2022 DSE 生物 答案詳解與評分準則

根毛細胞吸收礦物質以及將蔗糖加載到篩管（轉運）都需要主動運輸，兩者都依賴於有氧呼吸產生的 ATP。因此，呼吸抑制劑會顯著減少這兩個過程。蒸騰拉力是一個由太陽能（水分蒸發）驅動的物理過程，不需要 ATP。

答對（A）得 1 分。答錯不得分。

進食富含蛋白質的一餐後，蛋白質在消化道內被消化成氨基酸，並被小腸絨毛的毛細血管吸收，隨後流入肝門靜脈。因此，肝門靜脈中的氨基酸濃度非常高。當血液流經肝臟時，多餘的氨基酸會被脫氨基以形成尿素，其餘的氨基酸以較低濃度釋放到肝靜脈中。因此，肝門靜脈的氨基酸濃度高於肝靜脈。

答對（C）得 1 分。答錯不得分。

由於雙親育有一名O型血的孩子（\(ii\)），因此父親（A型）的基因型必為 \(I^A i\)，母親（B型）的基因型必為 \(I^B i\)。他們育有AB型血（\(I^A I^B\)）孩子的概率為 \(1/4\)（或 0.25）。生男孩的概率為 \(1/2\)（或 0.50）。因此，生下AB型血男孩的總概率為 \(1/4 \times 1/2 = 1/8\)（或 0.125）。

答對（C）得 1 分。答錯不得分。

當關閉光源時，光反應停止，從而停止產生 ATP 和 NADPH。因此，3-碳化合物還原為丙糖磷酸的過程停止，且5-碳化合物（二氧化碳受體）的再生也停止。然而，二氧化碳固定（不需要直接的光反應產物）會短暫持續，將剩餘的5-碳化合物轉化為3-碳化合物。這導致5-碳化合物濃度減少，3-碳化合物濃度增加。

答對（C）得 1 分。答錯不得分。

在雙鏈DNA分子中，存在互補鹼基配對：胞嘧啶（C）與鳥嘌呤（G）配對，腺嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）配對。由於 \(C = 22\%\)，則 \(G = 22\%\)，使 \(C + G\) 總量為 \(44\%\)。剩餘的鹼基百分比為 \(100\% - 44\% = 56\%\)，代表 \(A + T\)。由於 \(A = T\)，因此腺嘌呤（A）的百分比為 \(56\% / 2 = 28\%\)。

答對（B）得 1 分。答錯不得分。

飲用高滲鹽水會增加血漿的溶質濃度（滲透壓）。這被下丘腦中的滲透壓感受器檢測到，從而刺激垂體釋放更多的抗利尿激素（ADH）。ADH 增加了集合管對水的通透性，導致水分重吸收增加。因此，排出少量高度濃縮的尿液以保存水分並恢復正常的滲透壓。

答對（A）得 1 分。答錯不得分。

在劇烈運動期間，肌肉細胞中的細胞呼吸顯著增加，產生更多的二氧化碳（\(CO_2\)）作為廢物。血液中增加的 \(CO_2\) 濃度是中樞和外周化學感受器檢測到的主要化學刺激，感受器向延髓的呼吸中樞發送神經衝動，以增加呼吸頻率和深度。

答對（B）得 1 分。答錯不得分。

地理隔離（由河流引起）在物理上分離了兩個種群，阻止了它們之間的基因流動。隨著時間的推移，每個種群中出現了不同的突變，且自然選擇在不同的環境壓力下發揮作用，導致遺傳差異的積累。最終，產生了生殖隔離，意味著它們無法再交配產生具生育能力的後代，這代表了兩個不同物種的形成。

答對（A）得 1 分。答錯不得分。

在正常的月經週期中，雌激素水平在卵泡期上升，最終觸發垂體在第14天左右急劇釋放黃體生成素（LH）。這種 LH 激增直接觸發排卵，即成熟卵細胞（次級卵母細胞）從成熟卵泡釋放到輸卵管中。

答對（B）得 1 分。答錯不得分。

生活污水含有大量的有機廢物。當排放到水體中時，分解者（如需氧細菌）在分解（生物降解）這些有機物時會迅速繁殖。在此過程中，這些分解者通過有氧呼吸消耗大量溶解氧，導致水體中的氧氣迅速耗盡。

答對（B）得 1 分。答錯不得分。

水分的吸收和運輸發生在木質部。在雙子葉植物的莖中，木質部內置於維管束的內側。在雙子葉植物的葉片中，木質部位於中脈維管束的上方（近軸端）。因此，隨水分運輸的紅色染劑會將這些區域染色。

選擇 A 即可獲得 1 分。僅接受 A。其他選項不給分。

胰液含有脂肪酶，在膽鹽存在下可將甘油三酯（橄欖油）水解為脂肪酸和甘油。脂肪酸是小分子，可以透過透析管的半透膜擴散到燒杯中。脂肪酶和未消化的甘油三酯因分子過大而無法通過透析管。

選擇 A 即可獲得 1 分。僅接受 A。

火山灰引起的土壤顏色改變代表了環境選擇壓力的改變。褐色甲蟲在深色火山灰上具有更好的保護色，相較於淺綠色甲蟲具有生存優勢（較不易被捕食）。它們更有可能生存、繁殖並將控制褐色的等位基因傳遞給下一代。隨著時間推移，這增加了基因庫中褐色等位基因的頻率。突變是隨機的，並非由環境需求定向引導。

選擇 B 即可獲得 1 分。僅接受 B。

缺水會導致脫水，從而增加血液的滲透壓。這會刺激下丘腦的滲透壓感受器，導致垂體分泌抗利尿激素（ADH）增加。較高水平的 ADH 會增加集合管細胞對水分的通透性，從而使更多水分被重吸收到血液中。

