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IB 生物 SL Paper 2 模擬卷（第二份・10 題・50 分・75 分鐘・可用計算機）
練習卷 · IB 生物
IB 生物 SL Paper 2 第二份模擬卷：10 題、50 分、限時 75 分鐘，可用計算機，涵蓋酶活性與變性、光合作用限制因素、無氧呼吸、單基因雜交卡方分析、能量流轉效率、蛋白質合成、蒸騰速率、腎臟重吸收、群體免疫與等位基因頻率，附完整答案與評分要點。
卷面資料 年級：IB DP 第一年（Grade 11） ｜ 科目：生物 ｜ 時限：75 分鐘 ｜ 總分：50 分 ｜ 題數：10
甲部（第 1 至 5 題・25 分）
全部題目均須作答。本卷可用計算機。計算題須展示步驟，數值答案取三位有效數字（另有指明者除外），並在答案末標明單位。所有數據為示例，並非任何考試機構的歷屆試題。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 在 25 °C 下，把 2.0 cm³ 的 0.50% 過氧化氫溶液與 2.0 cm³ 馬鈴薯抽取液混合，60 秒內收集到 24.0 cm³ 氧氣。 (a) 計算 25 °C 時的平均產氧速率（cm³ s⁻¹）。 (b) 同一裝置升溫至 40 °C，60 秒內收集到 40.8 cm³ 氧氣，計算 40 °C 時的速率（cm³ s⁻¹）。 (c) 計算由 25 °C 升至 40 °C 時速率的增加百分比。 (d) 解釋溫度升至 80 °C 時速率為何接近零。 (e) 說明本實驗中「產氧速率」如何代表酶活性。 |
答案：(a) 速率 ＝ 體積 ÷ 時間 ＝ 24.0 ÷ 60 ＝ 0.40 cm³ s⁻¹。 (b) 40 °C 時速率 ＝ 40.8 ÷ 60 ＝ 0.68 cm³ s⁻¹。 (c) 增加百分比 ＝ (0.68 − 0.40) ÷ 0.40 × 100% ＝ 70.0%。 (d) 80 °C 已超過酶的最適溫度，酶蛋白的氫鍵與離子鍵被破壞，活性部位變形（變性），基質無法再與活性部位結合，因此反應幾乎停止；變性不可逆。 (e) 過氧化氫酶催化 2H₂O₂ → 2H₂O ＋ O₂，氧氣是反應產物，在基質濃度、體積與時間相同時，單位時間的產氧量與有效酶－基質複合物數目成正比，故可代表酶活性。 評分要點：(a) 1 分（算式與單位）、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分（變性＋活性部位變形）、(e) 1 分。 |
| 2 | 研究人員以水生植物量度不同光照強度下的產氧速率，結果如下：光照強度 20 單位時 3.0 cm³ h⁻¹；40 單位時 5.5 cm³ h⁻¹；60 單位時 6.4 cm³ h⁻¹；80 單位時 6.4 cm³ h⁻¹。溫度維持 25 °C，二氧化碳充足。 (a) 計算光照強度由 20 單位增至 40 單位時，產氧速率的增加百分比。 (b) 描述光照強度 60 單位以後的變化，並解釋原因。 (c) 若要證明二氧化碳在 60 單位以上成為限制因素，寫出一項實驗設計上的改動。 (d) 說明為何要用「單位時間產氧量」而非「葉片顏色」作為量度指標。 (e) 預測溫度升至 35 °C 而光照強度 80 單位時速率的變化，並解釋。 |
答案：(a) 增加百分比 ＝ (5.5 − 3.0) ÷ 3.0 × 100% ＝ 83.3%。 (b) 光照強度由 60 單位增至 80 單位時，速率維持 6.4 cm³ h⁻¹ 不變，曲線出現平台。此時光已是過剩，限制因素轉為二氧化碳濃度或溫度（酶的量與活性），再增強光照不再提高光反應速率。 (c) 在光照強度 80 單位下，把二氧化碳濃度由現時水平提高（例如由 0.04% 提高至 0.08%），若產氧速率上升，即證明二氧化碳是限制因素。 (d) 產氧量是光反應的直接、可量度產物，與光反應速率成正比；葉片顏色屬主觀觀察，變化滯後且受葉綠素分解、葉齡等因素影響，不能量化速率。 (e) 速率上升至略高於 6.4 cm³ h⁻¹：35 °C 較接近光合作用酶的最適溫度，碳固定（卡爾文循環）的酶活性提高；但若超過最適溫度，酶逐步變性，速率會再下降。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分（平台＋限制因素）、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 3 | 酵母在無氧條件下把葡萄糖分解為乙醇與二氧化碳。5.0 g 葡萄糖在 25 °C、1 atm 下完全發酵（葡萄糖摩爾質量 180.16 g mol⁻¹，氣體摩爾體積 24.0 dm³ mol⁻¹）。 (a) 計算 5.0 g 葡萄糖的摩爾數（mol）。 (b) 寫出無氧呼吸的平衡化學式，並計算產生二氧化碳的摩爾數。 (c) 計算 25 °C、1 atm 下產生二氧化碳的體積（dm³）。 (d) 說明為何有氧呼吸每摩爾葡萄糖產生的 ATP 遠多於無氧呼吸。 (e) 指出一項工業上利用此發酵過程的應用，並說明為何要在無氧環境操作。 |
答案：(a) n ＝ 5.0 ÷ 180.16 ＝ 0.0278 mol。 (b) C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH ＋ 2CO₂；每摩爾葡萄糖產生 2 摩爾二氧化碳，故 n(CO₂) ＝ 0.0278 × 2 ＝ 0.0555 mol。 (c) V ＝ n × 24.0 ＝ 0.0555 × 24.0 ＝ 1.33 dm³（約 1332 cm³）。 (d) 無氧呼吸只靠糖解，葡萄糖僅部分氧化，淨得 2 個 ATP；有氧呼吸把丙酮酸完全氧化為二氧化碳與水，電子經電子傳遞鏈傳給氧，透過氧化磷酸化產生大量 ATP（理論值約 30 至 32 個），故能量產出高得多。 (e) 例子：麵包製造（酵母發酵產生二氧化碳令麵團膨脹）或啤酒與乙醇生產。必須保持無氧，否則酵母會轉用有氧呼吸，乙醇與二氧化碳產量大幅下降，風味與產品規格不符。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分（化學式＋摩爾數）、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 4 | 一對果蠅雜交，後代共 240 隻，其中 168 隻為顯性性狀、72 隻為隱性性狀。理論比例為 3：1。 (a) 寫出預期的顯性與隱性數目。 (b) 計算卡方值（χ²）。 (c) 自由度為 1，5% 顯著水平的臨界值為 3.841。判斷結果是否顯著偏離 3：1，並說明。 (d) 提出一個會令觀察比例偏離 3：1 的生物學原因。 (e) 說明為何要用卡方檢定而不是直接比較百分比。 |
答案：(a) 顯性 ＝ 240 × 3/4 ＝ 180；隱性 ＝ 240 × 1/4 ＝ 60。 (b) χ² ＝ Σ (O − E)² ÷ E ＝ (168 − 180)² ÷ 180 ＋ (72 − 60)² ÷ 60 ＝ 0.80 ＋ 2.40 ＝ 3.20。 (c) χ² ＝ 3.20 小於臨界值 3.841，故在 5% 水平下不能拒絕 3：1 的假設，觀察值與預期值的差異可用隨機抽樣誤差解釋，結果並不顯著。 (d) 例如：部分顯性個體在統計前死亡（生存率不同）、顯性不完全或共顯性令部分個體表型難以分類、樣本數不足、或親本並非真正的純合體。 (e) 卡方檢定把樣本大小納入考慮，能判斷觀察差異是否超出隨機誤差範圍；只比較百分比無法區分「240 隻中差 12 隻」與「24 隻中差 1.2 隻」在統計上的可信度差異。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分（比較＋結論）、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 5 | 某草原生態系的能量數據（kJ m⁻² yr⁻¹）：生產者 45,000；初級消費者 4,500；次級消費者 405；三級消費者 32.4。 (a) 計算生產者到初級消費者的能量傳遞效率（%）。 (b) 計算初級到次級、次級到三級消費者的傳遞效率（%）。 (c) 計算三級消費者佔生產者能量的百分比。 (d) 解釋為何營養級數目通常有限（一般四至五級）。 (e) 說明其餘能量在每一級的兩個主要去向。 |
