112 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》

核心觀念

腎臟髓質間質液的高滲透壓，是尿液濃縮機制的基礎，主要由兩類溶質建立：

1. NaCl：由亨利氏袢粗上行支主動運輸至髓質間質。
2. 尿素（urea）：由內髓集合管擴散至間質，並在腎小管與集合管之間循環，形成尿素再循環。

滲透濃度（osmolarity）是單位體積溶液中所有滲透活性粒子的總濃度，可表示為：

尿素雖然可穿過部分細胞膜，但在腎髓質間質液中濃度高，仍能增加局部滲透濃度，協助腎臟形成高滲環境。

解題方法

本題應從「哪一種溶質是腎髓質間質高滲梯度的重要來源」切入。

腎臟利用逆流倍增作用，使髓質由外髓至內髓逐漸變得高滲。內髓集合管中的尿素在抗利尿激素作用下通透性增加，尿素擴散至腎髓質間質，造成間質液尿素濃度升高。部分尿素再進入薄升支，隨腎小管液循環，這就是尿素再循環。

因此，選項中最符合腎髓質間質液滲透濃度來源的是尿素。

選項分析

• (A) NH₄⁺

此題考驗對腦下垂體前葉（anterior pituitary gland）所分泌激素的知識。腦下垂體前葉分泌多種重要的激素，但 TRH 則是由下視丘（hypothalamus）分泌，作用於腦下垂體前葉，刺激其分泌 TSH。

此題考驗抗體（antibody）在免疫系統中的主要功能。抗體是 B 細胞產生的蛋白質，能特異性結合抗原，並通過多種機制清除病原體。

(A) 病毒毒性中和 (Neutralization of viral toxicity)：抗體可以結合病毒表面的抗原，阻止病毒附著到宿主細胞，從而中和其感染能力。這是抗體的重要功能。
(B) 促進吞噬作用 (Binding to antigen on the surface of bacteria to promote phagocytosis)：抗體可以標記細菌表面的抗原（opsonization），使吞噬細胞（如巨噬細胞）更容易識別並吞噬細菌。這是抗體的重要功能。

此題考驗對動植物細胞結構差異與共同點的認識。

(A) Plasmodesmata (胞間連絲)：這是連接植物細胞細胞壁的通道，動物細胞沒有細胞壁，因此沒有胞間連絲。
(B) Central vacuole (中央液泡)：大型中央液泡是植物細胞的特徵，動物細胞的液泡通常很小或不存在。

此題考驗對有絲分裂（mitosis）與減數分裂（meiosis）的理解，並找出錯誤的敘述。

(A) 有絲分裂（Mitosis）：此敘述正確。有絲分裂是體細胞分裂方式，旨在產生兩個與母細胞遺傳物質完全相同的子細胞，維持染色體套數不變（例如二倍體產生二倍體）。
(B) 減數分裂（Meiosis）：此敘述錯誤。減數分裂是產生配子（gametes）或孢子（spores）的過程，它不是一種「特殊類型的有絲分裂」。雖然兩者都涉及細胞分裂，但其機制、目的和結果有顯著差異。此外，減數分裂不僅發生在動物細胞中，也發生在植物（產生配子或孢子）和真菌等生物中。
(C) 減數分裂（Meiosis）：此敘述正確。

此題考驗酵母菌（yeast）交配因子（mating factor）的作用機制。酵母菌的交配過程涉及細胞識別和信號傳遞。

(A) 擴散至對側細胞並引導長距離遷移：酵母菌的交配因子主要用於細胞間的識別和起動交配反應，而非引起長距離遷移。交配因子會誘導細胞伸長（shmoo formation），但這是一種形態變化，不是長距離遷移。此外，交配因子本身是分泌到細胞外，然後與對側細胞結合，而不是「穿過膜」到對側細胞。
(B) 結合對側酵母菌細胞膜上的受體：這是正確的。不同交配型的酵母菌細胞會分泌對方的交配因子，並由細胞膜上的特異性受體識別和結合。

此題考驗對核小體（nucleosome）結構與功能的理解。核小體是真核生物 DNA 緊密包裝的基本單位。

(A) 核小體是真核生物 DNA 包裝的基本單位：此敘述正確。DNA 纏繞在組蛋白上形成核小體，核小體進一步捲曲形成更高級的結構。
(B) 核小體結構包含 DNA 纏繞在組蛋白上：此敘述正確。一個核小體由約 147 個鹼基對的 DNA 纏繞在八個組蛋白（兩個 H2A、兩個 H2B、兩個 H3、兩個 H4）組成的核心結構上。
(C) 核小體是真染色質（euchromatin）的基本單位，但不是異染色質（heterochromatin）的：此敘述錯誤。

此題考驗對病毒基本特徵的理解。

(A) 病毒利用宿主細胞複製和合成蛋白質：此敘述正確。病毒沒有自己的代謝和複製機制，必須依賴宿主細胞的資源和機制來完成複製。
(B) 病毒同時存在 RNA 和 DNA 病毒：此敘述錯誤。病毒的遺傳物質是 DNA 或 RNA，但不是同時包含兩者。病毒可以分為 DNA 病毒和 RNA 病毒。

