CIE A Level 生物 9700 Paper 4 練習卷｜100 分 2 小時（附答案）

練習卷 · CIE A Level 生物 9700

Paper 4 結構題（A Level）

題目

題 1 · 光合作用與限制因素

(a) 寫出光獨立（光反應）階段在葉綠體中發生的位置。 [2]

(b) 光強由 20 增至 40 單位時，產氧速率由每分鐘 0.15 cm³ 升至 0.3 cm³。解釋原因。 [4]

(c) 在 60 單位光強下，計算 120 分鐘的累積產氧量（cm³）。 [3]

(d) 光強超過 60 單位後曲線轉為水平。解釋原因。 [4]

(e) 寫出光合作用平衡方程式，並解釋溫度升至 40 °C 以上速率急降的原因。 [6]

(f) 設計一個實驗，用水生植物量度光強對光合作用的影響，並說明兩項控制變數。 [6]

題 2 · 遺傳、突變與基因表達

(a) 定義基因突變。 [3]

(b) 鐮刀型細胞貧血的 HBB 基因編碼區有 450 個鹼基，患者其中 1 個鹼基由 A 變為 T。計算這是一個佔編碼區多少百分比的改變，並說明對蛋白質的影響。 [5]

(c) 該編碼區可翻譯出多少個氨基酸？說明你的計算。 [4]

(d) 有些鹼基取代不會改變蛋白質。解釋原因。 [3]

(e) 兩株豌豆（RrYy × RrYy）雜交，共 800 株後代。按 9:3:3:1 計算每個表型的預期數目。 [5]

(f) 解釋減數分裂時兩個過程如何增加後代的遺傳變異。 [5]

題 3 · 氣體交換與運輸

(a) 魚鰓採用逆流交換。解釋這種安排如何提高氧氣吸收效率。 [4]

(b) 某人每搏輸出量 70 cm³，心率每分鐘 72 次。計算心輸出量，以 dm³ min⁻¹ 表示。 [4]

(c) 同一人運動時每搏輸出量升至 110 cm³、心率升至 150 次。計算心輸出量及其為靜息時的多少倍。 [5]

(d) 潮氣量 500 cm³、死腔 150 cm³、每分鐘呼吸 12 次。計算肺泡通氣量佔總通氣量的百分比。 [4]

(e) 解釋波爾效應（Bohr shift）對運動中肌肉的益處。 [4]

(f) 患者血紅蛋白由 15 g/dL 降至 8 g/dL。已知每克血紅蛋白可結合 1.34 cm³ 氧，計算每 100 cm³ 血液含氧量的下降百分比。 [4]

題 4 · 能量流與生態系統

(a) 草 50,000 kJ、兔 5,000 kJ、狐 400 kJ。計算兩個營養級之間的能量轉移效率。 [3]

(b) 某生態系總初生產力 (GPP) 為 2400 kJ m⁻² yr⁻¹，呼吸量 1560 kJ m⁻² yr⁻¹。計算淨初生產力及其佔 GPP 的百分比。 [4]

(c) 解釋為何食物鏈鮮有超過五個營養級。 [5]

(d) 解釋氮循環中硝化作用與固氮作用的分別，並各舉一類生物。 [5]

(e) 解釋為何泥炭沼與森林被視為碳匯（carbon sink）。 [4]

(f) 解釋密集農業如何降低農田的生物多樣性，並提出一項緩解措施。 [4]

答案

題 1 · 光合作用與限制因素

(a) 類囊體膜（thylakoid membrane）上。 [2]

(b) 光強是限制因素；更多光系統被激發，光解水加快，供應更多 ATP 與還原劑給卡爾文循環。 [4]

(c) 每分鐘 0.45 cm³ × 120 = 54.0 cm³。 [3]

(d) 光強不再是限制因素；限制因素轉為二氧化碳濃度或溫度，光系統已飽和。 [4]

(e) 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂（光、葉綠素）；高溫使酶變性，活性位形狀改變，光反應與卡爾文循環酶同時失效。 [6]

(f) 用 LED 燈在不同距離／強度照射伊樂藻，以毛細管或氣泡計數收集氧氣 30 分鐘，水浴固定 25 °C，重複 3 次取平均；控制 CO₂（相同碳酸氫鈉溶液）與植物長度。 [6]

題 2 · 遺傳、突變與基因表達

(a) DNA 鹼基序列改變，例如取代、插入或缺失，可改變密碼子而改變多肽。 [3]

