115 高普考高考三級 動物技術 動物生理學與解剖學 考古題詳解
第 一、 題25 分
詳述哺乳動物運動神經元的神經衝動作用到骨骼肌細胞收縮所發生的系列過程。
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核心觀念
本題考查「興奮—收縮耦合」(excitation–contraction coupling):運動神經元的動作電位如何在神經肌肉接合處引發骨骼肌細胞膜興奮,再經由肌漿網釋放鈣離子,使肌絲滑動而收縮。作答須依序交代神經末梢傳遞、肌膜動作電位、鈣離子調控,以及肌小節收縮的分子機制。
解題方法:依訊號傳遞順序作答
一、運動神經末梢釋放乙醯膽鹼
運動神經元的動作電位抵達神經末梢,使突觸前膜去極化,開啟電壓控制型鈣離子通道。鈣離子流入神經末梢後,促使含有乙醯膽鹼(acetylcholine, ACh)的突觸小泡與突觸前膜融合,將 ACh 以胞吐作用釋放至突觸間隙。
二、終板電位引發肌膜動作電位
ACh 擴散至運動終板,與肌膜上的菸鹼型乙醯膽鹼受體結合。受體通道開啟後,鈉離子主要流入、鉀離子少量流出,產生局部去極化的終板電位。當去極化達到閾值,鄰近肌膜上的電壓控制型鈉離子通道開啟,形成並傳導肌細胞動作電位。
ACh 隨後由乙醯膽鹼酯酶分解,終止對受體的持續刺激;分解產物膽鹼可再被神經末梢回收利用。
三、肌膜興奮傳入肌纖維內部
肌細胞動作電位沿肌膜傳播,並進入橫小管(T 管),使肌纖維內部也能迅速受到興奮。T 管膜上的電壓感受器(二氫吡啶受體,DHPR)感受到膜電位變化,進而促使肌漿網終池膜上的雷恩尼受體(RyR)開啟。
四、肌漿網釋放鈣離子
RyR 開啟後,肌漿網內儲存的鈣離子大量釋放至肌漿,使肌漿中的鈣離子濃度上升。鈣離子是連結肌膜興奮與肌絲收縮的關鍵訊號。
五、鈣離子啟動肌絲滑動
鈣離子與細肌絲上的肌鈣蛋白 C(troponin C)結合,使肌鈣蛋白構形改變,帶動原肌球蛋白移開原先遮蔽的肌動蛋白結合位點。
第 二、 題25 分
神經細胞可分泌哪些主要的神經傳導物質?各有何功能?
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核心觀念
神經傳導物質是神經元在突觸前端釋放的化學訊息,與突觸後細胞的受體結合後,改變其膜電位或細胞活動。神經元可依所釋放的物質分類,例如膽鹼性神經元釋放乙醯膽鹼,麩胺酸性神經元釋放麩胺酸。
題目問「主要」神經傳導物質及功能,作答時可按化學類別列出代表物質,再說明其主要生理作用。須注意,物質的作用效果也取決於受體種類與所在組織;同一種傳導物質不一定在所有突觸都只產生興奮或抑制作用。
解題方法
依「胺基酸類、乙醯膽鹼、單胺類、神經胜肽及其他」整理,涵蓋中樞神經與周邊神經系統的代表性物質。每項以主要作用作答,並以興奮性或抑制性傳導作為理解骨架。
主要神經傳導物質及功能
| 類別 | 神經傳導物質 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 胺基酸類 | 麩胺酸(glutamate) | 中樞神經系統最重要的興奮性傳導物質,參與突觸傳遞、學習與記憶;過量作用會造成神經細胞興奮毒性。 |
| 胺基酸類 | γ-胺基丁酸(GABA) | 哺乳類腦部主要抑制性傳導物質,降低神經元興奮性,參與睡眠、焦慮與動作控制。 |
