2025 HKDSE 生物 模拟试题及答案详解

(a) 單獨的多醣抗原屬於非T細胞依賴性抗原，無法被抗原呈遞細胞（APC）加工並呈遞於 MHC II 類分子上以活化輔助性T細胞。將其與載體蛋白結合後，APC 能吞噬該結合物，降解蛋白質並將肽段呈遞給輔助性T細胞，從而刺激其活化並釋放細胞因子。
(b) 當再次感染時，體內已存在的記憶B細胞和記憶T細胞能立即識別病原體的抗原。記憶B細胞迅速增殖並分化為分泌抗體的漿細胞，在更短的時間內產生比初次免疫反應濃度高得多的特異性抗體。

(a)
- 指出T細胞受體只能識別由抗原呈遞細胞呈遞的肽段抗原（或單獨的多醣不能活化輔助性T細胞）（1分）
- 解釋載體蛋白被加工並呈遞給輔助性T細胞，從而觸發其活化（1分）

(b)
- 指出接種疫苗後，記憶B和T細胞會持續存在於血液/淋巴系統中（1分）
- 解釋當再次感染時，記憶B細胞能立即識別抗原並毫不延遲地分化為漿細胞（1分）
- 提到能迅速產生大量抗體以清除病原體（1分）

(a) 主動運輸需要消耗代謝能量（ATP）。由於阻斷 ATP 合成後，葡萄糖的吸收率下降了 90%，說明其主要運輸機制是主動運輸。相反，易化擴散（協助性擴散）是被動過程，不需要 ATP。由於果糖的吸收不受影響，其主要運輸機制是易化擴散。
(b) 葡萄糖的主動運輸利用 ATP 水解產生的能量，將 ATP 轉化為 ADP。當該運輸被抑制時，ATP 的消耗減少，導致細胞內 ATP 與 ADP 的比率上升。高比率會反饋抑制細胞呼吸中的關鍵酶（如糖酵解和克氏循環中的酶），從而減慢電子傳遞鏈的速率（氧在其中作為最終電子受體），因此減少了氧氣消耗量。

(a)
- 指出葡萄糖運輸為主動運輸，因為它高度依賴 ATP/代謝能量（1分）
- 指出果糖運輸為易化擴散，因為它不依賴代謝能量（1分）
- 解釋主動運輸利用 ATP 逆濃度梯度移動分子，而易化擴散則在不消耗 ATP 的情況下順濃度梯度通過載體/通道蛋白移動分子（1分）

(b)
- 指出較少的主動運輸導致 ATP 水解為 ADP 的量減少（1分）
- 解釋較高的 ATP/ADP 比率會反饋抑制細胞呼吸 / 電子傳遞鏈，從而減少氧氣（作為最終電子受體）的消耗（1分）

(a) 高濃度的蔗糖有兩個主要作用：它為黑曲黴的快速生物量生長提供豐富的碳源和能源，並維持高水平的糖酵解速率。這種高糖酵解速率確保了丙酮酸和乙醯輔酶A（合成檸檬酸的直接前體）的持續、快速供應。
(b) 在克氏循環中，檸檬酸經順烏頭酸酶催化轉化為異檸檬酸，該酶嚴格需要鐵離子（\(Fe^{2+}\)/\(Fe^{3+}\)）作為輔因子才能發揮功能。當介質中的鐵受到限制時，順烏頭酸酶會失去活性。結果，克氏循環的代謝途徑在檸檬酸形成後的第一步就被阻斷，導致檸檬酸在真菌細胞內累積，隨後被排出細胞外。

(a)
- 指出過量的蔗糖為真菌生長和呼吸提供了豐富的碳源/能源（1分）
- 解釋它維持了高糖酵解速率，以產生足夠的檸檬酸合成前體（乙醯輔酶A/丙酮酸）（1分）

(b)
- 指出順烏頭酸酶需要鐵離子作為其催化活性的關鍵輔因子（1分）
- 解釋缺鐵使順烏頭酸酶失活，阻斷了檸檬酸向異檸檬酸的轉化（1分）
- 得出結論：檸檬酸無法在克氏循環中被進一步代謝，導致其累積並排出體外（1分）

(a) 中樞性尿崩症患者會排出大量且高度稀釋的尿液。在健康個體中，ADH 作用於集合管細胞，通過插入水通道蛋白來增加其對水的通透性。由於該患者缺乏 ADH，集合管對水的通透性保持在極低水平，較少的水分從濾液中重吸收回毛細血管，導致大量水分殘留在尿液中。
(b) 可施用去氨加壓素（Desmopressin，或任何 ADH 類似物）。它作為 ADH 的合成替代物，與集合管細胞基底側膜上的 V2 受體結合。這會觸發水通道蛋白插入頂端膜，恢復通過滲透作用進行的水重吸收，從而使尿量恢復到正常水平。