(b) 1 ÷ 450 × 100 = 0.222%；密碼子由 GAG 變 GTG，氨基酸由麩氨酸（Glu）變纈氨酸（Val），血紅蛋白 β 鏈帶電性質改變，紅血球在低氧下呈鐮刀形。 [5]

(c) 450 ÷ 3 = 150 個密碼子；其中 1 個為終止密碼子，不編碼氨基酸，所以 150 − 1 = 149 個氨基酸。 [4]

(d) 遺傳密碼有簡併性：多個密碼子編碼同一氨基酸，取代後氨基酸不變（同義突變），初級結構因此不變。 [3]

(e) 9/16 × 800 = 450；3/16 × 800 = 150；3/16 × 800 = 150；1/16 × 800 = 50；合計 800。 [5]

(f) （1）前期 I 互換：同源染色體非姊妹染色分體交換片段，產生重組染色體；（2）中期 I 獨立分配：各對同源染色體隨機排列，$2^{23}$ 種組合（人類）。兩者令配子基因組合各異。 [5]

題 3 · 氣體交換與運輸

(a) 水流方向與血流方向相反，沿整個鰓片水中的氧分壓始終高於血中，擴散梯度維持全程，血液可吸收更多氧（可達約 80% 飽和）。 [4]

(b) 70 × 72 = 5040 cm³ min⁻¹；÷ 1000 = 5.04 dm³ min⁻¹。 [4]

(c) 110 × 150 = 16500 cm³ min⁻¹ = 16.5 dm³ min⁻¹；16500 ÷ 5040 = 3.27 倍。 [5]

(d) 總通氣量 500 × 12 = 6000 cm³ min⁻¹；肺泡通氣量 (500 − 150) × 12 = 4200 cm³ min⁻¹；4200 ÷ 6000 = 70%。 [4]

(e) 肌肉產生 CO₂ 使血液 pH 下降、溫度上升，血紅蛋白氧親和力下降，曲線右移，在較低氧分壓下釋放更多氧給肌肉。 [4]

(f) 15 × 1.34 = 20.1 cm³/dL；8 × 1.34 = 10.72 cm³/dL；(20.1 − 10.72) ÷ 20.1 × 100 = 46.7%。 [4]

題 4 · 能量流與生態系統

(a) 草→兔：5,000 ÷ 50,000 × 100 = 10%；兔→狐：400 ÷ 5,000 × 100 = 8%。 [3]

(b) NPP = 2400 − 1560 = 840 kJ m⁻² yr⁻¹；840 ÷ 2400 × 100 = 35%。 [4]

(c) 每級只有約 10% 能量傳到下一級；能量在呼吸、排泄與未食部分流失，第五級可用的能量已少於原來的 0.01%，不足以支持可存活族群。 [5]

(d) 固氮作用：根瘤菌（Rhizobium）等把大氣 N₂ 還原為氨／銨；硝化作用：硝化細菌（Nitrosomonas 銨→亞硝酸鹽，Nitrobacter 亞硝酸鹽→硝酸鹽）把銨氧化成植物可吸收的硝酸鹽。 [5]

(e) 它們光合作用固定的碳多於呼吸與分解釋放的碳；泥炭沼酸性、缺氧令分解者活動受抑，有機碳長期堆積。 [4]

(f) 單一作物減少棲息地與食物多樣性；除草劑／殺蟲劑殺死非目標物種；肥料流入水體造成優養化。緩解：保留田邊緩衝帶／輪作／減少農藥。 [4]

評分準則

題 1 · 光合作用與限制因素

(a) 2 分

• 位於類囊體膜
• 膜上含光系統 I／II 與 ATP 合成酶

(b) 4 分

• 指出光強為限制因素
• 光解水加快 → 更多 ATP／還原 NADP
• 更多 GP 被還原為 TP
• 速率上升至光系統飽和為止

(c) 3 分

• 先由 30 分鐘數據除以 30 得每分鐘速率（13.5 ÷ 30 = 0.45）
• 乘 120 得 54
• 標明單位 cm³

(d) 4 分

• 光系統飽和，不能再吸收更多光
• 限制因素改為 CO₂ 濃度或溫度
• 暗反應酶與 CO₂ 固定速率成為瓶頸
• 因此速率保持 0.45 cm³/min

(e) 6 分

• 方程式左右元素平衡（C 6、H 12、O 18）
• 標明光與葉綠素
• 酶變性 → 活性位變形
• 受質不再形成酶－受質複合物
• 光反應與暗反應酶同樣受影響
• 速率急降而非漸降

