2006年第十七屆國際生物奧林匹亞競賽

2006 年第十七屆國際生物奧林匹亞競賽

--理論試題

(3)

中華民國生物奧林匹亞競賽代表團

植物解剖學和生理學(8 題，12 分)

下 圖 表 示 植 物 的 生 活 史 仔 細 檢 視 該 圖 及 其 說 明 ， 並 回 答 103-110 題

103. 此 圖表 示 何 種 分類 群 的 生 活史? A) 蘚 苔植 物 門 B) 松 柏植 物 門 C) 雙 子葉 植 物 門 D) 單 子葉 植 物 門 104. 選 出圖 中 代 表 受精 作 用 的 代碼(數 字 )， 並將 答 案 寫 於下 方 空 格 中。 答 案 ： 105. 下 表為 第 103 題 植 物生 活 史中 各 構 造 與其 名 稱 之 配對 ， 請 選 出正 確 的 配 對。 a b c d d f A) 柱 頭 外 層 珠 被 花 粉 管 合 子 助 細 胞 珠 柄 B) 花 粉 管 花 粉 腔 室 子 房 藏 卵 器 卵 細 胞 細 胞 核 C) 柱 頭 外 層 珠 被 花 粉 管 雄 配 子 助 細 胞 珠 柄 D) 花 粉 腔 室 助 細 胞 柱 頭 珠 柄 藏 卵 器 外 層 珠 被 E) 花 柱 助 細 胞 柱 頭 合 子 外 層 珠 被 反 足 細 胞 106. 有 關於 此 生 活 史的 敘 述 ， 下列 哪 一 個 錯 誤 ？ A) 花 藥內 層 發 育 成纖 維 層 B) 大 孢子 通 常 排 列成 一 行，其 中三 個 退 化 C) 成 熟 的 雄 配 子 體 包 括 的 三 個 細 胞 是 由 兩 次 減 數 分 裂 而 來 的 D) 種 子是 由 胚 珠 發育 而 來 E) 胚 是一 個 幼 小 的孢 子 體 107. 圖 中生 活 史 包 括以 下 特 性 ： 答 案 代 碼 ： 01 種 子裸 露 02 種 子受 保 護 03 種 子有 翅 04 無 胚乳 種 子 05 完 全花 06 不 完全 花 07 分 離的 花 粉 粒 08 花 粉團 塊 09 側 面著 生 的 胚 珠 10 直 立著 生 的 胚 珠 11 僅 有配 子 體 世 代 12 僅 有孢 子 體 世 代 13 兩 個交 替 的 世 代 14 地 下型 萌 發 15 地 上型 萌 發 寫 下 正 確 組 合 的 特 性 號 碼 答 案 ：

108. 胚 珠內 ， 在 受 精作 用 之 前 的過 程 中 ， 將 發 生 有 絲 分 裂 的 步 驟 圈 選 ＂X＂ 出 來 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 109. 若 具此 生 活 史 的植 物 ， 除 了可 產 生 種 子 外 ， 也 可 用 莖 段 進 行 無 性 生 殖 。 下 列 何 種 植 物 激 素 可 促 進 生 根? A) 吉 貝素 B) 細 胞分 裂 素 C) 乙 烯 D) 植 物生 長 素 E) 離 層素 110. 下 表 為 具 此 生 活 史 的 植 物 所 必 須 礦 物 元 素 ， 下 列 對 應 何 者 正 確? 01. 鈣 02. 鉀 03. 鐵 04. 氮 05. 鎂 06. 鉬 07. 磷 08. 鋅 09. 硫 I. 巨 量養 分 II. 微 量 養分 I II A) 02, 04, 05, 07, 09 01, 03, 06, 08 B) 02, 04, 07, 09 01, 03, 05, 06, 08 C) 01, 02, 04, 05, 09 03, 06, 07, 08 D) 01, 02, 04, 05, 07, 09 03, 06, 08 E) 01, 02, 03, 04, 07 05, 06, 08, 09 111. 下 圖 中 呈 現 不 同 因 素 對 心 輸 出 量 的 影 響 ， 請 將 正 確 答 案 的 代 號 填 入 空 格 中 。 答 案 代 號 ： 01 心 跳速 率 02 腎 上腺 03 交 感神 經 04 心 博輸 出 量 05 副 交感 神 經 06 延 腦中 的 血 壓 中樞

Increases 增 加

.