答案：(a) 效率 ＝ 4,500 ÷ 45,000 × 100% ＝ 10.0%。 (b) 初級到次級 ＝ 405 ÷ 4,500 × 100% ＝ 9.0%；次級到三級 ＝ 32.4 ÷ 405 × 100% ＝ 8.0%。 (c) 32.4 ÷ 45,000 × 100% ＝ 0.072%。 (d) 每一級只有約一成能量傳到下一級，其餘以呼吸作用熱能散失、未消化的部分排出、以及未被取食的部分留在環境；能量迅速衰減，到第四、五級已不足以支撐可存活的種群，故營養級數目有限。 (e) 主要去向：（一）呼吸作用以熱能散失，用於維持代謝；（二）以排泄物、屍體與未消化殘餘進入分解者，能量不再沿食物鏈傳遞。（亦可提部分能量用於生長並儲存於生物量。） 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
乙部（第 6 至 10 題・25 分）
全部題目均須作答。本卷可用計算機。計算題須展示步驟，數值答案取三位有效數字（另有指明者除外），並在答案末標明單位。所有數據為示例，並非任何考試機構的歷屆試題。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 6 | 一段 mRNA 有 900 個核苷酸編碼區，另有 3 個核苷酸的終止密碼子。 (a) 計算該蛋白質的氨基酸數目。 (b) 計算該 mRNA 的總核苷酸數目。 (c) 說明轉錄與翻譯分別在細胞內進行的位置。 (d) 若編碼區第 300 個核苷酸由 A 變為 G 而造成錯義突變，說明對蛋白質的可能影響。 (e) 說明為何終止密碼子不對應任何氨基酸但仍不可缺少。 |
答案：(a) 每個氨基酸由 3 個核苷酸（一個密碼子）編碼，故氨基酸數目 ＝ 900 ÷ 3 ＝ 300 個。 (b) 總數 ＝ 900 ＋ 3 ＝ 903 個核苷酸。 (c) 轉錄在細胞核內進行（DNA 模版合成 mRNA）；翻譯在細胞質的核糖體上進行，mRNA 經核孔離開細胞核後與核糖體結合。 (d) 錯義突變改變一個密碼子，可能令該位置換成另一個氨基酸，若該氨基酸位於活性部位或影響三維摺疊，蛋白質功能可能喪失或減弱；若干擾的是起始或終止訊號，影響更大。 (e) 終止密碼子（UAA、UAG、UGA）不對應 tRNA 與氨基酸，但核糖體必須讀到它才會釋放已完成的多肽鏈並解離；缺少終止訊號，翻譯會繼續讀下去，產生過長而無功能的蛋白質。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 7 | 以蒸騰計量度一枝帶葉枝條：20 分鐘內水柱移動 2.4 cm³。葉片總面積為 0.0150 m²。 (a) 計算每分鐘的吸水速率（cm³ min⁻¹）。 (b) 計算每小時的吸水速率（cm³ h⁻¹）。 (c) 計算以葉面積表示的蒸騰速率（dm³ m⁻² h⁻¹）。 (d) 說明為何要用葉面積而不用葉片數目來表示蒸騰速率。 (e) 預測在風速增加的環境下速率如何改變，並解釋。 |
答案：(a) 速率 ＝ 2.4 ÷ 20 ＝ 0.12 cm³ min⁻¹。 (b) 0.12 × 60 ＝ 7.2 cm³ h⁻¹。 (c) 7.2 cm³ h⁻¹ ＝ 0.0072 dm³ h⁻¹；除以 0.0150 m² 得 0.48 dm³ m⁻² h⁻¹。 (d) 蒸騰經由氣孔與葉表面進行，與葉片表面積成正比；不同枝條的葉片大小與數目差異很大，用葉面積才能比較不同植株或不同處理的結果。 (e) 速率上升：風帶走葉面附近的水蒸氣，令葉內與空氣之間的水蒸氣濃度梯度更陡，擴散加快；但風過強或令氣孔關閉時，速率可能反而下降。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分（單位換算）、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 8 | 一位成年人每天產生 180 dm³ 腎小球濾液，排出 1.5 dm³ 尿液。血漿葡萄糖濃度為 1.0 g dm⁻³，尿液中不含葡萄糖。 (a) 計算每天被重吸收的水量（dm³）。 (b) 計算水被重吸收的百分比。 (c) 計算每天被濾出的葡萄糖總量（g），並說明為何尿中沒有葡萄糖。 (d) 說明重吸收主要在腎單位的哪一段進行，以及所靠的機制。 (e) 若某人抗利尿激素分泌增加，預測尿量與尿液濃度的變化。 |