核心觀念

本題考查自營生物（autotrophs）與異營生物（heterotrophs）的營養方式差異，判斷重點在於「碳源」與「能量來源」。

• 自營生物：能利用二氧化碳等無機碳，合成葡萄糖等有機物，作為自身生長與代謝所需的物質。植物、藻類及部分細菌屬於自營生物。
• 異營生物：無法自行利用無機碳合成足夠的有機養分，必須攝取其他生物製造的有機物。動物、真菌及多數細菌屬於異營生物。

自營生物最常見的能量取得方式是光合作用，利用太陽光能將二氧化碳和水轉換成有機物：

解題方法

逐一檢查各選項是否把某種細胞構造或代謝作用錯誤地限定為自營生物或異營生物。判斷時須注意：

1. 自營與異營的主要差別是有機物的取得方式。
2. 細胞呼吸、粒線體與氧氣需求並非自營或異營的絕對分界。
3. 能自行利用無機物製造有機養分，是自營生物的核心特徵。

因此，描述自營生物透過光合作用製造自身有機養分的選項正確。

選項分析

(A) Only cellular respiration is unique to heterotrophs

錯誤。細胞呼吸並非異營生物專有。植物等自營生物也會進行細胞呼吸，利用有機物產生 ATP，供細胞活動使用。

光合作用與細胞呼吸可同時存在於植物細胞中：

• 光合作用：製造有機物並儲存能量。
• 細胞呼吸：分解有機物並釋放能量。

此題考驗對重要科學家及其在分子生物學領域發現的配對。

(A) Erwin Chargaff 的發現（Chargaff's rules）：此配對正確。Chargaff's rules 指出，在雙股 DNA 中，A 總是等於 T，G 總是等於 C。
(B) Mathew Meselson 和 Franklin Stahl 的發現：此配對錯誤。Meselson 和 Stahl 的實驗證明了 DNA 的半保留複製（semiconservative replication）機制，而不是 DNA 可以被反轉錄酶（reverse transcriptase）轉化為 DNA。

此題考驗對動物多樣性演化驅動因素的理解。動物演化出各種各樣的形態和生理功能，以適應不同的環境並獲取生存優勢。

(A) 繁殖（Reproduce）：繁殖方式的多樣性確實是生物多樣性的重要方面，但主要影響種群的繁衍和遺傳變異的產生，而非直接解釋動物個體形態和功能的巨大差異。
(B) 感知、攝食和移動（Sense, feed, and move）：這些是動物與環境互動的關鍵功能。演化出更精確的感覺器官、更高效的攝食策略和更多樣化的運動方式，直接導致了動物在形態、生理和生態位上的巨大差異。例如，捕食者和獵物的演化軍備競賽，以及對不同食物來源的適應，都極大地推動了動物多樣性的發展。
(C) 將細胞組合成組織（Arrange cells into tissues）：組織的形成是多細胞生物演化的重要步驟，但這是更基礎的層面。許多動物都形成了組織，但組織的組合和功能多樣性才是進一步演化的基礎。

此題考驗對種子植物（seed-producing plants）特有結構的認識。種子植物（包括裸子植物和被子植物）在演化上相較於蕨類植物等，具有一些關鍵的適應性特徵，使其能在更乾燥的環境中生存和繁衍。

(A) 孢粉素（Sporopollenin）：孢粉素是一種非常穩定的聚合物，存在於許多植物的孢子外壁和花粉外壁。雖然種子植物有花粉，但孢粉素並非種子植物獨有，蕨類植物的孢子外壁也含有孢粉素，使其能夠抵抗乾燥和分解。
(B) 細胞壁存在木質素（Lignin）：木質素是一種複雜的聚合物，賦予植物組織強度和抗水性，廣泛存在於木本植物的細胞壁中，包括種子植物。然而，木質素也存在於一些非種子植物（如某些蕨類植物）的木質部中。

此題考驗對分子生物學常用工具及其功能的配對。

(A) DNA 聚合酶（DNA polymerase）—PCR 擴增特定 DNA 片段：此配對正確。PCR（聚合酶鏈式反應）的核心酶就是 DNA 聚合酶，它在熱循環中不斷複製目標 DNA 片段。
(B) 瓊脂醣凝膠電泳（Agarose gel electrophoresis）—按大小分離 DNA 片段：此配對正確。DNA 帶負電，在電場中向正極移動，較小的片段移動較快，較大的片段移動較慢，從而實現按大小分離。

此題考驗對演化學概念，特別是同源結構（homologous structures）和適應性演化（adaptive evolution）的理解。題目描述了三種動物（人類、蝙蝠、鯨魚）的前肢骨骼結構差異，但遺傳資料顯示它們來自同一共同祖先。