選擇 A 即可獲得 1 分。僅接受 A。

在 \(10^\circ\text{C}\) 下，酶與底物分子的動能較低，導致碰撞頻率和反應速率低。這種影響是可逆的；將溫度升至最適溫度 \(37^\circ\text{C}\) 會恢復反應速率。在 \(70^\circ\text{C}\) 下，高溫會破壞維持酶活性部位形狀的化學鍵，導致不可逆的變性。將混合物恢復至 \(37^\circ\text{C}\) 不會恢復反應速率。因此，將兩者恢復至 \(37^\circ\text{C}\) 可區分這兩種原因。

選擇 A 即可獲得 1 分。僅接受 A。

設 \(A\) 為正常等位基因，\(a\) 為致病等位基因。由於該病為體染色體隱性遺傳且女兒患病（\(aa\)），表現型正常的雙親必須是雜合子攜帶者（\(Aa \times Aa\)）。其子代的可能基因型為 \(1 AA\)、\(2 Aa\) 和 \(1 aa\)。由於兒子表現型正常，他不可能具有 \(aa\) 基因型。剩下的可能性為 \(1 AA\) 和 \(2 Aa\)。因此，表現型正常的兒子是攜帶者（\(Aa\)）的概率為 \(\frac{2}{3}\)。

選擇 C 即可獲得 1 分。僅接受 C。

根據互補鹼基配對原則（RNA 中以尿嘧啶 U 代替胸腺嘧啶 T），對 DNA 模板鏈 3'- T A C G G C T T A A C T -5' 進行轉錄，產生的 mRNA 序列為：5'- A U G C C G A A U U G A -3'。在翻譯過程中，密碼子以三個為一組進行閱讀：AUG（第1個）、CCG（第2個）、AAU（第3個）和 UGA（第4個）。UGA 是終止密碼子，它信號翻譯終止，不編碼任何氨基酸。因此，只有 3 個氨基酸連接形成多肽。

選擇 A 即可獲得 1 分。僅接受 A。

首次注射抗原 X 會觸發初次免疫反應，在產生抗體前存在延遲期，並導致記憶細胞的形成。第 28 天再次注射抗原 X 會觸發二次免疫反應，其速度更快且產生更高水平的抗體。然而，第 28 天首次接觸抗原 Y 則觸發初次免疫反應，其速度較慢且產生的抗體較少。因此，第 28 天後，針對抗原 X 的抗體水平上升得比針對抗原 Y 快得多，且達到更高的水平。

選擇 C 即可獲得 1 分。僅接受 C。

在光合作用的光反應階段，發生水的光解，水分子（\(H_2O\)）被分解為氫離子（\(H^+\))、電子和氧氣（\(O_2\)）。釋放出的 \(O_2\) 中的氧原子完全來自水分子。因此，如果水被氧-18標記，則在釋放出的氧氣（\(O_2\)）中會檢測到該同位素。

選擇 A 即可獲得 1 分。僅接受 A。

當高濃度無機營養鹽排入池塘時，富營養化的事件順序為：(2) 水面藻類過度生長（水華），阻擋陽光。(3) 沉水植物因無法獲得光照而死亡。(1) 分解者（好氧細菌）以死亡有機物為食而迅速繁殖，消耗氧氣。(4) 溶解氧耗盡，導致魚類及其他水生生物窒息死亡。因此，正確順序為 (2) \(\rightarrow\) (3) \(\rightarrow\) (1) \(\rightarrow\) (4)。

選擇 B 即可獲得 1 分。僅接受 B。

根部吸收水分主要是一個由蒸騰拉力（源於葉片水分蒸發）所引導的滲透作用被動過程。在短期內，它不直接依賴有氧呼吸產生的 ATP。相比之下，根毛細胞吸收礦物質、離子主動轉運進入導管以及韌皮部運輸（蔗糖的主動裝載）都是主動過程，直接需要代謝能量（ATP）。

選擇正確選項 B 得 1 分。其餘錯誤選項不給分。

脂肪酸和甘油是脂溶性的，通過簡單擴散作用進入絨毛的表皮細胞。在這些細胞內，它們重新合成甘油三酯（脂質），然後被包裝並運送到乳糜管中。它們不直接進入微血管，因此最初不會經肝門靜脈直接運送到肝臟。

選擇正確選項 B 得 1 分。其餘錯誤選項不給分。

初始碘液測試呈陰性表示不含澱粉（排除澱粉酶為 X，因為沒有澱粉可分解為還原糖）。初始本氏測試呈陰性表示不含還原糖。雙縮脲測試呈陽性表示存在蛋白質，脂質斑點測試呈陰性表示不含脂質。由於孵育後的本氏測試呈陽性，說明樣本中原本存在的非還原糖（例如蔗糖，其在初始測試中未被檢出）已被水解為還原糖。蔗糖酶（酶 X）能將蔗糖水解為葡萄糖和果糖（兩者皆為還原糖）。

選擇正確選項 D 得 1 分。其餘錯誤選項不給分。

細菌的抗藥性是通過自然選擇產生的。賦予抗藥性的突變在接觸抗生素之前就已經隨機發生。抗生素起到了選擇壓力的作用，殺死非抗藥性細菌，並允許預先存在抗藥性的變異個體生存、繁殖並將其抗藥性基因遺傳給後代。抗生素不會誘發突變（排除 A），細菌也不會進行動態「適應」或傳遞獲得性抗體（排除 C 和 D）。