Increases 增 加

X

Emotions 情 緒 Other stimuli 其他 剌 激 激 激 將法

Hypothalamus 下視 丘 Adrenalin 腎 上腺 素 Diminishes 減 少 . Cardiac cost =心 輸出

遺傳學(12 題，14 分)

某 種 蝴 蝶 翅 的 顏 色 ， 由 位 在 同 一 基 因 座 上 的 三 種 對 偶 基 因 所 決 定 ， 其 中C (黑 翅) > cg _{(灰翅) > c (白 翅)；於 Río Cuarto 進 行 了} 一 次 大 規 模 的 族 群 調 查 ， 得 到 以 下 的 表 現 型 頻 率 ：C= 0.5，cg _{= 0.4，and c = 0.1。} 112. 假 如此 種 蝴 蝶 可繼 續 隨 機 交配 ， 其 下 一 代 翅 的 顏 色 ， 將 呈 現 下 到 哪 種 表 現 型 頻 率 ？ 黑 翅 灰 翅 白 翅 A) 0.75 0.24 0.01 B) 0.75 0.15 0.1 C) 0.24 0.75 0.01 D) 0.83 0.16 0.01 113. 如 該族 群 有 6,500 隻 蝴 蝶 ，則 各 表 現 型 的 數 量 為 何 ？ 黑 翅 灰 翅 白 翅 A) 3656 374 2470 B) 4875 1560 65 C) 3595 1040 65 D) 4875 156 1469 一 小 群 源 自Río Cuarto 的 蝴蝶 ， 放 隔 離於 鄰 近 的Las Higueras.並 開 始形 成 一 個 新的 族 群 ， 經 過 數 代 的 自 由 交 配 後 ， 觀 察 到 其 表 現 型 呈 現 以 下 的 頻 率 ： 表 現 型 頻 率 黑 翅 0.00 灰 翅 0.75 白 翅 0.25 114.(a) 根 據 哈 温 定 律 ， 其 對 偶 基 因 的 頻 率 ， 應 為 下 列 何 者 ？ C 黑 翅 cg_{灰 翅 c 白 翅} A) 0.25 0.50 0.25 B) 0.00 0.75 0.25 C) 0.00 0.50 0.50 D) 0.25 0.25 0.50 (b) 新 族群 與 原 族 群間，對 偶 基 因頻 率 的 改 變 ， 可 作 下 列 何 者 的 範 例 ？ A) 遷 移 B) 選 擇 C) 瓶 頸效 應 D) 先 驅者 效 應 115. 一 群鳥 類 遷 往 Las Higueras， 牠 們 發 現 白 翅 的 蝴 蝶 ， 較 易 捕 捉 ， 白 翅 蝴 蝶 的 相 對 存 活 率 下 降 至 0.2，如 下 表 ： 表 現 型 相 對 存 活 率 灰 翅 1 白 翅 0.2

