114 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》

本題考查染色體套數的定義。
染色體套數是指一個細胞或生物體中，染色體組的倍數。
(A) Haploid (單套) 指細胞或生物體只有一套染色體，例如配子。
(B) Triploid (三套) 指細胞或生物體有三套染色體。
(C) Diploid (二套) 指細胞或生物體有兩套染色體，其中一套來自父系，一套來自母系。這兩套染色體中的每一條染色體都有一個同源染色體。

本題考查核苷酸連接形成核酸鏈的化學鍵。
核酸（DNA 或 RNA）是由核苷酸單元組成的長鏈聚合物。核苷酸之間通過磷酸二酯鍵連接。具體而言，一個核苷酸的 5' 端磷酸基團與另一個核苷酸的 3' 端羥基（通常是糖的 3'-OH）之間形成一個磷酸二酯鍵。

本題考查真核生物中組蛋白 (histones) 的主要功能。
組蛋白是真核生物中與 DNA 結合的蛋白質，它們在 DNA 包裝中起關鍵作用。組蛋白與 DNA 結合形成核小體 (nucleosome)，這是染色質的基本結構單位。核小體結構有助於將長長的 DNA 分子緊密地包裝到細胞核中。

選項分析：
(A) To negatively supercoil DNA. (負向超螺旋化 DNA)：DNA 的超螺旋化通常由拓樸異構酶 (topoisomerases) 負責，而非組蛋白。

本題考查外切酶 (exonucleases) 和內切酶 (endonucleases) 的區別。
這兩類酶都屬於核酸酶 (nucleases)，它們的主要區別在於它們切割核酸鏈的位置。

(A) 錯誤。這是內切酶和外切酶的定義反了。
(B) 錯誤。這兩種酶在原核和真核生物中都存在，在不同的生物過程中發揮作用。
(C) 錯誤。

本題考查 PCR 中使用退化性引子 (degenerate primers) 的原因。
退化性引子是指由多種不同核苷酸序列組成的引子混合物，用於識別一個保守但序列可能有變異的 DNA 區域。在蛋白質序列（由胺基酸組成）推導基因序列時，由於密碼子的簡併性 (codon degeneracy)，一個胺基酸可能對應多個密碼子，因此相同的胺基酸序列可以對應多種不同的 DNA 序列。

題目情境：研究人員根據一段短肽序列設計退化性引子來擴增一個新發現生物體的基因。
退化性引子的設計是基於已知蛋白質序列推測可能的 DNA 序列。由於遺傳密碼的簡併性，一個胺基酸可以由不同的密碼子編碼。例如，白胺酸 (leucine) 可以由 6 個不同的密碼子編碼。

本題考查使用 cDNA 相較於基因組 DNA (genomic DNA) 創建真核基因表達庫 (expression library) 的主要優勢。
表達庫用於表達目標基因，以便篩選出具有特定功能的蛋白質。真核生物的基因組 DNA 包含內含子 (introns) 和外顯子 (exons)。內含子在 mRNA 加工過程中被切除，而外顯子則被連接起來形成成熟的 mRNA。cDNA (complementary DNA) 是通過逆轉錄 (reverse transcription) 真核生物的成熟 mRNA 合成的，因此它只包含外顯子序列，不含內含子。

本題考查 Sanger 測序法中 ddNTPs (dideoxynucleotides) 的作用。
Sanger 測序法是一種基於鏈終止 (chain termination) 的 DNA 測序技術。該方法利用 DNA 聚合酶在含有四種去氧核苷酸 (dNTPs) 和少量特定 ddNTPs 的反應體系中合成 DNA。ddNTPs 與 dNTPs 的結構區別在於其 3' 端缺少羥基 (-OH)。當 DNA 聚合酶將 ddNTPs 摻入正在合成的 DNA 鏈時，由於 3' 端缺少羥基，無法形成磷酸二酯鍵，從而導致 DNA 鏈的合成終止。

核心觀念
本題考查 真核生物三種 RNA polymerase (RNAP I、II、III) 的定位、底物特異性與共通亞基。掌握每種 polymerase 的功能分配與 α‑amanitin 敏感度即可判斷選項正確與否。

(a) 逐項分析選項

核心觀念
本題考查 真核生物三種 RNA polymerase (RNAP I、II、III) 的定位、底物特異性與共通亞基。掌握每種 polymerase 的功能分配與 α‑amanitin 敏感度即可判斷選項正確與否。

(a) 逐項分析選項

核心觀念

本題考查分子生物學實驗技術的偵測對象與用途。判讀時先確認每種方法主要分析的是 DNA、RNA、蛋白質，或分子間的交互作用，再核對選項中的實驗目的是否相符。

解題方法

逐一比對技術名稱與其標準用途：

• Yeast two-hybrid（酵母雙雜交）：偵測蛋白質與蛋白質的交互作用。
• ChIP（染色質免疫沉澱）：分析蛋白質在細胞內與哪些 DNA 區域結合。
• Far-western blot（遠端西方墨點法）：分析蛋白質與蛋白質的交互作用。
• G-less cassette assay（無 G 序列盒分析）：分析體外轉錄活性。
• Southern blot（南方墨點法）：偵測特定 DNA 序列。

選項分析

(A) 錯誤。 酵母雙雜交主要用來分析蛋白質—蛋白質交互作用，不是在體外分析 DNA—蛋白質交互作用。典型設計將一個蛋白質接上 DNA 結合域作為誘餌，另一個蛋白質接上轉錄活化域作為獵物；兩者互相作用時，報導基因表現增加。

