112 年 國立成功大學分子醫學研究所《分子生物學》

本題考驗蛋白質分子量與胺基酸殘基數量的關係。
蛋白質的分子量是由其組成胺基酸的平均分子量累加而成。一般而言，一個胺基酸殘基的平均分子量約為 110 Da。
計算方式：

本題考驗 DNA 分子量與鹼基對數量的關係。
一個去氧核醣核苷酸（nucleotide）的平均分子量約為 330 Da。由於 DNA 是雙股螺旋結構，一個鹼基對（base pair）包含兩個核苷酸。

本題考驗 DNA 結構的 Chargaff's rules。
Chargaff's rules 指出，在雙股 DNA 中，腺嘌呤 (A) 的比例等於胸腺嘧啶 (T) 的比例，胞嘧啶 (C) 的比例等於鳥糞嘌呤 (G) 的比例。也就是 A = T 且 C = G。

本題考驗基因連鎖與重組頻率在遺傳圖譜上的應用。重組頻率（recombination frequency）通常與基因之間的距離成正比，單位為厘摩（centimorgan, cM）。距離越遠，重組頻率越高。

我們需要根據給定的重組頻率來推斷基因的排序。
已知數據：
a-d: 4%
b-c: 8%
a-c: 10%
b-d: 14%
c-d: 6%

觀察數據，我們可以注意到：

1. a 和 d 的距離是 4%，這是所有 pairs 中最小的。這表示 a 和 d 很可能相鄰或距離很近。
2. c 和 d 的距離是 6%。
3. a 和 c 的距離是 10%。
4. b 和 c 的距離是 8%。
5. b 和 d 的距離是 14%。

我們嘗試建立一個可能的基因順序，並驗證數據：

假設順序是 a-d-c-b：
a-d = 4% (符合)
d-c = 6% (符合)
c-b = 8% (符合)
a-c = a-d + d-c = 4% + 6% = 10% (符合)
b-d = d-c + c-b = 6% + 8% = 14% (符合)

所有數據都符合 a-d-c-b 的順序。

現在我們檢查其他選項：
(A) abdc:
a-b = ?
b-d = 14%
d-c = 6%

本題考驗核酸（Nucleic acids）的紫外光吸收光譜特性。
核酸，包括 DNA 和 RNA，其含有的含氮鹼基（如腺嘌呤 A、鳥糞嘌呤 G、胞嘧啶 C、胸腺嘧啶 T、尿嘧啶 U）在紫外光區域有吸收光譜。
這些鹼基中的共軛雙鍵結構（conjugated double bonds）能夠吸收特定波長的光。

研究表明，核酸在約 260 nm 的波長處具有最強的紫外光吸收峰。這個波長是測量核酸濃度時常用的標準。

核心觀念

本題考查蛋白質結構的四個層次、$\alpha$-螺旋與$\beta$-摺板的穩定力量，以及蛋白質三維結構預測的基本依據。

• 一級結構：胺基酸以何種順序排列。
• 二級結構：局部主鏈構形，主要包括 $\alpha$-螺旋與 $\beta$-摺板。
• 三級結構：單一多胜肽鏈整體的三維空間排列。
• 四級結構：多條多胜肽鏈組成之蛋白質的彼此排列。
• $\alpha$-螺旋主要由主鏈間的氫鍵穩定，氫鍵形成於第 $i$ 個胺基酸的羰基氧與第 $i+4$ 個胺基酸的主鏈 $\mathrm{N-H}$ 之間。每圈約含 $3.6$ 個胺基酸殘基，而不是恰好四個。

解題方法

逐項比對選項與蛋白質結構的標準定義，特別注意 $\alpha$-螺旋中「每圈殘基數」與「氫鍵相隔殘基數」是不同概念：

• 每圈約有 $3.6$ 個胺基酸殘基。
• 氫鍵則是第 $i$ 個殘基與第 $i+4$ 個殘基形成。

因此，若選項把「每四個殘基形成氫鍵」錯寫成「螺旋每圈有四個殘基」，即為錯誤敘述。

選項分析

(A) 正確

蛋白質完整結構可分為四個層次：一級、二級、三級與四級結構。這是蛋白質結構的標準分類。

(B) 錯誤

$\alpha$-螺旋的氫鍵確實形成於第 $i$ 個殘基羰基氧與第 $i+4$ 個殘基主鏈胺基氫之間：

本題考驗細菌轉錄起始過程中 Sigma (σ) 因子 (sigma factor) 的功能。
Sigma 因子是細菌 RNA 聚合酶 (RNA polymerase) 的一個重要亞基，它負責識別基因啟動子 (promoter) 區域的特定 DNA 序列，並將 RNA 聚合酶準確地結合到啟動子上。這個結合過程是轉錄起始的第一步，確保 RNA 聚合酶能夠在正確的位置開始合成 mRNA。

功能分析：
(A) 核醣體組裝：這是核糖體 RNA (rRNA) 和蛋白質共同完成的過程，與 Sigma 因子無關。

本題考驗 Kozak sequence 的功能。
Kozak sequence 是一個在真核生物 mRNA 分子上發現的特定核苷酸序列，它位於起始密碼子 (start codon, AUG) 附近，對準確識別起始密碼子並啟動翻譯（translation）至關重要。它被認為是真核生物翻譯起始的識別信號之一。

選項分析：
(A) the protein translation initiation site in most eukaryotic mRNA transcripts. (大多數真核生物 mRNA 轉錄本的蛋白質翻譯起始位點)：Kozak sequence 確實與真核生物的翻譯起始有關，它包含了起始密碼子 AUG，並周圍有特定的核苷酸。因此，它對翻譯的起始起著重要的調節作用。

(B) the protein translation initiation site in most prokaryotic mRNA transcripts. (大多數原核生物 mRNA 轉錄本的蛋白質翻譯起始位點)：原核生物的翻譯起始識別機制與真核生物不同，主要依賴於 Shine-Dalgarno sequence，而不是 Kozak sequence。

本題考驗遺傳密碼中的終止密碼子 (stop codons)。
在遺傳密碼中，有三個密碼子被指定為終止密碼子，它們標誌著蛋白質合成的結束，並且不編碼任何胺基酸。這三個終止密碼子是：

• UAA (Ochre)
• UAG (Amber)
• UGA (Opal)

本題考驗對不同類型疫苗（特別是 mRNA 疫苗和 DNA 疫苗）的理解，要求找出錯誤的敘述。

(A) An mRNA vaccine is a type of vaccine that uses messenger RNA to produce an antigen for an immune response.
mRNA 疫苗的作用機制是將編碼特定抗原（如 SARS-CoV-2 的刺突蛋白）的 mRNA 引入人體細胞。細胞利用這個 mRNA 作為模板，合成抗原蛋白。這些抗原蛋白隨後被免疫系統識別，引發免疫反應，從而產生對相應病原體的保護。此敘述正確。

(B) The Oxford-AstraZeneca (AZ) COVID-19 vaccine uses a harmless, weakened animal adenovirus to deliver a gene encoding the coronavirus spike protein.
牛津-阿斯利康 (Oxford-AstraZeneca) 的 COVID-19 疫苗是一種病毒載體疫苗 (viral vector vaccine)。它使用一種經過改造、無害的黑猩猩腺病毒 (adenovirus) 作為載體，將編碼 SARS-CoV-2 刺突蛋白的基因傳遞到人體細胞中。細胞隨後表達刺突蛋白，誘導免疫反應。此敘述正確。