111 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《分子生物學》

核心觀念
Chi（crossover hotspot instigator）位點是細菌（特別是 Escherichia coli）染色體中的特定 DNA 序列，能夠刺激 RecBCD 複合體的活性，促進同源重組中的交叉（crossover）發生。Chi 位點的序列為 5′‑GCTGGTGG‑3′（在不同菌種中可略有變異），屬於 單股 DNA 上的 特定序列，與 RecA 結合無直接關係，亦非倒位重複（inverted repeat）。在重組過程中，遇到 Chi 位點時，RecBCD 會從分解 DNA 的模式轉變為 加載 RecA 的模式，進一步引發同源配對與交叉。

解題方法
本題屬於概念判斷題，重點在於辨識 Chi 位點的生物學功能與分子特性。只需回顧教科書或相關文獻中對 Chi 位點的定義：

1. Chi 為 特定序列（固定 8 個核苷酸），分布於原核基因組中。
2. 其功能是 誘導 RecBCD 產生單股 DNA 端，進而促進 RecA 蛋白介導的同源重組。
3. 與 Holliday junction（交叉結構）或 倒位重複 並無直接關聯。

根據上述概念，直接比較選項內容，即可排除不符合的敘述，找出唯一正確答案。

選項分析

• (A) generated from Holliday junctions

  • 錯誤。Chi 位點本身是一段 DNA 序列，並非由 Holliday junction 產生。Holliday junction 是同源重組中間體，與 Chi 位點的來源無關。

• (B) inverted repeats

  • 錯誤。倒位重複（inverted repeats）指序列在同一 DNA 分子上呈反向互補排列，常形成發夾結構。

核心觀念

• 單核苷酸缺失 (single‑nucleotide deletion) 會改變 DNA 序列的閱讀框 (reading frame)。
• 閱讀框移位 (frameshift)：自缺失位置起，所有之後的三聯子 (codon) 重新分組，導致下游胺基酸序列全部改變，且常伴隨早期終止密碼子 (premature stop codon)。
• 翻譯終止：若在新的閱讀框中產生 UAA、UAG、UGA 之任一密碼子，則會提前停止合成，產生截短多肽。

解題方法

1. 依序將原始 DNA 序列與缺失後序列轉為三聯子，觀察缺失前後的分組變化。
2. 確認缺失位置落在 兩個密碼子之間，因此不會只改變單一密碼子（不會是沉默突變或點突變）。
3. 缺失一個鹼基後，從缺失點起所有三聯子重新排列，形成 閱讀框移位。
4. 在新的閱讀框中檢查是否出現終止密碼子（UAA、UAG、UGA），若有則會導致提前終止。

選項分析

選項	判斷	說明
(A) 第三位置的沉默突變	❌ 錯誤	缺失發生在 兩個密碼子之間，不是第三位鹼基的替換，亦未形成「同義」密碼子。

核心觀念
DNA 基因轉移子（DNA‑based transposon）屬於移碼子（transposable element）的一種。此類元素在基因組中可自行「切除」並重新插入其他位置。其兩端皆具有倒置重複序列（inverted repeats, IR），長度通常為 10–30 bp。倒置重複提供辨識訊號，讓專屬的**轉座酶（transposase）**能正確結合、切割並重新黏合 DNA，完成移動過程。

解題方法
判斷選項時，先回想倒置重複的功能：

1. 為轉座酶提供結合位點 → 使轉座子被「辨識」與「剪切」
2. 並非限制酶切位點、不是轉移的直接「接合點」或「磁鐵」功能，也不具防止降解的特殊結構。
   因此，只要將選項與上述功能比對，即可找出唯一符合的描述。

選項分析

選項	內容	正確性判斷	理由
(A)	The inverted repeats are recognized by enzymes that move the elements.	✅ 正確	倒置重複是轉座酶（或其他相關酶）辨識的序列，正是移動元素所必須的信號。
(B)	The inverted repeats are the sites of transfer.	❌ 錯誤	「transfer sites」指的是 DNA 片段實際被切除或插入的斷點，倒置重複本身僅是酶的結合位點，並非斷裂位點。

核心觀念

1. $5'$ UTR 的定義與全名：
   • UTR 為 Untranslated Region（未轉譯區）之縮寫，而非「未轉錄區」（untranscribed region）。
   • 真核生物的成熟 mRNA 由 $5'$ 端至 $3'$ 端依序包含：$5'$ 甲基化端帽（$5'\text{ cap}$）、$5'$ 未轉譯區（$5'\text{ UTR}$）、蛋白質編碼區（Coding sequence, CDS；自起始密碼子 $\text{AUG}$ 至終止密碼子）、$3'$ 未轉譯區（$3'\text{ UTR}$） 及多聚腺苷酸尾（$\text{poly(A) tail}$）。
2. 轉錄與轉譯起點的差異：
   • 轉錄起點（Transcription Start Site, TSS）：定義為基因座上的 $+1$ 位置，此處即為轉錄產物 pre-mRNA 的第一個核苷酸，也是第一外顯子（first exon）的最前端。
   • 轉譯起始密碼子（Start Codon, AUG）：位於轉錄起點的下游。
   • $5'$ UTR 的範圍：指 pre-mRNA／成熟 mRNA 上自轉錄起點（$+1$）開始，至起始密碼子 $\text{AUG}$ 前一個核苷酸為止的序列。
3. 剪接（RNA Splicing）的對象：
   • 剪接過程所移除的是內含子（introns），外顯子（exons）則會被保留並拼接。
   • $5'$ UTR 是外顯子的一部分（可能完全由第一外顯子前端構成，亦可能跨越包含一個或多個內含子與後續外顯子），但最終會保留於成熟 mRNA 中，絕非在剪接時被移除。

---

解題方法

本題為觀念辨析題，解題切入點分為兩階段：

1. 第一階段（名詞定義篩選）：
   • 確認 UTR 的全名為「Untranslated Region」（未轉譯區），其本身會被 RNA 聚合酶轉錄成 RNA，因此凡是將 UTR 稱作「untranscribed region」（未轉錄區）的選項均可直接排除（淘汰選項 A、B、C）。
2. 第二階段（結構與加工特性辨析）：
   • 分析成熟 mRNA 結構與加工機制：$5'$ UTR 會出現在成熟 mRNA 上，協助核糖體識別與起始轉譯（例如結合真核起始因子 eIF4F 或原核的 Shine-Dalgarno 序列），並非被剪接移除的內含子（淘汰選項 D）。
   • 轉錄作用始於第一外顯子的 $5'$ 端（即 $+1$ 處），而轉譯始於其下游的 $\text{AUG}$，因此 $5'$ UTR 必然包含第一外顯子（至少包含第一外顯子之全部或其 $5'$ 端非編碼部分），確立選項 (E) 為正確答案。

---

選項分析

核心觀念
Rolling circle replication（滾環式複製）是許多環狀DNA（如質粒、病毒基因組）以及某些線性DNA末端的複製機制。其特徵是：

1. 於複製起始點（origin）被單鏈切開（nick），形成一個 3'‑OH 端。
2. DNA 聚合酶以此 3'‑OH 為起點，沿著被切斷的單股模板鏈持續合成新鏈，同時帶動另一條被切斷的單股「展開」形成滾動的單股環。
3. 新合成的單鏈可被其他酶切割或重新環化，產生多個拷貝。

此機制與一般的雙向（bidirectional）或起始點被解旋形成複製氣泡的染色體複製不同，且常見於質粒與噬菌體的快速增殖階段。

---

解題方法
本題屬概念判斷題，須依據對滾環式複製機制的描述挑選正確敘述。檢視每個選項是否符合上述三大特徵：

• 必須有「單鏈切開」的起始事件。
• 複製過程主要是單鏈展開、以 3'‑OH 為起點的連續合成。
• 產生多拷貝的方式與「與宿主細胞分裂同步」或「雙向」無關。

逐一比對即可排除錯誤選項，找出唯一符合的答案。

---

選項分析

• (A) begins when the origin of replication is pulled apart to generate a replication bubble
   此描述屬於典型的雙向染色體複製（origin 被解旋形成 replication bubble），與滾環式複製的「單鏈切開」不符。錯誤。

• (B) occurs at the origin of vegetative replication

核心觀念
分子克隆中常用限制酶切割產生 黏端 (sticky end) 或 鈍端 (blunt end)，再以 DNA 連接酶 (ligase) 進行連接。

• 黏端：有單股突出區，依靠互補的鹼基配對形成氫鍵，使 DNA 片段在空間上預先對齊，連接酶僅催化磷酸二酯鍵形成。
• 鈍端：兩條鏈均被切斷，無突出區，需要連接酶同時將兩端靠近並形成磷酸二酯鍵，連接效率較低。
• 限制酶切位：若兩個黏端來自相同酶的切割，連接後常會重建原先的酶識別序列；若使用不同酶或非對稱切割，則可能不恢復。
• 磷酸化：5′ 端必須有磷酸基才能被連接酶形成磷酸二酯鍵。去磷酸化 (phosphatase) 會阻止端點被連接。