選擇正確選項 B 得 1 分。其餘錯誤選項不給分。

飲用 1 公升水會稀釋血液，降低血液滲透壓。下丘腦的滲透壓感受器偵測到這一變化，並信號指示腦垂體減少抗利尿激素（ADH）的分泌。較低的 ADH 水平會降低集合管對水分的通透性，導致水分重吸收減少，從而產生大量且稀釋的尿液（溶質濃度降低）。腎小球濾過率保持相對恆定，以維持正常的腎臟濾過功能。

選擇正確選項 A 得 1 分。其餘錯誤選項不給分。

重複吸入紙袋中的空氣會增加血液中的二氧化碳（\(\text{CO}_2\)）濃度。\(\text{CO}_2\) 會擴散穿過血腦屏障進入腦脊液，並與水反應生成碳酸，碳酸解離從而增加 \(\text{H}^+\) 的濃度（降低 pH 值）。這會刺激延髓（而非小腦）中的中樞化學感受器，通過使膈肌和肋間肌更頻繁和更強烈地收縮，從而增加呼吸頻率和深度。

選擇正確選項 C 得 1 分。其餘錯誤選項不給分。

1. 由於兩名患病的父母育有正常的孩子，致病等位基因必須是顯性的。如果它是隱性的，父母雙方都將是隱性純合子，只能傳遞致病基因，這意味著所有子女都必然患病。
2. 如果該病是伴X染色體顯性遺傳，患病的父親（\(\text{X}^D\text{Y}\)）必須將其唯一的 \(\text{X}^D\) 染色體傳遞給所有女兒，使所有女兒都患病。既然他們有一個正常的女兒，該病就不能是伴X染色體顯性遺傳。
因此，該致病等位基因必須是常染色體顯性。

選擇正確選項 B 得 1 分。其餘錯誤選項不給分。

該鹼基替換突變將第三個密碼子從 UUU（苯丙氨酸）改變為 UUA（亮氨酸）。這是一個錯義突變。由於只替換了一個鹼基，因此不涉及移碼（排除 A）。終止密碼子（UAG）仍保持在相同位置，因此多肽鏈的長度不變（排除 B）。由於氨基酸由苯丙氨酸改變為亮氨酸，它不是靜默突變（排除 C）。因此，產生的多肽鏈將與原多肽恰好有一個氨基酸的差異。

選擇正確選項 D 得 1 分。其餘錯誤選項不給分。

注射預先形成的抗體（免疫球蛋白）可提供即時但短期的保護，而無需激活宿主自身的免疫系統，這屬於人工被動免疫。另一方面，狂犬病疫苗含有滅活的病毒顆粒（抗原），能刺激患者自身的免疫系統產生抗體和記憶細胞，從而提供長期的保護，這屬於人工主動免疫。

選擇正確選項 A 得 1 分。其餘錯誤選項不給分。

在海洋生態系統中，浮游植物（初級生產者）具有極高的更新率。牠們生長和繁殖得非常迅速，並迅速被浮游動物吞食。因此，牠們的現存量（在任何單一時刻的生物量）很小，但牠們隨時間推移的高生產力使其能夠持續支持生物量較大、壽命較長的浮游動物。這導致了生物量金字塔的倒置。

選擇正確選項 B 得 1 分。其餘錯誤選項不給分。

敘述 I 正確，因為葡萄糖是逆濃度梯度通過主動運輸（與鈉離子協同運輸）被吸收到絨毛上皮細胞中的。敘述 II 正確，因為脂肪酸和甘油擴散進入上皮細胞後，會重新酯化形成甘油三酯（脂質），並包裝成乳糜微粒，然後釋放到乳糜管中。敘述 III 錯誤，因為肝門靜脈先將吸收的營養物質送往肝臟，而不是直接送往心臟。血液必須經由肝靜脈離開肝臟，進入下腔靜脈，才能到達心臟。

答對（A）得 1 分。選錯不給分。

增加風速通常會吹走葉片周圍的潮濕空氣邊界層，從而維持陡峭的水蒸氣濃度梯度，從而增加蒸騰速率。然而，極高的風速（例如 \(10\text{ m/s}\)）會導致水分迅速流失，引起葉片暫時性缺水。這會觸發保衛細胞失去膨壓，氣孔關閉以防止過度脫水。氣孔關閉會顯著減少蒸騰作用，進而降低吸水速率。

答對（A）得 1 分。選錯不給分。

原始 DNA 模板鏈由四個三聯體組成：
第一個：3'-TAC-5' -> mRNA 密碼子 5'-AUG-3'（甲硫氨酸）
第二個：3'-GCA-5' -> mRNA 密碼子 5'-CGU-3'（精氨酸）
第三個：3'-TTA-5' -> mRNA 密碼子 5'-AAU-3'（天冬酰胺）
第四個：3'-ATT-5' -> mRNA 密碼子 5'-UAA-3'（終止）

如果第 7 個核苷酸（即第三個三聯體的第一個鹼基 T）被 A 取代，則模板 DNA 的第三個三聯體變為 3'-ATA-5'。轉錄 3'-ATA-5' 產生互補且反向平行的 mRNA 密碼子 5'-UAU-3'。根據列表，5'-UAU-3' 編碼酪氨酸。因此，多肽中的第三個氨基酸由天冬酰胺變為酪氨酸。

答對（B）得 1 分。選錯不給分。

髓袢粗升支主動將鈉離子泵出，對於建立和維持腎髓質組織液的高溶質濃度（高滲環境）至關重要。
如果該主動運輸被藥物 X 阻斷：
- I 正確：髓質組織液的溶質濃度將會降低。
- II 正確：由於髓質滲透壓梯度減小，水分從集合管重吸收到髓質的滲透動力下降，導致水分重吸收量減少。
- III 正確：由於重吸收到體內的水分減少，排出的稀釋尿液量將會增加。