核心問題：為什麼三者有相似的祖先，但鯨魚的前肢結構與人類、蝙蝠差異很大？

(A) 前肢演化對蝙蝠和人類是適應性的，但對鯨魚不是：此說法不完全正確。雖然結構不同，但鯨魚的前肢結構（鰭狀肢）對其水生生活是高度適應的。這不是說演化對鯨魚「不是」適應性的，而是適應的方向和結果不同。
(B) 鯨魚不被正確分類為哺乳動物：此說法錯誤。遺傳數據支持它們是哺乳動物，並且與人類、蝙蝠有共同祖先。

此題考驗脂溶性信號分子（如類固醇激素）作用於目標細胞的機制。脂溶性分子可以穿過細胞膜，因此其受體通常位於細胞內部（細胞質或細胞核）。

(A) 僅目標細胞有響應的 DNA 片段：雖然激素會影響基因表達，但 DNA 本身是普遍存在的。關鍵在於是否存在能與激素-受體複合物結合並調節基因轉錄的特定 DNA 區域或轉錄因子。

此題考驗對「移碼突變」（frameshift mutation）的理解。移碼突變是指由於插入（insertion）或缺失（deletion）非三的倍數個鹼基對，導致從突變位點往後所有的密碼子（codon）都被改變，進而影響蛋白質的胺基酸序列。

(A) 改變一個核苷酸不影響蛋白質的胺基酸序列：這在某些情況下可能發生（同義突變），但不是移碼突變的定義。

核心觀念

本題比較有氧呼吸（aerobic respiration）與無氧代謝／無氧呼吸（anaerobic respiration）的共同步驟、電子傳遞與 ATP 產生方式。

葡萄糖分解的主要階段如下：

1. 糖解作用（glycolysis）：葡萄糖分解成丙酮酸，產生少量 ATP 與 NADH。
2. 丙酮酸氧化與 Krebs cycle：在典型有氧呼吸中進行，產生大量 NADH、FADH₂。
3. 電子傳遞鏈與氧化磷酸化：NADH、FADH₂將電子交給電子傳遞鏈，建立質子梯度，透過 ATP synthase 大量合成 ATP。

ATP 的產生方式有兩種：

• 受質層級磷酸化（substrate-level phosphorylation）：直接將磷酸基轉移至 ADP，形成 ATP。
• 氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）：利用電子傳遞鏈建立的質子梯度合成 ATP。

解題方法

先判斷各選項是否符合兩種代謝途徑的基本特徵。關鍵辨識點是：

• 有氧呼吸的大部分 ATP 來自氧化磷酸化，而非 Krebs cycle 直接產生。
• 典型無氧代謝主要依靠糖解作用的受質層級磷酸化，每分子葡萄糖淨產生 $2$ 個 ATP。
• NAD⁺在糖解作用中接受電子，形成 NADH；NADH 必須再被氧化回 NAD⁺，糖解作用才能持續。

因此，將 ATP 產生方式與 Krebs cycle 的功能弄顛倒的選項，即為錯誤敘述。

選項分析

(A) Both use glycolysis as the first stage of glucose oxidation

正確。無論進入有氧呼吸或無氧代謝，葡萄糖通常都先經過糖解作用。糖解作用在細胞質中進行，將一分子葡萄糖轉變成兩分子丙酮酸，並淨產生：

有氧條件下，丙酮酸可繼續進入粒線體進行後續反應；缺氧時，丙酮酸則可進行乳酸發酵或酒精發酵，以再生 NAD⁺。

(B) Both use NAD⁺ as electron carrier

正確。糖解作用中的甘油醛-3-磷酸氧化反應會消耗 NAD⁺，產生 NADH：

核心觀念

本題考查酵素的化學本質、活性部位與變構調節。多數酵素是蛋白質，但有些 RNA 也具有催化能力，稱為核酶（ribozyme），因此「所有酵素都是蛋白質」並不成立。

活性部位（active site）是底物結合並進行催化反應的區域。變構部位（allosteric site）則是調節分子結合的位置；調節分子結合後，會改變酵素構形，進而提升或降低酵素活性。

解題方法

逐項核對酵素的基本定義，找出與通則相違的敘述。判斷關鍵在於區分「多數酵素」與「所有酵素」：只要存在具有催化功能、但不是蛋白質的酵素，選項中的「所有」便不正確。

選項分析

• (A) All enzymes are proteins：錯誤。 並非所有酵素都是蛋白質。核糖體 RNA 等 RNA 分子能催化特定反應，是核酶的例子。
• **(B) The active site is the region where the substrate binds：正確。

此題考驗對核苷酸（nucleotide）基本結構的理解。核苷酸是核酸（DNA 和 RNA）的基本單元。

核苷酸的基本結構包含三個部分：

1. 一個含氮鹼基（nitrogenous base），如腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）或尿嘧啶（U）。
2. 一個五碳醣（pentose sugar），在 DNA 中是去氧核糖（deoxyribose），在 RNA 中是核糖（ribose）。
3. 一個或多個磷酸基團（phosphate group）。

此題考驗對蛋白質結構不同層次的理解：一級、二級、三級和四級結構。

(A) 胺基酸連接的順序：這是蛋白質的「一級結構」（primary structure）。
(B) 完全摺疊的多肽鏈的獨特三維形狀：這是蛋白質的「三級結構」（tertiary structure）。它描述了單一多肽鏈如何進一步摺疊形成一個緊湊的、有功能的球狀或纖維狀結構。