(B) 正確。 ChIP 常以甲醛在細胞中固定蛋白質與 DNA 的接觸，接著將染色質打斷，以辨識目標蛋白質的抗體進行免疫沉澱，再解除交聯並分析所富集的 DNA。

本題考查真核生物 TATA 結合蛋白 (TBP) 的相關知識，要求找出一個不正確的敘述。TBP 是許多真核轉錄起始因子中的關鍵組分，在 RNA 聚合酶 I, II, III 的轉錄起始過程中都起作用。

(A) RNAP III 的轉錄起始需要一系列的轉錄因子，包括 TFIIIA, TFIIIB, TFIIIC。TFIIIC 負責將 RNAP III 定位到啟動子區域，而 TBP 是 TFIIIB 的組成部分，TFIIIB 再結合到 TFIIIC 識別的啟動子區域。因此，說 TFIIIC 包含 TBP 是不準確的，TBP 是 TFIIIB 的一部分，而 TFIIIB 會被 TFIIIC 招募。實際上，TFIIIC 負責識別某些 RNAP III 啟動子，而 TBP 則通過 TFIIIB 結合到 TATA 區域。此選項的表述方式有誤，可能不正確。

(B) 對於 RNAP II，TBP 是 TFIID 複合物的核心組分。TFIID 由 TBP 和多個 TBP 相關因子 (TAFs) 組成。TBP 首先識別並結合到 TATA 盒，然後 TFIID 招募其他轉錄因子。此陳述是正確的。

核心觀念

本題考 RNA 聚合酶 I、II、III 的基本轉錄因子，以及 RNA 聚合酶 II 從起始轉入延伸時，各因子的作用。

RNA 聚合酶 II 的起始前複合體由一般轉錄因子協助組裝；啟動子清除（promoter clearance）後，聚合酶進入延伸。RNA 聚合酶 I 轉錄主要的 rRNA 前驅物，需由其專屬的核心因子辨識啟動子並招募聚合酶。RNA 聚合酶 III 則負責轉錄 5S rRNA 等 RNA。

解題方法

逐項對照因子的主要功能：

• 啟動子近端暫停的釋放、停滯後的救援，與 TFIIB、TFIIS 等因子的功能不同。
• 5S rRNA 基因使用 RNA 聚合酶 III，需依序由 TFIIIA、TFIIIC、TFIIIB 協助組裝。
• TATA-less 啟動子的 Inr、DPE 元件可協助 TFIID 辨識，但題目所列的 TAF 組合需核對是否正確。
• RNA 聚合酶 I 的核心因子可直接招募 Pol I，是辨認正確敘述的關鍵。

選項分析

(A) 錯誤。 TFIIE 與 TFIIH 參與 RNA 聚合酶 II 起始及啟動子清除；TFIIH 的解旋酶與激酶活性也協助轉錄進入延伸。不過，TFIIF 不只是啟動子清除因子：它能提高延伸效率並抑制聚合酶短暫停頓，因此將三者一概描述為「延伸時不需要」並不精確。TFIIF 對延伸的調節作用已由體外轉錄研究證實。TFIIF 對起始與延伸的作用

(B) 正確。 RNA 聚合酶 I 的核心因子（core factor, CF；亦稱核心啟動子結合因子）是 rRNA 轉錄的基本起始因子，可辨識核心啟動子並招募 Pol I。此處的名稱指 Pol I 專屬的核心因子。

核心觀念

真核生物的核內異質 RNA（hnRNA）是蛋白質編碼基因轉錄後、尚未完成成熟加工的前驅 RNA，主要包含前驅信使 RNA（pre-mRNA）。它會經過多種加工，其中兩項重要步驟是：

• 加帽（capping）：在 RNA 的 $5'$ 端加上 $7$-甲基鳥嘌呤帽（$m^7G$ cap），有助於保護 RNA、促進其輸出細胞核，並參與翻譯起始。
• 加尾（tailing）：在 RNA 的 $3'$ 端加入多聚腺苷酸尾（poly-A tail），可提升 RNA 穩定性，並影響其輸出與翻譯效率。

因此，題目所問「同時經過加帽與加尾」的 RNA，應是尚待加工成成熟 mRNA 的 hnRNA。

解題方法

先辨認這兩種加工的典型對象：真核細胞的前驅 mRNA。再比對選項中哪一種是前驅 mRNA 所屬的核內 RNA。hnRNA 是尚未成熟的 RNA，後續可接受 $5'$ 端加帽、$3'$ 端加尾等加工，符合題意。

選項分析

本題考查真核生物轉錄激活因子 (transcription activators) 的結構和功能。

(A) Type II 核受體 (nuclear receptors) 通常位於細胞質中，與抑制蛋白結合形成失活狀態，直到與配體結合後才進入細胞核並激活轉錄。因此，該陳述是正確的。

(B) 酵母 Gal4 是一個經典的 DNA 結合蛋白，它含有一個鋅指結構域 (zinc-finger domain)，但其結構類型更接近於「helix-turn-helix」或「zinc-cluster」結構，而非典型的 Cys2His2 鋅指。它確實參與乳糖代謝 (galactose metabolism) 的調控。但其鋅指結構的描述不準確。

(C) bHLH (basic helix-loop-helix) 轉錄因子通常由一個鹼性區域 (basic region) 和一個 HLH 結構域組成。鹼性區域參與 DNA 結合，而 HLH 結構域則參與蛋白質的二聚化 (dimerization)。此選項說鹼性區域參與二聚化，是錯誤的。

核心觀念

本題比較三種真核 RNA 聚合酶所使用的啟動子：

• 第一類啟動子由 RNA 聚合酶 I（Pol I）轉錄，典型例子是核糖體 RNA 基因。其啟動子含有轉錄起始點附近的核心區，以及上游啟動子元件（UPE）；兩區之間的間距與螺旋相位會影響轉錄。
• 第二類啟動子由 RNA 聚合酶 II（Pol II）轉錄，包括蛋白質編碼基因。核心啟動子可含 TATA box、起始子（Inr）或下游啟動子元件（DPE）等元件。
• 第三類啟動子由 RNA 聚合酶 III（Pol III）轉錄。典型 tRNA 基因含有位於基因內部的 A box 與 B box；5S rRNA 基因則有 A box、中間元件（IE）與 C box。