答對（D）得 1 分。選錯不給分。

讓我們評估每個選項：
- 選項 A 錯誤，因為 P 與 Q 的最近共同祖先是 X，而 P 與 R 的最近共同祖先也是 X。因此，物種 P 與物種 Q 和 R 的親緣關係是等同的。
- 選項 B 正確，因為 R 和 S 的最近共同祖先是 Z，而 Q 和 R 的最近共同祖先是 Y。由於 Z 是 Y 的後代，Z 出現的時間比 Y 更晚（更近期），這意味著 R 和 S 共享的最近共同祖先比 Q 和 R 的更近期。
- 選項 C 錯誤，因為 P 和 S 都是現代（現存）物種，自從它們從共同祖先 X 分化以來，演化的時間長度是相同的。
- 選項 D 錯誤，因為 Z 只是 R 和 S 的共同祖先，而不是所有四個物種的共同祖先（X 才是所有四個物種的共同祖先）。

答對（B）得 1 分。選錯不給分。

讓我們分析各項敘述：
- 敘述 I 正確：接種疫苗引入抗原，刺激個人 X 自身的免疫系統產生抗體和記憶細胞（主動免疫）。而向個人 Y 注射現成的單克隆抗體，可提供即時但短暫的保護，卻不會刺激 Y 的免疫細胞產生記憶細胞（被動免疫）。
- 敘述 II 正確：由於個人 X 通過主動免疫產生了記憶細胞，第 40 天接觸活病原體會觸發快速且強烈的二次免疫反應。相反，注射給個人 Y 的抗體到第 40 天已經降解，且由於沒有形成記憶細胞，Y 只會進行緩慢且微弱的一次免疫反應。
- 敘述 III 錯誤：由於記憶細胞的持久存在，主動免疫（個人 X）能提供持久的保護；而被動免疫（個人 Y）是短暫的，因為引入的抗原體會逐漸被分解並清除出體外。

答對（A）得 1 分。選錯不給分。

(a) 蒸騰計通過記錄氣泡在刻度毛細管中移動的距離來測量水分吸收速率（這與蒸騰速率非常接近）。利用公式 \(V = \pi r^2 d\)（其中 \(r\) 為毛細管半徑，\(d\) 為距離）計算吸水量。(b) 藍光激活保衛細胞中的特定光受體，進而刺激質子泵。這促使鉀離子流入保衛細胞，降低其水勢，水分隨之流入，與紅光相比，導致氣孔開度更大。(c) 在水中剪斷植物莖部可防止氣泡進入木質部導管，從而保持水分子的連續內聚力，確保正常的蒸騰作用。

(a) [共3.2分] - 記錄氣泡在給定時間內移動的距離 (1.2分)。- 利用毛細管的尺寸計算吸收的水分體積 (1分)。- 指出水分吸收速率可用於估算蒸騰速率 (1分)。(b) [共2分] - 藍光比紅光更有效地觸發氣孔張開 (1分)。- 較大的氣孔開度增加了水分蒸氣擴散出葉片的速率 (1分)。(c) [共2分] - 預防措施：在水中剪斷莖部 (1分)。- 解釋：防止空氣進入木質部導管，保持連續的水柱 (1分)。

(a) 內壁摺疊形成絨毛，上皮細胞膜進一步摺疊形成微絨毛，提供了極大的表面積。絨毛內有茂密的毛細血管網，且只有一層細胞厚，縮短了擴散距離。(b) 葡萄糖通過主動運輸（與鈉離子共運輸）和協助擴散進入上皮細胞，然後進入毛細血管，經肝門靜脈運輸。脂肪酸具有脂溶性，可直接擴散穿過細胞膜。在上皮細胞內，它們重新組合成甘油三酯，包裝成乳糜微粒，然後進入乳糜管（淋巴毛細管）而非毛細血管，最終在鎖骨下靜脈進入血液系統。

(a) [共3.2分] - 絨毛和微絨毛增加了吸收的表面積 (1.2分)。- 單層細胞厚的上皮提供了短的擴散距離 (1分)。- 豐富的毛細血管網維持了陡峭的濃度梯度 (1分)。(b) [共4分] - 葡萄糖的吸收涉及主動運輸/協助擴散，而脂肪酸則是自發擴散 (1分)。- 葡萄糖直接進入毛細血管 (1分)。- 脂肪酸重新組合成脂質並進入乳糜管 (1分)。- 葡萄糖經肝門靜脈直接運往肝臟，而脂質先經淋巴系統運送 (1分)。

(a) 由於突變，甲蟲的體色存在預先存在的遺傳變異。在變黑的樹幹上，綠色甲蟲失去了保護色，極易被視覺捕食者捕食，而深色甲蟲則能隱蔽，生存時間更長，繁殖更成功。它們將深色等位基因傳遞給後代。經過多代，深色等位基因的頻率和深色甲蟲的比例增加。(b) 地理隔離阻止了島嶼和大陸種群之間的基因交流。島嶼種群面臨不同的選擇壓力和遺傳漂變，導致遺傳差異獨立積累。隨著時間推移，遺傳分化導致生殖隔離，即它們不再能相互交配產生有生殖能力的後代，從而形成新物種。

(a) [共4.2分] - 由於突變，體色存在遺傳變異 (1.2分)。- 選擇壓力：視覺捕食者在深色樹幹上更容易捕食綠色甲蟲 (1分)。- 適者生存：深色甲蟲存活、繁殖並傳遞其等位基因 (1分)。- 經過多代，深色等位基因/表現型的頻率增加 (1分)。(b) [共3分] - 隔離阻止了兩個種群之間的基因交流 (1分)。- 在不同的環境選擇壓力下積累遺傳突變/差異 (1分)。- 出現生殖隔離證實了新物種的形成 (1分)。