經 過 一 代 的 選 擇 後 ， 且 選 擇 後 的 蝴 蝶 仍 未 繁 殖 ， 則 其 表 現 型 頻 率 為 何 ？ c g _c g _c g _{c cc} A) 0.3125 0.625 0.0625 B) 0.25 0.5 0.05 C) 0.25 0.5 0.2 D) 0.263 0.526 0.211 人 類 的 乳 鐵 蛋 白(hLf)是 一 種 80Kd 的 單元 糖 蛋 白 ， 最 先 在 乳 汁 被 發 現 ， 具 有 抗 菌 及 運 送 鐵 質 的 功 能 ， 科 學 家 希 望 利 用 基 因 轉 殖 菸 草 ， 以 表 現 hLf cDNA。根 據 提 示， 回 答116~123 題 116. 為 了製 備 一 個 大腸 桿 菌 的 cDNA 庫 ， 先 自 人 類 乳 腺 細 胞 中 純 化 出 mRNA， 再 將 之 轉 換 成 cDNA ， 請 先 觀 看 下 圖， 按 照 取 得 cDNA 的 工 作流 程，將 答 案 代 碼(01-07) 的 正 確 順 序 填 入 答 案 卷 中 答 案 代 號 ： 01 在 3´end.加 上 C 02 加 入末 端 轉 移 酶 及 dCTP 03 加 入反 轉 錄 酶、4 dNTPs + oligo dT primer (TTTT) 04 由 GGGG primer3´ end 合 成出 第 二 股 DNA 05 由 TTTT primer 向 3´ end 合成 出 單 股 DNA 06 水 解 RNA 以 釋 出 DNA 07 加 入 DNA 聚 合 酶 、 4 dNTPs + oligo-dG primer (GGGG) 答 案 ： 117. 科 學 家 利 用 λ 載 體 建 造 cDNA 資 料 庫 。 他 們 選 擇 用 λ 載 體 而 不 是 質 體 載 體 ， 因 為 λ 載 體 。 Ⅰ 可 在試 管 內 被 包裝 Ⅱ 比 質 體 載 體 能 裝 下 更 大 的 外 來 DNA 片 段 Ⅲ 不 必被 限 制 酶 切割 Ⅳ 可 藉細 胞 轉 型 進入 大 腸 桿 菌 Ⅴ 可 藉感 染 進 入 大腸 桿 菌 Ⅵ 傳 播抵 抗 抗 生 素的 基 因

Ⅶ 用 λ資 料 庫 較 易作 篩 選 Ⅷ λ 載體 可 形 成 更大 的 菌 落 選 擇 正 確 的 組 合 ︰

A) I, II, VII B) III, V, VI C) II, IV, VIII D) I, II, V 118. 用 hLf 基 因 (具 有一 個 化 學 標籤)的 序 列 為 探 針 ， 科 學 家 在 資 料 庫 中 鑑 定 出 hLf 編 碼 的 cDNA 株 落(克 隆)。所 用 的 篩 選 過 程 為 何 ？ A) 南 方雜 交 B) 菌 落雜 交 C) 北 方雜 交 D) 噬 菌斑 雜 交 E) 免 疫學 119. 一 旦 目 標 cDNA 株 ( 克 隆 ) 被 鑑 定 出 來，為 確 定 哪 些 是 hLf cDNA，科 學 家 分 離 並 定 序 那 些 插 入 基 因 。 並 用 dideoxi 方 法 定 序 的 這 個 片 段 ， 根 據 定 序 結 果 判 斷 原 本 核 苷 酸(非 模 版 股 ) 的 序 列 為 何 ？ A) 5´ TGGCTACC 3´ B) 3´ TGGCTACC 5´ C) 5´ ACCGATGG 3´ D) 3´ ACCGATGG 5´ 120. 當 這些 序 列 被 確定 是 hLf cDNA 之 後， 它 們 被 插 入 一 個 質 體 的 EcoRI 切 位 上 ， 此 質 體 含 有 ： a) 野 生型 的 hLf 編 碼序 列 ， 包括 在 花 椰 菜 鑲 嵌 病 毒(CMV)之 35S 啟 動子 與 終 結 子 的 控 制 下 ， 所 產 生 之 訊 號 胜 肽(PSLf) b) T-DNA 的 左 側(LB)及 右 側(RB), 在 大 腸 桿 菌 中 轉 型(transformation)， 並 藉 由 接 合 作 用(conjugation) 轉 移 至 Agrobacterium tumefaciens 為 何 需 要 花 椰 菜 鑲 嵌 病 毒(CMV)之 啟 動 子 序 列? A) 他 們 希 望 再 進 行 一 次 hLf cDNA 的 定 序 B) 他 們 希 望 藉 由 轉 殖 菸 草 產 生 的 生 物 量 ， 大 量 表 現 hLf 基 因 C) 他 們希 望 在 花 椰菜 表 現 hLf 基因 D) 若 沒有 啟 動 子 則基 因 無 法 複製