解題方法

先辨認選項談的是哪一類啟動子，再核對三件事：元件的位置、元件之間的間距，以及負責辨認元件的轉錄因子。本題最重要的區別是：Pol I 的 rInr 位於核心啟動子、包圍轉錄起始點；UPE 則位於更上游，兩者不是同一區域。

選項分析

(A) 錯誤。 第一類啟動子的核心區與 UPE 之間雖可有非必要 DNA，但不代表兩元件的間距不重要。改變兩者的距離或螺旋相位會削弱轉錄；其中，半圈螺旋長度的插入或刪除尤其不利。換言之，間隔序列本身不一定具有特定辨認功能，但兩元件的相對配置仍然重要。Pol I 與 Pol III 轉錄綜述

(B) 錯誤。 果蠅部分第二類啟動子確實具有 DPE，且常見於沒有 TATA box 的啟動子；但 DPE 位於轉錄起始點下游，並非與 TATA box 相似且由 TFIIB 結合。DPE 主要由 TFIID 中的 TAF 次單元辨認，因此選項對 DPE 的性質與結合因子都描述錯誤。

本題考查哺乳動物中 microRNA (miRNA) 的典型生物合成途徑，要求找出一個不正確的陳述。

miRNA 的生物合成是一個複雜的多步驟過程，涉及在細胞核和細胞質中進行的酶促反應。

(A) Pri-miRNAs (primary miRNAs) 是由 RNA 聚合酶 II 轉錄產生的長鏈 RNA 前體。它們具有與 mRNA 類似的結構特徵，包括 5' 端加帽 (5' cap) 和 3' 端 poly(A) 尾。這是正確的。

(B) 在細胞核中，Pri-miRNAs 被 Microprocessor 複合物（由 Drosha 酶和其輔因子 DGCR8/Pasha 構成）切割，產生約 70-100 個核苷酸的 pre-miRNA (precursor miRNA)。Pre-miRNA 具有典型的髮夾 (hairpin) 結構。這是正確的。

核心觀念

本題考查真核細胞中微小 RNA（microRNA, miRNA）的主要功能。miRNA 是一類短小的非編碼 RNA，成熟型通常約為 20–24 個核苷酸，主要透過 RNA 誘導沉默複合體（RNA-induced silencing complex, RISC）辨識目標信使 RNA（mRNA），進而抑制基因表現。

典型 miRNA 的生成過程如下：初級 miRNA（pri-miRNA）先在細胞核內經 Drosha 複合體加工成前驅 miRNA（pre-miRNA），再輸出至細胞質，由 Dicer 切割成成熟 miRNA。成熟 miRNA 與 Argonaute 蛋白等組成 RISC，藉由鹼基互補配對辨識目標 mRNA。配對不完全時，常造成轉譯抑制、去腺苷化及 mRNA 降解；配對高度互補時，也可促使目標 mRNA 被切割。

解題方法

判斷各選項是否描述 miRNA 的主要功能：miRNA 的核心作用是藉由辨識目標 mRNA，調控其轉譯或穩定性。它不是核糖體的催化成分，也不負責辨認剪接位置或直接促進轉錄。

選項分析

核心觀念

本題考查 miRNA 與 siRNA 的作用方式，以及兩者和標的 mRNA 配對時的差異。

miRNA（microRNA，微小 RNA）與 siRNA（small interfering RNA，小干擾 RNA）都是小型非編碼 RNA。它們會被裝載至 RNA 誘導沉默複合體（RNA-induced silencing complex, RISC），由 Argonaute 蛋白辨識並結合標的 RNA，進而抑制基因表現。

典型情況下，動物細胞中的 miRNA 與標的 mRNA 為部分互補，常造成翻譯抑制、mRNA 去腺苷化與降解；siRNA 通常與標的 mRNA 高度互補，常由 Argonaute 切割標的 mRNA。

解題方法

判斷兩者差異時，可抓住「配對程度與主要作用結果」：

• miRNA：通常部分互補，主要抑制翻譯並促進 mRNA 不穩定。
• siRNA：通常高度互補，常導致標的 mRNA 被切割。

因此，符合典型差異的是 (A)。這是主要作用方式的概括；實際作用也會受序列配對程度與生物系統影響。

選項分析

本題考查真核生物 mRNA polyadenylation (加尾) 的主要目的。Polyadenylation 是 mRNA 成熟過程中的一個重要步驟，指在 mRNA 的 3' 端添加一長串腺苷酸 (adenosine monophosphates)，形成 poly(A) 尾。

(A) secondary structures (二級結構) 的形成主要受 RNA 序列本身影響，poly(A) 尾主要位於 3' 端，對編碼區 (coding region) 的二級結構影響不大。此選項不正確。

(B) transcription elongation (轉錄延伸) 主要受 RNA 聚合酶自身和延伸因子的調控。Polyadenylation 發生在轉錄完成後或接近完成時，其主要功能不是增強轉錄延伸。此選項不正確。

本題考查 RNA 剪接 (RNA splicing) 的正確敘述。RNA 剪接是真核生物 mRNA 成熟過程中的一個關鍵步驟，它涉及從 pre-mRNA 中去除內含子 (introns) 並將外顯子 (exons) 連接起來，形成成熟的 mRNA。

(A) RNA 剪接是移除內含子 (introns)，並將外顯子 (exons) 連接起來，而不是移除外顯子並連接內含子。此選項的描述是錯誤的。

(B) 剪接體 (spliceosome) 的功能是移除內含子並連接外顯子。而 poly(A) 尾的添加發生在 mRNA 的 3' 端，是 polyadenylation 的過程，通常與剪接同時或緊隨其後發生，但不是由剪接體直接完成，且是加在 3' 端，不是 5' 端。此選項錯誤。