解題方法
逐一檢視每個敘述的科學事實，判斷其正確性。關鍵在於：

1. 了解黏端與鈍端的連接效率差異。
2. 明確分辨 連接酶的作用（僅形成磷酸二酯鍵）與 鹼基配對的自發氫鍵。
3. 判斷限制酶切位是否一定恢復。
4. 判斷限制酶在 DNA 末端的切割活性。
5. 檢視磷酸酶處理對向量與插入片段的影響。

選項分析

選項	內容	判斷	解說
(A)	「鈍端是乾淨的，因此較易連接。」	錯	鈍端雖無突出序列，但缺乏鹼基配對的預先對齊，需靠連接酶將兩端隨機碰撞，連接效率遠低於黏端。

核心觀念

• 基因長度與多肽大小的換算：DNA 1 kb = 1000 bp。若全為 coding sequence，則每 3 bp 組成一個密碼子，對應一個胺基酸。
• 胺基酸平均分子量：常以 110 Da 為近似值（$\approx 110\ \text{Da/aa}$），可用於快速估算多肽的分子量。
• SDS‑PAGE 上的帶子：以分子量為基礎，但實際觀察值可能因蛋白質降解、翻譯後修飾、二聚體形成或胺基酸組成偏差而與理論值不符。

---

解題方法

1. 計算理論多肽分子量

$\text{基因長度}=3\ \text{kb}=3000\ \text{bp}$

$\text{胺基酸數}= \frac{3000\ \text{bp}}{3\ \text{bp/aa}} = 1000\ \text{aa}$

$\text{預期分子量}=1000\ \text{aa}\times 110\ \text{Da/aa}=110\,000\ \text{Da}=110\ \text{kDa}$

2. 比較觀測結果
   SDS‑PAGE 顯示單一 60 kDa 帶，明顯小於預期的 110 kDa。需找出使蛋白質質量減半的生化現象。

3. 檢視可能因素

   • 基因內含子：內含子在 mRNA 前已被剪接，對產生的蛋白質質量無影響。
   • 蛋白質降解： proteolysis 可產生較短的片段，呈現較低分子量帶。
   • 翻譯後修飾（如糖基化、磷酸化）：通常增加分子量或改變電荷，較少導致分子量減半。
   • 胺基酸組成偏差：不同胺基酸的平均質量略有差異（如甘氨酸 75 Da、色氨酸 186 Da），但不會把 110 kDa 變成 55–60 kDa。
   • 二聚體形成：會使分子量加倍，與觀測較小的帶子相反。

核心觀念

• 70S核糖體的解離：在原核生物中，翻譯終止後必須把完整的 70S 核糖體重新拆解成 50S 大次單位與 30S 小次單位，以便再度進入新一輪的起始。
• 促進解離的因子：
  • IF‑3 (Initiation Factor‑3)：能特異性結合 30S 小次單位，阻止 30S 與 50S 再度結合，因而促進已形成的 70S 核糖體的分解。
  • RRF (Ribosome Recycling Factor)：在翻譯終止後結合於 70S 核糖體的 A 位點，形成 RRF‑70S 複合體，隨後在 GTP‑結合的 EF‑G 協助下，使 70S 被分裂為 50S 與 30S。
• 其他因子：
  • IF‑2：在起始階段促進 50S 與 30S 的結合。
  • EF‑Tu：攜帶氨基酰‑tRNA 至 A 位點，參與肽鏈延長。
  • EF‑G：在肽鏈延長階段推動轉位 (translocation)。單獨的 EF‑G 不能驅動核糖體解離，必須與 RRF 合作。

---

解題方法

1. 先回顧每個因子的功能定位（起始、延長、回收）。
2. 判斷題目問的是「促進 70S → 50S + 30S」的回收階段因子。
3. 針對每個選項，對照其生理作用是否屬於核糖體解離或重組。
4. 若因子本身不直接參與解離，則標記為錯誤；若它在回收過程中扮演關鍵角色，則標記為正確。

---

選項分析

核心觀念

• Shine‑Dalgarno (SD) 序列：位於原核 mRNA 5′端，與 30S 亞基 16S rRNA 的 3′端的互補序列 (anti‑SD) 結合，定位起始密碼子於 P 位。
• 起始因子 (Initiation Factors, IF)：在 30S 亞基上協助 mRNA、起始 tRNA (fMet‑tRNA^fMet) 的正確組裝。
• IF‑3 的功能：結合於 30S 亞基的 A / P 位間，防止 50S 亞基過早結合，同時促進 mRNA 的正確定位，使 SD 序列能與 16S rRNA 的 anti‑SD 形成穩定配對。

解題方法

1. 判斷題目問的是「哪一個因子調解（mediate）SD 序列與 16S rRNA 互補序列的結合」。
2. 先回想各因子的主要角色：
   • IF‑2：促進 initiator tRNA 的 GTP‑依賴性結合與 50S 亞基的加入。
   • IF‑3：協助 mRNA 與 30S 亞基的配對，尤其是 SD‑anti‑SD 的結合。
   • EF‑Tu：在伸長期將氨基酰‑tRNA 送至 A 位。
   • EF‑G：在伸長期驅動肽鏈移位並促進 50S 亞基與 30S 亞基的解離。
   • RRF (Ribosome Recycling Factor)：在翻譯終止後促使核糖體解離。

核心觀念
本題測驗 真核生物與原核細菌的蛋白質翻譯起始機制差異，重點集中在以下概念：

機制	真核 (eukaryote)	細菌 (bacteria)
起始氨基酸	皆使用 Met‑tRNAᵢᶠ (formyl‑Met 在細菌)	直接使用 Met‑tRNAᵢᶠ（或 fMet‑tRNAᵢᶠ）
起始訊號	5' 端帽 (Cap) 結構與 Kozak 序列 (gccRccAUGG)	Shine‑Dalgarno (SD) 序列 位於起始密碼子上游 5‑10 nt，與 16S rRNA 互補
起始 tRNA 種類	同一個 Met‑tRNAᵢᶠ 同時用於起始與內部延伸 (內部使用普通 Met‑tRNA)	起始使用 formyl‑Met（fMet），內部合成的 Met 為 普通 Met，兩者不同

解題方法
逐一檢視每個選項敘述，判斷其描述是否符合上述已知的生物學事實。若選項敘述與事實相符則為正確；不符者即為「NOT correct」的答案。

選項分析

選項	內容	正確性判斷與說明
(A) Bacterial translation begins with methionine	細菌的翻譯起始以 Met 為起始氨基酸	正確。細菌的起始 tRNA 為 formyl‑Met‑tRNAᵢᶠ，其本質仍是 Methionine（以 N‑formyl 形式出現）。
(B) Bacterial translation requires Shine‑Dalgarno sequence to show ribosomes where to start	細菌需要 SD 序列指示起始位置	正確。SD 序列 (AGGAGG…) 與 16S rRNA 互補，使核糖體正確定位起始密碼子。

核心觀念

• Pab1p：酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 中的 Poly(A)-Binding Protein，負責結合 mRNA 3′ 端的 poly(A) 尾，並藉由其 C 端的 PABP‑Interacting Motif 2 (PAM2) 與其他翻譯起始因子相互作用，形成「5′‑3′ 循環」結構，促進翻譯起始效率。
• eIF4 系列因子：
  • eIF4E：帽子 (5′‑cap) 結合蛋白，只與 cap 結合，主要與 eIF4G 形成複合體。
  • eIF4G：大型支架蛋白，含有多個結合位點，能同時結合 eIF4E、eIF4A 以及 Pab1p（透過 PAM2），是介導 5′‑3′ 循環的關鍵。
  • eIF4A：ATP‑依賴性 RNA 解旋酶，功能是解開 5′‑UTR 的二級結構，未與 Pab1p 直接接觸。
  • eIF1、eIF1A：參與起始複合體的組裝與起始密碼子辨識，並不參與 poly(A) 端的蛋白交互。

解題方法

1. 先回顧各因子在真核翻譯起始中的角色與已知的蛋白‑蛋白交互。
2. 判斷哪些因子具備與 Pab1p 結合的結構域或已報導的實驗證據：
   • eIF4G 含有 PAM2 序列，可直接結合 Pab1p。
   • 其他因子均缺乏此類結合位點，且文獻未報導直接交互。
3. 依據上述資訊逐一檢視選項，排除不符合的因子。

選項分析

核心觀念
在真核生物的翻譯起始過程中，5’端帽結合蛋白 eIF4E 與多功能橋接蛋白 eIF4G 形成 eIF4F 複合體，協助 mRNA 與 40S 核糖體結合。eIF4A 為一種 DEAD‑盒 RNA 依賴性螺旋酶 (RNA helicase)，其功能在於解開 mRNA 5’UTR 的二級結構，使核糖體能順利掃描起始密碼子（AUG）。其他列出的因子（eIF1、eIF1A、eIF4E、eIF4G）雖皆屬於翻譯起始因子，但皆不具有螺旋酶活性。

解題方法

1. 先回顧每個因子的功能與結構特徵，特別留意「RNA helicase」關鍵詞與 DEAD‑盒家族。
2. 判斷選項中哪一個因子屬於 DEAD‑盒 ATP‑依賴性 RNA 解旋酶。
3. 若只有單一因子符合，此題即為單選題；若有多個符合，則必須檢視題目是否為複選。題目問「factor(s)」暗示可能有多個正確答案，但根據已知生物學常識，僅 eIF4A 具此活性。

