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甲組《生物學》

此題主要考驗腎臟髓質間質液滲透壓的組成。腎臟髓質間質液的滲透壓主要由尿素（Urea）和氯化鈉（NaCl，在此選項中以KCl代表）所貢獻。氨離子（NH₄⁺）和碳酸氫根離子（HCO₃⁻）主要參與酸鹼平衡的調節，而非維持滲透壓。

尿素是腎臟髓質高滲透壓的重要組成部分，它由腎小管重吸收並釋放到髓質間質中，有助於維持髓質的滲透壓梯度。KCl（或NaCl）也是電解質，對維持滲透壓有貢獻。

此題考驗對腦下垂體前葉（anterior pituitary gland）所分泌激素的認識。腦下垂體前葉是許多重要激素的來源，包括 ACTH、TSH 和 GH。而 TRH（Thyrotropin-releasing hormone）則是由下視丘（hypothalamus）分泌，用來調節腦下垂體前葉釋放 TSH。

核心觀念

抗體（antibody）與抗原結合後，主要透過以下機制發揮免疫作用：

1. 中和作用（neutralization）：阻止病毒、細菌毒素與宿主細胞受體結合。
2. 調理作用（opsonization）：抗體包覆細菌，利用其 Fc 區被吞噬細胞上的 Fc receptor 辨識，促進吞噬。
3. 活化補體（complement activation）：特別是 IgM 與部分 IgG 可經由 classical pathway 活化補體。
4. 抗體依賴性細胞媒介細胞毒作用（ADCC）：抗體 Fc 區被 NK cell 等細胞辨識，造成標的細胞破壞。

本題要求找出「不是抗體主要功能」的敘述，應將各選項與上述典型功能逐一比對。

解題方法

判斷重點在於區分：

• 抗體的直接主要功能：中和、調理、補體活化、ADCC。
• 吞噬細胞受到抗體影響後的細胞反應：通常是抗體調理作用所造成的後續結果，而非最典型、獨立列出的抗體主要功能。

因此，選項若描述抗體直接完成中和、促進吞噬或活化補體，屬於抗體的主要免疫作用；若將吞噬細胞的活化本身列為抗體主要功能，則不符合最標準的功能分類。

選項分析

(A) Neutralization of viral toxicity

抗體可與病毒表面的蛋白質結合，阻止病毒附著或進入宿主細胞，因而抑制病毒感染。抗體也能中和細菌毒素，使毒素無法與細胞受體結合。

因此，中和病毒感染性或病毒所造成的毒性是抗體的重要功能。本選項正確。

(B) Binding to antigen on the surface of bacteria to promote phagocytosis

抗體的 Fab 區先與細菌表面抗原結合，接著抗體的 Fc 區被嗜中性球或巨噬細胞上的 Fc receptor 辨識，使細菌更容易被吞噬。這種過程稱為調理作用（opsonization）。

其基本流程可表示為：

此題考驗植物細胞與動物細胞共有結構的知識。

選項分析：
(A) Plasmodesmata：胞間連絲是植物細胞之間用來進行物質運輸和信號傳遞的通道，僅存在於植物細胞。
(B) Central vacuole：中央大液泡是植物細胞特有的結構，佔據細胞大部分體積，具有維持膨壓、儲存物質等功能。

此題考驗對有絲分裂（mitosis）和減數分裂（meiosis）的理解。

選項分析：
(A) Mitosis conserves the number of chromosome sets, producing cells that are genetically identical to the parental cell：有絲分裂的目的是產生與母細胞遺傳物質相同的子細胞，維持染色體套數不變。此敘述正確。
(B) Meiosis is a special type of mitosis producing reproductive cells that occurs only in animal cells：減數分裂是一種產生配子的過程，與有絲分裂不同。但減數分裂不僅發生在動物細胞，也發生在植物、真菌等進行有性生殖的生物體中。

此題考驗酵母菌（yeast）交配因子（mating factor）的作用機制。酵母菌在交配前會分泌交配因子，吸引異型細胞。

選項分析：
酵母菌的交配過程涉及交配因子的分泌和感知：

1. 酵母菌分泌交配因子。
2. 交配因子是一種肽類激素，它會擴散到周圍環境，並被異型細胞表面的特定受體識別。
3. 這些受體是 G protein-coupled receptor（GPCR）。
4. 當交配因子與受體結合後，會通過 G 蛋白信號轉導通路，引發細胞內的響應，包括細胞形態的改變（如形成交配管，shmoo formation）以及細胞週期的停滯，準備交配。
5. 交配因子本身並非直接引起「長距離遷移」（long-distance migrations），而是引起細胞的趨向性生長（chemotropism）和形態改變，使其朝向分泌交配因子的細胞移動。

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 進行初始包裝的基本單位。

選項分析：
(A) A nucleosome is the fundamental unit of DNA packing in eukaryotes：這是正確的。DNA 纏繞在組蛋白上形成核小體，是 DNA 緊密包裝的第一步。
(B) The structure of a nucleosome consists of a segment of DNA wound around histone proteins：這是正確的。核小體由大約 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）組成的核心上形成。

