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甲組《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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此題考驗學生對於光學顯微鏡與電子顯微鏡的比較優勢的理解。電子顯微鏡雖然能提供更高的放大倍率和解析度，但通常需要將樣本固定，無法觀察活體細胞的動態過程。光學顯微鏡則能觀察活體細胞，是其主要優勢。
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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此題考驗學生對真核細胞中蛋白質合成、修飾與分泌途徑的理解。分泌性蛋白質的合成和運輸涉及一系列細胞器。
蛋白質合成起始於核糖體，若為分泌性蛋白質，則核糖體會附著在粗糙內質網（rough ER）上，蛋白質合成後進入內質網腔進行初步摺疊和修飾。
接著，蛋白質會被包裹在運輸囊泡（transport vesicle）中，從內質網運送到高基氏體（Golgi apparatus）。
在高基氏體中，蛋白質會進一步修飾、分類和包裝。
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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此題考驗學生對細胞膜結構和功能的理解，特別是其不對稱性的原因。細胞膜由磷脂雙層和嵌入其中的蛋白質組成，其內外側的組成和功能是不同的，這種差異稱為不對稱性。
A) 雖然細胞膜確實是細胞間的邊界，但這本身並不能直接解釋其不對稱性。不對稱性是源於細胞膜內外側環境和功能的差異。
B) 細胞膜確實參與信號傳導，但這也是不對稱性功能表現的一部分，而非不對稱性的根本原因。
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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此題考驗學生對滲透作用（osmosis）和溶液濃度的理解，以及如何從植物組織在不同溶液中的表現推斷溶液的滲透壓。
滲透作用是水分子透過半透膜從低溶質濃度（高水勢）區域移動到高溶質濃度（低水勢）區域的過程。
對於植物細胞而言，細胞壁是滲透性的，而細胞膜是半透膜。
當植物細胞放入低滲透壓溶液（hypotonic solution）中時，水會進入細胞，使細胞膨脹，細胞膜緊貼細胞壁，此時細胞處於膨壓（turgor pressure）狀態，植物組織會變得堅挺。
當植物細胞放入高滲透壓溶液（hypertonic solution）中時，水會從細胞中流出，導致細胞質體收縮，細胞膜與細胞壁分離，此現象稱為質壁分離（plasmolysis），植物組織會變得萎靡、鬆軟。
當植物細胞放入等滲透壓溶液（isotonic solution）中時，水分子進出細胞的速率相等，細胞狀態大致不變。
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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此題考驗學生對熵（entropy）的概念以及不同類型細胞反應對熵的影響的理解。熵是衡量一個系統無序程度的指標，在熱力學上，系統趨向於增加熵。在生物體內，維持高度有序的結構和功能需要能量，這些過程往往伴隨著熵的減少（在系統內部），但整個系統（生物體+環境）的總熵是增加的。
A) 合成代謝反應（anabolic reactions）是將小分子組合成大分子的過程，例如蛋白質合成、核酸合成。這個過程會將較無序的小分子組合成較有序的大分子，因此在反應體系內部，熵是減少的。這也是生物體維持結構和功能所必需的。
B) 水解反應（hydrolysis）是利用水分子分解大分子為小分子的過程，例如消化作用。
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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此題考驗學生對酶動力學（enzyme kinetics）的理解，特別是不同類型抑制作用與基質濃度關係的影響。當酶的量固定時，增加基質（substrate）濃度會影響反應速率。
A) 輔酶（coenzyme）是酶活性所必需的物質，即使增加基質濃度，如果輔酶不足，反應速率也無法提高。
B) 異位抑制（allosteric inhibition）是指抑制劑與酶的異位結合點結合，改變酶的構象，降低其活性。這種抑制作用通常與基質濃度無關，增加基質濃度無法克服異位抑制。
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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此題考驗學生對粒線體電子傳遞鏈（electron transport chain）和質子泵（proton pump）在細胞呼吸中作用的理解。電子傳遞鏈位於粒線體內膜（mitochondrial inner membrane）上，電子在其中傳遞過程中釋放能量。