選項分析

選項	解析	正誤
(A) eIF1	eIF1 參與 40S 小亞基的組裝與起始密碼子辨識，促進 43S 複合體的正確定位。其結構屬於小型起始因子，無 ATP 依賴的螺旋酶域。	錯

核心觀念
本題考查真核翻譯起始階段的「起始復合物組裝與校正」機制。40S 小亞基在與 mRNA 結合時，必須形成正確的起始複合物 (43S‑mRNA 複合物)。若形成不適當的 40S‑mRNA 複合物（例如起始密碼子未對準、非正確的 eIF 結合），細胞會利用特定的起始因子促使其解離，重新組裝正確的起始複合物。關鍵因子包括 eIF1 與 eIF1A，它們共同維持起始複合物的「開放」構型，並在不正確配對時促進複合物的解離。相較之下，eIF4 系列 (eIF4A、eIF4E、eIF4G) 主要參與 mRNA 的帽結構辨識與 5' 端掃描，不直接參與不正確 40S‑mRNA 複合物的解離。

---

解題方法

1. 先回顧真核翻譯起始的主要步驟：

   • eIF4F 複合物 (eIF4E‑eIF4G‑eIF4A) 結合 mRNA 5' 端帽子，協助 43S 前複合物 (40S‑eIF1‑eIF1A‑eIF3‑eIF5‑eIF2‑GTP‑Met‑tRNAi) 掃描至起始密碼子。
   • eIF1 與 eIF1A 在 40S 小亞基的 A 位與 P 位口袋內，保持「開放」構型，防止起始密碼子過早固定。
   • 當掃描過程中遇到不正確的密碼子或錯誤的 40S‑mRNA 配對時，eIF1/eIF1A 促使複合物解離，重新開始掃描。

2. 依據「不正確 40S‑mRNA 複合物的解離」這一關鍵字，檢視各選項的功能定位：

   • eIF1：維持起始複合物開放，促進錯誤配對的解離。
   • eIF1A：與 eIF1 協同作用，增強 40S‑mRNA 內的校正功能。
   • eIF4A：RNA 依賴性 ATP 依賴的螺旋酶，協助 5' UTR 解旋，非校正因子。
   • eIF4E：結合 mRNA 5' 端帽子，屬於帽結構識別因子。
   • eIF4G：作為腳手架蛋白，橋接 eIF4E、eIF4A 以及其他起始因子，促進 mRNA 與 40S 的結合。

核心觀念
肽酰基轉移酶（Peptidyl Transferase, PTase）是核糖體的大亞基（細菌 50S，真核 60S）內部的催化中心，負責肽鏈從 P 位點的肽酰‑tRNA 向 A 位點的氨基酸‑tRNA 進行酰胺鍵形成。主要概念包括：

1. RNA 催化（Ribozyme）：PTase 的催化活性完全由 23S rRNA（細菌）或 28S rRNA（真核）提供，蛋白質僅扮演結構支撐角色。
2. GTP 依賴性：肽鏈延長的能量來源是 tRNA 螺旋胺基酸的酰胺鍵形成，此過程本身不需要 GTP；GTP 僅在 轉位（translocation） 以及 起始因子/延伸因子 的活化中使用。
3. 最低必要組件：在體外重組實驗中，僅需 23S rRNA（或等價的 28S rRNA）即可完成肽酰基轉移活性，部分文獻指出 L2、L3 蛋白與 rRNA 的結合有助於維持正確的三維構型，但它們不是催化必需。
4. 催化中心定位：23S rRNA 的特定區域（PTC，peptidyl‑transferase centre）位於大亞基的核心，直接參與酰胺鍵形成。
5. Puromycin：Puromycin 為一個類胺基酸的抗生素，能模擬 A 位點的氨基酸‑tRNA，接受肽酰基，使肽鏈提前釋放，常被用作 PTase 活性的實驗底物。

---

解題方法
本題為單選題，須辨別哪個敘述不正確。解題步驟：

1. 逐條回顧已知事實（見核心觀念）。
2. 判斷每個選項與已知事實的符合程度。
3. 若有選項與事實不符，即為「NOT correct」。

---

選項分析

選項	內容	正誤判斷與說明
(A)	The peptidyl transferase resides on the 50S ribosomal particle	正確。細菌的 PTase 位於 50S 大亞基內部。
(B)	The peptidyl transferase activity is GTP‑dependent	錯誤。肽酰基轉移反應本身不需要 GTP；

核心觀念

• 組蛋白 (Histone) 的種類與結構：真核細胞的核心組蛋白包括 H2A、H2B、H3、H4，四種組合成八聚體 (H2A‑H2B 二聚體 + H3‑H4 二聚體) 包圍 146 bp DNA 形成核小體 (nucleosome)。組蛋白 H1 (或 H5) 為鏈間組蛋白 (linker histone)，在核小體之間的鏈狀 DNA 上以單體形式結合，促進更高階的染色質纏繞。
• 分子量與保守性：組蛋白大小相近，H4 為四種核心組蛋白中最小的；H3 在所有真核生物中高度保守。
• 二聚化與結構動機：每種核心組蛋白都具有一段高度保守的 α‑螺旋–α‑螺旋–α‑螺旋 (α‑helical) 結構，稱為 histone fold，負責 H2A/H2B、H3/H4 的二聚化，屬非共價相互作用。
• 異構性來源：組蛋白的變異主要來自基因多樣性與翻譯後修飾 (post‑translational modifications, PTMs)，而非可變剪接 (alternative splicing)。大多數組蛋白基因無內含子或內含子極少，故不產生可變剪接異構體。

---

解題方法
本題屬於「概念判斷」類型，要求根據組蛋白的結構與生化特性判斷每個敘述的真偽。解題步驟如下：

1. 確認每個選項所涉及的概念：分子量、二聚化機制、保守程度、鏈間組蛋白的結合方式、異構性的產生機制。
2. 對照實際的分子生物學事實：
   • 查閱組蛋白家族的蛋白質序列與分子量（H4 約 11 kDa，最小）。
   • 了解 histone fold 的結構特徵與二聚化模式。
   • 檢視已知的跨物種保守性資料（H3 在植物與哺乳類間僅有 2 個差異）。
   • 回顧 H1/H5 的結合模式與功能。
   • 評估組蛋白異構性的來源。
3. 依據以上事實逐一判斷每個敘述的正確與否。

---

選項分析

選項	判斷	理由
(A) The molecular mass of Histone H4 is bigger than the other types of histones.	❌ 錯誤	H4 為四種核心組蛋白中最小的，分子量約 11 kDa；H2A、H2B、H3 的分子量分別約 13‑15 kDa、13‑14 kDa、15‑16 kDa。故 H4 的分子量較小，而非較大。

核心觀念

本題測驗真核生物染色質表觀遺傳修飾（Epigenetic modifications）中，組蛋白乙醯化（Histone acetylation）與組蛋白乙醯轉移酶（Histone Acetyltransferases, HATs）、**組蛋白去乙醯酶（Histone Deacetylases, HDACs）**的分類、結構域（Domain）與生物學功能：

1. HAT 分類與亞型：
   • Type A HAT：位於細胞核（Nuclear），負責修飾已組裝至染色質（Chromatin）上的組蛋白，參與轉錄活化（Transcriptional activation），通常含有 Bromodomain（用於辨識乙醯化離胺酸）與 Chromodomain。
   • Type B HAT：位於細胞質（Cytoplasmic），主要修飾剛在細胞質新合成、尚未組裝進染色質的新生組蛋白（如 H3、H4），修飾後協助組蛋白輸入細胞核；不具備 Bromodomain。
2. 結構域功能辨識：
   • Bromodomain：專一辨識並結合組蛋白 $N$ 端尾部帶有乙醯化修飾的離胺酸（Acetylated Lysine, K-Ac）殘基。
   • SANT domain：出現在許多染色質重塑複合體（Chromatin remodeling complexes）及修飾酵素中，其結構類似 Myb 結構域，主要功能為專一結合組蛋白尾端（Histone-tail-binding domain），而非直接結合 DNA。
3. 組蛋白乙醯化與基因表現：
   • 乙醯化中和 Lysine 殘基的正電荷，降低組蛋白與 DNA 磷酸骨架的負電荷吸引力，染色質結構鬆散，利於轉錄活化。
   • HDAC 負責移除乙醯基，使染色質回復緊密凝聚狀態（Heterochromatin/Condensation），導致轉錄抑制（Transcriptional repression）。

---

解題方法

本題為多重選題（複選題），切入點如下：

1. 檢視組蛋白乙醯化的空間分佈：組蛋白在新合成（細胞質）與組裝成染色質後（細胞核）皆可發生乙醯化，判定 (A) 是否過於絕對。
2. 檢驗結構域（Bromodomain、SANT domain）的辨識標的與功能專一性，判定 (B)、(D)。
3. 比對 Type A 與 Type B HAT 的結構組成差異（有無 Bromodomain），判定 (C)。
4. 確認 HDAC 作用在轉錄調控上的正負效應（抑制 vs. 活化），判定 (E)。

