2010年第廿一屆國際生物奧林匹亞競賽--理論試題(5)

2010 年第廿一屆國際生物奧林區亞競賽

一理論試題 (5)

中華民國生物奧林區亞競賽代表團

B4. 下圖為大腸菌在含有葡萄糖與乳糖混合的培養基中之生長曲線。 (2

points)

AO Aυ 唱， A 』斗 昌 、、、

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時間

B4.1 下列有關培養基中的葡萄糖濃度與細菌內科半乳糖酪活性的關條配對，何者

Il-半乳糖臨活性

β-Galactosidase

activity

正確?

(I point)

葡萄糖濃度

Concentration of glucose

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科學教育月刊 第 363 期 中華民國 102 年 10 月

B.

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1ω150 2∞ Time 恤in) B4.2 下圖為野生型與突變株的大腸菌在葡萄糖用盡、改添加乳糖的培養基中 lac mRNA 的表現趨勢。(1. 2

point)

2010 年第廿一屆國際生命科學奧林匹亞競賽一遑論試題(5) lac mRNA 表現量 添加乳糖

。

2

4

Ti

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6

時間

突變株

Wild-type

E.

coli

野生型

8

Mutant

E.

coli

突變株

I 抑制子不表現 II 抑制子會與操作子結合，但是無法與乳糖結合 III 操作子突變，抑制子無法與之結合

IV

RNA 聚合酷無法與乳糖操縱組的敢動子結合 B5. 下圖為原核細胞中基因轉錄與轉譯的簡圈。 (1.5

point)

(A)

DNA

A/-

N/-Ri

mO'-4. 、'，‘.，. 、‘ EA-a' ••• '" Da 肉，一 '，.、』

..

44 ••••• 、‘.， 4 ， M EUaF re--、.

L

(B)

有關下列三種敘述，請在答案紙上正確或錯誤處以 J 作答。

敘述

I 轉錄方向由 (B) 向 (A)

II

(C) 位在 mRNA 的 5' 端 III 在 (D) 處核糖體多做鏈比 (E) 處核糖體長 B6. 下圖為雙股 DNA 中的單股核苦酸序列與胺基酸對應簡圖，表中為部分的遺傳碼與胺基 酸對應序列。 (2

point)

科學教育月刊 第 363 期 中華民國 102 年 10 月

Codon position

密碼子位置

a

b

c

d

DNA strand

DNA 股

胺基酸

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TTT

AAG

TTA

AGC

...3'

polypeptide

Phe

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Leu

Ser

密碼子 胺基酸

UUU

Phe

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Leu

AAG

Lys

AGC

Ser

有關下列四種敘述，請在答案紙上正確或錯誤處以J 作答。 (本提前題為各條件下 DNA 在它們初轉錄時的長度是相同的)

敘述

I 該股 DNA 是為進行轉錄之模板

II 若該股 DNA 的 G+C 含量為 40%' 則它的互補 DNA 中 ·A+T 的比例為 60%

III 若該股 DNA 的 G+C 含量為 40%' 則初轉錄的 mRNA 中 A+U 的比例為 60%

IV

mRNA 的核苦酸序列為 5'

UUU AAG UVA AGC

3'

B7. 下圖為利用農桿菌 Ti 質體產生具有 X 轉殖基因的植物步聽。 9

•

將 X 基因透過位講 菌建入植物細胞中 布置=

Ti

·plasmid\

限制冒fj

Restriction...

~ 切位 en勾咽e site-司志F TDNA

G心 Y

重組遍的 Recombinant

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百貿體

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\，--可‘

Introduce recombinant

vector into

Agrobacteria

一小塊黨只

Leafdiscs /

Introduce gene X into plant

cells using

Agrobacteria

Callus formation

形成績傷組. Di宜erentiate

into

whole

plant 分f七成種樣

將軍組遍的畫畫體 相向2且且已en

叩開中途p

農釋菌 VA e &Eunu

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屠功.盟成具有 基因 X 的種緣

2010 年第#一屆國際生命科學奧林匹亞競賽一理論試題(5) B7.1 下列有關培養基中的葡萄糖濃度與細菌內戶，半乳糖臨活性的關條配對，何者 正確?