答案：(a) 180 − 1.5 ＝ 178.5 dm³。 (b) 178.5 ÷ 180 × 100% ＝ 99.17%。 (c) 1.0 g dm⁻³ × 180 dm³ ＝ 180 g。全部葡萄糖在近曲小管的鈉－葡萄糖共運輸中被主動重吸收，再回收到血液，故正常情況下尿中不含葡萄糖。 (d) 大部分水在近曲小管以滲透作用重吸收，跟隨鈉離子與葡萄糖的主動運輸而移動；其餘在亨利氏環、遠曲小管及集尿管重吸收，集尿管受抗利尿激素調控，改變水的通透性。 (e) 抗利尿激素增加令集尿管對水的通透性上升，水重吸收增加，尿量減少而尿液濃度（滲透壓）上升。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 9 | 某傳染病的基礎再生數 R₀ 為 4.0，即一個感染者在全無免疫力的人群中平均傳染 4 人。 (a) 計算達到群體免疫所需的接種覆蓋率百分比。 (b) 若病毒的 R₀ 升至 5.0，重新計算所需覆蓋率，並比較兩者。 (c) 說明為何群體免疫不能保護所有個體。 (d) 說明疫苗誘發的免疫記憶中，記憶 B 細胞與記憶 T 細胞的角色。 (e) 解釋為何在 R₀ 很高的情況下仍需配合其他公共衛生措施。 |
答案：(a) 所需覆蓋率 ＝ (1 − 1 ÷ R₀) × 100% ＝ (1 − 1 ÷ 4.0) × 100% ＝ 75%。 (b) R₀ ＝ 5.0 時 ＝ (1 − 1 ÷ 5.0) × 100% ＝ 80%，比 R₀ ＝ 4.0 時高 5 個百分點，即傳染力越強，需要越高的接種率才能截斷傳播鏈。 (c) 因為群體免疫只降低整體傳播機會，不能保證每個人都受保護：免疫力不足者（如嬰兒、免疫抑制病人）、疫苗無效者及拒絕接種者仍可能被感染，故個人層面的保護仍需依賴自身免疫。 (d) 記憶 B 細胞在再次接觸同一抗原時迅速增殖並分化為漿細胞，快速產生大量特異性抗體；記憶 T 細胞則迅速啟動細胞免疫，協助活化 B 細胞並殺死受感染的細胞，令反應更快更強。 (e) 因為所需覆蓋率可能高於實際可達水平，且疫苗對阻斷傳播的效果有限；仍需配合戴口罩、通風、檢測與隔離，以降低有效傳播率，否則疫情仍會擴散。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
| 10 | 某隱性遺傳病在一封閉人群中影響 4% 的人口，符合哈代－溫伯格平衡。該人群共 5,000 人。 (a) 計算隱性等位基因頻率 q。 (b) 計算顯性等位基因頻率 p。 (c) 計算帶因者（異合子）的基因型頻率，並換算為人數。 (d) 計算患者人數。 (e) 說明哈代－溫伯格平衡需要哪兩個條件，以及若出現近親繁殖會如何影響帶因者比例。 |
答案：(a) q² ＝ 0.04，故 q ＝ 0.2。 (b) p ＝ 1 − q ＝ 1 − 0.2 ＝ 0.8。 (c) 帶因者頻率 ＝ 2pq ＝ 2 × 0.8 × 0.2 ＝ 0.32，即 32%；人數 ＝ 5000 × 0.32 ＝ 1600 人。 (d) 患者 ＝ 5000 × 0.04 ＝ 200 人。 (e) 條件：種群足夠大且隨機交配（另需無突變、無遷移、無自然選擇對該基因座的作用）。近親繁殖增加同型合子比例，令隱性患者（q²）增加而帶因者（2pq）比例下降，但等位基因頻率本身不變。 評分要點：(a) 1 分、(b) 1 分、(c) 1 分（頻率＋人數）、(d) 1 分、(e) 1 分。 |
TutorZone 練習卷｜題目與文章為原創，並非任何學校或出版社的教材。
