2013 年第廿四屆國際生物奧林匹亞競賽--理論試題(I)

2013 年第廿四屆國際生物奧林匹亞競賽

--理論試題

(I)

中華民國生物奧林匹亞競賽代表團

理論試題：

A 卷

細胞，分子和微生物學

1. 某 些 細 菌 擁 有 調 節 生 參 與 色 胺 酸 （ Trp） 生 合 成 的 酵 素 之 額 外 機 制 。 色 胺 酸 （ Trp） 操 縱 組 位 在 實 際 基 因(trpA−E)前方，含 有領 導 肽 序 列（ trpL），其 編 碼 能 合 成 領 導 肽 。 領 導 肽 序 列 （trpL） 包 含 彼此 連 續 的 2 個 色 胺 酸 密碼 子 。 啟 動 子 操 作 子 trpL trpA−E 在 色 胺 酸 濃 度 高 時，核 糖 體 轉 譯 領 導 肽 的mRNA會停 坐 在 終 止密 碼 子 上，因而 罩 蓋 住

mRNA的片 段2， 使 片 段 3及4形 成 環 套 。環 套 而 後 會接 上poly−U， 而 形 成RNA聚 合 酶 (RNA pol)的 一 個終 止 信 號 ，使 其 從 DNA上離 開 。

然 而，在 色 胺 酸 濃 度 低 時，核 糖 體 會 停 駐 在 色 胺 酸 密 碼 子 上，使 片 段2和 3形 成 環 套 ，

指 出 下 列 各 敘 述 是 對 或 錯 。 (A) False

相 同 的 調 節 機 制 也 適 用 於 核 細 胞 的 核 基 因 中 。 (B) False

當 基 醯tRNA合 成酶（可 將 色酸 附 著 在 tRNATrp_{）濃 度 降 低 時，trpA−E基 因 的轉 錄}

將 會 在 色 胺 酸 濃 度 較 低 時 發 生 去 活 化 。 (C) True 在 刪 除 編 碼 領 導 肽 基 因 中 的2個 色 胺 酸 密碼 子 之 一 以後，trpA−E基因 的 轉 錄將 會 在 色 胺 酸 濃 度 較 低 時 發 生 去 活 化 。 (D) True 若 某 一 突 變 能 破 壞 環 套2−3的 穩 定 性，則 trpA−E基 因的 轉 錄 將 會在 色 胺 酸 濃度 較 低 時 發 生 去 活 化 。 2. 計 算 液 態 培 養 基 中 的 細 菌 數 可 用 不 同 方 式 進 行：(1) 用 細 胞 計數 盤 在 顯 微鏡 下 計 數 ; (2) 用 分 光 光 度 計 測 量 培 養 液 吸 光 度 後 ， 再 推 算 細 菌 數 (在 A600=1 時 相 當 於 每 毫 升 8×108_{細 菌); (3) 將培 養 液 稀釋 數 次 ， 再塗 於 洋 菜 培養 基 上 ， 然後 以 菌 落 數(見 圖)回} 推 每 毫 升 可 形 成 菌 落 的 細 菌 數 （cfu/ml）。 指 出 下 列 各 敘 述 是 對 或 錯 。 (A) True 有 一A600=0.1含細 菌 的 培 養 液， 若 其 倍 增時 間 為30分鐘 ， 不 用 2個小 時 細 胞 數 即 可 增 長 到4×108 _{個 /ml 。}

(B) True 以 洋 菜 培 養 基 菌 落 數 所 估 算 出 的 細 菌 數 會 比 在 顯 微 鏡 下 計 算 出 的 少 。 (C) True 用 具 有 最 準 確 結 果 的 洋 菜 培 養 基(由 圖 中)計 算 ， 估 計X培 養 液 中含 有1.6×105 cfu/ml。 (D) True 取 圖 中 的 稀 釋 液f在 洋 菜 培 養基 上 重 複 多次 培 養 ， 某些 培 養 基 會培 育 出 菌 落。 3. 在 一 活 的 生 物 體 中 ， 細 胞 通 過 細 胞 凋 亡 (細 胞 程 式 性 死 亡 )或 壞 死 (細 胞 膨 脹 和 爆 裂 ) 其 中 一 種 方 式 而 死 亡 。 指 出 下 列 敘 述 正 確 或 錯 誤 。 (A) True 未 成 熟T細 胞 若辨 識 自 體 抗原 會 誘 發 該細 胞 的 凋 亡。 (B) True 腸 道 上 皮 細 胞 與 基 膜(lamina)失 去 接 觸 時， 會 進 行 細胞 凋 亡 。 (C) True 進 行 凋 亡 中 的 神 經 幹 細 胞 表 面 會 顯F出 一 個促 進 噬的 信 號 。 (D) True 壞 死 常 會 誘 發 發 炎 的 免 疫 反 應 。 菌 落 計 數 太 多 而 不 能 計 數