121. 當 一 小 片 菸 草 葉 被 重 組 的 Agrobacterium tumefaciens 感 染 時 ， 下 列 何 者 可 用 來 決 定 哪 些 菸 草 已 經 轉 殖 成 功? A) 西 方墨 點 分 析 B) 北 方墨 點 分 析 C) 南 方墨 點 分 析 D) 顯 微鏡 觀 察 122. 以 20 棵基 因 轉 殖菸 草, 篩選 hLf 基 因 的 表 現 ， 取 一 克 新 鮮 的 轉 殖 葉 片 組 織 於 液 態 氮 中 研 磨 ， 以 萃 取 所 有 可 溶 性 蛋 白 ， 右 圖 顯 示 將 這 些 由 轉 殖 葉 片 萃 取 之 蛋 白 進 行 西 方 墨 點 分 析 的 結 果 (樣 本 1 為 濃 縮 之蛋 白 萃 取 液，樣 本 2 為 牛 奶 的 hLf，而 標 準 蛋 白 質(marker) 位 於 左 側)， 則 此墨 點 為….. A) 用 抗牛 奶 hLf 抗 體 來作 免 疫染 色 B) 與 hLf mRNA 進行 雜 合 C) 與 人類 的 乳 鐵 蛋白 之 cDNA 進 行 雜 合 D) 與 含 有 hLf cDNA 的 EcoRI 片 段進 行 雜 合 123. 人 類的 乳 鐵 蛋 白之 cDNA，在花 椰 菜 鑲 嵌 病 毒 的 35S 啟 動 子 控 制下，轉 型 於 菸 草 上 之 後 ， 利 用 A. tumefaciens 為 基 礎 的 基 因 轉 移 ， 科 學 家 可 得 到 下 列 哪 些 結 論? Ⅰ 它 製成 可 產 生 全 長 80-kDa hLf 的 轉 殖 植 物 Ⅱ 人 類 乳 鐵 蛋 白 與 從 人 類 乳 腺 所 產 生 的 hLf 不 同 Ⅲ 人 類乳 鐵 蛋 白 並非 單 元 醣 蛋白 Ⅳ 轉 殖植 物 能 生 產人 類 乳 鐵 蛋白 Ⅴ 轉 殖菸 草 能 生 產人 類 乳 鐵 蛋白 Ⅵ 菸 草 產 生 的 hLf 蛋 白 的 分 子 量 與 原 有 蛋 白 極 相 近 的 種 類 Ⅶ 菸 草的 hLf 與 牛奶 hLf 的 碳水 化 合 物 組 成 相 同 Ⅷ 人 類 乳 鐵 蛋 白 可 供 給 人 類 抗 菌 及 鐵 輸 送 的 特 性 選 擇 正 確 的 組 合 ︰ A) I, IV, VI B) I, V, VII C) III, IV, VIII D) II, V, VIII

生態(7 題，12 分)

為 了 找 出 犰 狳 的 食 性 ， 科 學 家 進 行 了 植 被 調 查 ， 並 與 動 物 排 泄 物 中 的 殘 渣 作 比 較 ： 124. 科 學家 分 別 在 向日 葵 田 、 玉米 田 及 天 然 草 地 三 種 環 境 下 ， 進 行 直 線 行 走 式 的 調 查 法 。 他 們 以 每 50 公尺 取 1 平 方 公 尺 的 樣 區 ， 記 錄 物 種 歧 異 度 ， 覆 蓋 程 度 及 開 花 結 果 的 階 段 ， 必 須 用 到 下 列 哪 些 技 術? Ⅰ 土 壤取 樣 Ⅱ 系 統取 樣 Ⅲ 用柱狀圖來表示不同植物的生長型態 Ⅳ 覆 蓋 程 度 的 估 算 (植 物 覆 蓋 地 表 的 百 分 比) Ⅴ 採 集植 物 的 生 物量 Ⅵ 利 用直 線 截 取 調查 法 Ⅶ 資 料分 析(物 種 及數 量 統 計) Ⅷ 物 種名 錄 請 選 擇 一 個 正 確 的 組 合 ︰ A) I, III, V, VII

B) II, IV, VI, VIII C) II, V, VI, VIII D) I, II, III, IV E) V, VI, VII, VIII

由犰狳糞便樣本分析的結果(I)，在向日葵田中的植物(II)，在玉米田中的植物(III)， 及在 天然草地中的植物(IV)，分別列於下表中：I 欄為糞便中的植物殘渣及其所佔百分比，II、 III 及 IV 欄為植物生長階段及所佔百分比，糞便的收集與植物取樣的工作兩者同時進行。 Species I II III IV 1 Fruit, 90% 2 Fruit 果 實, 90%