---

選項分析

• (A) 錯誤：
  組蛋白乙醯化並非專一性地只發生在細胞核內。新生組蛋白在細胞質中轉譯完成後，即會由細胞質中的 Type B HAT 進行乙醯化（通常修飾新合成 H4 的 Lys5 與 Lys12），協助其轉運進入細胞核並組裝入染色質。因此細胞質與細胞核中皆存在組蛋白乙醯化作用。

核心觀念

• RNA polymerase II (Pol II)：真核生物專門合成 mRNA 前體（pre‑mRNA）以及 pri‑miRNA 的多次蛋白質複合體。
• Rpb1（Pol II 最大次單位）之 C‑terminal domain (CTD)：由重複的 heptapeptide 序列 Y‑S‑P‑T‑S‑P‑S 組成，經不同階段的 Ser‑2、Ser‑5 磷酸化，作為「平台」招募 RNA 加工因子（5′ capping、剪接、poly‑A 加尾等）。
• FACT (Facilitates Chromatin Transcription) 複合體：由 Spt16 與 SSRP1（或其同源 Ssrp2）構成，是一種組蛋白伴載蛋白，協助 Pol II 在染色質上通過 ‑ 即在延伸期重新安排核小體，維持染色質的可及性。
• CoTC (Cotranscriptional Cleavage) 元件：位於 poly‑A 信號下游，通過 RNA‑依賴的自我剪切產生斷裂，使 3′‑端的 RNA 釋放。它是 一種 終止機制，並非所有基因必備。

---

解題方法

1. 針對每個選項，檢視其敘述是否符合上述核心概念。
2. 判斷關鍵詞是否正確（如「microRNA 前體」→ pri‑miRNA；「interacts with the splicing factor」→ CTD 介面）；
3. 檢查是否有已知例外或錯誤敘述（如「CTD 不參與 poly‑A」顯然與文獻不符）。
4. 依據正確／錯誤情形勾選。

---

選項分析

選項	判斷	理由說明
(A) Pol II is a multiprotein complex that transcribes DNA into precursors of mRNA and microRNA.	✅ 正確	Pol II 為多次蛋白質複合體，合成 pre‑mRNA 與 pri‑miRNA（後者經 Drosha/Dicer 產生成熟 miRNA）。此敘述完整且無誤。
(B) The C‑terminal domain (CTD) of the RNA polymerase binding protein (Rpb1) subunit of Pol II interacts with the splicing factor and stimulates splicing of substrates in organisms that use exon definition.	✅ 正確	CTD 磷酸化（特別是 Ser‑2）招募 U2AF、SR 蛋白等剪接因子，促進在 exon‑definition（高等動物）模式下的共轉錄剪接。文獻普遍報告 CTD 與 spliceosome 直接互動。

核心觀念
Polyadenylation 為真核轉錄後加工的關鍵步驟，分為「前置切割 (cleavage)」與「Poly(A)尾巴合成」兩階段。主要因子包括：

• CPSF (Cleavage and Polyadenylation Specificity Factor)：識別 AAUAAA 訊號，負責切割位點的定位與切割，同時招募 Poly(A) polymerase (PAP) 以及後續的延伸因子。
• CstF (Cleavage Stimulation Factor)、CF I/II：協助定位與切割。
• PAB II (nuclear poly(A)‑binding protein, 又稱 PABPN1)：結合新形成的 Poly(A) 尾，提升 PAP 的合成速率並限制尾巴長度。
• PAB I (cytoplasmic poly(A)‑binding protein, PABPC1)：在核出口後結合 Poly(A) 尾，透過與 eIF4G 的互動促進翻譯起始，並保護 mRNA 不被快速去腺苷酸化與降解。

解題方法
本題測驗對各因子功能的認識，需針對每個描述判斷是否符合上述機制。逐一比對敘述與已知功能，即可判斷正誤。

選項分析

項目	敘述內容	正誤判斷與說明
A	「Poly(A) binding protein I (PAB I) 結合 mRNA Poly(A)，招募 polysomes 並提升 mRNA 的可翻譯性。」	正確。PAB I（PABPC1）在細胞質結合 Poly(A) 尾，通過其 PABP‐interacting motif (PAM2) 與 eIF4G 互動，形成 eIF4F 複合體，促進核糖體 40S 亞基的招募與起始；同時保護訊息不被迅速去腺苷酸化。
B	「持續翻譯 mRNA 產生蛋白質會導致 Poly(A) 退化，進而使 mRNA 降解。」	錯誤。

核心觀念
RNA editing（RNA 編輯）指在轉錄後 RNA 分子上發生的鹼基改變，與 DNA 序列無關。真核生物主要的編輯型態包括：

1. C→U（或 C→T）編輯，由 ADAR（Adenosine Deaminase Acting on RNA）或 APOBEC 家族的細胞質胍苷脫氨酶（CDAR）完成。
2. U 插入/刪除編輯，特別發生在 kine​toplasmid（線粒體） 的原始 mRNA（pre‑mRNA）上，需 guide RNA（gRNA） 與一系列酶（endonuclease、TUTase、RNA ligase）共同作用。

解題方法
本題屬於概念判斷的多選題，必須根據 RNA 編輯的已知機制逐一驗證每個敘述。判斷要點如下：

項目	判斷依據
位置	U‑插入/刪除編輯僅限於 kDNA（kinetoplast DNA） 的 mitochondrion（kine​toplasmid）。
方向	編輯酶在 pre‑mRNA 上的作用順序為 5′→3′，即先從 5′ 端往 3′ 端逐段處理。
gRNA 配對方式	gRNA 與 pre‑mRNA 形成 wobble（鬆弛）配對，決定插入或刪除多少個 U。
CDAR 功能	CDAR（Cytidine Deaminase Acting on RNA）只執行 C→U（或 C→T）轉換，不會產生 C→G 轉變。
必要酶類	U‑插入編輯需要 endonuclease（切除‑U 前的核酸切口）、TUTase（加上 UMP），以及 RNA ligase（重新連接），而 刪除 U 只需 endonuclease 與 RNA ligase（不涉及 TUTase）。

依此，檢視選項：

選項分析

• (A) RNA editing occurs in kinetoplasts.
  正確。U 插入/刪除編輯是 trypanosomatid 族群的 kDNA（kinetoplast） 中的特有機制，常見於 Trypanosoma、Leishmania 等原蟲。

核心觀念
RNA interference (RNAi) 是真核生物中以小分子 RNA（siRNA、miRNA）誘導目標 mRNA 降解或翻譯抑制的機制。其核心過程包括：

1. 雙鏈 RNA (dsRNA) 裁切：由 RNase III 家族的 Dicer 以 ATP‑依賴的方式將長 dsRNA 切割成 21–25 nt 的雙鏈 siRNA。
2. RNA‑誘導沉默複合體 (RISC) 的組裝：
   • Argonaute 2 (Ago2) 為 RISC 的核心酶，具有內切活性，負責切割目標 mRNA。
   • R2D2（在 Drosophila）與 Dicer‑2 形成異二聚體，辨識並將產生的 siRNA 載入 Ago2。
   • C3PO（Component 3 Promoter of RISC）在 siRNA 載入後促進「乘客鏈」的去除，使得活化的單鏈 guide RNA 能與目標 mRNA 結合。

ATP 在 Dicer 的切割步驟中必須提供能量，但ATP 本身並非 RNAi 機制的組件，它僅是酶的輔助能源。

---

解題方法
本題屬於複選題，只要判斷每個選項是否屬於 RNAi 直接參與的分子或蛋白即可。依序檢視：

• 是否為 Dicer、Ago2、R2D2、C3PO 之類的已知 RNAi 成分？
• 是否僅是能量分子（如 ATP）而非結構或功能單元？

---

選項分析

核心觀念

本題測驗真核生物中微小 RNA（microRNA, miRNA）的生成途徑（biogenesis）與作用機制（gene silencing mechanisms）：

1. 生成途徑（Biogenesis）：
   • 典型途徑（Canonical pathway）：由 RNA polymerase II 轉錄出 primary miRNA（pri-miRNA），於細胞核經微處理器複合體（Microprocessor complex，包含 Drosha 與 DGCR8/Pasha）剪切成 precursor miRNA（pre-miRNA）；再藉由 Exportin-5/Ran-GTP 運送至細胞質，由 Dicer 剪切成雙股 miRNA duplex，最後組裝入 RNA-induced silencing complex（miRISC）。
   • 非典型途徑（Non-canonical pathway，如 Mirtron）：部分 miRNA 位於編碼蛋白質基因的內含子（introns），於 RNA 剪接（splicing）過程中直接釋放並形成套索（lariat），經去分支酶（debranching enzyme）處理後即可直接形成 pre-miRNA，跳過細胞核內的 Drosha 剪切步驟。
2. 調控機制（Silencing mechanism）：
   • 與標的 mRNA 的 $3^\prime\text{-UTR}$ 配對，若完全配對（常見於植物），會誘發 AGO2 進行 endonucleolytic cleavage（mRNA 降解）。
   • 若為不完全配對（常見於動物），主要透過抑制轉譯起始（blocks translation initiation，如干擾 eIF4E/eIF4G 辨識帽端）、抑制轉譯延伸（blocks elongation），以及招募去腺苷酸化酶複合體（如 CCR4-NOT）引發去多聚腺苷酸化（deadenylation）、去帽（decapping）而導致 mRNA 加速降解。