這些能量被用來將質子（H+ ions）從粒線體基質（mitochondrial matrix）泵送到粒線體膜間隙（mitochondrial intermembrane space）。
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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此題考驗學生對光合作用色素吸收光譜及其顏色與吸收光譜之間關係的理解。植物的顏色是由其吸收和反射的光譜決定的。
我們看到的物體顏色，是該物體反射或透射的光的顏色。如果一個物體呈現某種顏色，表示它吸收了其他顏色的光，而反射了這種顏色的光。
光合作用色素（如葉綠素、類胡蘿蔔素）吸收特定波長的光來進行光合作用。
葉片呈現「紅黃色」（reddish yellow），表示它主要反射紅光和黃光。
因此，該植物獨特的「光合作用色素」最可能吸收的是與紅光和黃光互補的顏色。
可見光譜大致為：紫 (violet) → 藍 (blue) → 綠 (green) → 黃 (yellow) → 橙 (orange) → 紅 (red)。
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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此題考驗學生對光合作用光反應中電子傳遞鏈的理解，特別是 P680+ 的角色和氧化還原電位。P680 是光系統 II（Photosystem II, PSII）中的反應中心葉綠素分子。P680+ 是 P680 失去一個電子的氧化態。
光合作用中，光能激發 P680 的電子，使其進入一個高能級狀態。這個激發態的電子會被傳遞出去。當 P680 失去電子後，變成了 P680+，它是一個非常強的氧化劑，意味著它有極強的奪取電子的能力。
A) P680 本身是反應中心，是吸收光能和激發電子的中心，而不是「最 excited electron 的受體」。激發態的電子會從 P680 傳遞出去。
B) P680+ 失去電子後，它的任務是從水分子獲取電子來恢復電子，而不是將電子傳遞給質體醌（plastoquinone, Pq）。
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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此題考驗學生對細菌群體感應（quorum sensing）及其在生物膜（biofilm）形成中的作用的理解。生物膜是細菌聚集形成的一層黏滑的結構，通常附著在固體表面。生物膜的形成是一個複雜的協同過程，其中細胞信號傳遞（群體感應）起著關鍵作用。
群體感應是指細菌通過分泌和檢測信號分子來感知種群密度，並根據種群密度協調基因表達。在生物膜形成過程中，細胞信號傳遞主要用於：
- 細胞聚集（aggregation）：當細菌密度達到一定水平時，它們會啟動促進細胞之間附著和聚集的基因表達，這是形成生物膜結構的基礎。
- 生物膜基質（matrix）的合成：細胞信號傳遞也調控細胞外多聚體的產生，這些多聚體構成了生物膜的黏質基質，將細菌固定在一起。
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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此題考驗學生對細胞信號傳導（cell signaling）過程中信號轉導（transduction）概念的理解。信號轉導是指細胞接收到外部信號後，將信號從細胞表面傳遞到細胞內部，並引發細胞響應的過程。這個過程通常涉及一系列分子事件，如受體激活、第二信使產生、激酶級聯等。
然而，有些信號分子可以直接穿過細胞膜進入細胞內部，或與細胞內部的受體結合，從而無需經過複雜的細胞膜表面信號轉導過程。
A) 脂溶性信號分子（lipid-soluble signals），如類固醇激素（steroid hormones）和甲狀腺激素（thyroid hormones），可以穿過細胞膜，並與細胞內的受體（通常在細胞質或細胞核內）結合，然後直接影響基因表達。因此，它們不需要通過細胞膜表面的信號轉導通路。
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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此題考驗學生對原核生物（細菌）和真核生物（動物、植物）細胞分裂過程中細胞骨架和結構的類比理解。FtsZ 是一種在細菌二分裂（binary fission）過程中形成的蛋白質，它會在細胞中央形成一個環狀結構，收縮後將細胞分隔成兩個子細胞。這與真核生物有絲分裂（mitosis）末期的細胞質分裂（cytokinesis）過程中的某些結構功能相似。
