108 高普考高考三級 生物技術 生物化學 考古題詳解

核心觀念

本題考查蛋白質的紫外光吸收、透析對小分子物質的分離作用、金屬離子作為酵素輔因子的功能，以及蛋白質變性與活性復原。

解題方法

(一) 以 280 nm 測量蛋白質濃度

蛋白質中的芳香族胺基酸會吸收紫外光，主要是色胺酸（Trp）與酪胺酸（Tyr）；苯丙胺酸（Phe）的吸收較弱。測量樣品在 $280\,\mathrm{nm}$ 的吸光值，可估算蛋白質濃度。依比耳－朗伯定律：

其中 $A$ 為吸光值、$\varepsilon$ 為消光係數、$l$ 為光徑長、$c$ 為濃度。若已知該蛋白質的消光係數與光徑長，即可由吸光值換算濃度。此法不需額外加入顯色試劑，但不同蛋白質的芳香族胺基酸含量不同，消光係數也不同，因此需使用適合該蛋白質的消光係數。

(二) 透析後蛋白質 A 恢復活性的原因

透析膜可讓鹽類、金屬離子、受質、抑制劑等小分子通過，蛋白質等大分子則留在膜內。蛋白質 A 純化後未呈現活性，表示活性可能受到可透膜小分子的影響；透析將小分子抑制物或過量鹽類移除，或保留並重新補入所需的小分子輔因子，因而使酵素活性恢復。題目未指明是哪一種小分子，核心原因是透析改變了蛋白質周圍的小分子組成。

(三) 蛋白質 B 需要銅、鋅離子催化的原因

核心觀念

PGHS（又稱 COX）催化花生四烯酸進入前列腺素合成路徑。它具有環氧合酶與過氧化酶兩種活性：先將花生四烯酸轉成 PGG₂，再將 PGG₂ 還原成 PGH₂；PGH₂ 接著可由不同的下游酵素轉成各類前列腺素及其他前列腺素類物質。

解題方法

依序辨認合成路徑中的三個層次：PGHS 直接利用的反應物、該反應物在細胞中的來源，以及參與發炎的 COX 同功酶。最後再判斷前列腺素主要在哪裡失活與分解。

1. PGHS 的反應物：​PGHS 的主要底物是游離的花生四烯酸（arachidonic acid, AA），並使用分子氧。PGHS 催化兩步反應： $\text{花生四烯酸} + 2O_2 \longrightarrow PGG_2 \longrightarrow PGH_2$ 題目問「反應物」時，核心答案是花生四烯酸；若完整描述酵素反應，也應提及氧氣。

2. 反應物的前驅物質：​花生四烯酸主要酯化在細胞膜磷脂上，尤其常見於磷脂的 sn-2 位置。受到刺激後，磷脂酶 A₂（PLA₂）水解膜磷脂，釋放游離花生四烯酸，供 PGHS 使用。

核心觀念

本題考的是油料種子萌芽時，如何把儲存脂肪轉成醣類。脂肪酸經 β-氧化產生乙醯輔酶 A（acetyl-CoA）；若乙醯輔酶 A 直接進入檸檬酸循環，碳原子會以二氧化碳形式流失，不能有效淨合成醣類。植物利用乙醛酸循環，繞過檸檬酸循環中的脫羧步驟，將乙醯輔酶 A 的碳保留在四碳化合物中，再接上糖質新生作用。

解題方法

1. 脂肪酸分解：油體與乙醛酸體 種子油體（油脂體）中的三酸甘油酯先水解，釋出脂肪酸。脂肪酸進入乙醛酸體（glyoxysome，屬於特化的過氧化體），經 β-氧化反覆切下二碳單位，形成乙醯輔酶 A。

2. 乙醛酸循環：乙醛酸體 乙醯輔酶 A 進入乙醛酸循環。關鍵反應如下：

• 乙醯輔酶 A 與草醯乙酸縮合，形成檸檬酸，再異構化為異檸檬酸。
• 異檸檬酸裂解酶（isocitrate lyase）將異檸檬酸分成琥珀酸與乙醛酸。
• 蘋果酸合成酶（malate synthase）使乙醛酸與另一分子乙醯輔酶 A 結合，形成蘋果酸。
• 蘋果酸再轉成草醯乙酸，供循環繼續使用。

核心觀念

空腹時，血糖下降會促使胰臟分泌升糖素（glucagon）。升糖素主要作用於肝臟，促進肝醣分解與糖質新生，以維持血糖；同時也促進脂肪組織分解三酸甘油酯，提供脂肪酸作為能量來源及酮體生成的原料。

解題方法

依「升糖素訊號 → 脂肪分解 → 肝臟生成酮體 → 周邊組織利用酮體」的代謝路徑作答：

1. 血糖調控激素：​空腹時胰島素下降、升糖素作用相對提高，促進肝臟維持血糖。
2. 三酸甘油酯水解：​升糖素與脂肪細胞膜上的受體結合，活化腺苷酸環化酶，使細胞內 cAMP 上升，進而活化蛋白激酶 A（PKA）。PKA 磷酸化脂解相關蛋白，包括 perilipin 與荷爾蒙敏感性脂肪酶（HSL），促進脂滴中三酸甘油酯逐步水解，釋出游離脂肪酸與甘油。

核心觀念

本題考查的是癌細胞異質性、腫瘤轉移與抗癌藥物抗性。原發性腫瘤與轉移性腫瘤雖源自同一癌症，但兩者的細胞組成、基因與表現型，以及周遭微環境都可能不同，因此藥物 $X$ 對原發癌細胞有效，不代表對轉移癌細胞也有效。

癌細胞對藥物的反應可受多種因素影響，例如細胞內藥物濃度、藥物標的、細胞週期、細胞死亡訊號，以及腫瘤微環境。題目未提供藥物 $X$ 的標的或作用機制，因此應從一般抗藥性機制提出合理原因。

解題方法

切入點是比較原發癌細胞與轉移癌細胞：轉移癌細胞可能具有不同的遺傳或表觀遺傳特徵，也可能因轉移過程中的選擇而富集較能存活的細胞。作答時可從「藥物進不去或留不住」、「標的或訊號改變」、「細胞較不易死亡」及「周遭環境保護」等面向說明。

可能原因

1. 癌細胞異質性與克隆選擇 原發腫瘤內可能同時存在對藥物敏感與不敏感的細胞。藥物殺死敏感細胞後，原本較耐藥的亞群可能存活，並在轉移病灶中成為主要族群。轉移過程也會選出較能遷移、侵入、存活並適應新器官環境的癌細胞，這些特性可能伴隨藥物抗性。

2. 藥物外排增加，使細胞內藥物濃度降低 轉移癌細胞可能提高 ATP 結合盒轉運蛋白（ABC transporters）的表現，例如 P-glycoprotein（P-gp／ABCB1），將藥物排出細胞。若細胞內藥物濃度低於有效作用所需，即使藥物可到達病灶，也難以殺死癌細胞。