4. 在 此介 紹 酵 母 菌細 胞 中 導 向芳 香 族 胺 基酸 合 成 的 分支 酸 途 徑 。 在 色 胺 酸 存 在 (+Trp)及 缺 乏(−)，或 酪 胺酸 存 在(+Tyr)的 情 況 下，估 算 分 支 酸變 位酶 (chorismatemutase, CM)的 作用 速 率 。 根 據 這 些 結 果 和 途 徑 示 意 圖 指 出 下 列 敘 述 是 對 或 錯 。 (A) True 色 胺 酸 會 增 加 分 支 酸 變 位 酶 的 活 性 (B) False 色 胺 酸 能 抑 制 分 支 酸(chorismate)的 合 成， 但 酪 胺 酸不 能 (C) True 高 濃 度 酪 胺 酸 可 能 會 增 加 色 胺 酸 合 成 。

(D) True 預 苯 酸(prephenate)及 鄰 胺 基苯 甲 酸 鹽(anthranilate)這 兩 個 合 成 的分 支 途 徑 會互 相 競 爭 分 支 酸 5. 下 面示 意 圖 顯 示一 個 雙 套 的核 細 胞 在 細胞 分 裂 時 的某 一 時 期 。 指 出 下 列 敘 述 是 對 或 錯 。 (A) False 此 示 意 圖 可 代 表 有 絲 分 裂 的 某 一 時 期 (B) True 此 示 意 圖 可 代 表 第 二 減 數 分 裂 的 某 一 時 期 (C) True 如 果 微 管 的 運 動 蛋 白(motor protein)被 抑制 ， 細 胞 不能 達 到 此 一時 期 (D) False 在 此 一 時 期 ， 組 蛋 白 基 因 的 轉 錄 達 到 高 峰 6. 本 題評 估 一 酵 素對 不 同 抑 制劑 的 敏 感 度，於 酵 素 濃 度 10 nM 的 情 況下，評 估不 同 受 質 濃 度 下 的 物 形 成 速 率 。 在 加 入 或 不 加 入 兩 種 不 同 抑 制 劑 的 情 況 下 ， 計 算 並 繪 出 初 始 速 率vi (在 t = 0s 時)與 受質 濃 度 的 函數 圖 。

指 出 下 列 敘 述 是 對 或 錯 。 (A) False 在 沒 有 任 何 抑 制 劑 的 情 況 下 ， 酵 素 的KM (Michaelis常 數)值 為0.15μ M。 (B) True 抑 制 劑1的 效 果 可因 添 加 更 多受 質 而 得 到部 分 補 償 。 (C) True 抑 制 劑2可 降 低 此酵 素 的 最 大速 率(Vmax) 。 (D) True 周轉數(一酵素分子每 1 秒鐘能處理分子數目的最大)在抑制劑 2 的抑制下約 10-20/s。 7. 三個酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)株各自被轉殖入含有糖解過程中的一個不同酵

素之基因(Tpi, Eno 或 Pyk)，因受多西環黴素抑制的啟動子控制故加入多西環素可控

制下游相對應酵素的合成。測量各酵母菌株生長在含不同濃度多西環黴素之葡萄糖液 中的某些代謝物的濃度，以不含多西環黴素濃度作標準化。測量數據上方為糖解過程 的相關步驟，代謝物及酶的縮寫如下：

指 出 下 列 敘 述 是 對 或 錯 。 (A) False 調 降 其 中 任 何 一 個 酶 ， 都 可 以 打 斷 整 個 徑 路 中 的 代 謝 物 濃 度 。 (B) True 調 降 其 中 任 何 一 個 酶 ， 影 響 其 受 質 濃 度 比 影 響 其 產 物 濃 度 更 多 。 (C) False 由2+3−PG到 PEP反應 的 平 衡， 比 由 FBP到DHAP反 應的 平 衡 會 更偏 向 產 物 方向 進 行 。 (D) True F6P 的濃 度 預 計不 受 Al 調 降的 影 響 。 8. 有 些物 質 必 須 從被 合 成 處 主動 或 被 動 運輸 至 們 活 動的 位 置 。 分 別 指 出 下 列 物 質 是 否 是 從 細 胞 質 運 輸 到 細 胞 核 。 (A) False tRNAs (B) True 組 蛋 白 (C) True