(a)
- 指出患者會產生大量稀釋的尿液（1分）
- 解釋缺乏 ADH 導致集合管/遠曲小管對水的通透性降低（1分）
- 解釋較少的水分通過滲透作用被重吸收入血，導致尿液中流失大量水分（1分）

(b)
- 建議去氨加壓素（Desmopressin）/ 合成 ADH 類似物（1分）
- 解釋它模仿內源性 ADH 以增加集合管對水的通透性，促進水重吸收並減少尿量（1分）

(a) ABA 與保衛細胞受體結合會觸發信號通路，刺激鉀離子（\(K^+\)）自保衛細胞外流至周圍的表皮細胞。溶質的流失提高了保衛細胞內的水勢。因此，水分順水勢梯度通過滲透作用離開保衛細胞。保衛細胞失去膨壓，變得鬆弛，氣孔因而關閉。
(b) 當氣孔關閉時，光合作用的原料二氧化碳（\(CO_2\)）向葉片內的擴散受到嚴重限制。這導致光合作用速率大幅下降。隨着時間的推移，碳固定速率低於呼吸作用速率（呼吸作用持續消耗有機物），導致有機物質淨流失，從而減少了植物的乾重。

(a)
- 指出 ABA 導致鉀離子（\(K^+\)）自保衛細胞外流（1分）
- 解釋鉀離子的流失提高了保衛細胞內部的水勢，導致水分通過滲透作用流失（1分）
- 解釋保衛細胞失去膨壓/變得鬆弛，從而導致氣孔關閉（1分）

(b)
- 指出氣孔關閉阻礙或極大限制了二氧化碳向葉片內的擴散（1分）
- 解釋光合作用速率降至呼吸作用速率以下，導致有機物/乾重的淨流失（1分）

(a) 獨立變量：瓊脂塊的表面積與體積比。應變變量：酸的擴散深度或速率。(b) 酸（HCl）由高濃度區域（燒杯）擴散至低濃度區域（瓊脂）。酸中和了氫氧化鈉，降低了 pH 值，導致酚酞指示劑由粉紅色變為無色。(c) (i) 擴散作用由濃度梯度和粒子的動能驅動，由於 HCl 的濃度和溫度保持不變，因此所有處理組的這些條件都相同。(ii) 1 cm 立方體的總體積 = \(10\text{ mm} \times 10\text{ mm} \times 10\text{ mm} = 1000\text{ mm}^3\)。酸從各邊滲入 2 mm，留下一個邊長為 \(10\text{ mm} - 2\text{ mm} - 2\text{ mm} = 6\text{ mm}\) 的中央粉紅色立方體。剩餘粉紅色區域的體積 = \(6\text{ mm} \times 6\text{ mm} \times 6\text{ mm} = 216\text{ mm}^3\)。保持粉紅色的百分比 = \((216 / 1000) \times 100\% = 21.6\%\)。(iii) 大型生物的表面積與體積比（SA/Vol）較小，這使得簡單擴散作用的速度太慢，無法跨越漫長的距離到達內部細胞。

(a) 獨立變量：表面積與體積比／立方體大小（1分）。應變變量：擴散速率／酸液滲入深度（1分）。(b) 鹽酸擴散進入瓊脂（1分）。中和氫氧化鈉使 pH 值下降，導致酚酞由粉紅變無色（1分）。(c) (i) 擴散速率由固有因素（如濃度梯度、溫度）決定，而這些因素均保持不變（1分）；因此，酸液滲入的速度相同（1分）。(ii) 立方體總體積 = \(1000\text{ mm}^3\)（0.5分）。剩餘粉紅色立方體體積 = \(6\text{ mm} \times 6\text{ mm} \times 6\text{ mm} = 216\text{ mm}^3\)（1分）。百分比 = \(21.6\%\)（0.7分）。(iii) 大型多細胞生物的表面積與體積比較小，這意味著擴散距離太長，外源物質無法及時到達深層組織（1分）。

(a) 在水底切割枝條可防止木質部中出現氣鎖，確保連續水柱的凝聚力。用油脂密封接頭可確保不漏氣，維持蒸騰作用產生的吸力張力。(b) (i) 風吹走了氣孔口附近水蒸氣的潮濕邊界層。這增加了氣孔下腔與乾燥外部大氣之間的水蒸氣濃度梯度，從而加速了擴散作用（蒸騰作用）。(ii) 蒸騰計量度的是水分吸收速率。並非所有吸收的水分都通過蒸騰作用流失；部分水分用於細胞代謝（光合作用）或儲存以維持細胞膨壓。