A) 真核動物細胞的細胞質分裂過程中，會形成一個由微絲（actin filaments）和肌球蛋白（myosin）組成的收縮環，收縮後形成一個細胞裂溝（cleavage furrow），最終將母細胞分裂成兩個子細胞。
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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此題考驗學生對細胞分裂演化和生物多樣性的理解。一些原生生物（protists）表現出「中間型有絲分裂組織」（intermediate mitotic organization），這意味著它們的有絲分裂過程與典型的真核生物有絲分裂（如動物細胞和植物細胞）有所不同，但又不是完全獨立演化的。
演化學上，中間型或過渡型形態通常代表了演化過程中的一個階段，顯示了從一個形態到另一個形態的過渡。
在有絲分裂的演化過程中，從早期的原核生物分裂到複雜的真核生物有絲分裂，經歷了多個階段。中間型有絲分裂組織可能保留了一些早期有絲分裂的特徵，同時也展現了一些向更複雜形態演變的特徵。
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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此題考驗學生對染色體數目、物種特異性、生殖方式及配子形成之間關係的理解。染色體數目是物種的特徵之一，但並非所有染色體數目相同的生物都是同一物種，也不是所有具有相同染色體數目的生物都屬於同一類群。
一個生物體具有 46 條染色體（二倍體，2n=46）的事實，通常與人類密切相關，因為人類的體細胞染色體數就是 46 條。然而，其他生物也可能具有相同的染色體數。
A) 雖然人類的染色體數是 46，但其他生物也可能擁有 46 條染色體，因此不能斷定「一定是人類」。例如，某些植物、動物也可能有 46 條染色體。
B) 染色體數目 46 雖然在動物界中很常見，但也不能斷定「一定是動物」。
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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此題考驗學生對體細胞（somatic cells）和配子（gametes，如 ovum，卵）之間染色體數目關係的理解。體細胞是生物體的大部分細胞，通常是二倍體（diploid），即含有兩套染色體。配子則是通過減數分裂產生的生殖細胞，通常是單倍體（haploid），即只含有一套染色體。
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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此題考驗學生對孟德爾遺傳定律，特別是隱性性狀遺傳的機率計算。
假設表現正常膚色（有黑色素）的基因型為 A，白化症（albinism）的基因型為 a。
由於白化症是隱性性狀，表現白化症的基因型是 aa。
表現正常膚色，基因型可以是 AA 或 Aa。
題目提到，該男士和女士都表現正常膚色，但他們各自的父母中有一位患有白化症。
這意味著：
對於母親：她的父母中有一位是 aa，另一位表現正常。為了讓她表現正常，她的基因型不可能是 aa。因此，她一定是從患有白化症的父母那裡遺傳了一個 a 基因，並且從表現正常的父母那裡遺傳了一個 A 基因。所以，母親的基因型是 Aa。
對於父親：同理，他的父母中有一位是 aa，另一位表現正常。為了讓他表現正常，他的基因型不可能是 aa。
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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此題考驗學生對連鎖遺傳（epistasis）或雙基因互作（two-gene interaction）的理解，以及遺傳機率的計算。
首先，我們需要確定藍色（blue）羽毛的基因型。根據題目描述：
- 綠色（green）: YYBB, YyBB, YYBb
- 藍色（blue）: yyBB, yyBb
- 黃色（yellow）: YYbb, Yybb
- 白色（white）: yybb
這表明，基因 Y 和 B 共同決定羽毛顏色。
其中，基因型 yy 意味著無法產生外部色素，而基因型 bb 意味著無法產生內部色素。
- 如果沒有 Y (yy) 且沒有 B (bb)，則為白色 (yybb)。
- 如果沒有 Y (yy) 但有 B (yyBB 或 yyBb)，則為藍色。
- 如果有 Y (YY 或 Yy) 但沒有 B (yybb)，則為黃色。
- 如果有 Y 且有 B，則為綠色。
題目說，兩隻藍色（blue）鸚鵡雜交。藍色的基因型是 yyBB 或 yyBb。
牠們產生了 22 隻後代，其中 5 隻是白色的 (yybb)。
我們需要找出這兩隻藍色鸚鵡最可能的基因型。
假設其中一隻是 yyBB，另一隻是 yyBB。雜交後代基因型都是 yyBB，不可能產生白色 (yybb) 或藍色 (yyBb)。