此題考驗對病毒基本結構和複製特徵的理解。

選項分析：
(A) They have both RNA and DNA：這是錯誤的。病毒的遺傳物質是 DNA 或 RNA，但通常只有一種，不會同時擁有 DNA 和 RNA 作為其遺傳物質（某些逆轉錄病毒在複製過程中會經過 RNA 和 DNA 階段，但其基因組本身是 RNA）。
(B) They use the host cell to copy themselves and make viral proteins：這是正確的。病毒是絕對寄生生物，缺乏自行複製和合成蛋白質的機制，必須利用宿主細胞的資源來完成這些過程。

此題考驗對自營生物（autotrophs）和異營生物（heterotrophs）區別的理解。

選項分析：
(A) Cellular respiration is unique to heterotrophs：細胞呼吸（cellular respiration）是分解有機物以釋放能量的過程。自營生物和異營生物都需要進行細胞呼吸來獲取能量，只是自營生物能自行合成有機物。此敘述錯誤。
(B) Only heterotrophs have mitochondria：線粒體是真核細胞進行有氧呼吸的場所。自營生物（如植物）也是真核生物，同樣擁有線粒體。此敘述錯誤。

此題考驗對分子生物學史上重要科學家及其發現的配對。

選項分析：
(A) Erwin Chargaff：Chargaff's rules 指出，在雙鏈 DNA 中，嘌呤鹼基（A 和 G）的總量等於嘧啶鹼基（T 和 C）的總量。更具體地說，腺嘌呤（A）的量等於胸腺嘧啶（T）的量，鳥糞嘌呤（G）的量等於胞嘧啶（C）的量。此配對正確。
(B) Mathew Meselson and Franklin Stahl：Meselson-Stahl 實驗證明了 DNA 的半保留複製（semiconservative replication）方式，而不是 DNA 可以被逆轉錄酶轉化為 RNA。DNA 轉化為 RNA 是通過轉錄（transcription）完成的。

此題考驗對動物多樣性演化驅動因素的理解。動物的演化是多方面因素共同作用的結果，但核心在於生物體如何與環境互動以求生存和繁衍。

選項分析：
(A) Reproduce：繁殖方式的演化是物種形成和多樣化的重要因素，但僅是其中一方面。
(B) Sense, feed, and move：感知環境、獲取食物和移動是生物體生存和適應環境的關鍵行為。這些能力的演化，如發展出更精密的感覺器官、更有效的覓食策略、以及多樣化的運動方式，能夠讓生物體佔據不同的生態位，從而極大地促進了物種的多樣化。
(C) Arrange cells into tissues：細胞組織化的演化是動物從簡單生物體向複雜生物體發展的重要里程碑，但它更多是為後續的適應性演化奠定基礎，而非直接的驅動力。

此題考驗種子植物（seed plants）相較於其他維管束植物（vascular plants）的獨特特徵。

選項分析：
(A) Sporopollenin：孢粉素是孢子外壁的重要成分，廣泛存在於蕨類植物、石松類植物、木賊類植物等種子蕨類（seed ferns）以及種子植物的孢子中。它並非種子植物獨有。
(B) Lignin present in cell walls：木質素是植物細胞壁的次生壁成分，提供結構支撐和防水性。木質素最早出現在維管束植物中，例如蕨類植物的莖部就含有木質素。因此，木質素並非種子植物獨有。
(C) Pollen：花粉（pollen）是雄配子體（male gametophyte）的載體，在種子植物中，雄配子體在成熟時就已經被包裹在花粉粒內。這使得花粉可以被風、水或動物傳播到雌配子體附近，從而實現受精，這是種子植物演化上的一大突破，擺脫了對水的依賴。雖然在種子蕨類中也存在類似的結構，但成熟的、可獨立傳播的花粉粒是種子植物的顯著特徵。

此題考驗對 DNA 技術常用工具及其用途的配對。

選項分析：
(A) DNA polymerase—polymerase chain reaction to amplify specific DNA fragments：DNA 聚合酶是 PCR（聚合酶鏈式反應）的核心酶，它負責在引物（primer）的基礎上合成新的 DNA 鏈，從而實現 DNA 片段的指數級擴增。此配對正確。
(B) Agarose gel electrophoresis—separation of DNA fragments by size：瓊脂糖凝膠電泳是利用 DNA 分子帶負電的特性，在電場作用下，通過凝膠的孔隙，根據 DNA 片段的大小進行分離。較小的片段移動較快，較大的片段移動較慢。此配對正確。

此題考驗對演化生物學中同源結構（homologous structures）和適應性演化（adaptive evolution）的理解。題目描述了人類、蝙蝠和鯨魚的前肢骨骼結構相似性（同源性），儘管它們的外形和比例差異很大，並且遺傳數據表明它們來自共同的祖先。

選項分析：
(A) Forelimb evolution was adaptive in people and bats, but not in whales：這與遺傳數據和結構相似性矛盾。如果結構相似，說明它們都有共同祖先，並且都經歷了演化。鯨魚的前肢雖然外形不同，但可能也經歷了適應性演化，只是方向不同。
(B) Whales are not properly classified in mammals：遺傳數據支持鯨魚與其他哺乳動物有共同祖先，因此分類是正確的。

