114 調查局特考三等 醫學鑑識組 生物化學 考古題詳解

核心觀念

蛋白質分析要先分清楚三個問題：濃度是樣品中有多少蛋白質；分子量是蛋白質或其亞基的質量；結構則依序描述胺基酸排列、局部構形、單一多肽鏈的三維摺疊，以及多條多肽鏈的組合方式。分析方法要配合所問的層次：測濃度通常讀取吸光值或比色反應；估分子量通常比較電泳遷移率；解出高解析度三維結構則常用 X 光晶體學、核磁共振或冷凍電子顯微鏡。

（一）說明二種可以測定蛋白質濃度的方法（8 分）

方法一：Bradford 法

Bradford 法利用考馬斯亮藍 G-250（Coomassie Brilliant Blue G-250）與蛋白質結合後的吸收光譜變化測定濃度。染料與蛋白質結合後，在 $595\ \mathrm{nm}$ 附近的吸光值增加；在適用的濃度範圍內，吸光值與蛋白質量近似成正比。

實驗時，以已知濃度的標準蛋白質（常用牛血清白蛋白，BSA）製作標準曲線，再將未知樣品的吸光值代入曲線求得濃度。Bradford 法操作快速、靈敏，但不同蛋白質對染料的結合能力不完全相同；界面活性劑等物質也可能干擾測定。

方法二：紫外吸收法（$A_{280}$ 法）

蛋白質中的色胺酸與酪胺酸等芳香族胺基酸會吸收 $280\ \mathrm{nm}$ 的紫外光。若蛋白質純度高，且已知其消光係數，可依 Beer–Lambert 定律計算濃度：

$$A=\varepsilon lc \qquad\Longrightarrow\qquad c=\frac{A}{\varepsilon l}$$

其中 $A$ 為吸光值，$\varepsilon$ 為蛋白質在 $280\ \mathrm{nm}$ 的莫耳消光係數，$l$ 為光徑長，$c$ 為蛋白質莫耳濃度。若未知消光係數，則可用已知濃度標準蛋白質建立標準曲線。

此法不需加入顯色試劑，適合快速測量純化蛋白質；但核酸也會在紫外區吸收，且缺少色胺酸、酪胺酸的蛋白質吸光值偏低，因此樣品純度與胺基酸組成會影響準確性。

解題技巧

回答濃度測定時，寫出「測定原理、讀取訊號、如何由訊號換算濃度」三點即可完整呈現方法。Bradford 法以染料結合顯色為核心；$A_{280}$ 法以芳香族胺基酸吸收紫外光為核心。兩者都可用標準曲線或已知消光係數換算濃度。

（二）說明二種可以決定蛋白質分子量的方法（8 分）

方法一：SDS-PAGE

SDS-PAGE 是以十二烷基硫酸鈉（SDS）處理蛋白質後進行聚丙烯醯胺凝膠電泳。SDS 使蛋白質變性，並大致依蛋白質長度提供相近的負電荷質量比，因此蛋白質在凝膠中的遷移主要受分子大小影響：分子量較小者通常移動較遠。

將未知蛋白質與已知分子量的標準蛋白質（protein ladder）同時電泳，依遷移距離估計未知蛋白質的表觀分子量。常將相對遷移率 $R_f$ 與分子量對數作圖，建立標準曲線：

$$R_f=\frac{\text{蛋白質泳動距離}}{\text{染料前緣泳動距離}}$$

再由未知蛋白質的 $R_f$ 對照曲線推估分子量。一般分析前會加入還原劑，使二硫鍵斷裂；因此還原性 SDS-PAGE 所估得的主要是多肽亞基的表觀分子量，不是天然狀態下整個複合體的分子量。

方法二：質譜法（mass spectrometry）

質譜法將蛋白質或其胜肽離子化，依質荷比（$m/z$）分析離子，再推算分子量。若分析完整蛋白質，可取得完整蛋白質的質量資訊；若先以酵素或化學方法將蛋白質切成胜肽，再分析胜肽質量，可用於蛋白質鑑定、序列分析及翻譯後修飾分析。

質譜法能提供比 SDS-PAGE 更精確的質量資料，但結果會受離子化效率、樣品純度、蛋白質修飾及儀器分析條件影響。

解題技巧

核心觀念

本題考查澱粉的多醣結構，以及澱粉在消化道中由多醣逐步水解成可吸收單醣葡萄糖的過程。解題時依序掌握兩件事：澱粉的兩種主要成分及其鍵結方式；澱粉酶與刷狀緣雙醣酶各自能切開哪些醣苷鍵。

（一）米、麵等食物中澱粉的多醣結構

澱粉是植物儲存葡萄糖的多醣，主要由兩種成分組成：

• 直鏈澱粉（amylose）：由 $\alpha$-D-葡萄糖以 $\alpha(1\rightarrow4)$ 醣苷鍵連接，形成不分枝的鏈狀結構，通常呈螺旋狀。
• 支鏈澱粉（amylopectin）：主鏈以 $\alpha(1\rightarrow4)$ 醣苷鍵連接葡萄糖；約每隔一段鏈長，由 $\alpha(1\rightarrow6)$ 醣苷鍵形成分枝。