(a) 預防措施1：在水底切割枝條莖部（1分）。原因：防止氣泡阻塞木質部導管／維持連續的水柱（1.1分）。
預防措施2：用凡士林密封接縫（1分）。原因：防止空氣漏入系統，否則會破壞負壓／阻礙氣泡移動（1.1分）。
(b) (i) 風吹走葉片表面附近的水蒸氣（1分）。這增加／維持了氣孔下腔與大氣之間更陡峭的水蒸氣濃度梯度（1分）。因此，單位時間內有更多水分通過氣孔擴散出去，導致吸水量增加和氣泡移動加快（1分）。
(ii) 並非所有吸收的水分都會被蒸騰掉（1分）。部分水分被用於代謝過程（例如光合作用）或維持細胞膨壓／生長（1分）。

(a) 從低潮標到高潮標，垂直於水線拉一條樣線。沿樣線以固定間隔（例如每 2 米）放置樣方，以系統地計數腹足綱動物。(b) (i) 乾燥（或溫度波動／波浪作用）。從低潮到高潮移動時，暴露於空氣中的時間增加。物種 A 無法耐受長時間的乾燥，因此其分佈被限制在較低區域。(ii) 物種 B 能更好地耐受乾燥，因此能在高潮區生存。它被限制在高潮區，是因為在空間競爭中較強的物種 A 在低潮區排擠了它，而低潮區的物理條件對兩者都是有利的。(c) 樣方假設生物是靜止的。活動性動物在計數過程中可能會移動或藏匿。替代方法是標誌重捕法（林肯指數）。

(a) 垂直於潮線（由低潮到高潮）拉一條樣線（1分）。沿樣線按固定間隔放置樣方（1分）。識別並計數每個樣方中物種 A 和 B 的數量（1分）。(b) (i) 非生物因子：乾燥／暴露於空氣中的時間（1分）。解釋：在高潮線附近，暴露在空氣中的時間較長；物種 A 水分流失迅速並死亡，限制了其在低潮區的分佈（1.2分）。(ii) 由於物理限制（乾燥），物種 A 僅限於低潮區（1分）。物種 B 具備耐受力，能在高潮區生存，從而避免了與物種 A 的競爭排斥（1分）。(c) 限制：高活動性的動物可能會逃跑或被重複計算／導致計數不準確（1分）。替代方法：標誌重捕法（1分）。

(a) 液體石蠟的密度小於水且不溶於水，能形成一道屏障，防止大氣中的氧氣溶解到酵母菌懸浮液中，從而強行製造無氧環境。(b) (i) 葡萄糖是主要的呼吸底物。濃度增加到 10% 會增加底物可用性，導致酶與底物複合物的形成速率提高，從而加快二氧化碳的產生。(ii) 25% 葡萄糖溶液具有非常低的水勢。水分順著水勢梯度通過滲透作用離開酵母細胞，導致細胞脫水（質壁分離），從而降低了呼吸所需細胞內酶的活性。(c) 對照裝置包括用死酵母（經煮沸並冷卻）或蒸餾水代替活性酵母懸浮液，同時保持所有其他變量（葡萄糖濃度、溫度、裝置）完全相同。

(a) 排除氧氣／防止氧氣溶解到混合物中（1分）。這確保了酵母發酵所需的無氧環境（1分）。(b) (i) 葡萄糖是呼吸底物（1分）。較高濃度的底物增加了底物分子與呼吸酶之間碰撞的頻率，從而加速發酵並產生更多氣體（1.2分）。(ii) 25% 葡萄糖溶液的水勢低於酵母細胞質（1分）。水分通過滲透作用離開酵母細胞（1分），導致質壁分離／脫水，從而使酶失活／受抑制，減慢代謝活動（1分）。(c) 在相同條件下，使用已死亡（煮沸並冷卻）的酵母菌懸浮液（1分）以及相同濃度的葡萄糖（1分）。

(a) 初次反應（第 0 天注射）具有滯後期且抗體濃度較低，因為必須選擇未接觸過抗原的 B 細胞，且克隆擴增需要時間。再次反應（第 28 天注射）更快、更強且更持久，因為在初次反應期間產生的記憶 B 細胞會被直接激活並迅速分化為分泌抗體的漿細胞。(b) 在第 35 天，第二組對抗原 Y 表現出初次反應（第 28 天首次接觸），產生較低的抗體濃度。第一組對抗原 X 表現出再次反應（第二次接觸），產生較高的抗體濃度。這證明了免疫記憶具有抗原特異性；接觸抗原 X 並不能賦予針對抗原 Y 的記憶。(c) 年齡、性別和遺傳背景是影響免疫系統反應性的干擾變量。使用相同年齡、性別和基因相同的白鼠可確保公平比較，確保測得的抗體產生僅代表處理的效果。