核 苷 酸 (D) False ATP 合 成酶 的 次單 元 9. 細 胞 週 期 的 進 行 是 由 不 同 的 週 期 蛋 白 依 賴 激 酶(CDKs)推 動，而 只 有在 結 合到 各 自 的 週 期 蛋 白 並 在 ThrC (核 心 丁酸 ; core threonine) 處 磷酸 化 後 才 有活 性，其 他基 酸 的磷 酸 化 或 去 磷 酸 化 可 進 一 步 調 節 其 活 性。以 下 途 徑 顯 示 參 與 進 入 細 胞 週 期 M 階 段 的 一 些 蛋 白 質 。 指 出 下 列 各 突 變 是 否 能 活 化 週 期 蛋 白 B/CDK1 複 體， 促 使 細 胞週 期 進 入 M 期 。 (A) False 減 少Cdc25去 磷酸 化 活 性 的突 變 。 (B) True 減 少Wee1磷 酸 化活 性 的 突 變。 (C) False 使CDK1的ThrC改 變 無 法 磷 酸化 的 纈 酸 之突 變 。 (D) False 抑 制 週 期 蛋 白H 結 合 到 CDK7 的突 變 。 10. 為 確定 一 個 新 發現 的 細 菌 基因 啟 動 子 之轉 錄 起 始 位置(TSS)， 一個 與 此 基因 3' 端 互 補 的 放 射 性 標 記 的 引 子，被 用 於DNA 桑 格定 序 法 及 mRNA 的 引 子延 伸。引 子 延伸(類 似 cDNA 的 合 成)是 指 藉 重 複添 加 轉 錄 因子 α 在 被 轉錄 的 mRNA 上 。

(A) True 桑 格 定 序 法 和 引 子 延 伸 所 使 用 的 聚 合 酶 不 同 。 (B) True 此 基 因 的mRNAs含 有 CUCAUGAC序 列 ，是 這 些 細 胞中 TSS之 後的 前8個 鹼 基。 (C) True 此 基 因 中 含 有 多 個TSS。 (D) False 轉 錄 受 轉 錄 因 子 α 的 調 控 。

動物解剖和生理

11. 目 前認 血 液 中 高濃 度 的 三 酸甘 油 是 心 臟病 的 高 危 險因 子，Y 受 體 的致 效 劑(agonist)S 被 觀 察 到 可 降 低 三 酸 甘 油 濃 度 。 請 問 如 何 證 實 S 的作 用 是 專一 性 地 透 過 Y 受 體 達 成? (A) False 可 藉 由 活 化Y受體 基 因 來 使小 鼠 大 量 表現Y受 體(超過 一 般 生 理濃 度) (B) True 可 藉 由 剔 除Y受體 基 因 來 使小 鼠 不 表 現Y受 體(剔 除基 因) (C) True 利 用Y受 體 的 專一 性 拮 抗 劑(去 活 性 的 分子) (D) False 在 老 鼠 體 內 注 射 針 對S 的 抗體 ， 使 之 自血 液 中 移 除 S

12. 膽 色素(膽 紅 素)是肝 臟 透 過 酵素 UGT(見 下圖)將 血 紅素 中 的 血 基質(heme)與 2 個葡 萄 糖 醛 酸(glucuronic acid) 結 合 而 成 的 代 謝 物 ， 此 種 結 合 態 的 膽 色 素 (conjugated bilirubin)是 膽 汁的 一 種 成 分， 且 會 分 泌進 入 小 腸 。 指 出 下 列 各 敘 述 正 確 或 錯 誤 。 (A) True 與 葡 萄 糖 醛 酸 結 合 可 使 膽 色 素 在 水 中 的 溶 解 度 增 加 (B) False 若 小 腸 附 近 的 膽 管 有 腫 瘤 產 生 而 堵 塞 膽 汁 的 分 泌，會 導 致 血 液 中 結 合 態 膽 色 素 量 上 升 。 (C) False 若 基 因 點 突 變 顯 著 降 低UGT的 活 性，會 導 致血 液 中非 結 合 態 膽紅 素 的 濃 度 下 降 。 (D) True 體 內 結 合 態 膽 紅 素 的 濃 度 增 加 瘧 疾 感 染 症 狀 之 一 。 13. 造 骨細 胞 分 泌 新的 骨 骼 基 質時 ， 會 藉 由分 泌 RANKL 活 化 破 骨細 胞 的 RANK 受體 ， 以 刺 激 破 骨 細 胞 破 壞 現 存 骨 質 ， 上 述 過 程 會 受 到 維 生 素 D3(D3)及副 甲 狀 腺素(PTH)

的 調 節 。 雌 激 素(oestrogen,E2)的存 在 會導 致 造 骨 細胞 分 泌 osteoprotegerin (OPG)， OPG 會 藉 由 破 壞 RANKL 而抑 制 上 述 破骨 細 胞 的 作用 。

指 出 下 列 各 敘 述 正 確 或 錯 誤 。 (A) True 雌 激 素 替 代 治 療 可 防 止 更 年 期 後 的 骨 質 吸 收 作 用 (B) True 副 甲 狀 功 能 亢 進(副 甲 狀 腺 功能 過 度)症 狀之 一 即 為 骨質 流 失 。 (C) False

D3及E2為親 水 性分 子(hydrophilic)， 而PTH 親 油 性 分子(lipophilic) (D) False

鈣 離 子 自 尿 液 中 流 失 會 導 致 體 內 PTH 濃 度 下降

(待 續)

轉 載 自 ： 中華民國生物奧林匹亞委員會網站Chinese Taipei Biology Olympiad, Taiwan, R.O.C http://www.ctbo.org.tw/