此題考驗脂溶性信號分子（如醛固酮 aldosterone）如何作用於目標細胞。脂溶性信號分子能夠穿過細胞膜，在細胞內與受體結合，然後影響基因表達。

選項分析：
(A) Only target cells have response DNA segments：目標細胞確實有能與信號分子-受體複合物結合的 DNA 區域（如啟動子、增強子），但其他細胞可能也有類似的 DNA 序列，只是這些序列的調控可能不同。
(B) Only target cells have enzymes that convert aldosterone to active form：醛固酮通常被認為是其活性形式，不需要在目標細胞內轉化。

此題考驗基因突變中「移碼突變」（frame shift mutation）的原因。移碼突變是指由於鹼基的插入（insertion）或刪除（deletion）導致讀碼框（reading frame）發生偏移，從而改變了突變位點之後所有密碼子的解讀，通常會導致產生一個完全錯誤的蛋白質。

選項分析：
(A) a change of a nucleotide in a gene does not affect the amino acid sequence of a protein：這描述的是「同義突變」（silent mutation），即一個核苷酸的改變不影響蛋白質的氨基酸序列。這不是移碼突變。

此題考驗對有氧呼吸（aerobic respiration）和無氧呼吸（anaerobic respiration）的比較。

選項分析：
(A) Both use glycolysis its first stage of glucose oxidation：這是正確的。無論是有氧呼吸還是無氧呼吸，葡萄糖的初始氧化（糖解作用，glycolysis）都會在細胞質中進行，產生丙酮酸、ATP 和 NADH。
(B) Both use NAD⁺ as electron carrier：這是正確的。糖解作用需要 NAD⁺ 作為電子載體來接受來自葡萄糖的電子，生成 NADH。在無氧呼吸的後續步驟中，NADH 會被氧化回 NAD⁺，以便糖解作用得以繼續進行。有氧呼吸也是如此，NADH 和 FADH₂ 在電子傳遞鏈中傳遞電子。
(C) Aerobic respiration produces ATP only by oxidative phosphorylation, whereas anaerobic respiration produces 2 ATP：這是錯誤的。有氧呼吸產生 ATP 的主要方式是氧化磷酸化（oxidative phosphorylation），但糖解作用本身也產生少量 ATP（底物層級磷酸化）。無氧呼吸（特別是發酵）只產生糖解作用產生的 2 個 ATP。

核心觀念

本題考查酵素的結構與調控部位：

• 活性部位（active site）：酵素直接與受質結合，並進行催化反應的區域。
• 變構部位（allosteric site）：調節分子結合的位置；調節分子可使酵素構形改變，進而活化或抑制酵素。
• 酵素活性會受到溫度、pH、離子濃度與調節分子的影響；最佳條件通常有利於酵素維持適合催化的穩定構形。

解題方法

判斷各選項是否正確，關鍵在於區分：

1. 活性部位負責「結合受質與催化反應」。
2. 變構部位負責「接受調節訊號，改變酵素活性」。

因此，將「活化或抑制酵素活性」直接定義為活性部位的功能，便是概念混淆。

選項分析

(A) All enzymes are proteins

在本題採用的傳統教科書語境中，此敘述視為正確。多數酵素確實是蛋白質，並藉由特定三維構形形成活性部位。

嚴格而言，並非所有具有催化能力的生物分子都是蛋白質；部分 RNA 可作為催化分子，稱為 核酶（ribozyme）。不過，基礎酵素題通常將酵素概括定義為蛋白質，因此本選項不是本題預期答案。

(B) The active site is the region that either activates or inhibits enzyme activity

此敘述錯誤。活性部位的主要功能是：

• 與特定受質結合；
• 使受質以適當方向定位；
• 降低反應活化能；
• 促進受質轉變為產物。

此題考驗核苷酸（nucleotide）的基本組成。核苷酸是核酸（DNA 和 RNA）的基本單元。

選項分析：
核苷酸由三部分組成：

1. 一個含氮鹼基（nitrogenous base）：可以是嘌呤（purine，如腺嘌呤 A、鳥糞嘌呤 G）或嘧啶（pyrimidine，如胞嘧啶 C、胸腺嘧啶 T、尿嘧啶 U）。
2. 一個五碳糖（pentose sugar）：在 DNA 中是脫氧核糖（deoxyribose），在 RNA 中是核糖（ribose）。
3. 一個或多個磷酸基團（phosphate group）。

此題考驗蛋白質結構的四個層次：一級、二級、三級和四級結構。

選項分析：
(A) order in which amino acids are joined in a polypeptide chain：這是蛋白質的一級結構（primary structure），即氨基酸的線性序列。
(B) unique three-dimensional shape of the fully folded polypeptide：這是蛋白質的三級結構（tertiary structure），指單一多肽鏈摺疊形成的整體三維空間構象。

此題考驗光學顯微鏡（light microscopy）與電子顯微鏡（electron microscopy）的比較優勢。

選項分析：
(A) light microscopy provides for higher magnification than electron microscopy：電子顯微鏡的放大倍數遠高於光學顯微鏡。此敘述錯誤。
(B) light microscopy provides for higher resolving power than electron microscopy：電子顯微鏡的解析度（resolving power）遠高於光學顯微鏡。此敘述錯誤。