核心觀念

真核生物的前體 mRNA（pre-mRNA）經剪接後，會移除內含子並連接外顯子。選擇性剪接是指同一轉錄本採用不同的剪接位點或外顯子組合，產生不同 RNA 轉錄本。常見形式包括外顯子跳躍、互斥外顯子、可變 5′ 剪接位點、可變 3′ 剪接位點，以及內含子保留。

剪接位點的選擇會受順式調控序列與反式作用因子共同影響。順式元件包括外顯子剪接增強子與沉默子、內含子剪接增強子與沉默子；RNA 結合蛋白則可辨識這些序列，促進或抑制特定剪接位點的使用。

解題方法

先辨認選擇性剪接的核心：不同剪接選擇會改變 RNA 中外顯子或剪接接合處的組合。接著檢查各選項是否錯把剪接限縮在蛋白質編碼基因、把所有產物都視為功能性蛋白，或忽略外顯子選擇及其調控。符合「剪接位點選擇受 RNA 結合蛋白與順式調控元件影響」的敘述即為正確。

選項分析

核心觀念

本題考查染色質的凝縮程度、核小體組成，以及組蛋白修飾對基因轉錄的影響。

染色質由 DNA、組蛋白及其他相關蛋白質組成。較鬆散的常染色質通常較容易讓轉錄因子與 RNA 聚合酶接近 DNA，常與轉錄活性相關；較凝縮的異染色質通常較不利於轉錄。

核小體是染色質的基本組成單位，由約 147 個鹼基對的 DNA 繞在組蛋白八聚體外形成。八聚體包含 H2A、H2B、H3、H4 各兩個分子。

組蛋白的乙醯化、甲基化等修飾可影響染色質結構與轉錄活性；其作用須依修飾的位置與型態判斷，不能一概而論。

解題方法

先比對各選項是否符合三項基本概念：

1. 常染色質通常較鬆散且較有利於轉錄。
2. 核小體由八個組蛋白構成，而非六個。
3. 染色質具有動態性，組蛋白修飾會影響其可近性與轉錄狀態。

依此逐項判斷，符合上述特徵的敘述即為正確答案。

選項分析

本題考查真核生物和細菌在翻譯起始 (translational initiation) 過程中的比較。

(A) 細菌翻譯起始通常使用 N-甲酰甲硫氨酸 (N-formyl-methionine, fMet) 作為起始胺基酸，該胺基酸由一個特殊的起始 tRNA 攜帶 (tRNA^fMet)。這個 fMet 與細胞內其他位置的甲硫氨酸 (methionine) 不同，後者由另一個 tRNA (tRNA^Met) 攜帶。因此，細菌的起始胺基酸及其 tRNA 與細胞內其他位置的胺基酸及其 tRNA 是不同的。此選項正確。

(B) 細菌翻譯起始利用 Shine-Dalgarno 序列 (Shine-Dalgarno sequence) 來引導核糖體 30S 亞基與 mRNA 的結合，從而定位到起始密碼子 (AUG)。Kozak 序列是真核生物的啟動子元件，與細菌無關。因此，此選項錯誤。

(C) 真核生物翻譯起始利用 mRNA 的 5' 帽結構 (5' cap) 來引導核糖體 40S 亞基結合，然後掃描到起始密碼子 (AUG)。Shine-Dalgarno 序列是細菌的特徵。

第 23 題 詳解

核心觀念

本題考的是**細菌翻譯起始（bacterial translation initiation）**中三個起始因子 IF1、IF2、IF3 各自的功能區分。考生必須精準掌握每一個起始因子的專一角色，才能在干擾選項中做出正確判斷。

細菌翻譯起始的基本流程如下：

1. 30S 次單元在 IF1、IF2、IF3 的協助下，與 mRNA 及 fMet-tRNA$^{\text{fMet}}$ 結合，形成 30S 起始複合體（30S initiation complex, 30S IC）。
2. 隨後 50S 次單元加入，IF1、IF2、IF3 釋出，形成 70S 起始複合體，翻譯正式開始。

三個起始因子的功能摘要：

解題方法

題目問「IF3 的功能」，需從選項中找出屬於 IF3 功能的描述。關鍵切入點：先將 IF2 與 IF3 的功能嚴格區分開——IF2 負責 fMet-tRNA 的招募，IF3 負責 anti-association 與 mRNA 結合的促進。接著逐一檢視選項，排除描述其他因子功能或根本不存在的機制。

選項分析

(A) Binds the 50S ribosomal subunit.（結合 50S 核糖體次單元）

❌ 錯誤。 IF3 結合的對象是 30S 次單元（具體而言結合於 30S 的 platform 區域），而非 50S 次單元。IF3 的 anti-association 功能正是透過佔據 30S 上的結合位置，在空間上阻止 50S 與 30S 結合，從而維持 30S 以游離態存在、可供起始使用。本選項錯誤地將結合對象寫成 50S。

(B) Promotes reassociation of the 30S and 50S ribosomal subunits.（促進 30S 與 50S 重新結合）

❌ 錯誤。 IF3 的功能恰恰相反——它是 anti-association factor，專門阻止 30S 與 50S 在沒有 mRNA 和起始 tRNA 的情況下過早結合。

本題考查小兒麻痺病毒 (Poliovirus) 的特性。Poliovirus 屬於微 RNA 病毒科 (Picornavirus)。

(A) Poliovirus 感染後，會通過其蛋白酶降解宿主細胞的 5' 帽結合蛋白 eIF4E，並通過 IRES 啟動其自身的翻譯，從而抑制宿主 mRNA 的翻譯，但病毒本身並不直接降解宿主 mRNA。此選項不準確。