假設其中一隻是 yyBB，另一隻是 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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此題考驗學生對 X 染色體連鎖遺傳（X-linked inheritance）的理解。X 染色體連鎖遺傳是指基因位於 X 染色體上，其遺傳模式與性別有關。
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。
如果一個男性攜帶某個 X 染色體連鎖的等位基因（例如，他有一條 X 染色體，上面帶有這個基因），那麼：
- 他會將他的 X 染色體傳遞給他的所有女兒。
- 他會將他的 Y 染色體傳遞給他的所有兒子。
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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此題考驗學生對唐氏症（Down syndrome）病因的理解。唐氏症是一種染色體異常疾病，最常見的原因是 21 號染色體多了一條（三體性，trisomy 21）。
唐氏症的發生與母親的年齡有關，母親年齡越大，發生染色體異常的機率越高。
染色體異常（如非整倍體）通常發生在配子形成過程中，即減數分裂（meiosis）時發生了不分離（nondisjunction）現象。
A) 遺傳傾向：唐氏症不是典型的遺傳疾病，即父母患病，子女一定患病。雖然有極少數情況是父母染色體結構異常導致，但最常見的唐氏症（21 號染色體三體性）主要是由於配子形成時的隨機事件。
B) 母親的染色體重複：這指的是母親自身體細胞有染色體重複，這與唐氏症的形成（多一條 21 號染色體）不同。
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。
在雙股 DNA 中：
- 腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）配對，因此
- 鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）配對，因此
因此，雙股 DNA 的總鹼基數可表示為：
其中嘌呤與嘧啶的比例相等，並且互補鹼基的數量相等。
解題方法
直接利用互補配對關係：
逐一代入各選項，判斷等式是否必然成立。
選項分析
A)
雙股 DNA 能確定的是：
並不能推出 。A 與 C 的數量可以不同，因此此選項錯誤。
B) and
互補配對只表示：
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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此題考驗學生對染色體結構和功能的理解，特別是端粒（telomeres）的定義。
端粒是位於真核生物線性染色體末端的重複 DNA 序列和蛋白質複合物。它們的主要功能是保護染色體的末端，防止染色體發生融合、斷裂或降解。在 DNA 複製過程中，由於 DNA 聚合酶的限制，線性 DNA 的末端會隨著複製次數的增加而縮短，端粒的存在可以延緩或防止染色體核心序列的丟失。
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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此題考驗學生對真核生物轉錄（transcription）過程的理解。轉錄是將 DNA 的遺傳信息轉錄成 RNA 的過程，這個過程主要由 RNA 聚合酶（RNA polymerase）催化。
然而，在真核生物中，轉錄的啟動和調控比原核生物複雜得多，需要許多額外的蛋白質因子來協助。這些因子包括：
- 通用轉錄因子（General transcription factors, GTFs）：這些因子與啟動子（promoter）區域的特定 DNA 序列結合，並幫助 RNA 聚合酶 II 結合到啟動子上，形成起始複合物（initiation complex）。
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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此題考驗學生對轉譯（translation）終止階段的理解，特別是釋放因子（release factor）的作用。轉譯是根據 mRNA 的序列合成蛋白質的過程。
當核糖體（ribosome）移動到 mRNA 上的終止密碼子（stop codon，如 UAA, UAG, UGA）時，轉譯就會終止。此時， tRNA 不會識別終止密碼子。
釋放因子（release factor）是一種蛋白質，它會識別終止密碼子，並結合到核糖體的 A 位點（A site），取代了 tRNA。
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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此題考驗學生對誘導型操縱子（inducible operon）的調控機制，特別是結構基因（structural genes）轉錄的啟動條件。誘導型操縱子通常參與分解代謝途徑，其基因的表達在特定條件下被「誘導」開啟。