(1

point)

有關下列五種解釋，請在答案紙上正確或錯誤處以J 作答。 解釋 I 限制晦與接合酪會用來重組 DNA II 植物組織培養技術可應用在將一小塊葉片分t 轉成植株 III 具有 X 基因的整個重組 Ti 質體可以插入植物的基因體中 IV 可以利用基因體 PCR 與南方墨點法，檢測轉植基因植物基因體中是否具有X 基因 V 可以利用 RT (反轉錄)-PCR 、北方墨點法或西方墨點法，檢測植物細胞中是否 具有 X 基因的表現 B7.2 有關下列五種常見的植物表現載體敘述，請在答案紙上正確或錯誤處以J 作答。(1

point)

敘述 I 需要具有篩選基因來篩選轉型過的細胞 II 需要敢動子來讓基因在植物細胞中表現 III 需要一個多重選殖位點來插入外來基因 IV 須要有一段與植物基因體中完全相同的核苦酸序列，因為外來基因需要置段特 殊的基因以利同源重組法進行基因插入 V 選植過程中，載體必須含有複製起點才能複製重組載體 B8. 莖菌有一種特別的細胞分製方法，分製母細胞會形成兩種子細胞:游動細胞的與 莖著細胞 (p) 。游動細胞會讓整菌散布出去，莖著細胞會產生莖的構造讓細胞留在原

地。游動細胞與莖著細胞的分製方法如下圍所示。

(1.5

point)

科學教育月刊 第 363 期 中箏民國 102 年 10 月

到

inu

鞭

成

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向那

叮血

失去鞭毛 形成莖柄 游動組胞

roa::rn.ing cell flagellU ID.~

鞭毛

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L Legenda: 圖說 ('})newly form.ed f :::( m.aterial

g …質

original =aterial 原有物質 細胞分製週期的長短不一，游動細胞需要90 分鐘，還大於由莖著細胞所需的60 分 鐘。游動細胞需要較長的分裂時問是因為: (A) 與莖著細胞相比，需要合成較多的DNA (B) 在分列前要先產生莖柄 (C) 分裂中需要產生鞭毛 有關有關上述三種答案，請在答案紙上正確或錯誤處以J 作答。 B9. 如下圖所示，細胞培養時 (1) ，當培養基鹽的濃度低過細胞，所以細胞會有膨脹與 破裂現象 (2) ，破裂的細胞經過清洗後會重新癒合，形成鬼細胞(3) ，產生鬼細胞過 程中會出現許多小囊泡，這些小囊泡在脹破過程中，會因為離子的條件不同而產生 正確面向外 (4) 與內面外翻 (5) 兩種。 (2

point)

2010 年第廿一屆國際生命科學奧林匹亞競賽一遑論試題 (5) 、‘'，'， 咱 EA ', a •• 、、

(2)

+

-(5)

在準備鬼細胞或是囊泡的過程中，一種水溶性的放射物質被添加到溶液中，籍以跟 蛋白質產生共價附著 (3~5) 。接著將這些細胞膜蛋白利用清潔劑溶解萃取後，以 SDS

電泳分離，並藉由蛋白質染劑 (Coomassie Blue) 染色 (I) 與自動放射顯影 (II) 得

到下圈。

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-

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(4)

(5)

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-蛋白質 (a~e) 中，何者是穿膜蛋白?

(A)

b

(B)

c.

(C)

d

(D)

a~e (E)α 與 E BID. 使用離心機，利用大小差異梯度分離法可以將胞器與細胞成分進行區分。操作方法 如下圖所示，操作後會得到四個沉澱物(細胞核與沉澱物1~3)

(1.

5

point)

科學教育月刊 第 363 期 中華民國 102 年 10 月 上讀撞

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10 分鐘

2

況嚴鞠 2 下表為有關細胞核與沉澱物 1-3 的特性描述

Suspension of broken

cells contains sub-cellul

a!'

components

打破細If!後的含有次 細能組成的懸浮法 沉澱物 描述 細胞核 具有端粒序列的線狀 DNA 沉澱物 l 具有自有的遺傳物質並有母系遺傳特性的的胞器 沉澱物 2 含有大多數糖解作用的蛋白質的胞器 沉澱物 3 具有兩個次單位且參與蛋白質合成的胞器 假設在操作過程中並沒有影響酵素活性，下表為有關沉澱物 1-3 的功能說明。請 在答案紙上參照上衰，針對人 B 與 C 的描述，判斷答案是正確或錯誤，並以 J 作 答。 沉澱物 描述

(A)

沉澱物 l 含有蛋白酷，脂肪酪與核酸酪

(B)

沉澱物 2 含有可催化過氧化氫轉化成水的酵素之胞器

(C)

沉澱物 3 含有病毒外套蛋白的細胞內病毒顆粒

2010 年第廿一屆國際生命科學奧林匹亞競賽一理論試題 (5)

2.5 kb

BI I.一段 5kb 線狀 DNA 的限制酪輿圖。 (2

point)

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1.