(a) 脫水降低了血液的水勢，這被下丘腦的滲透壓感受器檢測到。這會刺激垂體後葉分泌更多的抗利尿激素（ADH）進入血液。(b) ADH 隨血液輸送到腎臟，與集合管細胞上的受體結合。這促使水通道蛋白插入管腔膜中，極大地增加了它們對水的通透性。由於周圍腎髓質的高溶質濃度，水分通過滲透作用迅速從管腔液中被重吸收，從而排出少量高濃度的尿液。

(a) [共3.2分] - 下丘腦的滲透壓感受器檢測到血液水勢降低 (1.2分)。- 下丘腦刺激垂體 (1分)。- 垂體向血液中分泌更多 ADH (11分)。(b) [共4分] - ADH 與集合管細胞上的受體結合 (1分)。- 增加集合管對水的通透性 / 插入水通道蛋白 (1分)。- 更多水分通過滲透作用重吸收到周圍組織液/毛細血管中 (1分)。- 導致產生少量高濃度的尿液 (1分)。

(a) 升高的二氧化碳水平導致血液和腦脊液酸度增加（pH值降低），因為 CO2 與水反應形成碳酸。這種變化被延髓中的中樞化學感受器以及頸動脈體和主動脈體中的外周化學感受器檢測到。這些感受器發送更多神經衝動至延髓的呼吸中樞，呼吸中樞再通過膈神經和肋間神經將信號傳遞至膈肌和肋間肌，增加其收縮速率和強度。(b) 由此產生的過度換氣（呼吸速率和深度的增加）提高了肺泡中的氣體交換速率。這加速了二氧化碳從肺部的排出。隨著血液中 CO2 水平下降，氫離子濃度降低，從而恢復血液 pH 值和氧氣-二氧化碳的內環境穩定。

(a) [共4.2分] - CO2 溶解形成碳酸，降低血液/腦脊液的 pH 值 (1.2分)。- 被中樞（延髓）和外周（頸動脈/主動脈）化學感受器檢測到 (1分)。- 神經衝動發送至延髓的呼吸中樞 (1分)。- 呼吸中樞向肋間肌和膈肌發送運動衝動，使其更迅速/更強烈地收縮 (1分)。(b) [共3分] - 過度換氣增加了肺泡排出 CO2 的速率 (1分)。- 血液 CO2 降低使平衡移動，減少氫離子濃度 (1分)。- 恢復正常的血液 pH 值和氣體濃度 (1分)。

(a) 富含碳水化合物的膳食後，葡萄糖的消化和吸收導致血糖濃度上升。胰島中的 \(\beta\) 細胞檢測到這一變化，並將胰島素分泌到血液中。胰島素與靶細胞（如肌肉和肝臟細胞）結合，刺激其攝取更多葡萄糖。它還促進糖原生成（將葡萄糖轉化為糖原）並增加葡萄糖的呼吸作用。隨着血糖降回正常，胰島素分泌減少。(b) 在 1 型糖尿病中，胰腺 \(\beta\) 細胞受到自身免疫破壞，導致胰島素分泌不足。沒有胰島素，細胞無法攝取葡萄糖，糖原合成受阻，導致血液中葡萄糖積累（高血糖）。當血糖水平超過腎糖閾值時，腎單位無法重吸收腎小球濾過液中的全部葡萄糖，導致葡萄糖殘留在尿液中（尿糖）。

(a) [共4.2分] - 高血糖刺激胰腺 \(\beta\) 細胞釋放胰島素 (1.2分)。- 胰島素刺激身體細胞（肌肉/脂肪）吸收葡萄糖 (1分)。- 胰島素促進肝臟/肌肉中葡萄糖轉化為糖原 (1分)。- 血糖恢復正常，減少了刺激胰島素分泌的信號 (1分)。(b) [共3分] - 缺乏胰島素會阻止細胞攝取葡萄糖，導致葡萄糖在血液中積聚 (1分)。- 腎小球濾過液中含有極高濃度的葡萄糖 (1分)。- 葡萄糖負荷超過了腎臟的最大重吸收能力，導致尿液中殘留葡萄糖 (1分)。

(a) 唾液澱粉酶在 pH 7 左右運作最佳，編其三維空間三級結構和活性中心形狀得以完美保持。在 pH 2 或 pH 11 等極端 pH 值下，過量的氫離子（\(H^+\)) 或氫氧根離子（\(OH^-\)) 會破壞維持酶結構的離子鍵和氫鍵。這使酶變性，永久改變活性中心形狀，使澱粉分子無法再結合形成酶-底物複合物。(b) 設置對照組時，進行相同的反應，但用煮沸（然後冷卻）的唾液澱粉酶代替活性的唾液澱粉酶（或用等體積的蒸餾水代替）。如果該試管中澱粉未被水解，則證明需要活性的唾液澱粉酶。(c) 需要控制的兩個變量是溫度（使用 \(37^\circ\text{C}\) 的水浴）以及每個裝置中使用的澱粉底物的濃度/體積。

(a) [共3.2分] - pH 7 是最佳 pH 值，此時活性中心形狀與澱粉互補 (1.2分)。- 在 pH 2 和 pH 11，高濃度的 \(H^+\)/\(OH^-\) 會破壞酶中的化學鍵 (1分)。- 變性改變了活性中心的形狀，使酶-底物複合物無法形成 (1分)。(b) [共2分] - 設置一管用煮沸的唾液澱粉酶/蒸餾水代替活性酶 (1分)。- 保持所有其他條件（pH、澱粉濃度、溫度）相同 (1分)。(c) [共2分] - 溫度 (1分)。- 澱粉的濃度/體積 (1分)。