---

解題方法

審視題目問句「Which of the following is (are) description about miRNA is (are) correct?」（清華生科聯招常為多重選擇題，全對才給分）：

1. 逐一檢視 miRNA 對基因表達的「功能調控機制」：
   • 傳統及當前共識均確認 miRNA 主要為負向調控（抑制轉譯、促進降解），特定罕見生理狀態下的少數活化特例非一般通則描述。
2. 逐一檢視 miRNA 的「來源結構」與「生成場所」：
   • 區分內含子來源（mirtrons）與基因間區（intergenic）來源。
   • 區分細胞核步驟（轉錄、Drosha 剪切）與細胞質步驟（Dicer 剪切、RISC 作用）。

---

選項分析

• (A) 正確：
  動物細胞中，miRISC 與標的 mRNA 不完全配對時，會透過多種機制抑制轉譯：

核心觀念
本題考查重組蛋白在真核細胞系統中的表達策略，特別是建構表達載體時所使用的**啟動子（promoter）**類型。

• 真核細胞（如 CHO、HEK293）常用 CMV（Cytomegalovirus）、EF1α、SV40 等強啟動子，以利用宿主的 RNA 聚合酶 II 直接驅動轉錄。
• T7 啟動子 為噬菌體 T7 RNA polymerase 的特異性啟動子，僅在 大腸桿菌 或 使用 T7 polymerase 的體外轉錄／重組病毒系統 中有效，無法被真核細胞的內源性聚合酶辨識。

解題方法

1. 判斷每個選項描述的步驟是否屬於 真核細胞（eukaryotic cells） 表達重組蛋白的常規流程。
2. 針對涉及 啟動子 的選項，檢視其在真核系統中的可行性：
   • 若啟動子只能在 原核或體外系統 中發揮功能，則此步驟 不屬於 真核細胞重組蛋白製備。

選項分析

選項	內容說明	正/誤判斷與理由
(A)	從 NCBI、GeneBank 或 GISAID 取得目標蛋白的編碼序列。	正確。取得基因序列是任何表達系統的第一步，無論宿主是原核或真核細胞。
(B)	使用 T7 啟動子 驅動目標基因表達。	錯誤。

核心觀念
本題測驗對基因表達抑制（gene knock‑down）技術的認識。

• 基因表達抑制：在不改變基因序列的情況下，降低特定基因的 mRNA 或蛋白產量。常見的分子工具包括 RNAi（siRNA、shRNA、miRNA）以及新興的 CRISPR 系統（CRISPRi、Cas9 切割）。
• siRNA、shRNA、miRNA：屬於小 RNA，藉由結合目標 mRNA，引發 RNA‑induced silencing complex (RISC) 裁切或翻譯抑制，屬於 post‑transcriptional gene silencing。
• CRISPR/Cas9：Cas9 核酸酶在導向 RNA (sgRNA) 的指引下，於基因組 DNA 上產生雙鏈斷裂，導致 基因敲除（knock‑out） 或利用 deactivated Cas9 (dCas9) 結合阻斷子 (KRAB) 形成 CRISPRi，才可用於基因抑制。
• lncRNA：長非編碼 RNA，功能多樣，包含調控染色質、轉錄因子結合等，本身不是直接的基因沉默工具，而是可作為調控分子；目前尚未作為主流的「降低或減少特定目標基因表達」的標準手段。

---

解題方法

1. 先判斷每個選項是否常被採用作為 降低目標基因表達（gene knock‑down）的方法。
2. 若選項是 基因敲除（knock‑out），則不屬於「降低」而是「永久失活」，應排除。
3. 若選項本身不是已知的 RNAi 或 CRISPRi 相關策略，則判定為 非一般用於基因表達抑制。

---

選項分析

選項	說明	是否屬於常用的基因表達抑制手段

核心觀念
本題測驗的是 表觀遺傳（epigenetic）修飾在細胞分裂後的傳遞機制。表觀遺傳修飾包括 DNA 甲基化（DNA methylation）與組蛋白（histone）上的各種化學修飾（甲基化、乙醯化、磷酸化等）。在有絲分裂（mitosis）過程中，染色質必須解開、複製，隨後重新組裝成核小體，只有部分修飾能被「維持」於子細胞中，其他則因核小體拆解或缺乏複製機制而在子細胞中喪失。關鍵概念：

修飾類型	是否有已知的維持酶或機制	代代相傳的能力
DNA 甲基化	DNMT1（維持型 DNA 甲基轉移酶）	可以在複製時把半甲基化的 CpG 位點重新甲基化，保留於子細胞
DNA 磷酸化	尚未發現特異性維持機制	不會在子細胞中持續
組蛋白甲基化	某些特定位點（如 H3K9me3）由 SUV39H1/2、G9a 等維持，且可藉由「閱讀」蛋白（HP1）傳遞	大部分可在染色體分離後保留
組蛋白乙醯化	乙醯基轉移酶（HAT）與去乙醯酶（HDAC）動態調控，乙醯基在複製過程中會被稀釋，缺乏特異性維持機制	不會持續保存
組蛋白磷酸化	常與細胞周期相關（如 H3S10ph），在細胞分裂結束後迅速被去除，無維持酶	不會持續保存

解題方法

1. 先辨認每個選項所屬的表觀遺傳修飾類型。
2. 依據上述機制，判斷哪一種修飾在 細胞分裂後 無法被維持。
3. 因為題目要求「NOT maintained」的修飾，直接排除已知有維持機制的 DNA 甲基化與大部分組蛋白甲基化。
4. 剩餘的 DNA 磷酸化、組蛋白乙醯化、組蛋白磷酸化皆缺乏維持機制。其中 DNA 磷酸化在表觀遺傳領域較少被提及，且多屬於 DNA 損傷訊號，不屬於遺傳性維持的表觀遺傳標誌。組蛋白乙醯化與組蛋白磷酸化在有絲分裂後皆被快速去除。

比較各選項的常識性頻率與教科書描述，可得 最常被列為「不會維持」的選項是組蛋白乙醯化（Histone acetylation），因其乙醯基在 DNA 複製時因核小

核心觀念

• **負股 RNA 病毒（minus‑strand RNA virus）**的基因組是以互補 RNA（負義股）形式存在，必須先被合成正義股（mRNA）才能進行蛋白質翻譯。
• **RNA‑依賴性 RNA 聚合酶（RNA‑dependent RNA polymerase, RdRp）**能以 RNA 為模板合成新的 RNA，屬於病毒自身編碼的酶，對於負股 RNA 病毒的基因複製與 mRNA 產生是必不可少的。
• 其他選項所指的酶皆與 DNA 或逆轉錄作用相關，與純粹的負股 RNA 複製無關。

解題方法

1. 判斷題目所問的「必需酶」是指在病毒生命週期中，哪一種酶直接負責將負義股 RNA 轉錄為正義股 mRNA，進而完成基因組的複製與蛋白質合成。
2. 依照病毒的基因組類型：
   • DNA 病毒 → 需要 DNA‑dependent DNA polymerase 或 DNA‑dependent RNA polymerase。
   • 正股 RNA 病毒 → 需要 RNA‑dependent RNA polymerase（自行編碼）。
   • 負股 RNA 病毒 → 同樣需要 RNA‑dependent RNA polymerase，因為宿主細胞本身不具備此活性。
   • 逆轉錄病毒（含 RNA 為基因組但以 DNA 中間產物） → 需要 reverse transcriptase。
3. 直接對照選項，找出唯一符合負股 RNA 病毒「必需」條件的酶。

選項分析

• (A) DNA‑dependent DNA polymerase

  • 功能：以 DNA 為模板合成 DNA。
  • 與負股 RNA 病毒無關，病毒沒有 DNA 供其複製。↩️ 錯。

• (B) RNA‑dependent DNA polymerase（亦稱 reverse transcriptase）

核心觀念

本題評量重點為病毒變異株的檢測分子生物學技術與臨床檢體（鼻咽拭子 Nasal swabs）中分析標的之性質。

1. 核酸層次（Nucleic Acid Level）：野生型（Wild type, WT）與 Omicron 變異株在基因組上有數十個專一性突變點位（如 Spike 蛋白受體結合區 RBD 及多個非結構蛋白區域）。只要檢測方法具有「核酸序列解析能力」或「專一性雜合／擴增能力」（例如次世代定序、突變專一性引子 RT-PCR、高密度晶片雜交），即可輕易區分野生型與特定突變株。
2. 蛋白質層次（Protein Level）：
   • 病毒抗原快篩／檢測（Viral Antigen Detection）：通常以核衣殼蛋白（Nucleocapsid, N protein）為主要標的，其胺基酸序列在各變異株間高度保守，且市售快篩多使用廣效性單株抗體，目的是診斷「是否有 SARS-CoV-2 感染」，設計上刻意避免因變異株突變而失效，因此無法用來鑑別 Omicron 與野生型。
   • 中和抗體檢測（Neutralizing Antibody Detection）：中和抗體存於**宿主血清／血漿（Serum/Plasma）**中，而非存在於鼻拭子（Nasal swab）中；鼻拭子檢體採集的是病毒顆粒與脫落上皮細胞，無法進行宿主中和抗體活性測試。此外，即便是針對抗原抗體反應，常規抗原檢測設計亦無法區分株別。在檢測檢體與技術原理上，常規抗原檢測（Viral antigen detection）即是典型無法區分變異株之方法。