(f) 6 分

• 自變量：光強（距離或 LED 功率）
• 因變量：30 分鐘氧氣體積／氣泡數
• 水浴固定溫度 25 °C
• 碳酸氫鈉濃度相同
• 植物品種與長度相同
• 重複 3 次求平均並計算速率

題 2 · 遺傳、突變與基因表達

(a) 3 分

• DNA 鹼基序列改變
• 至少舉出一種形式（取代／插入／缺失）
• 可影響密碼子 → 氨基酸序列

(b) 5 分

• 1 ÷ 450 × 100
• 答案 0.222%（約 0.22%）
• GAG → GTG
• Glu → Val（麩氨酸→纈氨酸）
• 改變 β 鏈電荷 → 低氧下鐮刀形

(c) 4 分

• 450 ÷ 3 = 150 個密碼子
• 指出終止密碼子不編碼氨基酸
• 150 − 1 = 149
• 單位為氨基酸個數

(d) 3 分

• 密碼子具簡併性（多個密碼子同一氨基酸）
• 氨基酸序列不變
• 蛋白質三維結構與功能不變

(e) 5 分

• 9/16 × 800 = 450（雙顯性）
• 3/16 × 800 = 150（單顯性，兩種各 150）
• 1/16 × 800 = 50（雙隱性）
• 四個數合計 800
• 明顯寫出比例對應表型

(f) 5 分

• 前期 I 互換發生於非姊妹染色分體
• 互換產生重組染色體／新等位基因組合
• 中期 I 同源染色體獨立分配（隨機排列）
• 人類 2²³ ≈ 8.4 百萬種組合
• 加隨機受精進一步增加變異

題 3 · 氣體交換與運輸

(a) 4 分

• 水與血流方向相反
• 沿鰓片保持濃度梯度
• 梯度不會在末端消失（並流會平衡）
• 血液含氧量可接近飽和

(b) 4 分

• 70 × 72 = 5,040
• ÷ 1,000 轉 dm³
• 答案 5.04
• 單位 dm³ min⁻¹

(c) 5 分

• 110 × 150 = 16,500
• 16.5 dm³ min⁻¹
• 16,500 ÷ 5,040
• 答案 3.27（約 3.3 倍）
• 單位正確

(d) 4 分

• 500 × 12 = 6,000
• (500 − 150) × 12 = 4,200
• 4,200 ÷ 6,000
• 答案 70%

(e) 4 分

• CO₂ 溶於血令 pH 下降
• Hb 氧親和力下降（曲線右移）
• 同一 pO₂ 下釋放更多氧
• 供應肌肉細胞呼吸

(f) 4 分

• 15 × 1.34 = 20.1
• 8 × 1.34 = 10.72
• 差值 9.38
• 9.38 ÷ 20.1 × 100 = 46.7%

題 4 · 能量流與生態系統

(a) 3 分

• 5,000 ÷ 50,000 × 100 = 10%
• 400 ÷ 5,000 × 100 = 8%
• 兩者均遠低於 100%（呼吸、排泄、未食部分）

(b) 4 分

• NPP = GPP − 呼吸
• 2,400 − 1,560 = 840
• 840 ÷ 2,400 × 100
• 答案 35%（單位 kJ m⁻² yr⁻¹）

(c) 5 分

• 每級約 10% 能量轉移
• 能量以呼吸熱、排泄、未食部分流失
• 可用能量隨級數指數下降（0.1⁴ ≈ 0.0001）
• 高級消費者族群小、領域大
• 能量不足以支持更多級

(d) 5 分

• 固氮：N₂ → NH₃／NH₄⁺（根瘤菌、固氮菌）
• 硝化：NH₄⁺ → NO₂⁻（Nitrosomonas）
• NO₂⁻ → NO₃⁻（Nitrobacter）
• 硝酸鹽為植物主要吸收形式
• 兩者均在好氧條件下由細菌完成

(e) 4 分

• 光合作用固碳 > 呼吸／分解釋放
• 泥炭沼酸性缺氧抑制分解者
• 有機物長期堆積成泥炭
• 森林生物量儲存大量碳

(f) 4 分

• 單一作物 → 棲息地同質化
• 農藥殺死非目標昆蟲與食物鏈上游
• 肥料流入水體 → 優養化、缺氧
• 提出一項具體緩解措施（田邊緩衝帶／輪作）

TutorZone 練習卷｜題目與數據為原創，並非任何考試局或出版社的教材。

卷制依 CIE 9700 生物課程 Paper 4：2 小時、100 分、A Level 結構題。