112 調查局特考三等 醫學鑑識組 分子生物學 考古題詳解
第 一 題
(一) RNA 的哪個特性可以增進其雙股鹼基配對的形成？（5 分）
(二) RNA 鏈可透過鹼基配對形成哪些雙股的構造？請寫出五種雙股構造的名稱及畫出其結構。（20 分）
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核心觀念
RNA 通常是單股核酸。同一條 RNA 上彼此互補的序列，可以折回來形成分子內鹼基配對；不同 RNA 鏈之間也能互補配對。RNA 因此能形成局部雙股區域，並進一步摺疊成多種二級結構。
鹼基配對以 A–U、G–C 為主，也可出現 G–U 搖擺配對。RNA 的核糖具有 2′-OH，使雙股 RNA 通常採取 A 型螺旋構形；不過，促成 RNA 分子內配對的關鍵，是單股鏈上存在互補序列，能彼此接近並配對。
解題方法
作答時先指出 RNA 單股的特性如何讓同一條鏈折回配對，再列出常見的雙股區域與二級結構。圖中的 │ 表示配對鹼基形成的雙股區段；未配對的字母或彎折處表示環、凸起或分支。
五種常見構造
1. 雙股莖部（stem）
兩段互補序列連續配對，形成 RNA 二級結構的基本雙股區段。
5′—G C A U G—3′
│ │ │ │ │
3′—C G U A C—5′
2. 髮夾環（hairpin loop）
單股 RNA 折回後，兩側互補序列形成莖部，末端未配對區形成髮夾環。
5′—G C A—┐
│ │ │ │
3′—C G U—┘
↑
髮夾環
3. 凸起環（bulge loop）
莖部一側有一個或數個未配對核苷酸，形成單側凸起。
5′—G C A U G—3′
│ │ │ │
3′—C G—A—U C—5′
↑
凸起區
第 二 題
(一) 真核細胞含有哪五種最常見的組蛋白（histone）？（5 分）
(二) 請說明這五種組蛋白的特性及其功用。（10 分）
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核心觀念
真核細胞最常見的五種組蛋白為 H1、H2A、H2B、H3、H4。組蛋白富含帶正電的離胺酸（lysine）與精胺酸（arginine），可與帶負電的 DNA 結合，協助 DNA 包裝成染色質，並參與基因表現調控。
解題方法
依組蛋白在核小體中的位置與作用分類：
- 核心組蛋白：H2A、H2B、H3、H4，各兩個組成核小體核心八聚體。
- 連接組蛋白：H1，結合核小體外圍的連接 DNA，協助染色質進一步摺疊。
作答時先列出五種名稱，再逐一說明是否屬於核心組蛋白、主要結合位置及功能。
五種組蛋白的特性及功用
- H2A
- 屬於核心組蛋白，與 H2B 配對形成二聚體。
- 兩個 H2A–H2B 二聚體與 H3–H4 四聚體共同構成核小體核心八聚體的一部分。
- 參與核小體組裝與染色質結構維持；其變異型亦可參與 DNA 損傷反應及轉錄調控。
- H2B
- 屬於核心組蛋白，與 H2A 配對形成二聚體。
- H2A–H2B 二聚體位於核小體核心結構外側，協助 DNA 繞附並穩定核小體。
- 組蛋白尾端可接受化學修飾，影響染色質狀態及基因表現。
- H3
- 屬於核心組蛋白，與 H4 形成異源二聚體；兩組 H3–H4 二聚體先組成四聚體。
- H3–H4 四聚體是核小體核心的重要骨架，參與 DNA 包裝。
第 三 題
DNA 修復（DNA repair）是細胞針對 DNA 受損後的反應。
(一) 針對不同的 DNA 損傷，請說明常見的 DNA 修復有哪六種？（12 分）
(二) 其中，哪一種機制在修復過程中最有可能出錯（error prone）？（3 分）
(三) 並請說明這種機制容易出錯的原因為何？（5 分）
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核心觀念
本題考查細胞如何依 DNA 損傷的型態，選用不同修復途徑。常見的六種機制為：
- 直接修復（direct repair／direct reversal）
- 鹼基切除修復（base excision repair, BER）
- 核苷酸切除修復（nucleotide excision repair, NER）
- 錯配修復（mismatch repair, MMR）
- 同源重組修復（homologous recombination, HR）
- 非同源末端接合（non-homologous end joining, NHEJ）
