchers have noted that sharks often misdirect their bites at metal objects and that they can find batteries buried under sand. This evidence suggests that sharks keep track of their prey during the split second before they bite in the same way that ____.
(A) a rattlesnake finds a mouse in its burrow
(B) an insect avoids being stepped on
(C) a star-nosed mole locates its prey in tunnels
(D) a platypus locates its prey in a muddy river
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核心觀念
本題考查動物的電覺：感受環境中的微弱電場，並利用電訊號定位獵物。鯊魚頭部具有洛倫茲壺腹（ampullae of Lorenzini），能偵測獵物肌肉活動產生的微弱電場。電池也會形成電場，因此埋在沙中的電池仍可能被鯊魚偵測到。
鴨嘴獸的嘴喙上也有電受器，能在混濁水域中感受獵物產生的電訊號，即使視覺線索受限，也能定位獵物。兩者使用的都是電覺。
解題方法
先從題幹的線索判斷感覺種類：鯊魚咬合前閉上眼睛仍能準確攻擊，表示牠依賴的不是視覺；牠會被金屬物體吸引，且能找到沙下的電池，則指向對電場的感受能力。接著，在選項中找出同樣以電覺定位獵物的動物，即可選出鴨嘴獸。