5 kb

辨識位置

Sail

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3'-CAGCT.G-5'

辨識位置 刀ωI I'

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TCGA G-3'

3'-GAGCT.C-5'

一段且以 Xhol 剪切的

3.5 kb DNA

J=l段和另一段且以 Sail 剪切的1.0

kb DNA

片段接合。此 4.5 kb 的 DNA 片段經由 Sa lI 完全作用後，所能得到的 DNA 片段 大小分別為何? (假設限制酪將所有的 DNA 作用完全，同時不考慮平端接合)

B

12 下圖分別是四個不同細胞週期 (G

I

,

S

,

G2

,

M) 階段的 DNA 含量的改變 (1.5

point)

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請將下列描述 I-III 對應圖 A-D 中，在正確處打J 。

中華民國 102 年 10 月 第 363 期 科學教育月刊 細胞活性與反應 I 使用微管去要在合他藥劑 Taxal 處理，細胞會停留在這個階段 II 使用促進細胞分裂素，例如上皮細胞生長因子，細胞會停留在這個階段並準備

進入下一個階段

III 這個階段具有細胞週期校正點，以確認在進入下一個階段前，會完成 DNA 已 完成複製 植物解剖與生理 B13. 一基因轉殖阿拉伯芥植物的細胞核基因組中總共有 2 份拷備的抗抗生素基因 、另一在染色體 3 上。下列為有關此植

(kanamycin-resistant gene)

，一在染色體 l 物的描述，判斷其真或偽，並在答案紙上適當空格中打勾(-")。

(2 point)

描述 I 此植物的所有花粉粒都有抗抗生素基因 II 此植物經自體受精所產生的胚乳中有0-6 份拷備的抗抗生素基因 III 若此植物經自體受精所產生的種子萌發了，其可抗抗生素與對抗生素敏闊的幼 苗比例為 3:

1

W 在此植物根部細胞之有絲分裂前期時，可見細胞中具有 4 份拷備的抗抗生素基因 814 圖 a 顯示離層素 ABA 在保衛細胞中的訊號傳遞路徑，圓 b 是在 ABA 處理之後 (1)為

(2) 為氣孔大小變化。(1 .5

point)

添加 ABA 後 組胞質中 Ca2_{" 濃度}

保衛細胞的細胞質之 Ca2+濃度變化，

~氣孔大小

ADA (2)8; 盟。f 、 tomatal opemng 10-3

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活t activation

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2010 年第竹一屆國際生命科學奧林匹亞競賽一理論試題 (5)

下列為有關 ABA 作用的描述，判斷其真或偽，並在答案紙上適當空格中打勾 ( ，r) 。 描述

I

ABA 處理後， Ca 2+從保衛細胞外送至細胞內

II

ABA 處理後，保衛細胞內 K+ 濃度上升

III

K+ 通道 (I)是向外， K+ 通道(I I)是向內

B

15. 植物的葉綠體源自藍綠菌;然而葉綠體內的許多蛋白質是由細胞核基因所編譯的。 (3

point)

B

15.1 以下葉綠體 DNA 特性與哪類生物基因組 DNA 特性相似?在答案紙上原核生物 或真核生物之適當空格中打勾 (，r) 0

(1.2 point)

特性

I

DNA 為環狀雙股 II 可以找到內含子

III

70S 核糖體的組成可被編譯出來 IV 多順反子的 mRNA 通常可被轉錄 BI5.2 一種類麓體腔室蛋白 X 在細胞核被轉錄，並在細胞質中轉譯。然後此蛋白被 訊息性做 I 轉送到葉綠體的基質中。在基質中訊息H生做 l 會被切截，剩下的 蛋白質會被訊息陸做 11 標記至類囊體腔室中。在類聽體腔室中訊息陸做II 會被切截，而剩下最後所被看到的多做鏈III 0

(1.8 po

i

n

t)

類囊體腔室蛋白 X

Thylakoid lumen

pro旭inX

II

l

l

l

蛋白質 X 的許多重組載體被轉型至細胞核基因組，並表現之。對每個重組載 體，在第二欄中填人此蛋白質在細胞中主要的表現位置(如下所列 A-D) ;在第 三欄中填人在此位置可觀察到的多做鏈(如下所列 E-H) 。 蛋白質表現的細胞位置 A. 細胞質 B. 基質 C 類囊體膜 D. 類囊體腔室 觀察到的多做鏈

E.

I-I I-III

F.

I-Ill

G.

11-111

H.

111

(待續)