(B) Poliovirus 的蛋白酶會切割宿主的 eIF4G (eukaryotic initiation factor 4G)。eIF4G 是啟動翻譯的重要因子，其被切割會導致宿主 mRNA 的翻譯被抑制。病毒自身則通過 IRES 獨立於 eIF4G 的完整性進行翻譯。此選項是正確的。

(C) Poliovirus 的 RNA 基因組是單鏈正向 RNA (ss(+)RNA)，它沒有 5' 帽結構。

核心觀念

GTPase 是能催化 GTP 水解的蛋白質，反應可表示為：

翻譯過程中，多種因子會利用 GTP 水解所釋出的能量推動核糖體上的步驟。相對地，核苷酸交換因子負責促進 GTPase 釋放 GDP、結合新的 GTP；它本身不因此成為 GTPase。

解題方法

逐一辨認各因子在細菌翻譯中的功能，並判斷它是直接水解 GTP 的因子，還是協助核苷酸交換的因子。這題的關鍵區別是 EF-Tu 與其交換因子 EF-Ts：EF-Tu 是 GTPase，EF-Ts 則負責促進 EF-Tu 上的 GDP–GTP 交換。

選項分析

• (A) IF2：錯。 IF2（起始因子 2）是 GTPase。它結合 GTP 參與翻譯起始，起始複合體形成後水解 GTP，協助起始步驟完成。
• (B) EF-G：錯。 EF-G（延長因子 G）是 GTPase。

本題考查密碼子 (codon) 與反密碼子 (anticodon) 間的鹼基配對規則，要求找出不準確的描述。

(A) 密碼子的前兩個鹼基與反密碼子的配對是嚴格遵循 Watson-Crick 配對規則 (A-U, G-C)，這兩個鹼基的配對決定了胺基酸的特異性。第三個鹼基的配對則存在「Wobble」現象。因此，該陳述是準確的。

(B) Isoaccepting tRNAs (同接受 tRNA) 是指攜帶相同胺基酸但具有不同反密碼子或修飾的 tRNA。由於密碼子的簡併性 (degeneracy)，一個胺基酸可能由多個密碼子編碼。Isoaccepting tRNAs 可以識別其中一個或多個密碼子。這裡的描述「Isoaccepting tRNAs bind different amino acids but recognize the same codon」是錯誤的。Isoaccepting tRNA 是攜帶「相同」胺基酸，但可能識別「不同」或「相同」的密碼子。如果它們識別的是「相同」的密碼子，那表示這個密碼子對應的胺基酸只有一種 tRNA 負責，但這個 tRNA 可能有多個 isoacceptor。如果它們識別的是「不同」的密碼子，那表示這個胺基酸有多個密碼子，而這些 isoaccepting tRNA 識別其中的不同密碼子。最關鍵的錯誤在於「bind different amino acids」-- isoaccepting tRNA 攜帶的是「相同」胺基酸。

(C) Wobble (擺動) 現象是指在密碼子第三個鹼基與反密碼子第一個鹼基之間的配對，不完全遵循嚴格的 Watson-Crick 配對規則，而是允許一些非標準配對，如 G-U 配對。因此，此陳述是準確的。

核心觀念

本題考查抗生素的作用標的。蛋白質轉譯是核糖體依序讀取 mRNA，並將胺基酸接合成多肽的過程；抑制轉譯的抗生素會干擾核糖體、tRNA、延伸因子或肽鍵形成。

青黴素類抗生素的主要標的是細菌細胞壁合成，而非蛋白質轉譯，因此不屬於轉譯抑制劑。

解題方法

逐一辨認各藥物的主要作用機制，再確認其作用是否直接干擾轉譯。若作用於核糖體，或使轉譯所需的 tRNA、延伸因子無法正常運作，即屬於轉譯抑制劑；若作用標的是細胞壁合成，則不屬於此類。

選項分析

• (A) Puromycin：嘌呤黴素的結構類似胺醯化 tRNA，可進入核糖體的受體位，與正在延長的多肽鏈形成鍵結，使多肽提前釋出，造成轉譯提早終止。屬於轉譯抑制劑。

核心觀念

本題考 miRNA 對真核生物轉譯起始的抑制。miRNA 與 Argonaute 等蛋白形成 miRNA 誘導沉默複合體（miRISC），辨認目標 mRNA 的 3′ 非轉譯區，抑制蛋白質表現；常見作用包括降低轉譯起始，以及促進 mRNA 去腺苷化與降解。

真核生物的帽依賴型轉譯起始中，eIF4E 負責辨認 mRNA 5′ 端的 m⁷G 帽結構，是 eIF4F 複合體的一員。miRNA 介導的轉譯抑制常涉及這條帽依賴型起始途徑，因此本題答案是 eIF4E。這是考題採用的概念框架；miRNA 的實際抑制機制不只一種，也不宜解讀成 miRNA 在所有情況下都直接結合並抑制 eIF4E。相關研究

解題方法

先辨認各選項在轉譯起始中的功能，再找出與 mRNA 5′ 帽辨認直接相關的因子。miRNA 抑制常牽涉帽依賴型轉譯起始；在選項中，負責結合 5′ 帽的是 eIF4E，因此選 (E)。

選項分析

本題考查真核生物 mRNA 的 3' 非翻譯區 (3' Untranslated Region, 3' UTR) 的主要功能。3' UTR 是位於 mRNA 編碼區下游的序列，在成熟的 mRNA 中不被翻譯成蛋白質。

(A) 轉錄起始 (transcription initiation) 主要由基因上游的啟動子 (promoter) 和轉錄因子調控，與 3' UTR 無關。此選項錯誤。