此題考驗端粒酶（telomerase）與細胞衰老（cellular aging）的關係。題目指出端粒縮短限制了細胞分裂次數，而端粒酶可以延長細胞壽命。

選項分析：
端粒（telomere）是染色體末端的重複序列，在每次 DNA 複製時會由於「末端複製問題」（end replication problem）而縮短。當端粒縮短到一定程度時，細胞會進入衰老（senescence）或凋亡。
端粒酶是一種逆轉錄酶，它能夠利用自身的 RNA 模板合成端粒 DNA 序列，添加到染色體末端，從而補充因複製而丟失的端粒。

核心觀念

題目考的是纖毛與鞭毛內部微管的排列方式。運動型纖毛與鞭毛的軸絲（axoneme）通常具有 9 + 2 排列：外圍有九組微管雙聯體，中央有一對單獨的微管。

非運動型初級纖毛通常是 9 + 0 排列，也就是外圍九組微管雙聯體，中央沒有微管對。中心微管與外圍微管的排列差異，是判斷纖毛類型的關鍵。

解題方法

先辨認題幹描述的「九組微管雙聯體環繞中央一對單獨微管」，這就是 9 + 2 軸絲的特徵。再找出具有此排列的構造：真核生物的鞭毛與運動型纖毛皆符合。

選項分析

• (A) motile cilia and nonmotile primary cilia：錯誤。 運動型纖毛通常是 9 + 2；非運動型初級纖毛通常是 9 + 0，沒有中央微管對。

此題考驗兩種細胞內吞作用（endocytosis）方式的區別：飲作用（pinocytosis）和受體介導的內吞作用（receptor-mediated endocytosis）。

選項分析：
(A) Pinocytosis brings only water molecules into the cell, but receptor-mediated endocytosis brings in molecules to the cell：飲作用（pinocytosis）是「細胞飲」，它吞噬的是細胞外液，其中包含多種小分子，而不僅僅是水分子。受體介導的內吞作用也是吞噬細胞外液中的特定分子。此敘述錯誤。

此題考驗鈉鉀幫浦（Na⁺-K⁺ ATPase）的電生性（electrogenic）特徵。電生性泵是指在運輸離子的過程中，淨電荷的轉移，從而對細胞膜電位產生影響的離子泵。

選項分析：
Na⁺-K⁺ ATPase 的作用是將 3 個 Na⁺ 離子泵出細胞外，同時將 2 個 K⁺ 離子泵入細胞內。每一次循環，淨轉移 1 個正電荷（3 個正電荷出去，2 個正電荷進來）。這種淨電荷的轉移導致細胞內部的負電荷相對增加，細胞膜內側變得比外側更負，即建立了或加強了細胞膜的靜息電位。

選項分析：
(A) It pumps equal quantities of Na⁺ and K⁺ across the membrane：這是錯誤的。它泵出 3 個 Na⁺，泵入 2 個 K⁺，數量不相等。
(B) It contributes to the membrane potential：這是正確的。

核心觀念

細胞除了利用活化或抑制酵素來調節酵素活性，也會透過**細胞區室化（compartmentalization）**控制酵素與受質是否能彼此接觸。

真核細胞具有細胞核、粒線體、內質網、溶體等膜性胞器；不同酵素與受質可被安排在特定胞器或膜區域。即使酵素本身沒有被直接「開啟」或「關閉」，只要改變其所在位置，就能改變：

• 酵素與受質的接觸機會
• 酵素與其他調節分子的接觸機會
• 反應發生的局部濃度
• 代謝途徑中不同步驟的先後與效率

因此，酵素的空間定位本身就是調控酵素活性的重要方式。

解題方法

本題詢問「除了直接將酵素開啟或關閉之外，細胞還能用什麼方式控制酵素活性」。

判斷重點是：選項中哪一項能改變酵素與受質相遇的機會，或改變酵素所處的反應環境。

將酵素定位於特定胞器或細胞膜，可以使酵素只在特定區域接觸受質。例如：

• 溶小體內的水解酵素在酸性環境下作用，有助於分解胞內物質。
• 粒線體內的酵素參與呼吸作用與 ATP 生成。
• 細胞膜上的酵素可接觸細胞外訊號或膜上的受體。
• 內質網膜上的酵素可參與蛋白質或脂質的合成。

這些都是藉由改變酵素位置與局部環境來調節反應，而非直接改變酵素的開關狀態。

選項分析

(A) localization of specific organelles or membranes

正確。將酵素定位在特定胞器或細胞膜，可透過區隔化控制酵素是否能接觸受質及調節因子，進而控制反應速率。

這是細胞調節酵素活性的典型方式，稱為區室化調控。

(B) reporting enzymes out of the cell

核心觀念

本題考的是氧化磷酸化與化學滲透作用（chemiosmosis）的基本原理。

電子傳遞鏈將能量用來把 $\mathrm{H^+}$ 泵送至膜的一側，形成質子電化學梯度。當 $\mathrm{H^+}$ 順著梯度，經由 ATP synthase 回到原本濃度較低的一側時，這種通過膜蛋白的運輸不需直接消耗 ATP，且需要膜蛋白協助，因此屬於促進性擴散（facilitated diffusion）。