最典型的誘導型操縱子是操縱子（lac operon），它負責代謝乳糖。
- 在沒有誘導物（如乳糖）存在時，阻遏蛋白（repressor protein）會結合到操縱子（operator）上，阻止 RNA 聚合酶接近啟動子，因此結構基因的轉錄非常低。
- 當誘導物（如乳糖）存在時，誘導物會與阻遏蛋白結合，使其構象改變，無法結合到操縱子上。
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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此題考驗學生對真核生物和原核生物（細菌）基因表達調控差異的理解。雖然兩者都存在轉錄調控，但真核生物的調控機制更加複雜，其中一些是細菌所沒有的。
A) 染色質重塑（chromatin remodeling）：真核生物的 DNA 被包裝在組蛋白（histones）周圍形成染色質。染色質的結構（緊密或鬆散）會影響基因的可及性，進而影響轉錄。染色質重塑機制（如組蛋白修飾、核小體重塑）是真核生物基因表達調控的重要方式，細菌沒有這種複雜的染色質結構。
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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此題考驗學生對逆轉錄病毒（retroviruses）特徵的理解。逆轉錄病毒是一類特殊的 RNA 病毒，其遺傳物質是單鏈 RNA。
逆轉錄病毒的主要特徵包括：
- 遺傳物質：單鏈 RNA（ssRNA）。
- 逆轉錄酶（Reverse transcriptase）：病毒攜帶這種酶，可以在感染宿主細胞後，利用其 RNA 基因組作為模板，合成一個 DNA 複本（cDNA）。這個過程稱為逆轉錄（reverse transcription）。
- 整合：合成的 cDNA 會被整合到宿主細胞的基因組中，成為前病毒（provirus）。
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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此題考驗學生對朊毒體（prions）的定義和特徵的理解。朊毒體是一種特殊的傳染性因子，與病毒、細菌、真菌不同。
朊毒體的特點是：
- 僅由蛋白質組成：它們不含核酸（DNA 或 RNA）。
- 致病性：它們能夠引起神經系統的退行性疾病，如庫賈氏病（Creutzfeldt-Jakob disease, CJD）、狂牛病（bovine spongiform encephalopathy, BSE）等。
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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此題考驗學生對聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction, PCR）基本步驟的理解。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）：在高溫（通常 94-98°C）下，將雙鏈 DNA 分子解開，形成單鏈。
- 退火（Annealing）：降低溫度（通常 50-65°C），使引物（primers）能夠與模板 DNA 的單鏈上與之互補的區域結合。
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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此題考驗學生對基因治療（gene therapy）面臨的技術挑戰的理解。基因治療旨在通過引入、修復或替換有缺陷的基因來治療疾病。然而，這項技術面臨諸多技術難題。
A) 雖然有些情況下基因表達效率不高，但「Most cells...do not produce gene product」可能過於絕對。
B) 基因治療的目標細胞本身可能不會大量分裂，或者引入的基因整合到非分裂細胞中，這會限制其長期效果。但「unlikely to replicate」不一定是最主要的問題。
C) 這是基因治療的一個關鍵挑戰。要讓外源基因在目標細胞中以正確的水平、在正確的時間、以正確的方式表達，並受到細胞內外調控信號的精確控制，是非常困難的。
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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此題考驗學生對植物吸收營養物質的途徑的理解。
A) 二氧化碳（carbon dioxide, ）是植物進行光合作用的原料，主要通過葉片上的氣孔（stomata）進入植物體內。氣孔主要分布在葉片表面。