(B) 核糖體結合位點 (ribosome binding site) 主要位於 mRNA 的 5' 端（真核生物的 5' 帽和內部核糖體進入位點 IRES）或細菌的 Shine-Dalgarno 序列。3' UTR 不直接決定核糖體結合位點。此選項錯誤。

本題考查 Colicins (脅迫素) 的功能和特性。Colicins 是由某些細菌（如大腸桿菌）產生的一類蛋白質，它們具有抗菌活性，主要用於競爭性排斥其他細菌。

(A) Colicins 的作用不是降解宿主 DNA。它們通常作用於細菌的細胞膜、細胞壁或 DNA/RNA 合成，或作為毒素。此選項不準確。

(B) Colicins 是抗菌蛋白質，由產生它們的細菌分泌，用於殺死或抑制與之競爭的細菌菌株，尤其是同種或近緣種的細菌。這種機制有助於維持產生 Colicin 的細菌的生態位。

本題考查 DNA 複製的兩種模式：滾環複製 (rolling circle replication) 和二元複製 (binary replication，也稱為 التقليدي 複製或 Θ 複製)。

(A) 滾環複製是單向的，從一個起源點開始，沿著一個方向連續複製。二元複製（如染色體複製）是雙向的，從一個或多個起源點開始，向兩個方向同時複製。因此，此選項描述是錯誤的。

(B) 滾環複製主要用於某些病毒 DNA、質體 (plasmid) 的複製，以及細菌染色體複製的某些階段（如 Hfr 菌株的接合）。二元複製是細菌染色體複製的主要模式。此選項錯誤地將滾環複製描述為主要用於細菌染色體複製，並將二元複製限制於質體 DNA。

(C) 滾環複製的特點是，在複製過程中，模板鏈會被連續切割，並作為滾動的「圓環」被複製。這會產生一個長鏈的單鏈 DNA 產物，同時模板鏈的另一半（未被複製的部分）會形成單鏈中間體。而二元複製則是同時複製兩條 DNA 鏈，合成雙鏈 DNA。在滾環複製中，雖然模板鏈是連續複製的，但合成的子鏈（領先鏈）是連續的，而另一條鏈（滯後鏈）的合成可能涉及岡崎片段 (Okazaki fragments)。但是，滾環複製的核心特徵是產生單鏈中間體和長鏈單鏈產物。相較之下，二元複製的目標是合成雙鏈 DNA，其滯後鏈合成涉及岡崎片段。

本題考查基因選殖 (cloning) 過程中常用的酶及其目的。在基因選殖中，當使用單一限制酶切割載體 (vector) 和插入片段 (insert) 時，可能會產生兩種情況：

1. 載體和插入片段被切割後，產生相同的黏性末端 (sticky ends)。
2. 載體和插入片段被切割後，產生相同的鈍端 (blunt ends)。

然而，使用單一限制酶切割載體時，為了防止載體自身環化（self-ligation），通常需要對載體進行處理。

(A) T4 DNA polymerase (T4 DNA 聚合酶) 可以用來填充 5' overhangs，產生鈍端，這對於鈍端連接是必需的，但並非在使用單一限制酶切割載體時防止自身連接的首選方法。
(B) Reverse transcriptase (逆轉錄酶) 用於從 RNA 合成 cDNA，這是在 cDNA 選殖中使用的，而不是在限制酶切割後處理載體。

核心觀念

本題考查聚合酶連鎖反應（PCR）的基本循環步驟、各反應溫度的功能，以及定量 PCR（qPCR）對 mRNA 的定量原理。

PCR 每一循環主要包含三個階段：

1. 變性（denaturation）：通常約 $94\text{–}98^\circ\mathrm{C}$，使雙股 DNA 的氫鍵斷裂，形成單股模板。
2. 引子退火（annealing）：通常約 $50\text{–}65^\circ\mathrm{C}$，使引子與互補模板序列結合。退火溫度會影響引子結合的專一性。
3. 延伸／聚合（extension）：Taq DNA polymerase 的最佳作用溫度約為 $72^\circ\mathrm{C}$，依模板與產物長度決定延伸時間。

qPCR 以螢光訊號追蹤 DNA 擴增，通常利用反轉錄將 mRNA 轉為 cDNA，再對 cDNA 進行定量，因此嚴格而言不是直接測量 mRNA 本身。

解題方法

判斷各選項是否正確時，逐一對照 PCR 三階段的功能，並特別注意 qPCR 對 mRNA 的定量流程：

因此，qPCR 所直接偵測與擴增的是 cDNA，而非原始 mRNA。若題目將 qPCR 描述為「直接定量 mRNA」，即屬於概念不精確的敘述。

選項分析

（A）Quantitative PCR can directly quantify the relative concentration of mRNA.

錯誤。

qPCR 直接定量的是 DNA 模板。若要分析 mRNA 的相對表現量，必須先進行反轉錄，將 mRNA 轉成 cDNA，再進行即時定量 PCR，完整流程稱為 RT-qPCR（reverse transcription quantitative PCR）。

相對表現量常以比較 $C_t$ 值進行分析，例如：

再與對照組比較：

在擴增效率接近 $100\%$ 時，常用：

所以，qPCR 不能不經反轉錄而直接定量 mRNA；它是透過 cDNA 間接反映 mRNA 的相對含量。

（B）The use of 95°C during the reaction process is to cause DNA denaturation.