(a) 導致囊性纖維化的等位基因必須是隱性的。因為約翰和瑪麗都是健康的，但他們生了一個患病的兒子，所以致病等位基因必須存在於父母雙方體內，但在他們的表現型中沒有表達（被遮蓋）。這只有在正常等位基因為顯性，而致病等位基因為隱性的情況下才有可能。(b) 設 \(F\) 代表正常等位基因，\(f\) 代表囊性纖維化等位基因。由於父母雙方均健康但育有一患病兒子（\(ff\)），他們必須都是雜合子（\(Ff\)）。當雜交 \(Ff \times Ff\) 時，後代的基因型比例為：\(1\text{ } FF\)（健康非攜帶者）：\(2\text{ } Ff\)（健康攜帶者）：\(1\text{ } ff\)（患者）。因此，生育健康攜帶者（\(Ff\)）的概率是 \(\frac{2}{4} = \frac{1}{2}\)（或 \(50\%\)）。

(a) [共4.2分] - 指出致病等位基因是隱性的 (1.2分)。- 指出父母雙方均未受影響/健康 (1分)。- 指出他們育有一名患病的孩子 (1分)。- 解釋致病等位基因在父母體內被顯性正常等位基因所遮蓋 (1分)。(b) [共3分] - 確定父母雙方的基因型均為雜合子（例如 \(Ff\)）(1分)。- 展示雜交過程或寫出預期的基因型比例（1 FF : 2 Ff : 1 ff）(1分)。- 給出正確的概率 \(\frac{1}{2}\) 或 \(50\%\) (1分)。

(a) 當乾燥的大麥種子吸水時，它會觸發胚產生植物激素赤黴素。赤黴素擴散到胚乳外層的糊粉層，在那裡刺激細胞合成消化酶，特別是 \(\alpha\)-澱粉酶。澱粉酶將儲存在胚乳中的澱粉分解成麥芽糖，進一步轉化為葡萄糖。然後可溶性糖被運輸到生長中的胚。(b) 氧氣至關重要，因為它在有氧呼吸中作為最終電子受體，使胚能夠產生主動細胞分裂和蛋白質合成所需的大量 ATP。適宜的溫度至關重要，因為參與萌發的生化反應由酶催化；溫度過低會降低分子動能和反應速率，而溫度過高則會使必需的代謝酶變性。

(a) [共4.2分] - 水分吸收觸發胚部產生赤黴素 (1.2分)。- 赤黴素擴散到糊粉層 (1分)。- 刺激澱粉酶的合成與分泌 (1分)。- 澱粉酶將胚乳中的澱粉水解為可溶性糖，以運輸到胚部 (1分)。(b) [共3分] - 氧氣是有氧呼吸產生 ATP/能量所必需的 (1分)。- ATP 是主動細胞分裂/大分子合成所必需的 (1分)。- 適宜的溫度維持萌發過程中酶的最佳活性 (1分)。

(a) 單個鹼基替換會改變 DNA 模板鏈中的一個核苷酸，從而改變轉錄出的 mRNA 上的一個密碼子。在翻譯過程中，該突變密碼子可能編碼一種不同的氨基酸（例如用纈氨酸代替穀氨酸）。氨基酸的替換改變了多肽鏈的化學性質，影響了其摺疊成三級結構。所得的突變血紅蛋白分子在低氧壓下會粘在一起，形成剛性纖維，使紅細胞變形為鐮刀狀，降低了它們的彈性和攜氧能力。(b) mRNA 作為模板，將遺傳指令（密碼子）從細胞核中的 DNA 攜帶到細胞質中的核糖體。tRNA 起到接頭作用；每個 tRNA 分子的一端攜帶特定的氨基酸，另一端具有特定的反密碼子。tRNA 通過其反密碼子與 mRNA 密碼子之間的互補鹼基配對來解碼 mRNA 序列，確保正確的氨基酸依次添加到生長中的多肽鏈中。

(a) [共4.2分] - 鹼基替換改變了轉錄的 mRNA 中的一個密碼子 (1.2分)。- 導致在翻譯過程中插入不同的氨基酸 (1分)。- 改變多肽鏈的三級結構/摺疊方式 (1分)。- 導致異常血紅蛋白聚合，使紅細胞變形並降低攜氧效率 (1分)。(b) [共3分] - mRNA 將遺傳密碼（密碼子）從 DNA 攜帶到核糖體 (1分)。- tRNA 將特定的氨基酸運送到核糖體 (1分)。- tRNA 的反密碼子與 mRNA 的密碼子配對，以確保氨基酸的正確順序 (11分)。

1. 腎小球的適應性（超濾作用）：
- 入球小動脈管腔比出球小動脈寬，在腎小球中產生高流體靜壓，迫使水分和小分子物質濾出毛細血管。
- 腎小球毛細血管具有微孔（有孔結構），使小分子容易濾過。
- 基底膜作為選擇性屏障，阻止大分子（如血漿蛋白）和血細胞進入腎小囊。
- 腎小囊內壁的足細胞具有過濾裂隙，有助於濾液快速流過。

2. 近曲小管的適應性（選擇性重吸收）：
- 上皮細胞管腔面有大量微絨毛，使重吸收的表面積達到最大。
- 這些細胞中含有大量線粒體，能提供能量（ATP）以主動運輸葡萄糖、氨基酸及礦物質。
- 葡萄糖和氨基酸通過主動運輸被完全重吸收。隨後，水分順著由溶質轉運產生的滲透梯度，通過滲透作用被重吸收。