質子流動所釋放的能量，則被 ATP synthase 用來催化：

這就是以質子動力勢（proton-motive force）驅動 ATP 合成的氧化磷酸化。

解題方法

判斷切入點是區分兩個同時發生的過程：

1. $\mathrm{H^+}$ 順著電化學梯度，經由 ATP synthase 通過膜。
2. ATP synthase 利用質子流動釋放的能量，將 ADP 與無機磷酸合成 ATP。

第一個過程本質上是溶質順著濃度與電位梯度移動，並且需要膜蛋白協助，符合促進性擴散的定義。因此正確答案為 (A)。

ATP 合成本身是吸能反應，但題目所描述的跨膜質子移動是以膜蛋白協助完成的被動運輸，這是本題要辨認的重點。

選項分析

(A) facilitated diffusion

正確。質子順著其電化學梯度，經由 ATP synthase 這種膜蛋白通道通過膜。此運輸不直接消耗 ATP，符合促進性擴散。

此題考驗 C4 植物的光合作用機制，特別是其如何克服光呼吸（photorespiration）的影響。

選項分析：
光呼吸是 RuBisCO（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶）在 CO₂ 濃度低或 O₂ 濃度高時，將 O₂ 作為底物，導致能量消耗和碳損失的過程。
C4 植物通過在葉肉細胞和維管束鞘細胞之間進行空間分離，來提高 CO₂ 濃度，抑制光呼吸。

(A) They do not participate in the Calvin cycle：這是錯誤的。C4 植物最終的碳固定（將 CO₂ 轉化為糖）仍然是在 Calvin cycle 中完成的。
(B) They use PEP carboxylase to initially fix CO₂：這是正確的。

核心觀念

本題考查光合作用中的電子流動方向，尤其是光反應與 Calvin cycle 的功能區分。

在非循環光磷酸化中，電子的主要流向為：

水在光系統 II 被氧化，釋放電子、質子與氧氣：

電子經由兩個光系統及電子傳遞鏈傳遞，最後將 $\mathrm{NADP^+}$ 還原成 $\mathrm{NADPH}$。接著，NADPH 在 Calvin cycle 中提供還原力，協助將 $\mathrm{CO_2}$ 還原為醣類。

因此，光合作用的電子流動與碳流動不可混為一談：

• 電子流：$\mathrm{H_2O}\rightarrow \mathrm{NADPH}$
• 碳流：$\mathrm{CO_2}\rightarrow$ 醣類
• Calvin cycle 消耗 $\mathrm{CO_2}$ 與 $\mathrm{NADPH}$，不是電子傳遞途徑本身。

解題方法

判斷此類題目時，先掌握三個位置：

1. 電子的起點是水。
2. 電子的中繼站包括葉綠素與電子傳遞鏈。
3. 電子的終點是 $\mathrm{NADP^+}$，產物為 NADPH。

氧氣是水被氧化後產生的副產物，不是電子流動的終點。因此，凡是將電子寫成「NADPH $\rightarrow$ …… $\rightarrow$ O₂」的選項，方向皆不正確。

選項分析

(A) $\mathrm{H_2O}\rightarrow \mathrm{NADPH}\rightarrow$ Calvin cycle $\rightarrow \mathrm{CO_2}$

錯誤。雖然水是光合作用電子的來源，NADPH 也確實供應 Calvin cycle 使用，但 Calvin cycle 是利用 $\mathrm{CO_2}$ 合成醣類，而不是將電子流向 $\mathrm{CO_2}$。正確的碳流應表示為：

此題考驗光合作用中，哪些過程是直接由光能驅動的。

選項分析：
光合作用的光反應階段直接利用光能。
(A) creation of a pH gradient by pumping protons across the thylakoid membrane：光反應中的電子傳遞鏈利用光能驅動質子泵，將質子從基質（stroma）泵入類囊體腔（thylakoid lumen），從而建立質子梯度。這個過程是直接由光能驅動的。
(B) carbon fixation in the stroma：碳固定（Calvin cycle）發生在基質中，是光合作用的暗反應階段，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) reduction of NADP⁺ molecules：NADP⁺ 的還原成 NADPH 發生在光反應的後期，由光系統 I（PSI）傳遞的電子來完成。這個過程的能量最終來源於光能。
(D) removal of electrons from chlorophyll molecules：葉綠素吸收光能後，會將電子激發到高能級，然後將電子傳遞出去。

此題考驗不同類型信號分子受體與細胞膜離子分布變化的關係。

選項分析：
(A) receptor tyrosine kinase (RTK)：受體酪氨酸激酶結合信號分子後，自身發生磷酸化，並激活下游信號通路，通常不直接引起膜上離子通道的開放或關閉。
(B) G protein-coupled receptor (GPCR)：GPCR 結合信號分子後，激活 G 蛋白，G 蛋白再作用於其他效應分子（如離子通道或酶），間接引起離子分布的變化。

此題考驗植物細胞和動物細胞末期分裂（cytokinesis）的區別。

選項分析：
(A) The contractile filaments found in plant cells are structures composed of carbohydrates; the cleavage furrow in animal cells is composed of contractile phospholipids：植物細胞末期分裂主要依靠細胞板（cell plate）的形成，不涉及肌動蛋白和肌球蛋白組成的收縮環。動物細胞則通過肌動蛋白和肌球蛋白組成的收縮環形成分裂溝（cleavage furrow）。這裡的描述關於成分（碳水化合物、磷脂）和機制（收縮環）都與實際情況不符。
(B) Plant cells deposit vesicles containing cell-wall building blocks on the metaphase plate; animal cells form a cleavage furrow：這是正確的。

