113 年 國立成功大學臨床醫學研究所《生命科學》

本題考驗對質鞘膜（plasma membrane）功能的理解。質鞘膜是細胞與外界溝通、物質交換的重要界面，其功能包含接收細胞外訊號並傳遞至細胞內部（訊號傳遞）、將大分子物質或微粒吞入細胞（胞吞作用）、控制水分子進出細胞（滲透作用），以及參與細胞內物質的運輸與回收。

(A) 訊號傳遞：細胞膜上的受體蛋白接收訊號分子，啟動細胞內訊號傳遞路徑，此過程涉及質鞘膜。
(B) 胞吞作用：細胞膜透過內褶形成囊泡將外部物質包裹進入細胞，此過程為胞吞作用，涉及質鞘膜的變形與融合。

本題考查內膜系統（endomembrane system）的功能。內膜系統是真核細胞內由膜圍成的細胞器組成的網絡，包括核膜、粗糙內質網、平滑內質網、高基氏體、溶酶體、液泡以及質鞘膜。這些細胞器之間透過囊泡運輸相互連接，共同參與蛋白質和脂質的合成、修飾、運輸和分泌。

(A) ATP synthesis：ATP 的主要合成發生在粒線體（mitochondria）的氧化磷酸化和葉綠體（chloroplasts）的光合磷酸化過程中。雖然細胞質基質的醣解作用也會產生少量 ATP，但這並非內膜系統的主要功能。

本題考查碳水化合物（Carbohydrates）的基本性質與功能。

(A) 碳水化合物的定義正確：簡單的碳水化合物是單醣（sugars），例如葡萄糖；而複雜的碳水化合物則是單醣聚合而成的聚合物，例如澱粉、肝醣和纖維素。

核心觀念

本題考查脂質（lipids）與脂肪（fats）的分類、結構及脂肪酸組成。

• 脂質是廣義的疏水性或兩親性有機分子總稱，包括脂肪、磷脂、固醇及蠟等。
• 脂肪是脂質的一種，典型結構為甘油（glycerol）與三條脂肪酸（fatty acids）形成的三酸甘油酯。
• 磷脂通常由甘油、兩條脂肪酸及磷酸基團組成，是細胞膜的重要成分。
• 脂肪酸可依碳鏈中是否含有碳碳雙鍵，分為：
  • 飽和脂肪酸：不含碳碳雙鍵。
  • 不飽和脂肪酸：含有一個或多個碳碳雙鍵。

解題方法

先判斷各選項是否符合脂質的分類關係與典型分子結構：

1. 膽固醇是否屬於飽和脂肪？
2. 磷脂與脂肪是否都含有連接於甘油的脂肪酸？
3. 脂質與脂肪何者範圍較廣？
4. 飽和或不飽和脂肪酸的差異是否只存在於脂肪？

符合基本生物學定義者即為正確選項。

選項分析

(A) Cholesterol is a saturated fat.

錯誤。

膽固醇屬於固醇（sterol），是脂質的一類，具有四個相連的碳環結構，並非由甘油與三條脂肪酸組成，因此不是脂肪。

「飽和脂肪」通常指含有飽和脂肪酸的三酸甘油酯，不能用來描述膽固醇。膽固醇雖然屬於脂質，但不等於飽和脂肪。

(B) Both phospholipids and fats contain fatty acids attached to a glycerol molecule.

正確。

典型脂肪由甘油與三條脂肪酸形成：

$$\text{glycerol} + 3\text{ fatty acids} \rightarrow \text{triacylglycerol} + 3H_2O$$

本題考查細胞週期中 DNA 含量隨時間的變化，特別是減數分裂（meiosis）的過程。

細胞在進入細胞週期前的 G1 期，DNA 含量為 2n（二倍體，Diploid），這裡以 $x$ 表示。
細胞在 S 期會進行 DNA 複製，此時每個染色體會由一個染色分體（chromatid）變成兩個染色分體，但染色體數目不變。因此，DNA 含量會加倍。
所以，在 G1 期後，經過 S 期複製後，DNA 含量變為 $2x$。

減數分裂 I (Meiosis I) 的前期（prophase I）、中期（metaphase I）、後期（anaphase I）和末期（telophase I）階段，細胞都處於 DNA 複製完成後的狀態，即每個染色體有兩個染色分體。

本題考查氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）過程中 ATP 合成的直接能量來源。氧化磷酸化是細胞利用電子傳遞鏈（electron transport chain, ETC）的能量來合成 ATP 的過程，發生在粒線體內膜。

(A) 電子傳遞鏈的電子流動是驅動質子（H+）泵浦將質子從粒線體基質泵入膜間隙的能量來源，但電子流動本身並非直接驅動 ATP 合酶（ATP synthase）合成 ATP。
(B) 葡萄糖的氧化（glycolysis 和 Krebs cycle）是產生 NADH 和 FADH2 的過程，這些攜帶高能電子的分子將電子傳遞給電子傳遞鏈。

本題考查人類染色體套數和同源染色體對的數量。

人類體細胞（somatic cell）是二倍體（diploid），擁有 23 對染色體，共 46 條染色體。
這 23 對染色體中，有 22 對是體染色體（autosomes），1 對是性染色體（sex chromosomes）。
男性（male）的性染色體是 XY，女性（female）的性染色體是 XX。