3 Epidermis 表 皮, 100% Flower 花, 5% Flower, 10% Flower, 2% 4 Flower, 10% Flower, 6% Flower, 3% 5 Epidermis, 10% Vegetative, 6% Vegetative, 2%

營 養 器 官

Vegetative, 7%

6 Vegetative, 5% Vegetative, 20%

7 Vegetative, 8% Vegetative, 40% 8 Epidermis, 40% Vegetative, 5% Vegetative, 90% Vegetative, 15% 9 Seeds, 20% Fruit, 30% Fruit, 40% Fruit, 5% 10 Epidermis, 10% Fruit, 30% Vegetative, 15% Fruit, 28% 11 Epidermis, 60% Flower, 10% Flower, 6% Flower, 30% 12 Seeds, 80% Vegetative, 90% Fruit, 90% Fruit, 40% 13 Seeds, 100% Flower, 10% Fruit, 6% Flower, 3%

125. 犰 狳在 何 種 環 境中 覓 食? A) Only in II

B) Only in III C) Only in IV

D) both A and B are correct E) both A and C are correct

126. 為 了 比 較 犰 狳 在 玉 米 田 及 天 然 草 地 中 的 族 群 大 小 差 異 ， 另 一 群 研 究 人 員 進 行 了2 次 取 樣： 第 一 次 ，他 們 分 別 在 兩 處 各 捕 捉 130 隻 動 物 ，在 不 影 響 牠 們 生 存 的 情 況 下 ， 分 別 上 標 後 ， 再 予 以 釋 放 ，3 天後 ， 再 進 行第 二 次 取 樣 ， 在 玉 米 田 捕 到 125 隻 犰狳 ， 其 中 有 72%為 前 次 上標 者；在 天然 草 地 上 捕 到 的 144 隻 中，有 45%為 前 次上 標 者 。 假 設 在 此 3 天 內 犰 狳 族群 沒 有 任 何 變 化 ， 請 問 哪 種 環 境 之 犰 狳 數 量 最 多 ？ 其 數 量 為 何 ？ A) 玉 米田 , 288 隻 B) 草 地, 180 隻 C) 玉 米田 , 180 隻 D) 草 地, 288 隻 E) 玉 米田 , 280 隻 下 圖 顯 示 犰 狳 所 在 環 境 之 食 物 網 ， 數 字 代 表 其 他 物 種 ， 箭 頭 表 示 能 量 在 生 態 系 的 傳 遞 方 向 。 MULITA 5 13 14 9 6 10 1 4 8 11 3 12 2

127. 此 犰狳 的 食 性 為 A) 草 食性 B) 肉 食性 C) 雜 食性 D) 腐 食性 128. 舉 出一 個 長 的 食物 鏈 之 例 子 A) 5, 8, 4, 11, 1 B) 9, 3, mulita, 10, 4 C) 13, 2, mulita, 11, 12 D) 13, 2, mulita, 4, 1 當 一 個 植 物 群 落 經 由 生 態 演 替 形 成 ， 再 此 群 落 中 各 物 種 族 群 之 年 齡 結 構 亦 隨 之 變 異 ， 造 成 淨 生 產 力 以 及 群 落 生 物 量 之 改 變。 下 圖 顯示 一 處廢 棄 地 歷 經回 復 為 森 林的 研 究 成 果： 129. 在 答案 卷 上，完 成 圖 上 的 說明，用 紅 鉛筆 指 出 淨 初級 生 產 力(I)之演 變，用 綠 筆 標 示 生 物 量(II)。 用 圖的 縱 、 橫 兩軸 來 輔 助 。 草 地 灌 木 森 林 I 淨 初 級 生 產 力(g/m2/yr) II 生 物 量 III 維 管束 植 物(？)數量 IV 偶 生種(？)數 量