核心觀念

本題考查細胞骨架在細胞分裂中的功能，以及「有絲分裂（mitosis）」與「細胞質分裂（cytokinesis）」的區別。

有絲分裂主要是細胞核內染色體的分離，核心結構包括：

• 微管（microtubule）：形成紡錘體，負責連接、排列與分離染色體。
• 馬達蛋白（motor proteins）：沿著微管或其他細胞骨架移動，協助染色體與紡錘體運動。
• 中間絲（intermediate filament）：特別是核纖層蛋白，會在有絲分裂開始時解聚，使核膜崩解，並於分裂後重組。
• 肌動蛋白（actin）：主要參與細胞質分裂時的肌動蛋白—肌球蛋白收縮環。

因此，本題要找的是「不直接參與有絲分裂核心過程」的細胞骨架成分。

解題方法

先判斷各選項是否直接參與「染色體分離、紡錘體運作或核膜重組」：

1. 能形成紡錘體或協助染色體移動者，屬於有絲分裂的直接參與者。
2. 會調控核膜在分裂期間解體與重建者，也可視為有絲分裂相關的直接參與者。
3. 主要負責形成細胞質分裂收縮環者，主要作用在有絲分裂之後的細胞質分裂階段。

依此判斷，肌動蛋白不是有絲分裂染色體分離機制的核心成分，故選 (A)。

選項分析

(A) Actin

正確答案。

肌動蛋白主要在細胞質分裂階段與肌球蛋白形成收縮環。收縮環位於細胞赤道面，藉由肌動蛋白絲滑動與收縮，使細胞膜內縮並將一個細胞分成兩個子細胞。

這個過程屬於 cytokinesis，而非嚴格定義下的核分裂 mitosis。因此，肌動蛋白不直接參與有絲分裂的紡錘體形成或染色體分離。

補充而言，肌動蛋白也能影響細胞皮質張力與紡錘體定位，但這些屬於間接調控，並非有絲分裂染色體分離的核心機制。

(B) Microtubule

錯誤選項。

微管是有絲分裂紡錘體的主要組成。紡錘體微管可分為：

此題考驗染色體數目與生物體的推論。一個生物體擁有 46 條染色體，這是一個常見的數字，但並非唯一。

選項分析：
(A) be human：人類的二倍體細胞有 46 條染色體，但其他物種也可能擁有相同數量的染色體。因此，不能確定一定是人類。
(B) be an animal：雖然很多動物是二倍體，但植物、真菌等真核生物也可能具有 46 條染色體。而且，動物的染色體數目差異很大。
(C) reproduce sexually：性染色體數目為 46 的生物，其體細胞為二倍體（2n=46）。二倍體生物可以通過有性生殖或無性生殖繁殖。

此題考驗同源染色體（homologous chromosomes）的定義和特徵。同源染色體是指來自同一對染色體的兩條染色體，一條來自父方，一條來自母方。它們在形態、大小和基因位置上相似，但攜帶的等位基因（alleles）可能不同。

選項分析：
(A) are identical：同源染色體不完全相同。它們攜帶相同的基因，但等位基因可能不同。例如，一條染色體上是顯性基因，另一條是隱性基因。
(B) carry information for the same traits：這是正確的。同源染色體攜帶控制相同性狀的基因。

此題考驗孟德爾遺傳實驗的結果分析，判斷等位基因的顯隱性關係。

根據孟德爾的豌豆雜交實驗，當他將黃色種子（顯性）和綠色種子（隱性）的純種豌豆進行雜交，得到的 F₁ 代全為黃色種子。當 F₁ 自交產生 F₂ 代時，黃色種子和綠色種子的比例約為 3:1。

在這個實驗中，黃色種子是顯性性狀，綠色種子是隱性性狀。
F₂ 代的比例接近 6022 (黃色) : 2001 (綠色)，約為 3.01:1。這符合單基因遺傳中顯性性狀與隱性性狀 3:1 的比例。

因此，綠色種子的等位基因是隱性（recessive）的。

核心觀念：性聯遺傳

本題考查果蠅眼色基因的性聯遺傳，更精確地說，是位於 X 染色體上的隱性基因。

設：

• $X^R$：紅眼等位基因，顯性
• $X^w$：白眼等位基因，隱性
• $Y$：不帶眼色等位基因

雌果蠅具有 $XX$，雄果蠅具有 $XY$。因此：

• 雌蠅 $X^R X^R$、$X^R X^w$ 皆為紅眼
• 雌蠅 $X^w X^w$ 才為白眼
• 雄蠅只具有一條 X 染色體，$X^R Y$ 為紅眼，$X^w Y$ 為白眼

