108 身心障礙特考四等 衛生技術 生物技術學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查四個分子生物學與基因調控的基本名詞：蛋白質的辨識標籤、染色體末端的保護結構、DNA 中相鄰排列的重複序列，以及不改變 DNA 序列卻能影響基因表現的調控機制。作答時應先給出明確定義，再補充主要功能或應用，並區分容易混淆之處。

解題方法與名詞解析

（一）抗原標記（epitope tag）

抗原標記是指將一段已知、短小且具抗原性的胺基酸序列，透過基因工程接到目標蛋白質上，使目標蛋白質能被特定抗體辨識。常見標記包括 His-tag、FLAG-tag、HA-tag 與 Myc-tag。

研究者可利用對應抗體進行免疫偵測、免疫沉澱或親和純化，以追蹤、分析或分離目標蛋白質。標記通常接在蛋白質的胺基端或羧基端；設計時須避免影響目標蛋白質的摺疊、定位或功能。

掌握重點： epitope tag 是加在目標蛋白質上的「可供抗體辨識的標籤」，不是目標蛋白質本身天然具有的抗原。

（二）端粒（telomere）

端粒是線性染色體末端的特殊核酸與蛋白質結構。真核生物的端粒通常由短 DNA 序列串聯重複而成，並與端粒結合蛋白形成保護性結構。

端粒可防止染色體末端被細胞誤認為 DNA 斷裂處，減少末端遭降解、彼此融合或引發不適當 DNA 修復的情形。由於 DNA 複製機制的限制，線性染色體末端在細胞分裂時可能逐漸縮短；端粒酶可延長端粒，在生殖細胞、部分幹細胞及許多癌細胞中具有重要作用。

掌握重點： 端粒位於染色體末端，兼具末端保護與維持染色體完整性的功能；端粒酶負責延長端粒 DNA。

（三）串聯重複序列（tandem repeat sequence）

串聯重複序列是指 DNA 上某一段序列以相鄰、連續的方式重複排列，重複單位之間沒有其他非重複序列插入。例如：

其中「ATG」為重複單位。依重複單位長度與重複次數，可分為衛星 DNA、小衛星 DNA（minisatellite）及微衛星 DNA（microsatellite）等類型。

核心觀念

引子（primer）是能與目標 DNA 模板互補配對的短核酸片段，通常為單股 DNA。在 PCR 中，引子提供 DNA 聚合酶延伸所需的 3′-OH 端，並決定擴增片段的兩端位置與範圍。

PCR 通常使用一對引子：

• 正向引子（forward primer）：與目標區段上游一股 DNA 互補，延伸方向朝向目標區段。
• 反向引子（reverse primer）：與目標區段下游另一股 DNA 互補，延伸方向也朝向目標區段。

兩個引子分別界定擴增片段的邊界；只有兩端都能正確配對並供聚合酶延伸，目標片段才能有效擴增。

解題方法與設計因素

本題的切入點是：引子必須能正確辨認目標序列、在適當溫度下穩定配對，並讓聚合酶朝欲擴增區域延伸。設計時應考量下列因素：

1. 引子長度 常用約 18–25 個核苷酸。長度太短，較容易與基因組中其他位置配對，降低專一性；太長則可能使退火溫度過高，也較容易形成次級結構。

2. GC 含量 通常約 40–60% 較合適。GC 含量過低，雙股配對較不穩定；過高則可能使引子與模板結合過強，增加非專一性結合或難以解鏈的情形。

3. 熔解溫度（$T_m$）與退火溫度 一對引子的 $T_m$ 應相近，實務上常以差異不超過約 2–3°C 為原則，並配合 PCR 退火溫度設定。兩者 $T_m$ 差距過大，可能造成其中一支引子退火效率不佳，導致產量下降或非專一性產物增加。簡化估算式為：

$T_m \approx 2(A+T)+4(G+C)\ ^\circ\mathrm{C}$

此式適合快速估算；實際設計應依引子序列與反應條件採用適當計算方式。

核心觀念

本題考查免疫球蛋白的典型結構，以及以抗原製備專一性抗體的基本流程。

免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）通常由兩條相同的重鏈與兩條相同的輕鏈組成，形成類似英文字母 Y 的四聚體。鏈與鏈之間以二硫鍵連結；各鏈又可分為胺基酸序列較保守的恆定區（constant region, C）與序列變異較大的可變區（variable region, V）。重鏈與輕鏈的可變區共同形成抗原結合位，具有專一性辨識抗原的能力。此典型結構是判斷 B 蛋白是否具有免疫球蛋白特徵的重要依據。