3. 脫水時的水分調節：
- 血液水勢下降會被下丘腦的滲透壓感受器偵測到。
- 這會刺激腦垂體分泌更多抗利尿激素（ADH）進入血液。
- ADH 增加集合管細胞對水分的通透性。
- 因此，更多水分從濾液中被重吸收到周圍的血管中，從而排出少量且濃縮的尿液。

超濾作用的適應性（最多 4 分）：
- 入球小動脈比出球小動脈寬，在腎小球內產生高血壓。（1 分）
- 有孔的毛細血管壁允許小分子溶質通過。（1 分）
- 基底膜起分子篩作用，阻擋大分子蛋白質及血細胞。（1 分）
- 足細胞具有過濾裂隙，使濾液易於通過。（1 分）

選擇性重吸收的適應性（最多 4 分）：
- 近曲小管上皮細胞的微絨毛增加了表面積。（1 分）
- 豐富的線粒體為主動運輸提供 ATP。（1 分）
- 葡萄糖和氨基酸被完全主動運輸回血液。（1 分）
- 滲透梯度引導水分通過滲透作用被重吸收。（1 分）

水分調節（最多 3 分）：
- 下丘腦偵測到血液水勢低。（1 分）
- 腦垂體分泌更多抗利尿激素（ADH）。（1 分）
- ADH 增加集合管對水的通透性，使更多水分被重吸收。（1 分）

溝通技能（1 分）：
- 清楚且邏輯地呈現生理概念，無重大拼寫或結構錯誤。（1 分）

1. 腎小球的適應性（超濾作用）：
- 入球小動脈管腔比出球小動脈寬，在腎小球中產生高流體靜壓，迫使水分和小分子物質濾出毛細血管。
- 腎小球毛細血管具有微孔（有孔結構），使小分子容易濾過。
- 基底膜作為選擇性屏障，阻止大分子（如血漿蛋白）和血細胞進入腎小囊。
- 腎小囊內壁的足細胞具有過濾裂隙，有助於濾液快速流過。

2. 近曲小管的適應性（選擇性重吸收）：
- 上皮細胞管腔面有大量微絨毛，使重吸收的表面積達到最大。
- 這些細胞中含有大量線粒體，能提供能量（ATP）以主動運輸葡萄糖、氨基酸及礦物質。
- 葡萄糖和氨基酸通過主動運輸被完全重吸收。隨後，水分順著由溶質轉運產生的滲透梯度，通過滲透作用被重吸收。

3. 脫水時的水分調節：
- 血液水勢下降會被下丘腦的滲透壓感受器偵測到。
- 這會刺激腦垂體分泌更多抗利尿激素（ADH）進入血液。
- ADH 增加集合管細胞對水分的通透性。
- 因此，更多水分從濾液中被重吸收到周圍的血管中，從而排出少量且濃縮的尿液。

超濾作用的適應性（最多 4 分）：
- 入球小動脈比出球小動脈寬，在腎小球內產生高血壓。（1 分）
- 有孔的毛細血管壁允許小分子溶質通過。（1 分）
- 基底膜起分子篩作用，阻擋大分子蛋白質及血細胞。（1 分）
- 足細胞具有過濾裂隙，使濾液易於通過。（1 分）

選擇性重吸收的適應性（最多 4 分）：
- 近曲小管上皮細胞的微絨毛增加了表面積。（1 分）
- 豐富的線粒體為主動運輸提供 ATP。（1 分）
- 葡萄糖和氨基酸被完全主動運輸回血液。（1 分）
- 滲透梯度引導水分通過滲透作用被重吸收。（1 分）

水分調節（最多 3 分）：
- 下丘腦偵測到血液水勢低。（1 分）
- 腦垂體分泌更多抗利尿激素（ADH）。（1 分）
- ADH 增加集合管對水的通透性，使更多水分被重吸收。（1 分）

溝通技能（1 分）：
- 清楚且邏輯地呈現生理概念，無重大拼寫或結構錯誤。（1 分）

(a)
- 在炎熱的環境中，汗液蒸發是散熱的主要機制。（1分）
- 在狀況 II 下，高相對濕度顯著降低了汗液蒸發的速率，因為皮膚與空氣之間的總水蒸氣壓梯度很小。（1分）
- 因此，狀況 II 中的蒸發散熱效率遠低於狀況 I（在狀況 I 中，乾燥空氣使汗液能迅速蒸發）。（1分）
- 結果，體內積聚了更多的代謝熱，導致核心體溫更迅速地升高。（1分）

(b)
(i)
- 下丘腦中的體溫調節中樞／熱受體直接感應流經大腦的血液溫度的升高。（1分）
- 皮膚中的熱受體也會將神經衝動傳送至下丘腦。（1分）
- 下丘腦整合這些信號後，通過交感神經系統向汗腺傳送神經衝動，刺激汗液分泌。（1分）
(ii)
- 汗液相對於血漿是低滲的，因此排汗導致的水分流失大於溶質流失，從而使血漿滲透壓上升。（1分）
- 血漿滲透壓的升高刺激了下丘腦中的滲透壓感受器。（1分）
- 這會觸發下丘腦刺激垂體後葉釋放更多的抗利尿激素 (ADH) 進入血液。（1分）
- ADH 增加了腎單位中收集管（及遠曲小管）對水分的通透性。（1分）
- 更多水分被重吸收回血液中，從而產生少量且濃縮的尿液，以保留體內水分。（1分）