正確。

本題考查 Lambda phage (λ 噬菌體) 整合到宿主細菌基因組的機制。λ 噬菌體是一種 DNA 病毒，其基因組可以整合到大腸桿菌的染色體中，進入潛伏期。

(A) Cut-and-paste transposition (切割-貼上轉座) 是指轉座子 (transposon) 從一個位點切割下來，然後插入到另一個新的位點。這與噬菌體整合不同。

(B) Replicative transposition (複製性轉座) 是指轉座子在插入新位點的同時，也保留在原位，即發生複製。這也與噬菌體整合不同。

(C) Homologous recombination (同源重組) 是一種 DNA 修復和遺傳物質重組的機制，涉及兩個序列相似的 DNA 分子之間的交換。λ 噬菌體的整合依賴於一個稱為 attP (attachment P site) 的噬菌體序列和一個稱為 attB (attachment B site) 的細菌染色體序列之間的位點特異性重組 (site-specific recombination)。這個過程雖然不是廣泛意義上的同源重組（因為 attP 和 attB 序列並不完全相同，但它們有重疊的關鍵序列），但其機制與重組酶介導的重組是相似的，並且通常被歸類為一種特殊的位點特異性重組，與同源重組有聯繫。λ 噬菌體整合所使用的酶是 Int (integrase)，它介導 attP 和 attB 之間的重組。

本題考查 DNA 轉座子 (DNA transposons) 的結構和功能。DNA 轉座子是一種能夠在基因組內移動的 DNA 序列。它們通常包含兩個主要部分：編碼轉座酶 (transposase) 的基因，以及位於轉座子兩端的重複序列，這些重複序列對於轉座酶識別和切割轉座子至關重要。

(A) Inverted Repeats (倒位重複序列)：位於轉座子兩端的末端重複序列，它們是互補的，即一個序列的倒置版本。轉座酶識別這些倒位重複序列，並介導轉座子的切割和插入。這是 DNA 轉座子的一個關鍵組成部分。

(B) Long Terminal Repeats (LTRs，長末端重複序列)：LTRs 是逆轉錄轉座子 (retrotransposons) 的特徵，而不是 DNA 轉座子的特徵。逆轉錄轉座子通過 RNA 中間體進行轉座。

(C) Direct Repeats (直接重複序列)：直接重複序列通常位於轉座子翼區的旁邊，是插入到新位點後由宿主 DNA 修復機制產生的，它們本身不是轉座子結構的一部分，而是轉座子移動的結果。

本題要求將 Column A 中的術語與 Column B 中的描述進行匹配。這涉及到蛋白質翻譯過程中涉及的關鍵序列和結構。

1. Shine-Dalgarno sequence (Shine-Dalgarno 序列)

   • 描述：這是位於原核生物 mRNA 的 5' 非翻譯區 (5' UTR) 的一個富含嘌呤的序列，通常在起始密碼子 (AUG) 上游約 6-10 個核苷酸處。
   • 功能：它與核糖體小亞基 (30S) 的 16S rRNA 結合，幫助核糖體準確地定位在起始密碼子上，從而啟動翻譯。
   • 匹配：描述 a. A sequence in prokaryotic mRNA that helps position the ribosome on the mRNA for translation. 最為貼切。

2. Internal ribosome entry site (IRES, 內部核糖體進入位點)

在真核生物中，基因的轉錄受到多種 DNA 調控區域的精確控制，這些區域與轉錄因子和 RNA 聚合酶相互作用，以調節基因的表達水平和時機。主要的調控區域包括啟動子、增強子和絕緣子。

1. Proximal Promoter Elements (近端啟動子元件)

   • 位置： 位於核心啟動子 (core promoter) 附近，通常在轉錄起始位點的 5' 端（上游）約 40-200 個鹼基對的範圍內。
   • 功能： 這些元件（如 CAAT box, GC box, Octamer box 等）本身不啟動轉錄，但它們是特定轉錄因子（如 NF-1, SP1, Oct1 等）的結合位點。這些結合的轉錄因子可以增強或抑制啟動子活性，通過與核心啟動子區域的 RNA 聚合酶 II 和其他通用轉錄因子相互作用，影響基礎轉錄水平。它們通常被認為是啟動子區域的一部分，對基礎轉錄效率很重要。

2. Enhancers (增強子)

   • 位置： 增強子的位置非常靈活，可以位於基因的 5' 端（上游）、3' 端（下游），甚至位於基因內部。它們與被調控的基因之間可以相隔很遠的距離（數千甚至數百萬個鹼基對）。
   • 功能： 增強子是 DNA 序列，其上的特定轉錄因子（激活因子）結合後，可以顯著增加目標基因的轉錄活性。增強子通過 DNA 迴環 (DNA looping) 的方式，將結合在遠端的增強子元件上的激活因子與近端的啟動子區域的轉錄機器（包括 RNA 聚合酶 II 和通用轉錄因子）聯繫起來，從而增強轉錄。它們通常對基因在特定時間、特定細胞類型或對特定信號的響應中起關鍵作用。

3. Insulators (絕緣子)

   • 位置： 絕緣子是 DNA 序列，通常位於基因組中，可以分隔不同的調控區域。它們可以位於基因的 5' 端、3' 端或基因之間。
   • 功能： 絕緣子的主要功能是阻止調控信號的傳播。它們有兩種主要作用：
     • 阻止增強子效應的傳播 (Enhancer blocking)： 絕緣子可以阻止一個增強子影響其預期目標基因以外的其他基因。例如，位於一個基因啟動子和一個遠端增強子之間的絕緣子，可以阻止該增強子激活該基因的啟動子。
     • 阻止染色質結構的傳播 (Boundary element)： 絕緣子可以阻止染色質結構（如常染色質與異染色質的界限）的擴散，從而維持基因的活躍或沉默狀態。
   • 絕緣子通常通過結合特定的蛋白質複合物（如 CTCF 因子）來發揮作用。

總結區別：

| 特徵 | Proximal Promoter Elements (近端啟動子元件) | Enhancers (增強子)

Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) Assay (染色質免疫沉澱測定)