130. 根 據上 圖 所 顯 示的 結 果 ， 用下 列 代 號 表示 下 列 各 敘述 是 正 確(01)或 錯 誤 (02) 答 案 代 號 ： 01 正 確 02 錯 誤 STATEMENTS 代 碼 A) 在演 替 後 期， 物 種 多 樣性 增 加 B) 在 演 替 初 期 ，vascular(維 管束 植 物 ?)物種數 量(III)增 加 C) Adventitious(偶 生 種?，IV)會自 在 灌 叢期 經 由 競 爭而 消 失 D) 此研 究 中 在 第 5-14 年 間， 此 四 種 特性 的 變 化 趨勢 產 生 變 化 E) 維 管 束植 物(?)與偶 生 種(?)的豐 富 度 呈現 互 補 現 象 F) 維 管 束植 物(?)的物 種 數 量在 達 到 平 衡前 ， 呈 現 波動 變 化

生物系統學(3 題，6 分)

131. 8 種 分 類群 的 特 徵 A 至 H 列 於 下表 中 ： Group 羊 膜 卵 脊 索 毛 腳 硬 骨 骨 骼 牙/下 頷 A

- + - - - -

B

+ + + + + +

C

- + - - + +

D

- + - + + +

E

+ + + + + +

F

+ + + + + +

G

- + - - - +

H

- - -

參考 ： “+＂ 代 表 有 特徵 ， “-“ 代表 無 特 徵

根 據 這 些 特 徵 選 取 上 述 物 種 的 代 號 填 入 方 格 中 ， 以 完 成 下 列 的 演 化 樹 ： 131. 下 表中 多 個 敘 述與 單 子 葉 植物 綱 的 三 個科 有 關 ， 對應 敘 述 與 科， 並 選 出 適當 答 案 01. 本科 的 花 序大 多 是 肉 穗狀，內 含 多數 小 花，外 有 佛 焰 苞 02. 本科 多 具 鱗莖，其 形 狀為 平 截 狀 或有 時 為 多 個覆 瓦 狀 互 疊 的 肉 質 鱗 片 03. 營養 體 通 常為 樹 幹，葉 片叢 生 頂 端，就 組 織 而言，其 木 質 的 莖 為 初 級 組 織 ， 源 自 頂 端 生 長 04. 本科 的 莖 多短 且 頂 端 多為 繖 狀 花 序 05. 葉片 多 為 羽狀 或 掌 狀 ，成 熟 時 大 小變 化 大 ， 有時 長 達 25 公 尺 ，在 葉 柄與 葉 片 交 接觸 多 有 突 起 06. 本科 的 種 類多 以 動 物 傳播 種 子，但有 些 果 實 可由 水 傳 播 (因 具厚 的 纖 維 中果 皮 07. 本科 的 種 類包 含 大 範 圍的 形 態，多 為 附 生，半 附 生 或 具 攀 爬 根 08. 本科 有 些 屬特 別 具 有 多孔 洞 的 葉 09. 果實 多 為 胞背 開 裂 的 蒴果 ， 內 含 多量 的 種 子 I. Araceae 天 南星 科 II. Arecaceae 棕櫚 科 III. Liliaceae 百合 科 I II III A) 01, 05, 07 04, 08, 09 02, 03, 06 B) 04, 07, 08 01, 05, 06 02, 03, 09 C) 01, 07, 08 02, 05, 06 03, 04, 09 D) 01, 07, 08 03, 05, 06 02, 04, 09 E) 03, 06, 08 02, 05, 07 01, 04, 09

132. 以 正確 代 碼(01)及錯 誤 代 碼(02)回 答 下 表之 敘 述 是 否正 確? 答 案 代 號 ： 01 正 確 02 錯 誤 STATEMENTS 代 碼 A) 經由 銀 杏 葉片 之 透 明 化及 染 色 後 ，可 見 葉 脈 呈網 狀 B) 石 松 科 植 物 為地 生 型 或 附生 型，大 孢子 及 小 孢 子外 壁 為 分 類重 要 特 徵 C) 木 賊 的 葉 片 小且 輪 生 ， 雄配 子 為 多 鞭毛 D) 松屬 植 物 的雌 毬 果 ， 其果 鱗 在 成 熟時 木 質 化 E) 真 蕨 中的 孢 膜是 保 護 孢 子囊 的 構 造 (完)

轉 載 自 ： 中華民國生物奧林匹亞委員會網站National Biology Olympiad, Taiwan, R.O.C http://www.ibo.nsysu.edu.tw/