雄蠅的單一 X 染色體上只要帶有隱性白眼基因，就會表現白眼，這種情況稱為半合子（hemizygous）。

解題方法：分析 F₁ 雜交後的 F₂

Morgan 經典實驗中，親代為紅眼雌蠅與白眼雄蠅：

F₁ 世代：

• 雌蠅由父親得到 $X^w$，由母親得到 $X^R$：

為紅眼帶因者。

• 雄蠅由母親得到 $X^R$，由父親得到 $Y$：

為紅眼。

因此，F₁ 雌雄皆為紅眼，但雌蠅帶有隱性白眼等位基因。

接著讓 F₁ 雌雄互交：

配子組合如下：

F₂ 的預期比例為：

• $X^R X^R$：紅眼雌蠅，$1/4$
• $X^R X^w$：紅眼雌蠅，$1/4$
• $X^R Y$：紅眼雄蠅，$1/4$
• $X^w Y$：白眼雄蠅，$1/4$

所以：

• 所有雌蠅都至少得到一個 $X^R$，全部為紅眼
• 雄蠅若從母親得到 $X^w$，即成為 $X^wY$，表現白眼

這正好解釋「白眼果蠅全部為雄蠅」的結果。

選項分析

此題考驗生物資訊學（Bioinformatics）的範疇。生物資訊學是結合計算機科學、統計學和生物學，利用計算機工具來分析和解釋生物數據的學科。

選項分析：
(A) using computer programs to align DNA sequences：DNA 序列比對（sequence alignment）是生物資訊學的核心任務之一，用於尋找序列之間的相似性，推斷同源性或功能關係。這屬於生物資訊學的範疇。
(B) creating recombinant DNA from separate species：重組 DNA 技術（recombinant DNA technology）屬於分子生物學和基因工程的範疇，它涉及到實驗室操作，如酶切、連接等，以構建包含來自不同物種 DNA 的 DNA 分子。

此題考驗達爾文（Darwin）和華萊士（Wallace）在演化理論中的貢獻。他們共同提出了自然選擇學說，解釋了演化發生的機制。

選項分析：
(A) that evolution occurs：演化的概念（生物體會隨時間發生變化）在達爾文和華萊士之前就已經存在，例如拉馬克（Lamarck）就提出了演化論。
(B) a mechanism for how evolution occurs：他們提出了「自然選擇」作為演化發生的機制，這是一種具體的解釋。

此題考驗宏觀演化（Macroevolution）的定義。

選項分析：
(A) the same as microevolution：微觀演化（microevolution）是指種群內基因頻率的改變，而宏觀演化是指發生在物種水平以上，例如新物種的形成、大類群的演化等。兩者是不同層次的演化。
(B) evolution above the species level：這是宏觀演化的正確定義。它包括物種形成、滅絕、以及不同類群（如屬、科、目等）的演化。

此題考驗「RNA 世界假說」（RNA world hypothesis）的支持證據。該假說認為，在早期地球生命演化過程中，RNA 可能同時扮演了遺傳物質和催化劑的角色。

選項分析：
RNA 世界假說的支持證據包括：

1. RNA 可以作為遺傳物質（攜帶遺傳信息）。
2. RNA 可以作為催化劑（核酶，ribozymes），催化生化反應。
3. RNA 可以形成複雜的三維結構，這對其功能（遺傳和催化）至關重要。
4. RNA 的核苷酸可以通過鹼基配對形成雙鏈結構，這有助於其穩定性和複製。

選項分析：
(A) RNA is single-stranded：RNA 通常是單鏈的，這使得它在結構上不如 DNA 穩定。如果 RNA 是生命早期遺傳物質，其單鏈結構可能不利於長期遺傳信息的保存。相比之下，DNA 是雙鏈結構，更穩定。因此，RNA 是單鏈的這一點，並非是「支持」RNA 世界假說的證據，反而可能是一個「不利」於長期遺傳信息儲存的特點。

此題考驗古菌（Archaea）和細菌（Bacteria）的共有特徵。兩者都屬於原核生物（prokaryotes）。

選項分析：
(A) composition of the cell wall and lack of a nuclear envelope：兩者都缺乏核膜（lack of a nuclear envelope），這是原核生物的共同特徵。但細菌的細胞壁主要成分是肽聚醣（peptidoglycan），而古菌的細胞壁成分多樣，不含肽聚醣。因此，細胞壁成分不同。

此題考驗蘚苔植物（Bryophytes）的共同特徵。苔蘚植物包括苔蘚（mosses）、角苔（hornworts）和地錢（liverworts）。題目已排除「having vascular tissue」，因為苔蘚植物是沒有維管束的。

選項分析：
(A) They are all hornworts：這是一個循環定義，顯然錯誤。
(B) They are heterosporous：異孢子（heterosporous）是指產生兩種不同大小的孢子：大孢子（megaspores）和小孢子（microspores）。

此題考驗顎（jaw）的演化對早期脊椎動物（vertebrate）多樣化的貢獻。顎的演化是脊椎動物演化史上的一個重要里程碑。

選項分析：
(A) It allowed for smaller body size.：顎的演化通常與更強大的攝食能力相關，這可能與體型增大或維持體型有關，而不是直接導致體型變小。
(B) It was the first stage in the development of a bony skull.：顎的骨骼結構確實是頭骨演化的一部分，但它並非「第一階段」。頭骨的演化是一個複雜的過程，包括軟骨結構的形成和後續的骨化。