---

解題方法

切入點分為兩步驟：

1. 檢驗方法是否具備序列辨識力（Sequence-level resolution）：
   • (A) NGS、(B) 變異特異性 RT-PCR、(E) 基因晶片皆針對特定核酸序列進行定序、擴增或雜合，具備區分特定單核苷酸多型性（SNPs）與缺失（indels）之能力。
2. 抗原抗體層次的局限性：
   • 市售與臨床鼻拭子常規之「病毒抗原檢測（Viral antigen detection）」是以側向流動免疫分析法（LFIA）偵測高度保守的 N 蛋白，只能判斷陰性或陽性（Yes/No），設計上本就「不區分（does NOT discriminate）」亦無法區分 Omicron 與野生型，故符合題目所求。

---

選項分析

• (A) Next generation sequencing：可區分（錯誤選項）

核心觀念

本題測驗真核生物「細胞週期調控（Cell Cycle Regulation）」與「DNA 損傷檢查點（DNA Damage Checkpoint）」的分子機制。

1. $G_2/M$ 轉變的關鍵推動者（MPF）：
   • 驅動細胞由 $G_2$ 期進入有絲分裂期（$M$ 期）的核心酵素複合體為 Maturation-Promoting Factor (MPF)，在分子組成上即為 Cyclin B/Cdk1（早期在酵母菌研究中亦稱 Cdc28/Cdc2）。
2. $G_2/M$ DNA 損傷檢查點路徑：
   • 當 $G_2$ 期偵測到 DNA 雙股斷裂（DSB）或未修復損傷時，會活化 ATM/ATR 激酶級聯反應，進而磷酸化活化 Chk1/Chk2。
   • Chk1/Chk2 會使去磷酸酶 Cdc25C 磷酸化並被 14-3-3 蛋白結合而滯留於細胞質（或被泛素化降解），喪失其活化功能；同時活化抑制性激酶 Wee1。
   • 結果導致 Cdk1 的抑制性磷酸化位點（Thr14 與 Tyr15）維持磷酸化狀態，使 Cyclin B/Cdk1 複合體活性被阻斷，細胞因而停滯在 $G_2$ 期，防止帶有受損 DNA 的細胞進入 $M$ 期（Mitotic entry）。

---

解題方法

由題幹的關鍵字切入：

• "before mitotic entry"（進入有絲分裂期之前）以及 "G2/M"：
  直接鎖定調控 $G_2 \to M$ phase transition 的 Cyclin/Cdk 組合。
• "blocked by the G2/M DNA damage repair mechanism"：
  該機制阻斷的是負責啟動染色體濃縮、核膜解離與紡錘體組裝的主控激酶——Cyclin B/Cdk1。因此直接尋找包含 Cyclin B 與 Cdk1 的選項。

---

選項分析

核心觀念

本題測驗現代分子生物學中**基因體編輯技術（Genome Editing Technologies）**的演進歷程與分類。
基因體編輯的核心機制可分為兩大類：

1. 核酸內切酶引導之雙股斷裂（Double-Strand Breaks, DSBs）：利用特異性識別特定 DNA 序列的模組，引導核酸酶切割目標基因，誘發細胞進行非同源端修復（NHEJ，易產生插入/缺失突變，造成基因敲除 Knock-out）或同源重組修復（HDR，可引入精確突變或外源基因 Knock-in）。此類技術包含第一代鋅指核酸酶（ZFN）、第二代類轉錄活化因子效應物核酸酶（TALEN）及第三代 CRISPR/Cas9 系統。
2. 無雙股斷裂之單鹼基直接修飾（Base Editing, BE）：利用無切割活性或僅具單股切割活性之 Cas 蛋白（dCas9 或 nCas9）融合特定的胞苷脫氨酶（Cytidine deaminase）或腺苷脫氨酶（Adenine deaminase），直接在標的位點引導單一鹼基轉變（如 $\text{C}\to\text{T}$ 或 $\text{A}\to\text{G}$），不產生 DSB，可大幅降低非特異性突變（indels）風險。

---

解題方法

審視題目問及「何者可用於基因體編輯（genome editing）」，應從廣義基因體編輯工具的定義切入：凡能針對生物體基因體特定序列進行精確修改（包含 DNA 切割修復引發的插入/缺失、標靶替換，或藉由化學去氨基修飾改變鹼基配對）的技術皆屬之。逐一檢視選項中的四項技術，皆為現代遺傳工程與分子生物學所公認的基因體編輯工具。

---

選項分析

• (A) CRISPR/Cas9：正確。
  • 結構與機制：由單引導 RNA（single guide RNA, sgRNA）經鹼基互補配對引導 Cas9 內切酶至帶有前間隔序列鄰近模體（PAM, 5'-NGG-3'）的標的 DNA 序列，造成精確的雙股斷裂（DSB）。
  • 為目前應用最廣泛、設計最簡便的第三代基因體編輯工具。
• (B) Transcription activator-like effector nucleases (TALEN)：正確。
  • 結構與機制：利用來自植物致病細菌 Xanthomonas 的 TALE 蛋白作為 DNA 識別模組（每個單元有特定的雙胺基酸重複可變殘基 RVD 專一性辨識一個鹼基），融合非特異性限制酶 FokI 的切割結構域（cleavage domain）。

核心觀念

1. 真核翻譯起始的基本流程

   • 小亞基（40S）與多種起始因子形成 43S 前起始複合體（pre‑initiation complex, PIC），包括 eIF1、eIF1A、eIF3、eIF5、eIF2‑GTP‑Met‑tRNAi 以及 eIF4F 複合體所結合的 mRNA。
   • 43S PIC 先在細胞質內自由漂移，遇到 mRNA 的 5′ 端帽子（cap）後，透過 eIF4F 複合體（eIF4E‑eIF4G‑eIF4A）與帽子結合，形成 48S 起始複合體，之後在 5′ UTR 中掃描起始密碼子 (AUG)。

2. 各個起始因子的功能

   • eIF4E：直接結合 5′ 端帽子。
   • eIF4G：橋接 eIF4E 與 eIF3，將帽子訊號傳遞至 40S 小亞基。
   • eIF4A：RNA 依賴的 ATP 依賴解旋酶，協助 5′ UTR 的二級結構解開，使掃描順暢。
   • eIF5：促進 eIF2‑GTP 的水解，促進 60S 大亞基的加入。屬於 GTP‑ase 活化因子（GAP），在 48S → 80S 轉換時發揮作用。
   • eIF1：維持 40S 小亞基的開放構象，保證掃描過程的嚴格起始碼檢測。
   • eIF2：形成 eIF2‑GTP‑Met‑tRNAi 複合體（TC），將起始 tRNA 載入小亞基。

解題方法
本題屬於概念辨識題，只需對照每個選項描述的分子是否屬於「帽子結合複合體（cap‑binding complex, eIF4F）」或「43S 前起始複合體」的成分。逐一檢視選項的正確性，即可判斷哪一項描述不正確。

選項分析

核心觀念
本題測試對真核轉譯起始因子 eIF2 的功能與結構認知。eIF2 為 GTP‑結合蛋白，組成為 α、β、γ 三個次單元（heterotrimeric），在 GTP‑結合狀態下活化，與 Met‑tRNA${}^{\text{i}}$ 形成複合體（TC，ternary complex），送至 40S 核糖體的 P 位。eIF2B 為其 guanine nucleotide exchange factor（GEF），促使 eIF2‑GDP 重新結合 GTP。mRNA 二級結構的解開則屬於 eIF4A/eIF4B/eIF4F 複合體的功能，與 eIF2 無關。

---

解題方法

1. 先回顧每個選項描述的功能是否符合上述已知事實。
2. 若描述與已知功能相符，視為正確；若明顯與 eIF2 的已知角色衝突，即為錯誤選項。
3. 只要找到一個不符合的描述，即可判定為「不正確」的答案，因題目為單選。

---

選項分析

選項	內容	判斷	理由
(A)	eIF2 unwinds secondary structure of mRNA.	不正確	mRNA 的二級結構解開是由 eIF4A（RNA 解旋酶）與 eIF4B、eIF4F 複合體負責。eIF2 主要功能是結合 Met‑tRNA${}^{\text{i}}$ 並將其送至核糖體，並不具備解旋活性。