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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此題考驗學生對土壤 pH 值對植物礦物質吸收影響的理解。土壤 pH 值是指土壤的酸鹼度，它對土壤中的化學過程和礦物質的形態、溶解度以及植物的吸收有顯著影響。
A) 陽離子交換（cation exchange）：土壤中的陽離子（如 , , ）可以附著在土壤顆粒（特別是帶負電的有機質和黏土顆粒）的表面。pH 值會影響土壤顆粒表面的電荷密度，進而影響陽離子交換的容量和速率。在酸性土壤中，高濃度的 離子會與附著在土壤顆粒上的陽離子競爭，導致陽離子被釋放到土壤溶液中，這就是陽離子交換。
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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此題考驗學生對氮素循環（nitrogen cycle）和固氮作用（nitrogen fixation）重要性的理解。
大氣中有大量的氮氣（），但植物和大多數生物無法直接利用氣態氮。固氮作用是將氣態氮轉化為生物可利用形式（如氨 或硝酸鹽 ）的過程。
A) 固氮作用確實只能由某些原核生物（如固氮細菌、藍綠藻）完成，但這並非固氮作用「為何」是必需的理由。
B) 固態氮（fixed nitrogen）是構成蛋白質、核酸等生命必需分子的關鍵元素。
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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此題考驗學生對植物生殖細胞（雄配子，sperm cells）形成過程的理解。植物的生殖過程涉及世代交替，即配子體世代（gametophyte generation）和孢子體世代（sporophyte generation）。
雄配子（精細胞）是在雄配子體（male gametophyte）中產生的。
對於種子植物（如被子植物），雄配子體是花粉粒（pollen grain）。
花粉粒在花藥（anther）中發育。花藥是雄蕊的一部分，包含孢子囊（sporangia），其中進行減數分裂產生小孢子（microspores）。
每個小孢子發育成一個花粉粒（雄配子體）。
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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此題考驗學生對植物自花授粉（self-pollination）和異花授粉（cross-pollination）的理解，以及不同生殖策略的植物。
自花授粉是指同一朵花的花粉傳到同一朵花或同一植株的另一朵花的柱頭上。
異花授粉是指花粉從一株植物傳到另一株植物的柱頭上。
A) 雌雄異株（dioecious）的植物，即同一植株上只有雄花或雌花，沒有兩性同體。因此，它們的花粉無法傳到同一植株上的雌花，必須依賴異花授粉。
B) 雌雄同株（monoecious）的植物，即同一植株上同時有雄花和雌花（或兩性同體花）。它們可以進行自花授粉或異花授粉。
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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此題考驗學生對植物激素（plant hormones）及其功能的理解。植物激素是調節植物生長和發育的化學信號。
- 生長素（Auxin, IAA）：主要促進細胞伸長，也參與細胞分裂、根的發育、向光性等。
- 乙烯（Ethylene）：主要促進果實成熟、衰老、落葉、落花等。
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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核心觀念
植物的向性，是植物器官受到外界刺激後，朝向刺激來源或背離刺激來源的定向生長反應。
- 向光性（phototropism）：以光為刺激。朝向光源生長稱為正向光性，背離光源生長稱為負向光性。
- 向地性（gravitropism）：以重力方向為刺激。沿重力方向生長稱為正向地性，逆重力方向生長稱為負向地性。
一般而言，植物的莖朝上生長、背離重力方向，因此具有負向地性；若莖也朝向光源生長，則具有正向光性。
解題方法
分別判斷莖對光與重力的生長方向：
- 題幹指出枝條朝向太陽生長，表示它朝向光源，因此是正向光性。
- 枝條垂直向上生長，方向與重力相反，因此是負向地性。
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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此題考驗學生對結締組織（connective tissue）基本特徵的理解。結締組織是動物體內分佈最廣泛、種類最多樣的一種基本組織。
結締組織的共同特徵是：