(a) 描述：第一次注射導致緩慢、低且短暫的抗體反應，而第二次注射導致快速、高且持久的抗體反應（1分）。解釋：第一次注射觸發初次反應，產生記憶 B 細胞（1分）。第二次注射觸發再次反應，記憶細胞立即識別抗原 X（1分），迅速分裂分化為漿細胞以產生大量抗體（1分）。
(b) 比較：第二組對 Y 的抗體水平低於第一組對 X 的抗體水平（1分）。解釋：第二組注射 Y 是初次反應（首次接觸）（1分），需要時間進行抗原呈遞和克隆選擇（1.2分），而第一組對 X 表現出再次反應。
(c) 確保抗體產生的任何變化都是由於處理（注射的抗原）而非個體免疫力的差異引起（1分）；不同的年齡、性別或遺傳會影響基準免疫能力並引入偏差（1分）。

**相同之處：**
自然選擇與人工選擇都是在種群內現有的基因變異基礎上起作用的演化機制。這兩個過程都通過選擇具有特定可遺傳表型的個體，使其得以繁殖並傳遞其基因，從而導致隨後世代中等位基因頻率的改變。

**不同之處：**
1. **驅動力：**
- 自然選擇是由自然環境因素驅動的，包括生物壓力（例如捕食、疾病和競爭）和非生物壓力（例如氣候變化和生境特徵）。
- 相反，人工選擇是由人類干預驅動的，由人類根據所需特徵刻意選擇哪些個體可以進行繁殖。

2. **選擇性狀的準則：**
- 在自然選擇中，性狀的選擇取決於它們能在多大程度上提高生物在其自然棲息地中的生存和繁殖成功率（演化適應度）。
- 在人工選擇中，性狀的選擇取決於它們對人類的實用價值、經濟價值或美學吸引力。這些性狀通常對生物體在野外的生存沒有好處，甚至可能是有害的。

3. **對基因多樣性的影響：**
- 自然選擇傾向於維持一定程度的基因變異，以使種群能夠適應不斷變化的環境條件。
- 人工選擇通常會導致基因多樣性迅速而急劇地下降。這是因為人類經常讓親緣關係接近的個體進行繁育（近親繁殖），或利用克隆技術繁殖少數極具吸引力的表型。

4. **對長期生存的影響：**
- 在自然選擇下，種群變得更適應其自然環境，從而提高了其在野外的長期存活能力和生存機會。
- 在人工選擇下，種群通常變得高度依賴人類的照顧才能生存。所選擇的性狀如果被放回野外，通常會降低其適應度和生存能力。

**內容（最高 9 分）：**
*相同點（最高 1 分）：*
- 兩者都涉及基於現有基因變異的選擇 / 導致隨後世代中等位基因頻率的改變。(1)

*驅動力（最高 2 分）：*
- 自然選擇由環境因素 / 選擇壓力（生物和非生物）驅動。(1)
- 人工選擇由人類的偏好 / 選擇 / 干預驅動。(1)

*選擇性狀的準則（最高 2 分）：*
- 在自然選擇下，會選擇能提高野外生存和繁殖成功率（演化適應度）的性狀。(1)
- 在人工選擇下，會選擇對人類有利或有用的性狀（即使這些性狀對生物體本身不利）。(1)

*對基因多樣性的影響（最高 2 分）：*
- 自然選擇保留了基因多樣性，以允許適應變化的環境。(1)
- 人工選擇由於近親繁殖或少數個體的選擇性繁育，會迅速且劇烈地減少基因多樣性 / 增加純合性。(1)

*對長期生存的影響（最高 2 分）：*
- 自然選擇提高了種群在其自然棲息地中的適應能力和長期生存機會。(1)
- 人工選擇通常會降低種群在野外的適應度 / 生存能力，使其依賴人類的支援。(1)

**溝通（最高 2 分）：**
- **2 分**：系統且有條理的比較，在結構清晰的主題下（驅動力、性狀、多樣性、生存）清楚區分相同與不同之處。無重大生物學概念錯誤，表達流暢。
- **1 分**：顯示出一定的結構，關鍵內容但比較顯得混亂，或部分內容僅以孤立的描述形式呈現，缺乏主動的對比。
- **0 分**：表達混亂，有重大概念遺漏，或清晰度極差。