核心觀念
本題考查噬菌體（bacteriophage）結構與感染機制的基本概念。

• 噬菌體的基本形態：由頭部 (capsid)、尾部 (tail) 以及底板 (base plate) 組成。
• 頭部包裹遺傳物質（DNA或RNA），以蛋白質衣殼 (protein capsid) 形成。
• 尾部常分為套管 (tail tube)、套管外膜 (tail sheath)、頸部/頸環 (neck/collar) 等結構。
• 感染過程：當噬菌體吸附於宿主菌表面後，收縮的尾膜將內部的尾管向前推進，形成一條空洞通道，將**DNA（或RNA）**而非蛋白質注入宿主細胞。

理解上述結構與功能關係是判斷選項正誤的關鍵。

---

解題方法

1. 先確認每個選項描述的結構或功能是否符合噬菌體的已知特徵。
2. 針對敘述中可能的誤用概念（例如「注入蛋白質」）進行排除。
3. 依據結構功能對照，找出唯一不正確的敘述。

---

選項分析

選項	內容	正誤判斷與說明
(A)	Bacteriophages specifically infect bacteria.	正確。噬菌體的宿主僅限於細菌或古菌，屬高度專一的病毒。
(B)	Their genetic material is surrounded by a protein capsid.	正確。

核心觀念
Spliceosome（剪接体）在真核基因的前 mRNA 前体中負責去除內含子。其組裝可分為數個階段：

1. E（早期）複合體 / Commitment Complex：U1 snRNP 於 5′ splice site（5′ SS）結合，U2AF heterodimer（U2AF65 + U2AF35）結合 3′ splice site（3′ SS）旁的 polypyrimidine tract，並與分支點結合蛋白（SF1）形成。
2. A 複合體：U2 snRNP（含 U2 snRNA 與相關蛋白）在 ATP 依賴的重組下取代 SF1，與分支點結合，形成 pre‑spliceosome。
3. 接續的 B、C、以及活化的三元體 U4/U6.U5 形成完整 spliceosome。

解題方法
本題屬於概念判斷題，只要熟悉每個組合體的組成與轉換條件，即可直接檢驗每個選項的正確性。逐一比對敘述與已確立的分子生物學事實即可找出唯一錯誤之項。

選項分析

選項	內容	正誤判斷與說明
(A) The commitment complex is the E complex.	「Commitment complex」即指 E 複合體。	正確。此稱呼在多數教材與原始文獻中相同。
(B) The E complex contains U13 snRNP bound at the $5'$ splice site	主張 U13 snRNP 位於 5′ splice site。	錯誤。E 複合體的 5′ splice site 由 U1 snRNP 結合；

核心觀念

• Iron‑response element (IRE)：位於 mRNA 的 5′非翻譯區 (5′‑UTR) 或 3′非翻譯區 (3′‑UTR) 的短幹環結構，長約 30 nt。
• IRE‑binding protein (IRP)：包括 IRP1 與 IRP2，為鐵離子感測調節因子，能與 IRE 結合，影響 mRNA 的翻譯或穩定性。
• 鐵離子對 IRP 結合能力的調控：當細胞內鐵充足時，IRP1 會結合一個 [4Fe‑4S]2+ 鐵硫簇，形成活化的 aconitase，此時其 IRE‑binding 能力降低；IRP2 在高鐵環境下被泛素化、降解，也導致結合能力下降。相反，缺鐵時鐵硫簇缺失，IRP 以未結合狀態存在，對 IRE 具有高親和力。
• 結合後的功能：
  • 5′‑IRE（如 ferritin mRNA）：IRP 結合會阻止核糖體進入翻譯起始位點，抑制翻譯，導致蛋白質合成下降。
  • 3′‑IRE（如 transferrin receptor mRNA）：IRP 結合保護 mRNA 免於降解，使其半衰期延長，增加蛋白質產生。

解題方法
此題屬於概念辨識題，需確認每個敘述是否符合 IRP‑IRE 系統的生化特性。逐一比對選項內容與上述核心觀念，判斷正誤。

選項分析

選項	內容	正誤判斷與說明
(A)	“IRE consists of multiple stem‑loop structures.”	錯誤。單一 IRE 只是一個 單一的 stem‑loop（即一個幹環結構），其核心序列是 5‑nt CAGUG，環部則含有 C‑rich 区。雖然不同 mRNA 可有多個 IRE（如 ferritin 5′‑UTR 可能有兩個），但每個 IRE 本身僅為一個幹環，不是「multiple」結構。

核心觀念
MicroRNA（miRNA）是 20~24 nt 的非編碼小 RNA，主要透過與目標 mRNA 3'UTR 結合，促進 mRNA 降解或翻譯抑制，進而調控基因表現。miRNA 的生合成分為兩大階段：

1. 核內處理：由 RNA polymerase II 轉錄產生長約數千 nt 的初始轉錄本 pri‑miRNA，其內含一段或多段可自行折成 stem‑loop（發夾結構）。此結構由 Drosha‑DGCR8 複合體 在核內切除，留下約 60~70 nt 的 pre‑miRNA（含 2 nt 2′‑phosphate 端）。
2. 細胞質加工：pre‑miRNA 透過 Exportin‑5 載體輸出至細胞質，接著 Dicer（與 TRBP 結合）將其再切割，產生長度相近的雙鏈 RNA，最後由 Argonaute 蛋白挑選一條鏈形成成熟 miRNA‑RISC。

上述流程的關鍵酶與位置（Drosha 在核內、Dicer 在細胞質）是本題的考點。

---

解題方法
題目要求「哪一個描述是 不正確 的」，因此必須檢視每個選項是否符合上述 miRNA 生合成的步驟與結構特性。逐一比對後，即可找出唯一錯誤的敘述。

---

選項分析

選項	敘述	正誤判斷與說明
(A) The precursor is primary miRNA (pri‑miRNA).	把 precursor（前體）等同於 pri‑miRNA。	錯誤。在 miRNA 生合成術語中，precursor 一般指 pre‑miRNA（約 60–70 nt，已被 Drosha 處理的產物）。pri‑miRNA 是 transcription 初產物，屬於前驅(transcript)，但不被稱為「precursor」於多數教材中。
(B) Pri‑miRNAs fold into stem‑loop structures.	pri‑miRNA 能自我折疊形成 stem‑loop。	正確。pri‑miRNA 內包含可形成發夾的局部序列，Drosha 辨識此結構進行切割。

核心觀念
本題測驗的是遺傳密碼的基本結構與性質。遺傳密碼由四種核甘酸（A、U、C、G）組成，mRNA 以 5' → 3' 方向閱讀，三個連續的鹼基稱為 密碼子 (codon)。所有可能的密碼子組合數為
$4^3 = 64$
其中 61 種編碼氨基酸，3 種為終止密碼子 (UAA、UAG、UGA)。起始密碼子唯一為 AUG，亦同時編碼甲硫胺酸 (Met)。

---

解題方法
題目列出五項敘述，要求找出 不正確 的一項。檢視每個選項是否符合上述遺傳密碼的公認事實，即可直接判斷正誤。此類題目無需計算，只要對概念掌握完整即可快速排除。

---

選項分析

選項	內容	正誤判斷與說明
(A)	「mRNA 的鹼基以三個為一組讀取，稱為密碼子」	正確。遺傳密碼的基本單位即為三鹼基密碼子。
(B)	「遺傳密碼中有 128 種不同的密碼子」	錯誤。

核心觀念

• 病毒感染狀態的判定必須以病毒核酸量為指標；在分子生物學中，最常用且最可靠的定量方式是實時定量逆轉錄聚合酶鏈反應 (RT‑qPCR)。
• RT‑qPCR 以 螢光探針（或 SYBR Green）偵測 PCR 產物在放大過程中的累積，透過 CT (Cycle Threshold) 值 反映樣本中病毒 RNA 的初始拷貝數。

---

解題方法 – 為何選 RT‑qPCR 為最可靠

方法	原理	優點	缺點	是否能直接評估「目前感染狀態」
直接觀察病毒顆粒 (電子顯微鏡)	觀測病毒形態	直觀	需要大量樣本、成本高、靈敏度低	❌
病毒培養 (細胞培養法)	病毒在細胞中增殖形成 CPE	可取得活病毒	需要 BSL‑3、耗時 3‑7 天	❌（只能判斷是否有活病毒，非快速）
抗原快篩	抗體捕捉病毒蛋白	快速、便宜	靈敏度低、定量困難	❌
RT‑qPCR	逆轉錄 RNA → cDNA，再以實時定量 PCR	高靈敏度（10‑100拷貝）、定量、標準化、可同時檢測多基因	需要專業設備與試劑	✅（直接提供病毒 RNA 含量，反映即時感染）

因此，RT‑qPCR 為檢測 SARS‑CoV‑2 當前感染狀態的最可靠方法。

---

所需病毒資訊

1. 目標基因序列：常選擇保守且表達量高的基因，如
   • N 基因 (核衣殼蛋白)
   • ORF1ab (RNA‑依賴RNA聚合酶)
   • S 基因 (刺突蛋白)
2. 特異性引子 (Primers) 與探針 (Probe)：
   • 前向引子、反向引子須分別結合於目標基因的兩側。
   • TaqMan 探針需含有 FAM（報告螢光）與 BHQ（淬滅劑）且跨越引子間的區域。
3. 參考基因（內部控制）：如 RNase P，用於驗證樣本的 RNA 提取與逆轉錄效率。
4. 標準曲線樣本：已知拷貝數的合成 RNA 或病毒偽類，作為定量的校正基礎。

