109 專技高考高等考試 水產養殖技師 水產生物生理學 考古題詳解

核心觀念

本題考查硬骨魚類依所處水域的滲透壓差，調節體液水分與離子平衡的方式。金魚是淡水魚，小丑魚是海水魚；兩者體液的滲透濃度都與外界水體不同，因此須靠鰓、腎臟與飲水行為維持內環境穩定。

淡水的滲透濃度低於魚體液，海水的滲透濃度則高於魚體液。水會由滲透濃度較低處移向較高處；離子則會沿濃度梯度擴散。因此，淡水魚主要面對水分過度進入、離子流失的問題；海水魚主要面對水分流失、鹽分過度進入的問題。

解題方法

先比較魚體液與外界水體的滲透濃度，再依水分移動方向，推導魚的飲水、排尿及鰓部離子運輸策略。最後以金魚與小丑魚分別說明兩種策略。

詳細說明

金魚在淡水中的調節

金魚體液的滲透濃度高於淡水，水分會持續經由鰓與體表滲入魚體；鈉、氯等離子則容易由魚體向外擴散流失。

為維持平衡，金魚採取以下方式：

核心觀念

這題要說明硬骨魚類蛋白質與胺基酸代謝後，含氮廢物如何形成、如何排出體外。多數硬骨魚屬於排氨型（ammonotelic）：代謝產生的氮大多以氨排出，主要排泄器官是鰓。氨在水中以未離子化的 $NH_3$ 與離子化的 $NH_4^+$ 兩種形式存在，兩者比例受水體與血液的 pH、溫度影響。

形成方式

魚類利用胺基酸作為能量來源或合成其他物質時，會先移除胺基酸的胺基。轉胺作用將胺基轉移給受體，形成麩胺酸；麩胺酸再經氧化脫胺作用釋出氨，並形成可進入能量代謝的碳骨架。這種由轉胺與脫胺連續完成的過程，稱為轉脫胺作用，是氨的重要來源。肝臟是主要生成部位，其他組織也會產生氨。

核酸與核苷酸分解亦會產生含氮廢物，包括氨與尿酸等。部分氨可在魚體內轉成尿素，尿素也可由核苷酸代謝生成；然而，多數硬骨魚通常不大量合成尿素，尿素不是其主要排氮形式。

排泄方式

1. 鰓排氨：主要途徑 氨主要經鰓上皮排入水中。由於 $NH_3$ 可穿過細胞膜，血液與水之間的濃度梯度有利時，$NH_3$ 可由體內擴散至水中；鰓上皮的 Rh 氨轉運蛋白等機制也參與氨的運輸。排出的 $NH_3$ 進入水中後可接受質子形成 $NH_4^+$，降低水側游離 $NH_3$，有利於維持排氨梯度。鰓排氨也與酸鹼平衡及離子調節相互關聯。

核心觀念

本題比較動物在環境氧分壓改變時，維持耗氧率的能力。常以環境氧分壓 $P_{O_2}$ 為橫軸、耗氧率 $\dot V_{O_2}$ 為縱軸觀察。

• Oxygen regulator（氧調節者）：在一段環境氧分壓下降的範圍內，仍能藉由增加通氣、改變血液循環或氧運輸等調節，讓耗氧率大致維持穩定。低於臨界氧分壓 $P_{\mathrm{crit}}$ 後，調節能力不足，耗氧率便隨環境氧分壓降低而下降。
• Oxygen conformer（氧順應者）：耗氧率較直接受環境氧分壓影響；環境氧分壓下降時，耗氧率也隨之下降，缺乏或較少在一段範圍內維持耗氧率穩定的能力。

$P_{\mathrm{crit}}$ 是氧調節者無法再維持原有耗氧率、耗氧率開始依賴環境氧分壓的臨界點。這兩種稱呼描述的是生理反應型態，不是把所有物種永久、絕對地分成兩類；溫度、活動程度、 acclimation 狀態與測量條件都會影響觀察結果。

解題方法

以「環境氧分壓降低時，耗氧率如何變化」作為比較主軸：

核心觀念

本題考查硬骨魚類卵母細胞從生長、卵黃形成到最後成熟與排卵的連續過程，以及下視丘—腦下垂體—卵巢軸（HPO axis）如何以荷爾蒙調控這些階段。答題時要分清楚：

• 卵母細胞生長與卵黃形成：卵母細胞累積卵黃，體積增加。
• 最後成熟（final oocyte maturation, FOM）：完成減數分裂恢復、卵核（生發泡）移動並破裂等變化。
• 排卵（ovulation）：成熟卵從卵巢濾泡排出；這與卵母細胞本身的成熟是相連但不同的事件。