題目問的是「正常男性體細胞的染色體核型（karyotype）中，可以看到多少對『體染色體』」。

本題考查動物細胞分裂末期（cytokinesis）中，細胞質分裂（cleavage furrow formation）的關鍵蛋白質。

細胞質分裂在動物細胞中是透過形成細胞質環（contractile ring）來實現的。這個細胞質環主要由肌動蛋白絲（actin filaments）和肌球蛋白（myosin）組成。肌球蛋白 II（Myosin II）與肌動蛋白絲相互作用，產生收縮力，從而使細胞質環收縮，形成細胞質溝（cleavage furrow），最終將母細胞分裂成兩個子細胞。

(A) Myosin (肌球蛋白)：是細胞質環的主要組成部分之一，與肌動蛋白協同作用產生收縮力，對於細胞質溝的形成至關重要。

本題考查棕色脂肪（brown fat）的功能與特性，找出錯誤的敘述。

棕色脂肪是一種特殊的脂肪組織，主要功能是產熱（thermogenesis），以維持體溫，尤其是在寒冷環境或冬眠動物中。

(A) 棕色脂肪在冬眠動物中產熱：正確。冬眠動物在冬眠期間需要維持體溫，棕色脂肪是其重要的產熱來源。
(B) 棕色脂肪從儲存的脂肪中產熱，並伴隨 ATP 生產：錯誤。

本題考查細胞代謝過程中二氧化碳（CO2）的釋放地點。

(A) 醣解作用（glycolysis）：是葡萄糖分解為丙酮酸（pyruvate）的過程，發生在細胞質，不產生 CO2。
(B) 檸檬酸循環（citric acid cycle），也稱為克氏循環（Krebs cycle）：是細胞呼吸過程中的一個重要階段，發生於粒線體基質。在檸檬酸循環中，乙醯輔酶 A（acetyl-CoA）被徹底氧化，釋放出兩分子的 CO2。

細胞療法（Cell therapy）是一種利用活細胞來治療或預防疾病的醫療方法。這些細胞可以是從患者自身、捐贈者或實驗室培養而來的。細胞療法旨在通過替換、修復或增強受損或功能失調的細胞、組織或器官來恢復身體的正常功能。

常見的細胞療法包括：

1. 幹細胞療法（Stem cell therapy）：利用幹細胞（如胚胎幹細胞、誘導性多能幹細胞或成體幹細胞）的分化潛能，來治療因細胞損傷或死亡引起的疾病，例如帕金森氏症、心肌梗塞、糖尿病、脊髓損傷等。

基因編輯（Gene editing），也稱為基因組編輯（genome editing），是一種精確修改生物體 DNA 序列的技術。它允許科學家在基因組的特定位置插入、刪除、修飾或替換 DNA 片段，從而改變基因的功能或表達。

目前最常用的基因編輯技術是基於 CRISPR-Cas9 系統。該系統包含一個引導 RNA（guide RNA, gRNA）和一個 Cas9 核酸酶。引導 RNA 能夠識別並結合到目標 DNA 序列，然後 Cas9 核酸酶會在該位置切割 DNA，產生雙鏈斷裂。

細胞激素釋放症候群（Cytokine Releasing Syndrome, CRS），又稱細胞因子風暴（cytokine storm），是一種由免疫系統過度激活引起的全身性炎症反應。當免疫細胞（如 T 細胞、巨噬細胞）受到強烈刺激時，會釋放出大量的細胞激素（cytokines），如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-6（IL-6）、干擾素-γ（IFN-γ）等。這些細胞激素會進一步激活更多的免疫細胞，形成一個惡性循環，導致細胞激素水平急劇升高。

CRS 的症狀多樣，輕則表現為發燒、寒顫、疲勞、肌肉疼痛等類似流感的症狀；重則可能導致低血壓、呼吸窘迫、器官功能衰竭，甚至危及生命。

代謝症候群（Metabolic syndrome）是一組相互關聯的代謝異常的集合，這些異常會增加罹患心血管疾病（如心臟病、中風）和第二型糖尿病的風險。它本身不是一個單一的疾病，而是多種危險因素的共存。

診斷代謝症候群通常需要滿足以下五個指標中的至少三個：

1. 腹部肥胖（Abdominal obesity）：男性腰圍 ≥ 102 公分（40 英吋），女性腰圍 ≥ 88 公分（35 英吋）。
2. 高血壓（High blood pressure）：收縮壓 ≥ 130 mmHg 或舒張壓 ≥ 85 mmHg，或正在接受降血壓藥物治療。

癌幹細胞（Cancer stem cells, CSCs），也稱為腫瘤起始細胞（tumor-initiating cells），是腫瘤組織中一小部分具有自我更新（self-renewal）和分化（differentiation）能力的細胞。這些細胞被認為是腫瘤發生、生長、轉移和復發的關鍵驅動者。

癌幹細胞的特點包括：

1. 自我更新能力：能夠產生與自身相同的細胞，維持腫瘤細胞群的數量。
2. 分化能力：能夠產生腫瘤組織中其他類型的非幹細胞，這些細胞構成了腫瘤的大部分。