兩者的共同特徵是葡萄糖單體以 $\alpha$ 型醣苷鍵連接；差異在於支鏈澱粉具有 $\alpha(1\rightarrow6)$ 分枝點。人體消化酵素可分解澱粉中的這些鍵結，但各種酵素的作用位置不同。

（二）澱粉的消化與吸收

1. 口腔：咀嚼與唾液澱粉酶開始水解

**物理作用：**咀嚼將食物切碎、磨細，增加澱粉與消化液接觸的表面積；唾液使食團濕潤，方便吞嚥。

**酵素作用：**唾液中的 $\alpha$-澱粉酶（salivary $\alpha$-amylase）開始水解澱粉內部的 $\alpha(1\rightarrow4)$ 醣苷鍵，產生較短的多醣、麥芽寡糖及麥芽糖。此酵素不能水解 $\alpha(1\rightarrow6)$ 分枝鍵，因此會留下含分枝的糊精。

2. 胃：攪拌混合，澱粉酶作用逐漸停止

**物理作用：**胃的蠕動與攪拌將食團混合成食糜。

**酵素作用：**胃內酸性環境會使唾液澱粉酶失去活性；胃液沒有負責大量分解澱粉的主要酵素，因此澱粉在胃內的酵素性消化大致停止。食糜進入小腸後，會與胰液及膽汁等消化液混合；膽汁主要幫助脂質消化，並不負責分解澱粉。

3. 小腸：胰澱粉酶與刷狀緣酵素完成水解

**物理作用：**小腸蠕動、分節運動及混合，使食糜與胰液及腸道表面充分接觸，並讓消化產物接近小腸上皮細胞。

酵素作用：

核心觀念

本題比較三類脂質的脂肪酸組成、物理性質、化學反應性、營養功能與過量攝取的生理影響。一般食用脂肪與油脂的主要成分都是三酸甘油酯，由甘油與三個脂肪酸酯化形成；三類的差異主要來自脂肪酸的碳鏈長度、飽和程度及脂肪酸種類。

脂肪酸依雙鍵數可分為：

• 飽和脂肪酸：沒有碳碳雙鍵，例如棕櫚酸、硬脂酸。
• 單元不飽和脂肪酸：有一個雙鍵，例如油酸。
• 多元不飽和脂肪酸：有兩個以上雙鍵，例如亞麻油酸、α-次亞麻油酸、EPA、DHA。

判斷物理性質與化學性質的關鍵，是看脂肪酸的不飽和程度：雙鍵越多，分子排列越不緊密、熔點通常越低；同時越容易氧化。

解題方法

依題目三個小題逐項比較：

1. 先說明三類脂肪主要含有哪些脂肪酸。
2. 再由脂肪酸結構推導常溫狀態、熔點、氧化穩定性及典型化學反應。
3. 最後分別整理其營養貢獻與過量攝取可能造成的影響。

應避免將「動物性脂肪」一概視為全飽和，或將「植物油」一概視為不飽和；這些都是概括趨勢，仍受食物來源影響。

（一）成分、物理性質及化學性質

1. 成分差異

類別	主要脂肪酸組成與特徵
動物性脂肪	通常飽和脂肪酸比例較高，常見棕櫚酸、硬脂酸；也含油酸等不飽和脂肪酸。乳脂及內臟脂肪的組成與肉類脂肪不同，動物性脂肪也含少量膽固醇。
植物性油脂	多數以不飽和脂肪酸為主。橄欖油、芥花油富含油酸；大豆油、玉米油、葵花油等常含較多亞麻油酸；亞麻仁油、紫蘇油含較多 α-次亞麻油酸。一般植物油不含膽固醇，但棕櫚油、椰子油的飽和脂肪酸比例較高。
魚油	以長鏈多元不飽和脂肪酸為特色，尤其是 omega-3 脂肪酸 EPA 與 DHA；脂肪酸組成隨魚種及魚體部位而異。魚肝油另可含維生素 A、D，不能與一般魚體油完全等同。

2. 物理性質差異

• 動物性脂肪：飽和脂肪酸比例較高，脂肪酸鏈較易緊密排列，熔點通常較高，因此牛脂、豬油、奶油常在室溫下呈半固體或固體。
• 植物性油脂：多元或單元不飽和脂肪酸比例較高，雙鍵造成鏈結彎曲、不易緊密排列，熔點通常較低，常溫下多為液體。椰子油、棕櫚油是常見的高飽和植物油例外。
• 魚油：EPA、DHA 的多元不飽和程度高，熔點低，通常在常溫下呈液態，低溫下也較不易凝固。