定義與原理：
ChIP 是一種強大的分子生物學技術，用於研究蛋白質與 DNA 的體內 (in vivo) 相互作用。其基本原理是利用抗體特異性地結合目標蛋白質，然後將與該蛋白質結合的 DNA 片段從複雜的染色質混合物中分離出來，再對這些 DNA 片段進行鑑定和分析。

實驗步驟：

1. 細胞固定 (Crosslinking)：

   • 首先，使用化學交聯劑，最常用的是甲醛 (formaldehyde)，對活細胞進行處理。甲醛會在蛋白質之間以及蛋白質與 DNA 之間形成共價鍵，將它們固定在一起，從而保留了細胞內原有的蛋白質-DNA 相互作用。

2. 染色質裂解與超聲處理 (Lysis and Sonication)：

   • 細胞被裂解，釋放出細胞核。
   • 然後，對細胞核內的染色質進行超聲處理 (sonication) 或酶解，將長鏈的染色質 DNA 打斷成較小的片段（通常為幾百個鹼基對）。

3. 免疫沉澱 (Immunoprecipitation)：

   • 將超聲處理後的 DNA 片段和蛋白質的混合物與針對目標蛋白質的特異性抗體混合。
   • 抗體會結合到目標蛋白質及其所結合的 DNA 片段上。
   • 然後，加入蛋白質 A 或蛋白質 G 瓊脂糖微珠（或其他免疫沉澱試劑），它們可以與抗體結合。
   • 通過離心，將與抗體-蛋白質-DNA 複合物結合的瓊脂糖微珠沉澱下來，從而將目標蛋白質及其結合的 DNA 片段從複雜的混合物中分離出來。

4. 洗滌 (Washing)：

   • 通過多次洗滌，去除非特異性結合的 DNA 和蛋白質，確保沉澱下來的複合物是目標蛋白質與其結合的 DNA。

5. 洗脫與 DNA 純化 (Elution and DNA Purification)：

   • 使用適當的洗脫緩衝液（通常是高鹽或加熱處理），將結合在瓊脂糖微珠上的抗體-蛋白質-DNA 複合物洗脫下來。

Amino acid activation and Aminoacyl-tRNA synthetase

氨基酸活化 (Amino acid activation) 是蛋白質合成的第一步，也是 tRNA 裝載氨基酸的過程，這個過程稱為 氨基醯化 (aminoacylation)。

酶：
參與氨基酸活化和氨基醯化過程的關鍵酶是 氨基醯-tRNA 合成酶 (Aminoacyl-tRNA synthetase)。
每種氨基酸都有其對應的特異性氨基醯-tRNA 合成酶。例如，帶有離氨酸的 tRNA 需要離氨醯-tRNA 合成酶 (Lysyl-tRNA synthetase)。

底物 (Substrates)：
氨基醯-tRNA 合成酶催化的反應需要兩種主要的底物：

1. 氨基酸 (Amino acid)： 這是要被裝載到 tRNA 上的胺基酸。
2. tRNA： 這是攜帶氨基酸的分子，它具有特定的反密碼子區域，並能被其對應的氨基醯-tRNA 合成酶識別。

反應過程 (兩步反應)：
氨基醯-tRNA 合成酶催化的氨基醯化反應是一個兩步過程，需要 ATP 的參與：

在分子生物學中，為感興趣的蛋白質添加標籤 (tag)，例如 HA (hemagglutinin epitope tag)、FLAG tag、GST tag、His-tag (His6 tag) 等，是一種非常常見且有用的策略，可以極大地便利後續的應用，如蛋白質純化、定位分析、相互作用研究等。

(A) 標籤化蛋白質的兩個應用範例 (2pts)

1. 蛋白質純化 (Protein Purification)：

   • 應用： 這是標籤化最常見的應用之一。通過在蛋白質 C-末端或 N-末端添加一個標籤（如 His-tag 或 GST-tag），可以利用與該標籤特異性結合的親和層析介質（如鎳柱 for His-tag, 穀胱甘肽瓊脂糖 for GST-tag）來純化目標蛋白質。
   • 原理： 標籤與親和介質之間的特異性結合，使得目標蛋白質能夠在複雜的細胞裂解液中被選擇性地捕獲和洗脫，從而獲得高純度的蛋白質。這對於後續的生化分析（如酶活性測定、結構研究）至關重要。

2. 蛋白質定位與免疫顯微鏡檢測 (Protein Localization and Immunofluorescence Microscopy)：

   • 應用： 為蛋白質添加一個已知的抗體可識別的標籤（如 HA tag, FLAG tag），可以通過免疫螢光顯微鏡 (immunofluorescence microscopy) 來檢測該蛋白質在細胞內的亞細胞定位。
   • 原理： 將細胞固定並透化後，使用針對標籤的特異性一抗（如 anti-HA 抗體）進行染色，再用螢光標記的二抗進行檢測。通過觀察螢光信號在細胞內的分布，可以確定標籤化蛋白質在細胞質、細胞核、線粒體、內質網或其他細胞器中的位置。這有助於研究蛋白質的功能和其在細胞內的行徑。

其他常見應用範例包括：

• 蛋白質相互作用研究 (Co-immunoprecipitation, Co-IP)： 使用標籤抗體沉澱目標蛋白質，然後檢測與其共沉澱的蛋白質，從而研究蛋白質複合物。
• 蛋白質表達水平檢測 (Western Blot)： 使用針對標籤的抗體來檢測蛋白質在樣品中的表達水平。
• 蛋白質活性測定： 純化後的標籤化蛋白質可用於進一步的活性測定。

(B) 將標籤添加到 C-末端時的兩個重要考量 (4pts)

當計劃將標籤添加到目標蛋白質的 C-末端時，需要仔細考慮以下兩個關鍵因素，以確保標籤化不會影響蛋白質的結構、功能以及後續應用：

1. 對蛋白質活性和結構的影響 (Impact on Protein Activity and Structure)：