(c)
(i)
- 血漿量減少會導致總血容量下降，從而減少靜脈回心血量。（1分）
- 這降低了心室舒張末期容積，從而降低了每搏輸出量。（1分）
- 由於心輸出量是每搏輸出量與心率的乘積，每搏輸出量的下降會傾向於降低心輸出量。（1分）
- 血容量和心輸出量的減少共同導致血壓下降。（1分）
(ii)
- 血壓下降會被頸動脈竇和主動脈弓的壓力感受器偵測到。（1分）
- 這些感受器向延髓的心血管中樞發送較少的神經衝動。（1分）
- 心血管中樞做出反應，增加交感神經活性並減少副交感神經活性，作用於心臟和血管。（1分）
- 這會增加心率（及心肌收縮力），並導致非重要器官（如消化道和腎臟）的小動脈收縮，從而增加外周總阻力以恢復血壓。（1分）

甲部 (a) [共 4 分]:
- 汗液蒸發是關鍵：1 分
- 高濕度對蒸發梯度的影響：1 分
- 比較兩者的散熱效率：1 分
- 代謝熱的積聚：1 分

乙部 (b)(i) [共 3 分]:
- 下丘腦中的核心熱受體：1 分
- 來自皮膚熱受體的輸入：1 分
- 通過交感神經輸出至汗腺：1 分

乙部 (b)(ii) [共 5 分]:
- 排汗增加血漿滲透壓：1 分
- 滲透壓感受器的偵測：1 分
- 垂體分泌 ADH：1 分
- 增加收集管的通透性：1 分
- 水分重吸收與尿液濃縮：1 分

丙部 (c)(i) [共 4 分]:
- 血漿流失減少靜脈回心血量：1 分
- 每搏輸出量減少：1 分
- 心輸出量降低：1 分
- 血壓下降：1 分

丙部 (c)(ii) [共 4 分]:
- 壓力感受器的偵測：1 分
- 延髓心血管中樞的反應：1 分
- 交感／副交感神經平衡轉移：1 分
- 心率增加與血管收縮：1 分

(a)
- 分離：分離病毒遺傳物質。若是 RNA 病毒，先利用逆轉錄酶進行逆轉錄以合成 cDNA。（1分）
- 變性：將 PCR 混合物加熱（\(94-98^\circ\text{C}\)），使雙鏈 DNA 模板解鏈為單鏈。（1分）
- 退火與引物：降溫（\(50-65^\circ\text{C}\)）使引物與目標基因兩側的特異性互補序列結合，為 DNA 合成提供 3'-OH 起始端。（1分）
- 延伸與 Taq 聚合酶：升溫（\(72^\circ\text{C}\)）進行延伸。具耐熱性的 Taq 聚合酶藉由添加游離的脫氧核苷三磷酸 (dNTPs) 來合成互補 DNA 鏈。（1分）
- 循環：重複上述步驟多個循環，以呈指數級擴增目標基因。（1分）

(b)
(i)
- 使用相同的限制性核酸內切酶切割質粒載體和目標基因。（1分）
- 這會在兩種 DNA 分子上產生互補的黏性末端。（1分）
- 將切開的質粒和目標基因混合，使其黏性末端進行鹼基互補配對。（1分）
- 加入 DNA 連接酶以催化磷酸二酯鍵的形成，共價連接糖－磷酸骨架，構建重組質粒。（1分）
(ii)
- 將植物細胞培養在含有卡那黴素的營養培養基上。（1分）
- 成功轉化的細胞含有重組質粒（因而含有卡那黴素抗性基因），能夠存活並繁殖。（1分）
- 未轉化的細胞因缺乏該基因而被卡那黴素殺死，從而實現篩選。（1分）

(c)
(i)
- 株系 A 轉化不成功（目標基因未成功整合），因此沒有可用於擴增的模板。（2分）
- （或）株系 A 的 DNA 提取失敗，或提取出的 DNA 已降解。（2分）
(ii)
- \(1.2\text{ kb}\) 的條帶代表被擴增的目標基因。（1分）
- \(0.5\text{ kb}\) 的條帶可能是由於引物非特異性結合到基因組中其他具相似序列的位點，或轉基因在整合時發生了部分缺失／重排。（1分）

(d)
- 生態風險：轉基因生菜的花粉可能傳播（基因流）到野生近緣種或鄰近的有機生菜田，導致基因污染或破壞本地生態平衡。（2分）
- 生物倫理關注點：非目標動物或人類可能無意中食用含疫苗的生菜（例如與普通食材混淆），可能導致過度接種、過敏反應或產生免疫耐受。（2分）

甲部 (a) [共 5 分]:
- cDNA 合成步驟（如適用）：1 分
- 變性溫度及效果：1 分
- 退火與引物的作用：1 分
- 延伸與 Taq 聚合酶的作用：1 分
- 指數級循環解釋：1 分

乙部 (b)(i) [共 4 分]:
- 使用相同的限制酶：1 分
- 產生相容／黏性末端：1 分
- 末端的互補鹼基配對：1 分
- DNA 連接酶連接骨架：1 分

乙部 (b)(ii) [共 3 分]:
- 含有卡那黴素的培養基環境：1 分
- 已轉化細胞的存活：1 分
- 未轉化細胞的死亡：1 分

丙部 (c)(i) [共 2 分]:
- 合理解釋轉化失敗或 DNA 提取失敗：2 分

丙部 (c)(ii) [共 2 分]:
- 正確指出 1.2 kb 條帶含義：1 分
- 合理解釋 0.5 kb 條帶（非特異性結合或缺失）：1 分

丁部 (d) [共 4 分]:
- 清楚解釋生態風險（例如基因流）：2 分
- 清楚解釋生物倫理關注點（例如無意中食用、劑量控制問題）：2 分