（一）B 蛋白可能具有的免疫球蛋白結構特性

1. 四條多胜肽鏈組成 Y 字形結構：由兩條相同重鏈及兩條相同輕鏈組成，即 $H_2L_2$。
2. 鏈間二硫鍵連結：重鏈彼此之間、以及重鏈與輕鏈之間，通常以二硫鍵維持整體結構。
3. 含有可變區與恆定區：可變區（V）位於抗原結合端，胺基酸序列差異較大；恆定區（C）較保守，並與免疫球蛋白類別及效應功能相關。
4. 具有免疫球蛋白摺疊結構域：蛋白序列或結構預測可辨識出典型的免疫球蛋白摺疊（immunoglobulin fold），常見特徵為由反平行 β 摺板構成的結構域，並由二硫鍵穩定。
5. 具有專一性抗原結合部位：重鏈與輕鏈的可變區共同形成抗原結合位；完整免疫球蛋白通常具有兩個相同的抗原結合位。

（二）備製可與 B 蛋白專一性結合之抗體

1. 取得並製備 B 蛋白抗原 純化 B 蛋白，確認其純度與完整性。若 B 蛋白難以大量取得，可選取其具代表性的片段或合成胜肽作為抗原；小分子胜肽通常需與載體蛋白偶聯，以提高免疫原性。

2. 選擇免疫方式與佐劑 將 B 蛋白或其抗原片段與佐劑混合，以增強免疫反應。依研究目的選擇動物作為免疫宿主，常見如兔或小鼠；若要製備單株抗體，則使用小鼠免疫後進行後續細胞融合流程。

核心觀念

本題考查三個概念：寡核酸定點突變如何在指定位置改變基因序列、半胱胺酸殘基如何形成雙硫鍵，以及雙硫鍵如何提升蛋白質的構形穩定性。題目設定的重點是：在蛋白質 A 的特定位置導入兩個半胱胺酸，使其側鏈之間形成新的雙硫鍵，以提高蛋白質在高溫下維持正常構形與功能的能力。

解題方法

先由基因工程步驟判斷突變方式：寡核酸定點突變是利用含有目標鹼基變化的寡核苷酸，引導基因在指定位置改變序列。接著連結胺基酸化學性質：半胱胺酸側鏈含有巰基，兩個巰基氧化後可形成共價雙硫鍵。最後由蛋白質結構推論功能：雙硫鍵可限制多肽鏈的相對位置，穩定蛋白質構形，降低高溫造成的變性風險。

（一）寡核酸定點突變技術

寡核酸定點突變（oligo-directed site mutagenesis）是一種在已知基因序列的特定位置，藉由設計含有預定鹼基改變的短單股寡核苷酸，引入指定突變的技術。

操作概念如下：

1. 設計與目標基因相應區域互補的寡核苷酸；其中一個或數個鹼基刻意改變，使其與原序列不完全相同。
2. 使寡核苷酸與含有目標基因的單股 DNA 模板雜合。
3. 以 DNA 聚合酶延伸並合成含突變的 DNA 鏈，再將其轉入細胞複製、篩選。
4. 篩選並確認帶有預定突變的基因。

本題中，研究者將 A 基因的兩個密碼子改成編碼半胱胺酸的密碼子，因此可在蛋白質指定位置置換胺基酸，供後續形成新的雙硫鍵。

（二）雙硫鍵及其在蛋白質結構中的特性

雙硫鍵（disulfide bond）是兩個半胱胺酸殘基側鏈上的巰基（$-\mathrm{SH}$）經氧化後形成的共價鍵，產物稱為胱胺酸（cystine）。其反應可表示為：

核心觀念

本題比較兩類幹細胞的來源、分化潛能、培養與應用限制。幹細胞的共同特徵是具有自我更新能力，並能分化為一種或多種特化細胞。題幹所說的「無限分化」較精確地應理解為幹細胞具有不同程度的分化潛能；胚胎幹細胞的分化範圍通常廣於成體幹細胞。

比較與解題方法

作答時可依序比較「來源、分化能力、自我更新、倫理與臨床應用」，並指出兩者的共同點。