其中，NHEJ 修復雙股 DNA 斷裂時不需依靠同源模板，通常被視為容易造成序列改變的途徑。
解題方法
先依損傷尺度分類：單一鹼基的化學改變、造成 DNA 螺旋扭曲的大片段損傷、複製時產生的錯配，以及雙股 DNA 斷裂。再將各類損傷配對到修復機制，最後比較雙股斷裂修復中的 HR 與 NHEJ，說明何者較容易出錯及原因。
（一）六種常見 DNA 修復機制
| 修復機制 | 常見處理對象與方式 |
|---|---|
| 直接修復（direct repair） | 直接逆轉特定化學損傷，不必切除一段 DNA 再重新合成。例如光復活酶可修復紫外線造成的嘧啶二聚體；烷基轉移酶可移除特定烷基化損傷。 |
| 鹼基切除修復（BER） | 修復小型、通常不致 DNA 雙股螺旋明顯扭曲的鹼基損傷，例如氧化、脫胺、烷基化。DNA 糖基化酶辨識並移除受損鹼基，再經切除、DNA 聚合酶補入正確核苷酸及連接酶封口。 |
| 核苷酸切除修復（NER） | 修復造成螺旋結構明顯扭曲的較大型損傷，例如紫外線造成的嘧啶二聚體、 bulky adduct。修復蛋白切除含損傷的一小段 DNA，再以未受損股為模板補合。 |
| 錯配修復（MMR） | 修復 DNA 複製後留下的錯配鹼基，以及小型插入／缺失環。 |
第 四 題
請敘述核糖體（ribosome）在蛋白質合成過程中所扮演的角色。（12 分）
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核心觀念
核糖體是蛋白質合成的場所，也是將信使 RNA（mRNA）上的核苷酸序列轉譯為多肽胺基酸序列的分子機器。它由核糖體 RNA（rRNA）與蛋白質組成，分為大次單元與小次單元；原核生物的核糖體為 70S（30S 與 50S 次單元），真核生物的細胞質核糖體為 80S（40S 與 60S 次單元）。
核糖體的主要角色包括：辨讀 mRNA 密碼子、定位攜帶胺基酸的轉運 RNA（tRNA）、催化胜肽鍵形成，以及沿 mRNA 移動以延長多肽鏈。核糖體上的肽基轉移酶活性主要由大次單元的 rRNA 負責，因此核糖體也屬於核酶（ribozyme）。
解題方法
依蛋白質合成的「起始、延長、終止」三階段說明核糖體的功能，並交代核糖體如何確保 mRNA 密碼子與 tRNA 反密碼子配對，再將胺基酸依序連接。作答時以核糖體的結構、辨讀功能、催化功能及移動功能為主軸，即可完整呈現其在轉譯中的角色。
核糖體在蛋白質合成各階段的角色
一、起始：組裝轉譯複合體
小次單元先與 mRNA 結合，辨認起始位置；起始 tRNA 的反密碼子與起始密碼子配對，通常起始密碼子為 AUG。隨後大次單元加入，形成完整核糖體。起始 tRNA 位於核糖體的 P 位（peptidyl site），準備接受後續胺基酸。
二、延長：辨讀密碼子並形成胜肽鍵
核糖體具有三個主要 tRNA 結合位點：
- A 位（aminoacyl site）：接納與下一個 mRNA 密碼子相配對的胺醯 tRNA。
- P 位（peptidyl site）：承載正在延長的多肽鏈。
第 五 題
除了基本的鹼基配對之外，還有哪三個機制可以幫忙確認密碼子（codon）及反密碼子（anticodon）之間的配對是正確的？（18 分）
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核心觀念
題目考的是翻譯延長階段，核糖體如何確認進入 A 位點的胺醯化 tRNA，其反密碼子與 mRNA 密碼子正確配對。除鹼基互補性外，核糖體還會透過結構辨識與分階段篩選，提高選擇的準確度。
解題方法
可依「辨認配對幾何形狀、配對後構形改變、GTP 水解後再篩選」三個步驟作答：
- 辨認配對幾何形狀：小次單元解碼中心的保守核糖體 RNA 鹼基會檢查密碼子與反密碼子形成的雙股螺旋幾何形狀。正確的 Watson–Crick 配對形狀較能符合解碼中心的辨認條件；此檢查對密碼子的前兩個位置尤其嚴格。
第 六 題
請列舉兩種可以標示細胞內粒線體分布位置的染色法。（10 分）
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核心觀念
本題考細胞學中辨認粒線體位置的染色法。作答列出兩種方法，並指出染色適用情境或顯色原理即可。常見答案包括活體染色的 詹納斯綠 B（Janus green B），以及螢光染色的 羅丹明 123（Rhodamine 123）。
解題方法