此題考驗對光學顯微鏡（light microscopy）和電子顯微鏡（electron microscopy）的比較，找出光學顯微鏡的優勢。

(A) 光學顯微鏡提供比電子顯微鏡更高的放大倍率：此敘述錯誤。電子顯微鏡的放大倍率遠高於光學顯微鏡。
(B) 光學顯微鏡提供比電子顯微鏡更高的解析度：此敘述錯誤。解析度（resolving power）是區分兩個相鄰點的能力，電子顯微鏡的解析度遠高於光學顯微鏡。
(C) 光學顯微鏡允許觀察活細胞的動態過程：此敘述正確。

核心觀念

本題考查端粒（telomere）、端粒酶（telomerase）與細胞衰老之間的關係。

真核生物染色體末端具有端粒，由大量重複 DNA 序列與相關蛋白質組成，功能是保護染色體末端，避免被細胞誤認為 DNA 斷裂。由於 DNA 複製時存在「末端複製問題」，線性染色體的端粒會在每次細胞分裂後逐漸縮短。

當端粒縮短至臨界長度，細胞會啟動 DNA 損傷反應，進入：

• 複製性衰老（replicative senescence）
• 暫時或永久性的細胞週期停滯
• 嚴重時發生細胞死亡或染色體不穩定

端粒酶是一種具有逆轉錄酶活性的酵素，利用自身攜帶的 RNA 作為模板，將端粒重複序列加回染色體末端，因而抵消端粒縮短。

因此，端粒酶的主要作用是：

解題方法

題幹指出端粒縮短會限制培養人類細胞可以分裂的次數，問添加端粒酶後的效果。

判斷關鍵在於端粒酶並不是直接讓細胞週期各階段變快，而是維持端粒長度，使細胞不會因端粒過短而提早停止分裂。因此，端粒酶主要是延長細胞可分裂的總代數與培養壽命，而非必然提高單位時間內的分裂速率。

最符合此機制的敘述是：

選項分析

(A) Telomerase will speed up the rate of cell proliferation

錯誤。

端粒酶可使細胞維持較長的端粒，延後因端粒耗損造成的細胞週期停滯，因此細胞能夠分裂更多次。然而，這不代表端粒酶會直接提高細胞每小時或每天的分裂速率。

細胞增殖速率仍受到下列因素影響：

• 生長因子
• 細胞週期調控蛋白
• 營養與能量供應
• DNA 損傷
• 細胞密度
• 細胞類型

所以端粒酶的主要效果是延長可分裂壽命，而非加快增殖速率。

此題考驗對細胞骨架結構，特別是微管（microtubules）組織的認識。9+2 的結構是細胞中鞭毛（flagella）、纖毛（cilia）的典型結構。

(A) 運動纖毛和非運動性初級纖毛：運動纖毛（motile cilia）和鞭毛（flagella）具有 9+2 的微管結構。然而，非運動性初級纖毛（nonmotile primary cilia）的結構通常是 9+0，即只有周圍的 9 個雙微管，沒有中央的兩根。

此題考驗對胞飲作用（pinocytosis）和受體介導的內吞作用（receptor-mediated endocytosis）的區別。兩者都是細胞內吞（endocytosis）的方式，但機制和選擇性不同。

(A) 胞飲作用只將水分子帶入細胞，而受體介導的內吞作用也將其他分子帶入：此敘述錯誤。胞飲作用（pinocytosis）是「細胞飲」，主要吞噬細胞外液，其中包含各種小分子，而非僅水分子。
(B) 胞飲作用增加質膜的表面積，而受體介導的內吞作用減少質膜的表面積：兩者都是內吞作用，都會導致質膜表面積的暫時減少（形成內吞泡），然後通過囊泡融合等方式恢復。這個敘述不準確。

此題考驗對鈉鉀泵（Na⁺-K⁺ ATPase）作為「起電泵」（electrogenic pump）的理解。起電泵是指在離子跨膜運輸過程中，淨電荷發生轉移的離子泵。

鈉鉀泵的作用是將 3 個 Na⁺ 離子泵出細胞，同時將 2 個 K⁺ 離子泵入細胞。這個過程消耗 ATP。

(A) 它跨膜泵送等量的 Na⁺ 和 K⁺：此敘述錯誤。鈉鉀泵泵送的 Na⁺ 和 K⁺ 數量不等（3個 Na⁺ 對 2 個 K⁺）。
(B) 它對膜電位有貢獻：此敘述正確。