| 胺基酸類 | 甘胺酸(glycine) | 脊髓與腦幹的重要抑制性傳導物質,參與反射與運動神經迴路的調節。 |
| 膽鹼類 | 乙醯膽鹼(acetylcholine, ACh) | 在神經肌肉接合處促使骨骼肌收縮;亦參與自主神經傳導、注意力、學習與記憶。副交感神經節後神經元常以乙醯膽鹼傳遞訊息。 |
| 單胺類 | 多巴胺(dopamine) | 參與自主運動控制、動機、獎賞、情緒與學習。 |
| 單胺類 | 正腎上腺素(norepinephrine; |
第 三、 題25 分
詳述單胃哺乳動物於吸收期(absorptive state)與後吸收期(postabsorptive state)有機營養物質於消化系統與各代謝組織的能量代謝途徑。
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核心觀念
本題考查單胃哺乳動物在「餐後吸收期」與「兩餐之間的後吸收期」,如何依據營養物質供應與胰島素、升糖素的變化,在腸道、肝臟、骨骼肌、脂肪組織及其他器官之間分配燃料。
- 吸收期(absorptive state):進食後,消化道吸收的葡萄糖、胺基酸及脂質進入血液或淋巴,胰島素上升、升糖素相對下降。代謝重點是利用營養物質供能,並將多餘能量儲存為肝醣、肌肉肝醣及三酸甘油酯。
- 後吸收期(postabsorptive state):腸道吸收已告一段落,身體需動員儲存燃料維持血糖及組織供能。胰島素下降、升糖素相對上升,肝臟輸出葡萄糖,脂肪組織分解三酸甘油酯釋出脂肪酸與甘油。
**「有機營養物質」**主要指醣類、脂質與蛋白質。答題時要同時說明它們在消化系統中的吸收,以及進入主要代謝組織後的去向。
解題方法
依照「消化道吸收 → 血液或淋巴運輸 → 組織利用或儲存」的方向,分別整理兩種生理狀態;每種狀態再依醣類、脂質、蛋白質及主要組織說明。核心比較是:吸收期以營養物質流入及合成、儲存為主;後吸收期以肝臟供糖及脂肪動員為主。
詳解
一、吸收期:營養物質進入並儲存
1. 消化系統與營養物質運輸
- 醣類:澱粉等醣類經消化成單醣,主要是葡萄糖,經小腸吸收後由門脈送至肝臟。
- 蛋白質:蛋白質經消化成胺基酸及小分子胜肽,在小腸吸收後經門脈進入肝臟。
- 脂質:膳食脂質經消化形成脂肪酸及單酸甘油酯,於小腸上皮細胞內重新合成三酸甘油酯,包裝為乳糜微粒,主要先經淋巴進入體循環。乳糜微粒中的三酸甘油酯經脂蛋白脂肪酶水解後,脂肪酸可進入脂肪組織或肌肉。
2. 肝臟
- 葡萄糖進入肝細胞後,可經糖解作用氧化供能;肝細胞也可將葡萄糖合成肝醣,或在醣類供應充足時經糖解作用及脂肪酸合成,轉為脂質。
- 胺基酸用於合成肝臟蛋白質及其他含氮物質;過量胺基酸不能以蛋白質形式大量儲存,會先脫胺,碳骨架再進入能量代謝、糖質新生或脂肪合成等途徑,氮則主要轉為尿素排出。
- 胰島素促進肝醣及脂質合成,並抑制肝臟葡萄糖輸出。
3. 骨骼肌
- 胰島素促進葡萄糖進入肌細胞。葡萄糖可經糖解及有氧氧化供能,也可合成肌肉肝醣,供肌肉自身活動使用。
- 胺基酸可用於肌肉蛋白質合成,支持蛋白質更新與組織修復。
- 肌肉可氧化脂肪酸供能;肌肉肝醣主要供肌肉自身使用,不能直接轉成游離葡萄糖供其他器官維持血糖。
4. 脂肪組織
- 胰島素促進葡萄糖進入脂肪細胞。葡萄糖可供能,也可提供三酸甘油酯合成所需的甘油骨架。
- 乳糜微粒及肝臟輸出的脂蛋白所攜帶的三酸甘油酯,經脂蛋白脂肪酶水解後,脂肪酸進入脂肪細胞並重新酯化,形成三酸甘油酯儲存。