---

CT 值的決定方式與意義

1. 螢光訊號的累積
   • 每一次 PCR 循環結束後，TaqMan 探針被 5'‑3' 外切酶活化，釋放螢光基團，產生累積螢光。

核心觀念

• TA 向量（TA vector）：一種特殊的克隆載體，其多克隆位點（MCS）兩端均在 3′ 端帶有單一的胸腺嘧啶（T）突出端（即 5′‑T）。此設計是為了配合 Taq DNA polymerase 在 PCR 產物 3′ 端自然添加的單一腺嘌呤（A）突出端（即 5′‑A）而設。
• TA 克隆（TA cloning）：利用 PCR 產物末端的 A 尾與載體末端的 T 尾通過 DNA 連接酶（Ligase）形成共價鍵，直接將 PCR 產物插入載體的一種快速、無需限制酶切的克隆方法。

解題方法

1. 取得含 A 尾的 PCR 產物
   • 使用 Taq DNA polymerase（或其他具有末端加 A 能力的聚合酶）進行 PCR，因其缺乏 3′‑5′ 校正活性，會在產物 3′ 端自動添加一個腺嘌呤（A）突出端。
2. 選擇合適的 TA 向量
   • 向量必須在 MCS 兩側的 3′ 端各有一個 T 突出端，常見的商品名如 pCR™‑Blunt II‑TOPO®（具備 T 尾）或 pGEM‑T Easy。向量通常已經線性化並在兩端加入 T 突出端。
3. 混合 ligation 反應
   • 在 4 °C 或室溫下將 PCR 產物與 TA 向量以 1:1（或 3:1）摩爾比例混合。加入 T4 DNA ligase（或相容的快速連接酶）與適量的 ATP，反應時間約 10–60 分鐘。
4. 轉化宿主菌
   • 將 ligation 產物加入 化學感受態（或電擊感受態） 大腸桿菌（如 DH5α）中，熱衝或電衝後培養於含有選擇抗生素（如 ampicillin）平板上。
5. 篩選與驗證
   • 藍白斑篩選（若向量含 lacZ α‑片段）或 抗性篩選可快速挑選正向克隆。

核心觀念

• 細胞內鐵離子 (Fe²⁺) 調控：鐵離子濃度決定細胞質順鈣酸酶 (cytosolic aconitase) 與鐵調節蛋白 (Iron‑Regulatory Protein, IRP) 之間的功能切換。
• IRP1/ACO1：在充足鐵時，順鈣酸酶以酶活性形式（含 [4Fe‑4S] 磷酸鹽簇）存在；在缺鐵或缺乏硫集團時，鐵簇解離，蛋白失去酶活性，轉變為 RNA 結合蛋白 IRP1。
• IRE (Iron‑Responsive Element)：一段呈 stem‑loop 結構的 RNA 元件，分布於目標 mRNA 的 5′UTR（阻礙翻譯）或 3′UTR（穩定 mRNA）。TfR (transferrin receptor) mRNA 在 3′UTR 含有多個 IRE。

---

解題方法

1. 判斷鐵濃度 → 推斷 ACO1 的狀態 (酶形或 IRP 形)。
2. 根據 IRE 位置 判斷 IRP 結合後對 TfR mRNA 的影響：
   • 3′UTR IRE 結合 → 抑制 mRNA 降解 → 提高 TfR 蛋白量。
   • 5′UTR IRE 結合 → 阻斷翻譯起始復合體 → 降低 TfR 蛋白量（本題不適用，因 TfR 只有 3′UTR IRE）。
3. 描述高、低鐵兩種情況，分別列出 IRP1/ACO1 的形態與對 TfR 表現的結果。

---

高鐵條件下的調控

• 細胞 Fe²⁺ 豐富，ACO1 結合 [4Fe‑4S] 磷酸鹽簇，保持 酶活性形式。
• IRP1 失去 RNA 結合能力，不與 TfR mRNA 的 3′UTR IRE 結合。
• 結果：TfR mRNA 失去穩定化保護，迅速被核酸酶降解；TfR 蛋白表現下降，減少鐵的攝取，避免過量鐵累積。

低鐵條件下的調控

• 細胞 Fe²⁺ 缺乏，ACO1 的 [4Fe‑4S] 磷酸鹽簇解離，蛋白轉變為 IRP1（RNA 結合型）。

核心觀念

• Polycistronic RNA：在原核生物與某些病毒（如冠狀病毒）中，單一 mRNA 分子上同時攜帶多個開放閱讀框 (ORF)，每個 ORF 可被獨立翻譯成不同的蛋白質。此類 mRNA 被稱為 polycistronic（多順序）。
• Ribosomal frameshifting (移碼翻譯)：核糖體在遇到特定的訊號序列與二級結構時，會在 mRNA 上「滑移」一個核苷酸，使閱讀框改變（通常是 ‑1 移位），從而產生與原始讀框不同的多肽鏈。SARS‑CoV‑2 利用 ‑1 frameshift 產生 ORF1a/1b 蛋白融合體（pp1ab），以少量的基因組序列編碼大量非結構蛋白。

---

Polycistronic RNA 的說明（2 分）

1. 定義：正股單股 RNA 病毒的基因組本身即為 polycistronic；它以 5'→3' 方向一次性攜帶多個連續的 ORF（如 ORF1a、ORF1b、S、E、M、N 等）。
2. 翻譯方式：
   • 原核式翻譯：核糖體在每個 ORF 前的 Shine‑Dalgarno 序列或類似的內含信號重新結合，形成獨立的起始複合體。
   • 病毒式翻譯：冠狀病毒主要靠 ribosomal frameshifting 讓同一條 mRNA 產生兩種產品；其餘 ORF 透過次級結構或內含 IRES（內部核糖體進入位點）實現翻譯。

---

Ribosomal frameshifting 的機制（4 分）

1. 關鍵序列

   • 滑移位點 (slippery sequence)：SARS‑CoV‑2 在 ORF1a/1b 接合處擁有典型的 UUUAAAC（5′‑U U U A A A C‑3′）序列，符合 “X XXY YYZ” 法則（X、Y、Z 為任意核甘酸，Y 為 A 或 U）。在此序列上，tRNA 可同時在 0 框與 ‑1 框配對。
   • 下游二級結構：滑移位點後約 5–7 個核苷酸處形成一段 pseudoknot（或 stem‑loop），在翻譯過程中產生機械阻力，促使核糖體暫停。

2. 移位過程

   • 當核糖體在 slippery sequence 上翻譯至第 第 2 個密碼子（對應 A‑位點的 tRNA）時，下游的 pseudo

核心觀念

本題測驗真核細胞中常見的**非編碼核糖核酸（non-coding RNAs, ncRNAs）**之分類、細胞內定位及其主要生物學功能。

真核細胞內除了負責傳遞遺傳訊息以轉譯蛋白質的 mRNA 之外，還存在多種具有催化、調控或結構性功能的 ncRNAs。在經典分子生物學中，常依據其分子大小與**亞細胞定位（subcellular localization）**進行命名與功能區分：

1. scRNA（small cytoplasmic RNA，微小細胞質 RNA）：分布於細胞質中，常見代表如訊息辨識顆粒（Signal Recognition Particle, SRP）中的 7SL RNA，負責引導轉譯中的多胜肽鏈導向內質網（ER）。
2. snRNA（small nuclear RNA，微小核 RNA）：主要侷限於細胞核內，富含尿嘧啶（U-rich），常與蛋白質結合形成 snRNP（如 U1, U2, U4, U5, U6），是組成剪接體（spliceosome）並參與前驅 mRNA（pre-mRNA）剪接反應的核心分子。
3. snoRNA（small nucleolar RNA，微小核仁 RNA）：特別定位于**核仁（nucleolus）**內，主要指引前驅核糖體 RNA（pre-rRNA）的化學修飾（例如 2'-O-甲基化修飾由 Box C/D snoRNA 引導；假尿嘧啶化修飾由 Box H/ACA snoRNA 引導）與剪切加工。

---

解題方法

本題為名詞配對題，切入點為各 ncRNA 名稱的字首字根及其在細胞內的空間分布與功能特徵：

1. 先抓住專有名詞中代表亞細胞構造的關鍵字：
   • cytoplasmic $\rightarrow$ 對應細胞質（cytoplasm）。
   • nuclear $\rightarrow$ 對應細胞核（nucleus），功能與 pre-mRNA 剪接（splicing）緊密相關。
   • nucleolar $\rightarrow$ 對應核仁（nucleolus），功能與 rRNA 加工相關。
2. 比對 Column II 的描述，直接建立一對一的精確配對關係。

---

選項分析

1. small cytoplasmic RNAs (scRNA) $\rightarrow$ 配對 A

• Column II 描述 A：「RNAs that are present in the cytoplasm.」（存在於細胞質中的 RNA。）
• 分析：正確。scRNA 的定義即為存在於細胞質中的小型 ncRNA。最著名的例子是結合在 SRP 上的 7SL scRNA，負責蛋白質轉位至內質網。