此題考驗細胞調控酶活性的方式，除了開關酶（on/off）之外。酶的活性控制是細胞維持穩態和響應環境變化的關鍵。

(A) 酶的定位（localization of enzymes）：將酶定位在細胞的特定區室（如細胞質、線粒體、內質網）或與其底物共定位，可以確保反應在正確的時間、地點發生，並避免不必要的反應。例如，某些代謝途徑的酶被組裝成多酶複合物，可以提高效率並進行調控。這是一種重要的調控方式。
(B) 將酶分泌到細胞外（exporting enzymes out of the cell）：某些酶（如消化酶）被分泌到細胞外發揮作用，這也是一種定位和功能調控。
(C) 將酶連接成大的聚集體（connecting enzymes into large aggregates）：這類似於形成多酶複合物，可以提高反應效率，並可能通過這種聚集體的形成或解聚來調控活性。

此題考驗對 ATP 合成機制，特別是氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）的理解。

氧化磷酸化是通過電子傳遞鏈（electron transport chain）和 ATP 合成酶（ATP synthase）來合成 ATP 的過程。電子傳遞鏈將質子（H⁺）泵送到膜的一側，建立質子梯度。當質子順著電化學梯度通過 ATP 合成酶時，釋放能量，這些能量被用來合成 ATP。

(A) 促進擴散（facilitated diffusion）：促進擴散是指物質通過膜蛋白跨膜運輸，通常是順著濃度梯度，不需要能量。質子通過 ATP 合成酶的運輸類似於促進擴散，但其目的是驅動 ATP 合成。

此題考驗對 C4 植物如何避免光呼吸（photorespiration）的理解。光呼吸是植物在光照條件下，RuBisCO 酶將氧氣與 RuBP 結合，導致碳損失和能量消耗的過程。C4 植物演化出了特殊的解剖結構和生化途徑來克服這個問題。

(A) 它們不參與卡爾文循環（Calvin cycle）：此敘述錯誤。C4 植物也進行卡爾文循環，但是在不同的細胞中進行。
(B) 它們使用 PEP 羧化酶（PEP carboxylase）首先固定 CO₂：此敘述正確。C4 植物在葉肉細胞中，首先利用 PEP 羧化酶將 CO₂ 固定在 PEP 上，形成草醯乙酸（oxaloacetate）。PEP 羧化酶對 CO₂ 的親和力遠高於 RuBisCO，且不與 O₂ 結合。

此題考驗對光合作用電子傳遞鏈的理解。光合作用分為光反應和碳反應（卡爾文循環）。電子流動主要發生在光反應階段。

(A) NADPH → CO₂ → CO₂：這個順序不正確。NADPH 是光反應的產物，用於還原 CO₂，但 CO₂ 本身不是電子傳遞的媒介。
(B) H₂O → NADPH → Calvin cycle：這個順序部分正確。水（H₂O）是光反應中電子和質子的來源，通過光反應產生 NADPH。NADPH 攜帶高能電子，用於在卡爾文循環中還原 CO₂。這個選項描述了電子的來源和最終用途。
(C) NADPH → chlorophyll → Calvin cycle：此順序錯誤。

此題考驗光合作用中，哪一個過程是「最直接」由光能驅動的。

(A) 通過將質子泵送到類囊體膜，建立 pH 梯度：光反應中的質子泵（如細胞色素 b₆f 複合物）利用電子傳遞鏈的能量來泵送質子，而電子傳遞鏈的能量最終來源於光能。因此，建立 pH 梯度是光能驅動的間接結果。
(B) 基質中的碳固定：碳固定（卡爾文循環）發生在基質中，是一個碳反應過程，主要由光反應產生的 ATP 和 NADPH 驅動，而不是直接由光能驅動。
(C) NADPH⁺ 分子的還原：NADPH⁺ 的還原（即生成 NADPH）發生在光反應的電子傳遞鏈中。電子從水中釋放，經由光系統 II 和 I，最終傳遞給 NADP⁺，形成 NADPH。

此題考驗不同類型信號分子受體與細胞響應之間的關係，特別是哪種受體直接導致膜離子分佈的改變。

(A) 受體酪胺酸激酶（receptor tyrosine kinase）：這類受體結合配體後，會自身磷酸化或磷酸化細胞內其他蛋白質，啟動細胞內信號級聯，影響基因表達、細胞生長等，但不直接改變離子通道。
(B) G 蛋白偶聯受體（G protein-coupled receptor, GPCR）：GPCR 結合配體後，會激活細胞內的 G 蛋白，進而影響細胞內的其他信號分子，如腺苷酸環化酶或磷脂酶 C，最終可能間接影響離子通道的開放，但不是直接。

此題考驗植物細胞和動物細胞在細胞質分裂（cytokinesis）過程中的差異。

(A) the contractile filaments found in plant cells are structures composed of carbohydrate, whereas in animal cells of phospholipid：此敘述錯誤。動物細胞分裂時形成的收縮環（contractile ring）主要由肌動蛋白（actin）和肌球蛋白（myosin）組成，是蛋白質。植物細胞分裂時形成細胞板（cell plate），其結構組件並非主要由碳水化合物構成的「收縮絲」。
(B) 植物細胞在分裂中期板上沉積含有細胞壁構建塊的囊泡；動物細胞形成分裂溝：此敘述正確。植物細胞質分裂時，高爾基體產生的囊泡（含有纖維素、果膠等細胞壁成分）聚集在中期板（metaphase plate）區域，融合形成細胞板，最終發育成新的細胞壁。