整體荷爾蒙路徑可概括為：

解題方法：依發育階段說明

一、卵原細胞增殖與卵母細胞初期生長

卵巢中的卵原細胞經有絲分裂增殖，部分進入減數分裂成為卵母細胞。卵母細胞在濾泡細胞包圍下開始生長，卵母細胞核稱為生發泡（germinal vesicle）。

下視丘分泌的促性腺激素釋放激素（GnRH）作用於腦下垂體，促使其分泌促性腺激素（gonadotropins, GtH）。硬骨魚的主要促性腺激素為濾泡刺激素（FSH）與黃體生成素（LH）。FSH 在卵母細胞生長及卵黃形成階段尤其重要，促使卵巢濾泡細胞合成雌二醇。

二、卵黃形成（vitellogenesis）

卵巢分泌的**雌二醇-17β（E2）**進入血液並作用於肝臟，促使肝臟合成卵黃蛋白原（vitellogenin, VTG）。VTG 隨血液運送至卵巢，被卵母細胞攝取，並加工、沉積為卵黃蛋白，供胚胎發育使用。卵母細胞因卵黃累積而明顯增大。

此階段的主要調控鏈為：

部分魚種的生長激素（GH）、**胰島素樣生長因子（IGF）**及甲狀腺激素也會影響生長或卵黃形成，但考題核心通常是 FSH、E2 與 VTG。

三、卵黃形成完成與成熟能力取得

卵黃形成接近完成後，卵母細胞逐漸取得對成熟誘導訊號的反應能力。此時腦下垂體 LH 分泌上升，作用於卵巢濾泡的體細胞，促使其類固醇生成途徑由以 E2 為主，轉向產生成熟誘導類固醇（MIS／MIH）。

許多硬骨魚的重要成熟誘導類固醇為：

核心觀念

本題考查下視丘（hypothalamus）的腦部位置與神經內分泌調控功能。下視丘是間腦的一部分，連結神經系統與內分泌系統，並藉由神經分泌物及對腦下垂體的調控，整合內在生理狀態與外界訊息。

解題方法

作答可分成兩部分：先以周邊解剖構造說明位置，再按功能分類，交代下視丘如何調節腦下垂體及維持生理恆定。題目沒有列出選項，也不涉及計算或法規。

所在位置

下視丘位於間腦腹側，在視丘的腹側、第三腦室的下方與兩側，構成第三腦室底部及下部側壁的一部分；其腹側經腦漏斗（漏斗柄）與腦下垂體相連。

在魚類，下視丘位於前腦後部、間腦腹側，與腦下垂體相接。不同魚種的腦部形態與腦下垂體連結方式有所差異，但下視丘作為腦與內分泌調控的重要中樞，其功能定位相同。

生理功能

1. 調控腦下垂體與內分泌活動 下視丘神經分泌細胞可釋放促進或抑制因子，調節腦下垂體前葉激素的分泌；部分神經分泌物則經神經纖維送至腦下垂體後葉釋放。藉此影響生長、代謝、繁殖及應激等生理活動。

核心觀念： Aminopeptidase 是一類作用於胜肽鏈末端的水解酶，主要從胜肽的 N 端（具有游離胺基的一端）逐一切除胺基酸，釋出游離胺基酸。它屬於外切酶，與從胜肽鏈內部切開肽鍵的內切酶不同。

在水產動物的消化生理中，胺基胜肽酶參與蛋白質消化的末段，將較短的胜肽進一步分解，增加可吸收游離胺基酸的生成。此類酵素可見於腸道消化相關組織，並參與胜肽的終末水解。

解題方法： 解釋此名詞時，依序指出其「酵素性質、作用位置、切割方向與生理功能」即可：它是水解酶，從胜肽的 N 端逐一水解胺基酸，協助完成蛋白質消化。

解題技巧： 抓住 amino 與 peptidase 的字義，並記牢胺基胜肽酶由胜肽的 N 端作用；不要與從 C 端切除胺基酸的羧基胜肽酶混淆。

（二）Catecholamine（兒茶酚胺）

核心觀念

魚類體表表皮是直接接觸水環境的活細胞層，外側覆有表皮細胞分泌的黏液。回答本題時，宜由「保護與屏障」出發，再補充表皮及其黏液層參與的其他生理作用。表皮的功能可歸納為：

1. 保護與屏障：隔離外界物理刺激、化學物質及病原體，減少組織受損與感染。
2. 黏液分泌與先天免疫：黏液可潤滑體表、捕捉或抑制病原體；其中的溶菌酶、抗菌物質等也有助於防禦感染。
3. 水分與離子調節：表皮與黏液層構成動態屏障，參與水分和離子的交換調節；鰓仍是多數魚類進行離子調節的重要器官。
4. 感覺與訊息傳遞：表皮中的感覺細胞可接受環境刺激；黏液中的化學訊號也可參與個體間的溝通。