- 胰島素抑制脂肪分解,使脂肪組織較偏向儲存能量。
5. 其他組織
心臟等氧化代謝旺盛的組織可利用葡萄糖及脂肪酸供能;紅血球缺乏粒線體,主要以糖解作用取得能量,並產生乳酸。
二、後吸收期:動員儲能以維持血糖與供能
1. 消化系統與激素調控
第 四、 題25 分
詳述哺乳動物消化系統之胃部上皮細胞與小腸上皮細胞的種類與功能(不分物種常見細胞)。
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核心觀念
本題考查哺乳動物胃與小腸黏膜上皮的細胞種類、分布位置及生理功能。作答時應同時涵蓋兩類細胞:一是形成黏膜屏障、分泌消化液或吸收養分的細胞;二是調節消化功能、維持上皮更新或參與免疫防禦的細胞。
胃上皮形成胃小凹並深入形成胃腺;小腸上皮則覆蓋絨毛表面,並向下延伸至腸腺(李伯昆氏隱窩)。不同哺乳動物的胃部構造與細胞分布有差異,以下整理哺乳動物常見的胃腺細胞及小腸上皮細胞。
解題方法
依「上皮屏障與更新、消化分泌、激素調節、吸收與防禦」分類,再按胃與小腸分段說明。每種細胞至少交代其所在位置及主要功能,避免只列名稱而未說明生理作用。
胃部上皮細胞與功能
| 細胞種類 | 常見位置 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 表面黏液細胞 | 覆蓋胃腔表面及胃小凹 | 分泌黏液與碳酸氫根,形成黏液-碳酸氫根屏障,減少胃酸、胃蛋白酶及機械作用對胃黏膜的傷害。 |
| 黏液頸細胞 | 胃腺頸部 | 分泌較稀薄的黏液,潤滑並保護腺體上部;其分泌特性與表面黏液細胞不同。 |
| 壁細胞(泌酸細胞) | 胃腺中上部較常見 | 分泌鹽酸,提供胃蛋白酶原活化及蛋白質變性的酸性環境,並有助抑制部分微生物;另分泌內在因子,供維生素 B₁₂ 在迴腸吸收。 |
| 主細胞(酶原細胞) | 胃腺較深部 | 分泌胃蛋白酶原,經胃酸活化為胃蛋白酶以分解蛋白質;亦可分泌胃脂肪酶,參與脂肪消化。 |
| 腸內分泌細胞 | 胃腺內,依細胞種類分布於不同部位 | 分泌激素或旁分泌物,調節胃酸分泌、胃運動及消化活動。常見種類如下。 |
| — G 細胞 | 以胃竇部為主 | 分泌胃泌素,促進胃酸分泌及胃黏膜生長,也可促進胃運動。 |
| — D 細胞 | 胃竇部及胃體等處 | 分泌體抑素,抑制胃泌素及胃酸分泌,形成負向調節。 |
| — ECL 細胞 | 胃體、胃底腺區 | 分泌組織胺,刺激壁細胞分泌鹽酸。 |
| 幹細胞/增殖細胞 | 胃腺峽部及頸部附近 | 不斷增殖並分化,補充表面黏液細胞及胃腺細胞,使胃上皮得以更新並修復損傷。 |
壁細胞受胃泌素、組織胺及乙醯膽鹼等訊號調節;體抑素則具有抑制作用。作答時應將壁細胞的「鹽酸」與「內在因子」兩項功能一併寫出。
小腸上皮細胞與功能
| 細胞種類 | 常見位置 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 吸收細胞(腸上皮細胞、enterocyte) | 覆蓋小腸絨毛表面,頂端具微絨毛 | 微絨毛形成刷狀緣,增加吸收面積並帶有消化酵素;吸收醣類、胺基酸、脂肪消化產物、水分、電解質及維生素等,再將養分送入血液或淋巴。 |
| 杯狀細胞 | 絨毛及腸腺上皮中 | 分泌黏液,潤滑腸腔並保護上皮,亦有助隔離腸腔內容物與黏膜表面。 |