- 細胞相對較少：與上皮組織相比，結締組織的細胞數量相對較少。
- 細胞外基質（extracellular matrix, ECM）豐富：這是結締組織最顯著的特徵。ECM 由纖維（如膠原纖維、彈性纖維）和基質（ground substance，一種膠狀物質）組成，細胞就嵌在 ECM 中。ECM 的成分和結構決定了結締組織的物理特性（如強度、彈性）。
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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此題考驗學生對棕色脂肪（brown adipose tissue, BAT）功能和調節的理解。棕色脂肪的主要功能是產熱，幫助動物維持體溫，尤其是在寒冷環境或需要快速升高體溫時。
棕色脂肪產熱的主要機制是通過解偶聯線粒體氧化磷酸化，即質子繞過 ATP 合成酶直接流回線粒體基質，釋放的能量以熱能形式散失，而不是用於合成 ATP。這個過程涉及解偶聯蛋白 1（uncoupling protein 1, UCP1）。
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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此題考驗學生對古生物學和動物形態學的理解，特別是通過牙齒形態推斷食性。
動物的牙齒形態與其食性密切相關。
- 植食性動物（herbivores）：通常具有寬大、平坦的臼齒（molars），用於研磨植物纖維。門齒（incisors）可能用於切割植物。犬齒（canines）通常退化或消失。
- 肉食性動物（carnivores）：通常具有尖銳的犬齒，用於撕裂肉類，以及適合切割的臼齒。
- 雜食性動物（omnivores）：牙齒形態混合了植食性和肉食性動物的特徵。
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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此題考驗學生對昆蟲呼吸系統（tracheal system）的理解，以及油類殺蟲劑的作用機制。
昆蟲的呼吸系統是氣管系統（tracheal system），由一系列分支的氣管（tracheae）組成，這些氣管通過氣門（spiracles）與外界相通。氣管系統直接將氧氣輸送到身體各組織。
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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此題考驗學生對獲得性免疫（acquired immunity）的分類，特別是被動免疫（passive immunity）的來源。
獲得性免疫分為主動免疫（active immunity）和被動免疫（passive immunity）。
- 主動免疫：指個體自身免疫系統產生抗體或記憶細胞來抵抗病原體。這可以是通過自然感染（natural active immunity）或通過接種疫苗（artificial active immunity）獲得。
- 被動免疫：指個體通過接受預製的抗體來獲得免疫，而自身免疫系統沒有產生抗體。
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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此題考驗學生對哺乳動物腎臟結構和功能與適應乾旱環境的關係。哺乳動物的腎臟是調節水分平衡的主要器官。
腎單位（nephron）是腎臟的基本結構和功能單位，其中腎髓質腎單元腎單位（juxtamedullary nephrons）的結構特徵對於濃縮尿液、節約水分至關重要。
- 皮質腎單位（cortical nephrons）：腎小體和腎小管主要位於腎皮質，亨利氏袢（Loop of Henle）短。
- 腎髓質腎單位（juxtamedullary nephrons）：腎小體靠近皮質髓質交界處，亨利氏深刻入腎髓質深處。長而深的亨利氏袢能夠在腎髓質中建立和維持一個滲透壓梯度，使得腎臟能夠極大地濃縮尿液，從而最大限度地減少水分流失。
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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此題考驗學生對甲狀腺素（thyroxine）在發育過程中多樣化作用的理解。甲狀腺素是一種激素，能夠影響身體幾乎所有細胞的代謝速率。在蝌蚪變態為青蛙的過程中，甲狀腺素起著關鍵的誘導作用，引發了身體結構和生理功能的巨大變化。
為什麼一種激素能引發如此多樣化的效果？這涉及到激素作用的特異性和細胞的響應機制。
A) 甲狀腺素（T4, T3）在結構上是相對穩定的，雖然存在不同形式（如 T4, T3），但它們的作用機制是相似的，並非「每種形式都特異性作用於不同組織」。