此題考驗在有絲分裂（mitosis）過程中，哪些細胞骨架成分直接參與。

(A) 肌動蛋白（Actin）：肌動蛋白是構成收縮環（contractile ring）的主要成分之一，收縮環在動物細胞質分裂時起關鍵作用，將細胞缢裂成兩。因此，肌動蛋白直接參與細胞質分裂，這是 mitosis 的一部分。
(B) 微管（Microtubule）：微管形成紡錘體（spindle apparatus），負責將染色體分離並移動到細胞的兩極。這是 mitosis 的核心過程。
(C) 中間纖維（Intermediate filament）：中間纖維（如角蛋白、波形蛋白）主要提供細胞結構支撐，維持細胞形狀，並在細胞間連接中起作用。

此題考驗對染色體數目和物種關係的理解。一個生物體細胞核中有 46 條染色體。

(A) 必定是人類：人類的體細胞染色體數是 46，這是正確的。但是，其他生物的體細胞也可能含有 46 條染色體。例如，某些植物、真菌或其他動物。所以不能僅憑此結論是人類。
(B) 必定是動物：同 (A)，雖然許多動物有 46 條染色體，但不能排除其他生物。
(C) 進行有性生殖：有性生殖的生物通常是二倍體（2n），其體細胞有 46 條染色體。但這也無法絕對排除其他情況，例如某些無性生殖的生物其細胞中也可能偶然有 46 條染色體。

此題考驗對同源染色體（homologous chromosomes）的理解。同源染色體是指在二倍體生物中，來自父本和母本的兩條形態、大小相似，且攜帶相同基因（但等位基因可能不同）的染色體。

(A) 是相同的（identical）：此敘述錯誤。同源染色體雖然形態相似，但攜帶的等位基因可能不同，因此不是完全相同的。
(B) 攜帶相同性狀的信息（carry information for the same traits）：此敘述正確。同源染色體上相同位置的基因（基因座）決定了相同的性狀。

此題考驗孟德爾遺傳實驗中的顯隱性關係判斷。孟德爾的豌豆雜交實驗是判斷基因顯隱性的經典案例。

實驗描述：黃色圓粒豌豆（顯性）與綠色皺粒豌豆（隱性）雜交，得到 F₁ 代。F₁ 代自花授粉產生 F₂ 代。

F₂ 代的性狀分離比：
黃色種子總數：6022
綠色種子總數：2001

計算比例：6022 / 2001 ≈ 3.01

此題考驗摩爾根（Thomas Hunt Morgan）關於果蠅眼色遺傳的經典實驗，以及性連鎖遺傳（sex-linked inheritance）的概念。

實驗結果：F₁ 代（紅眼）自交，F₂ 代出現紅眼和白眼，且所有白眼都是雄性。

分析：

• 摩爾根發現眼色遺傳與性別相關。
• 雄性果蠅的性染色體是 XY，雌性是 XX。
• 這是典型的 X 染色體連鎖遺傳。

假設控制眼色的基因位於 X 染色體上。
設 R 代表紅眼（顯性），r 代表白眼（隱性）。

• 摩爾根的實驗始於一個純合的紅眼雌性 (XᴿXᴿ) 和一個純合的白眼雄性 (XʳY)。
• F₁ 代的基因型為 XᴿXʳ（雌性，紅眼）和 XᴿY（雄性，紅眼）。
• F₁ 代自交：
  • 雌性親本：XᴿXʳ
  • 雄性親本：XᴿY

此題考驗對生物資訊學（Bioinformatics）範疇的理解。生物資訊學是結合生物學、電腦科學和統計學的一個跨學科領域，主要利用計算機工具來分析和解釋生物數據。

(A) 使用電腦程式比對 DNA 序列：序列比對是生物資訊學的核心應用之一，用於尋找序列相似性、同源性等。
(B) 從獨立片段創建重組 DNA：創建重組 DNA（recombinant DNA）屬於分子生物學的技術，例如基因工程，而非生物資訊學的範疇。

此題考驗達爾文（Charles Darwin）和華萊士（Alfred Russel Wallace）在演化學上的貢獻。

(A) 演化發生（that evolution occurs）：演化的概念在達爾文和華萊士之前就已經存在，例如拉馬克（Lamarck）就提出了演化理論。
(B) 演化發生的機制（a mechanism for how evolution occurs）：達爾文和華萊士提出的自然選擇學說，是第一個被廣泛接受且具有科學依據的演化機制。
(C) 地球比幾千年古老：這個概念在演化學興起之前，地質學家（如萊爾 Lyell）就已經提出了地球非常古老的概念，這為達爾文的演化理論提供了時間尺度。

此題考驗對宏觀演化（Macroevolution）和微觀演化（Microevolution）的區別。

(A) 與微觀演化相同，但包括新物種的起源：此描述不準確。微觀演化和宏觀演化是不同層次的演化現象，它們是相關聯的，但宏觀演化是微觀演化累積的結果，並解釋了更宏大的演化事件。
(B) 物種水平以上的演化：此敘述正確。宏觀演化是指在物種形成事件之上發生的演化趨勢和模式，例如新門、綱、目的出現，以及生物多樣性的巨大變化。