此題考驗植物極性（polarity）的建立。植物的極性是指胚胎發育過程中，頂端（通常發育成莖和葉）和基部（通常發育成根）的區別。

選項分析：
(A) cotyledons form at the shoot end of the embryo：子葉（cotyledons）是胚的一部分，它們的形成標誌著胚的發育，但極性的建立早於子葉的形成。
(B) the root-shoot axis is established in the embryo：這是植物極性建立的關鍵階段。在胚胎發育早期，就開始出現頂端（shoot apical meristem）和基部（root apical meristem）的區別，形成根莖軸。

此題考驗阿茲海默症（Alzheimer's disease）與學習記憶的關係，以及其可能涉及的神經生物學機制。阿茲海默症是一種神經退行性疾病，主要影響學習和記憶功能。

學習和記憶的形成與神經元之間的信號傳遞，特別是突觸（synapse）的可塑性密切相關。

選項分析：
(A) changes in the concentration of ions in the extracellular fluid surrounding neurons：雖然離子濃度的改變會影響神經元的興奮性，但這通常是暫時性的，或者由其他疾病引起。阿茲海默症的核心問題不是細胞外離子濃度紊亂。
(B) changes in myelination of axons：髓鞘（myelin sheath）主要負責加速神經衝動在軸突（axon）上的傳導。

此題考驗感覺受體（sensory receptor）的分類。

選項分析：
(A) hair cell (ear) — mechanoreceptor：毛細胞（hair cell）位於內耳，通過感受聲音引起的液體振動來傳遞聽覺信號，屬於機械感受器（mechanoreceptor）。此配對正確。
(B) muscle spindle — electromagnetic receptor：肌肉紡錘體（muscle spindle）是位於肌肉內的牽張感受器，感受肌肉的拉伸程度，屬於機械感受器，而不是電磁感受器。

此題考驗行為（behavior）與自然選擇（natural selection）的關係。行為對生物的生存和繁殖至關重要，因此會受到自然選擇的影響。

選項分析：
(A) Learned behaviors may not necessarily increase fitness. Baby warblers can learn the song of another species.：學習行為不一定總是有益的。例如，幼鳥學習其他物種的歌聲，可能不利於其繁殖。這說明學習行為的適應性是可變的，但並未直接支持「行為對生存和自然選擇很重要」的觀點。
(B) Innate behaviors are the result of selection for individual survival and reproductive success.：這是正確的。天生行為（innate behaviors）是經過長期演化，通過自然選擇篩選出來的，能夠提高個體的生存和繁殖成功率。

核心觀念

海洋是全球生物圈的重要調節系統，主要透過下列作用影響陸地與水域生態系：

1. 海洋浮游植物進行光合作用，產生大量氧氣。
2. 海洋生物呼吸與有機物分解會釋放二氧化碳，海氣之間持續進行碳交換。
3. 海洋表面蒸發是全球水循環與降雨的主要水氣來源。
4. 海洋的鹽度與緩衝作用主要影響海洋本身，並非直接調節淡水生物群系與陸地地下水的 pH。

解題方法

逐項判斷海洋是否具有題幹所描述的全球生物圈功能：

• 關於氧氣，判斷海洋是否有大規模的初級生產者。
• 關於二氧化碳，判斷海洋是否會與大氣進行 CO₂ 交換。
• 關於降雨，判斷全球大部分水氣是否來自海洋蒸發。
• 關於 pH，判斷海洋的作用是否能直接調節淡水與陸地地下水。

選項分析

I）正確。

海洋中的浮游植物，包括藍綠藻與各類藻類，透過光合作用固定二氧化碳並釋放氧氣：

海洋浮游植物的初級生產力十分龐大，對全球氧氣生成具有重要貢獻。因此，海洋確實產生生物圈中相當大比例的氧氣。

II）正確。

海洋是全球最大的活性碳庫之一，海洋生物的呼吸作用、死亡個體與有機物分解，均會產生二氧化碳：

產生的 CO₂ 可溶於海水，也可經由海氣交換進入大氣。因此，海洋具有向大氣釋放二氧化碳的能力。題目描述的是海洋對生物圈的作用，不是要求判斷現代海洋的「淨」碳通量；

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

選項分析：
(A) Tropical communities are younger.：熱帶地區的生態系統通常比溫帶地區更古老，這使得有更多的時間進行物種形成和演化。因此，這個假說是不正確的。
(B) Tropical regions generally have more available water and higher levels of solar radiation.：高溫、充足的水分和高太陽輻射是熱帶地區常見的環境特徵。這些條件有利於植物生長，支持更大的生物量，從而能夠維持更多物種的生存。這是支持熱帶地區物種豐富度高的重要因素。
(C) Higher temperatures cause more rapid speciation.：高溫確實可以加速生物化學反應速率，可能影響物種形成速率。但這只是其中一個因素，且「more rapid speciation」本身也需要其他條件的支持。
(D) Tropical regions have very high rates of immigration and very low rates of extinction.：高遷入率和低滅絕率可以導致物種豐富度的增加。熱帶地區的穩定氣候和高生產力可能有利於維持較高的物種豐富度，從而降低滅絕率，並可能吸引更多物種遷入。這也是一個可能的解釋。