3. 化學性質差異

• 飽和脂肪酸較多的脂肪：碳鏈沒有雙鍵，不易發生雙鍵加成反應，對氧化較穩定，較不容易酸敗。
• 含不飽和脂肪酸的油脂：雙鍵可進行加氫反應；雙鍵越多，越容易遭氧化而形成過氧化物及後續分解產物，導致油脂酸敗、異味及品質下降。魚油因 EPA、DHA 多元不飽和程度高，氧化敏感性尤其明顯。
• 共同性質：三類油脂的三酸甘油酯都可被酸或酵素水解為甘油及脂肪酸；以鹼水解則可產生甘油與脂肪酸鹽，稱為皂化反應。
• 加工上的影響：不飽和油脂經部分氫化可提高熔點與固態比例；若形成反式脂肪酸，則會增加不利的心血管風險。

（一）結構形式與主要生理功能

核心觀念

維生素 B₆ 是一組彼此相關的化合物，主要包括三種形式：吡哆醇（pyridoxine, PN）、吡哆醛（pyridoxal, PL）及吡哆胺（pyridoxamine, PM）。三者在體內可轉變為磷酸化形式；其中最重要的活性輔酶是磷酸吡哆醛（pyridoxal 5′-phosphate, PLP），另有磷酸吡哆胺（pyridoxamine 5′-phosphate, PMP）。

解題方法與生理功能

作答時先列出三種基本形式，再指出活性輔酶，接著依代謝功能分項說明：

1. **胺基酸代謝：**PLP、PMP 是多種酵素的輔酶，參與胺基酸的轉胺、脫羧、消旋及其他轉化反應。轉胺作用協助胺基酸合成與分解；脫羧作用則可生成神經傳導物質，例如血清素、多巴胺、正腎上腺素、組織胺及 γ-胺基丁酸（GABA）。
2. **血紅素生成：**PLP 參與血基質（heme）合成，因此維生素 B₆ 不足可能影響血紅素形成並導致貧血。
3. **肝醣及醣類代謝：**PLP 是肝醣磷酸化酶的必要輔酶，參與肝醣分解；也參與糖質新生相關代謝。
4. **其他代謝功能：**參與脂質及一碳單位代謝，並與免疫功能、同半胱胺酸代謝及神經系統功能有關。

解題技巧

可用「胺基酸、神經傳導物質、血基質、肝醣」作為主要功能的記憶骨架。作答時務必區分「三種維生素形式」與「主要活性輔酶 PLP」，避免只寫名稱而未說明生理作用。

（二）食物來源、缺乏與過量

核心觀念

（一）細胞中核酸損害的五種來源與結果

核心觀念

核酸損害是指 DNA 或 RNA 的鹼基、糖或磷酸骨架受到化學或物理因素影響，造成結構異常、配對錯誤或鏈斷裂。若損害未在複製或轉錄前修復，可能導致突變、基因表現異常、細胞死亡或癌化。本題重點是將「損害來源」與「典型分子結果」配對說明。

解題方法

可依損害來源分成細胞內自發反應、活性氧、化學物質、紫外線及複製錯誤五類；每一類各舉一至兩種代表性結果，即能完整作答。

損害來源	典型核酸損害與結果
1. 自發性水解反應	嘌呤鹼基脫落造成無鹼基位點（AP site）；胞嘧啶脫胺形成尿嘧啶，若未修復，可能使原本的 $C\cdot G$ 配對轉變為 $T\cdot A$。
2. 活性氧與氧化壓力	活性氧氧化鳥嘌呤形成 8-氧代鳥嘌呤（8-oxoG）；此鹼基可與腺嘌呤錯配，造成 $G\cdot C \rightarrow T\cdot A$ 類型的轉換突變。也可能引起 DNA 單股或雙股斷裂。
3. 化學性烷基化物質	內源或外來烷基化物可使鹼基接上甲基等烷基。例如 $O^6$-甲基鳥嘌呤容易與胸腺嘧啶配對，造成錯配及點突變；烷基化也可能導致鹼基脫落或阻礙複製。
4. 紫外線照射	紫外線可使相鄰嘧啶形成環丁烷嘧啶二聚體（CPD）或 6-4 光產物，扭曲 DNA 雙股結構，阻礙 DNA 複製及 RNA 轉錄。
5. DNA 複製錯誤	DNA 聚合酶錯置鹼基，或在重複序列滑移，可能產生鹼基錯配、插入或缺失；若未修復，會固定成點突變或移碼突變。

解題技巧

作答時要避免只寫「紫外線會造成突變」等過於籠統的描述；應至少寫出一個具體損害產物或鹼基變化，例如「紫外線形成嘧啶二聚體」、「胞嘧啶脫胺形成尿嘧啶」。也要區分損害與後果：損害是分子結構異常，突變則是損害經複製後固定下來的遺傳序列改變。

（二）三種核酸修復分子機制

核心觀念