B) 這是最合理的解釋。雖然甲狀腺素本身是相同的分子，但不同的組織細胞擁有不同類型的甲狀腺素受體（thyroid hormone receptors, TRs）。這些受體結合到細胞核內的特定 DNA 序列上，啟動或抑制特定基因的表達。
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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此題考驗學生對鳥類生殖行為、親緣關係（paternity）以及雌性生殖道結構的理解。
題目描述了兩種鳥類物種：
- 物種 1：一夫一妻制，巢中的蛋幾乎都是來自這對配偶。這表明親緣關係高度一致，外來交配（extra-pair copulation, EPC）很少。
- 物種 2：雖然也形成一夫一妻配對，但很多蛋是來自鄰近雄性。這表明外來交配（EPC）非常普遍。
我們需要推測在這種情況下，雌性生殖道會有什麼樣的觀察結果。
A) 物種 2 的雌鳥與多個雄性交配，因此在其生殖道（例如輸卵管）中很可能儲存或存在來自多個雄性的精子。這是因為雌鳥在排卵前可能與多個雄性交配，而精子可以儲存在雌性生殖道中一段時間。
B) 物種 1 的雌鳥主要與配偶交配，外來交配很少。
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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此題考驗學生對孤雌生殖（parthenogenesis）中精子角色的理解。題目描述了一種特殊的生殖方式，其中只有雌性個體，但繁殖需要來自另一物種雄性的精子，然而精子卻不貢獻遺傳物質。這種情況在自然界中存在，例如某些鞭尾蜥蜴（whiptail lizards）的生殖方式。
在這種情況下，精子並非用於遺傳物質的融合（即形成二倍體合子），而是起著觸發卵細胞發育的作用。
A) 形態發生（morphogenesis）是胚胎發育過程中形態形成的過程，通常在卵細胞被激活並開始分裂後才啟動。
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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此題考驗學生對神經衝動傳導（action potential propagation）中髓鞘（myelin sheath）和蘭氏結（nodes of Ranvier）作用的理解。
髓鞘包裹在神經元的軸突（axon）外，它是一種絕緣層。在有髓鞘的神經元中，動作電位（action potential）的傳導是跳躍式的，稱為跳躍傳導（saltatory conduction）。即動作電位只在沒有髓鞘包裹的蘭氏結處產生，然後「跳躍」到下一個蘭氏結。這種跳躍傳導大大加快了神經衝動的速度。
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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此題考驗學生對大腦各區域功能及其與視覺感知、空間注意力、大小距離判斷等功能的關係的理解。
患者的症狀：
- 可以看到物體，但只關注右側視野：這可能意味著左側視覺皮層（負責處理左側視野）的功能受損，或者與注意力相關的腦區受損。
- 描述物體時，在判斷大小和距離上有困難：這通常與空間感知、深度感知和三維空間處理能力有關。
大腦各區域功能簡述：
- 額葉（Frontal lobe）：負責高級認知功能，如計劃、決策、運動控制、語言產生（左額葉 Broca 區）和注意力。
- 頂葉（Parietal lobe）：主要負責處理感覺信息（觸覺、溫度、疼痛），空間感知、導航、注意力、語言理解（左頂葉 Wernicke 區）。
- 顳葉（Temporal lobe）：負責聽覺、記憶、語言理解。
- 枕葉（Occipital lobe）：主要負責視覺處理。
- 胼胝體（Corpus callosum）：連接左右大腦半球的橋樑，負責兩半球之間的資訊交流。
分析患者症狀與腦區的關聯：
- 可以看到物體，但只關注右側視野：
- 視覺信息首先進入枕葉。如果左側枕葉受損，會影響右側視野的感知。
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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此題考驗學生對動物感知系統及其在捕食行為中的應用的理解。題目描述了鯊魚在捕食時，即使閉眼也能精確定位獵物，並且會被金屬物體或埋在沙子裡的電池「誤導」。這表明鯊魚依賴某種非視覺的感知方式來定位獵物。
鯊魚的特殊感知能力：
- 電場感知（Electroreception）：鯊魚的頭部有勞倫氏壺腹（ampullae of Lorenzini），能夠感知微弱的電場。所有生物體（包括獵物、金屬物體、電池）都會產生微弱的電場，這是由於離子的流動。
- 側線系統（Lateral line system）：感知水流的壓力變化，用於偵測運動的獵物。
題目提到「金屬物體」和「電池」，這些都是能產生電場或誘導電場的物體。鯊魚的電場感知能力使它們能夠在各種環境（包括水體渾濁或光線不足時）精確定位獵物。