核心觀念

本題考查「RNA world hypothesis（RNA 世界假說）」：

在生命演化早期，RNA 可能同時扮演兩種角色：

1. 遺傳物質：以鹼基序列儲存並傳遞遺傳資訊。
2. 催化分子：可如酵素般催化化學反應。

因此，凡是能支持 RNA 兼具「資訊儲存」與「催化、折疊」能力的特性，皆有利於 RNA 世界假說。RNA 的三維結構與複雜配對方式可直接解釋其催化功能；單股構造本身則不是支持 RNA 世界假說的直接證據。

解題方法

判斷各選項是否支持 RNA 世界假說，重點在於檢查該性質是否能說明 RNA：

• 能否形成具有功能的立體結構？
• 能否進行催化反應？
• 能否透過鹼基配對形成穩定且複雜的結構？
• 該性質是否只是 RNA 的結構描述，並未直接支持其兼具遺傳與催化功能？

其中，「RNA 可作為酵素」是最直接的支持證據；RNA 的折疊與非典型鹼基配對則是形成催化結構的重要基礎。

選項分析

(A) RNA is single-stranded

RNA 通常是單股核酸，但「單股」本身並不能直接證明 RNA 能兼具遺傳物質與酵素的功能。

單股構造確實使 RNA 較容易透過分子內鹼基配對形成莖環、髮夾等結構，進而折疊成立體構形；不過，這是有利於 RNA 形成結構的條件，而非單獨足以支持 RNA 世界假說的直接功能證據。單股性也不能直接說明 RNA 能否儲存遺傳資訊或催化反應。

因此，本選項不屬於直接支持 RNA 世界假說的理由。

(B) RNA can function as an enzyme

正確。某些 RNA 分子具有催化能力，稱為 核酶（ribozyme）。

例如：

此題考驗對古菌（Archaea）和細菌（Bacteria）的共同特徵的理解。兩者都屬於原核生物（prokaryotes）。

(A) 細胞壁組成和缺乏核膜：兩者都缺乏核膜。但細胞壁組成不同，細菌細胞壁主要成分是肽聚醣（peptidoglycan），而古菌的細胞壁成分多樣，可能包含假肽聚醣（pseudopeptidoglycan）、蛋白質層（S-layer）等，但不含肽聚醣。
(B) 細胞壁組成和有質膜：同 (A)，細胞壁組成不同。兩者都有質膜（plasma membrane）。
(C) 缺乏核膜和有質膜：兩者都缺乏核膜（prokaryotic characteristic），並且都有細胞質膜（plasma membrane）。
(D) 有質膜和細胞壁組成：同 (B)，細胞壁組成不同。

此題考驗對苔蘚植物（Bryophytes，包括苔蘚、角苔和蘚苔）的共同特徵的理解。苔蘚植物是一類結構相對簡單的陸生植物，其特徵是沒有維管束（vascular tissue），並且在生命週期中配子體（gametophyte）是優勢世代。

(A) 皆為風媒傳粉：苔蘚植物的配子體通常較小，且沒有發達的傳粉結構，它們的傳粉（精子游向卵）嚴重依賴水分。風媒傳粉是更高等植物的特徵。
(B) 皆為異孢子（heterosporous）：異孢子是指產生兩種不同大小的孢子（大孢子和小孢子），分別發育成雌配子體和雄配子體。

此題考驗頜骨（jaw）演化對早期脊椎動物譜系多樣化的貢獻。頜骨的出現是脊椎動物演化史上的一個重大事件。

(A) 它允許了更小的體型：頜骨的演化與體型大小沒有直接的因果關係。
(B) 它是骨質顱骨發育的第一階段：骨質顱骨的演化是一個複雜的過程，頜骨的形成是其中一部分，但不是其唯一的或首要的貢獻。

此題考驗植物極性（polarity）的建立。植物極性是指植物體在發育過程中形成的形態學和解剖學上的定向性，例如根（shoot）和莖（root）的區別。

(A) 胚中的子葉在胚芽端形成：子葉（cotyledons）的形成是胚發育的一部分，但極性的建立更早。
(B) 胚中建立了根-莖軸：這是一個關鍵步驟。在胚胎發育早期，細胞就開始分化，形成一個明顯的根部（apical meristem）和莖部（apical meristem）的軸向結構。這個根-莖軸的建立，標誌著植物體的極性已經確立。

此題考驗阿茲海默症（Alzheimer's disease）的病理機制，及其對學習和記憶的影響。學習和記憶的形成和維持，在很大程度上依賴於神經元之間信號的傳遞，而信號傳遞主要發生在突觸（synapse）處。

(A) 圍繞神經元的細胞外液離子濃度變化：離子濃度變化（如 Na⁺, K⁺, Ca²⁺）是神經信號傳導（動作電位）的重要因素，但阿茲海默症的核心問題不是離子濃度的普遍失調，而是突觸功能受損。
(B) 軸突髓鞘形成（myelination）的變化：髓鞘是包裹軸突的絕緣層，加速神經衝動傳導。

核心觀念

感覺受器依所接受的刺激類型分類：

• 機械受器（mechanoreceptor）：感受壓力、伸展、振動、觸覺或身體位置變化。
• 化學受器（chemoreceptor）：感受化學物質，例如氣味分子、味物質或血液中的化學變化。
• 光受器（photoreceptor）：感受光子，接受電磁波刺激，屬於電磁受器（electromagnetic receptor）。
• 溫度受器（thermoreceptor）：感受溫度變化。
• 痛覺受器（nociceptor）：感受可能造成組織傷害的刺激。

本題的判斷重點是確認各感覺受器所接受的刺激種類。

解題方法

逐一辨認受器的主要刺激來源：

1. 耳毛細胞接受聲波造成的機械性彎曲。
2. 肌梭感受骨骼肌的伸展。
3. 味覺細胞感受溶解於唾液中的化學物質。
4. 視網膜桿細胞感受光子。

其中只有「耳毛細胞—機械受器」的配對正確。

選項分析

(A) hair cell (ear) — mechanoreceptor：正確

內耳耳蝸中的毛細胞具有纖毛結構。聲波使基底膜與蓋膜產生相對位移，造成纖毛彎曲，進而牽動機械敏感性離子通道開啟，改變毛細胞膜電位並釋放神經傳導物質。

因此，耳毛細胞是將機械振動轉換為神經訊號的機械受器，配對正確。

(B) muscle spindle — electromagnetic receptor：錯誤

肌梭位於骨骼肌內，主要感受肌肉長度及其變化速率。當肌肉被拉長時，肌梭內的感覺神經末梢受到牽張，產生神經訊號，協助維持肌張力與姿勢。

此題考驗對行為、生存、適應度和自然選擇之間關係的理解。

(A) 學得的行為不一定增加適應度。嬰兒鶯能學會另一種物種的歌聲：這個例子說明了學得的行為不總是適應性的（學另一種鳥的歌可能不利於繁殖），這與「行為影響自然選擇」的主題關聯不大，且不是支持行為對生存和適應度重要的論點。
(B) 先天行為是為了個體生存和繁殖成功而選擇的結果：此敘述正確。先天行為（innate behaviors）是通過演化固定下來的，它們之所以被保留下來，是因為它們能提高個體的生存機會和繁殖成功率（適應度）。因此，這些行為直接影響自然選擇。
(C) 所有行為都是生存機制，通過增加突變率來提高繁殖適應度：此敘述錯誤。

此題考驗海洋對生物圈（biosphere）的影響。

I) 產生生物圈相當一部分的氧氣：海洋中的浮游植物（phytoplankton）通過光合作用，產生了地球上約 50-70% 的氧氣。因此，此項正確。
II) 向大氣中添加二氧化碳：海洋是碳循環的重要組成部分。海洋吸收大氣中的 CO₂，但同時也通過生物活動（如呼吸作用）和化學反應釋放 CO₂ 到大氣中。海洋是 CO₂ 的主要儲庫和交換場所。因此，此項正確。
III) 是地球大部分降雨的來源：地球上的降雨主要來自於水分的蒸發，而海洋是地球上最大的水體，佔地表水的 97% 以上。因此，海洋是水蒸發的主要來源，進而形成降雨。此項正確。
IV) 調節淡水生物群落和陸地地下水的 pH 值：海洋通過調節大氣中的 CO₂ 含量，間接影響全球碳循環和 pH 值。儘管海洋對淡水生物群落和地下水的 pH 值影響相對較小，但作為一個巨大的緩衝系統，它在全球氣候和化學循環中扮演著調節角色。從廣義上講，海洋通過碳循環和氣候調節，對地球整體的化學平衡有影響，進而影響淡水和地下水的 pH。

此題考驗解釋熱帶地區物種豐富度（species richness）高於溫帶地區的假說。

(A) 熱帶群落更年輕：此敘述錯誤。地質學證據表明，熱帶地區通常是生物演化和物種形成的古老中心，而非年輕。
(B) 熱帶地區通常有更多的可用水和更高的太陽輻射水平：此敘述正確。熱帶地區普遍具有溫暖濕潤的氣候，充足的水分和陽光為植物生長和生物活動提供了優越的條件，這有利於支持更高的生物量和更多的物種。
(C) 高溫導致更快的物種形成：高溫確實可以加速生物的代謝速率，可能影響演化速率，但這不是唯一或最重要的因素。濕潤的氣候和穩定的環境條件對物種形成和維持物種豐富度也至關重要。
(D) 熱帶地區有非常高的遷入率和非常低的滅絕率：高遷入率和低滅絕率確實能導致物種豐富度增加。熱帶地區由於其穩定的氣候和豐富的資源，可能具有較低的滅絕率。同時，由於物種多樣性本身就高，也可能吸引更多的物種遷入。這也是一個重要的因素。