IGCSE 生物 0610 Paper 4 練習卷：遺傳、DNA 與生物技術（Extended 理論卷・100 分）

年級：中四至中五（IGCSE Year 10–11）　｜　科目：化學 0620　｜　時限：75 分鐘　｜　總分：100 分　｜　題數：31

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Paper 4（Extended，結構題）	1 小時 15 分	75	不可用

題目

第 1 題（16 分）　DNA 結構、基因與蛋白質合成

(a) 描述 DNA 分子的雙螺旋結構，並寫出四種鹼基的配對方式。 （3 分）

(b) 某 DNA 分子共有 1200 個鹼基，其中腺嘌呤佔 22%。計算鳥嘌呤的數目。 （3 分）

(c) 定義「基因」與「等位基因」。 （3 分）

(d) 解釋 64 個密碼子如何決定蛋白質的氨基酸序列。 （3 分）

(e) 指出轉錄與翻譯分別在細胞的哪個位置進行。 （2 分）

(f) 解釋為何部分基因突變不會改變蛋白質的功能。 （2 分）

第 2 題（17 分）　單基因雜交與遺傳比例

(a) 兩株異型合子（Bb）植物雜交，寫出親本產生的配子及子代的基因型比例。 （3 分）

(b) 該雜交共產生 800 株子代。計算顯性性狀與隱性性狀的株數，並說明比例來源。 （4 分）

(c) 用棋盤法表示 Bb 與 bb 的雜交，並寫出子代的基因型與表現型比例。 （4 分）

(d) 解釋如何用測交確定一株顯性表現型植物的基因型。 （3 分）

(e) 兩名異型合子親本有兩個孩子。計算兩名孩子同為隱性表現型的概率，以分數及百分比表示。 （3 分）

第 3 題（17 分）　共顯性、ABO 血型與性聯遺傳

(a) 說明共顯性與不完全顯性的分別，並以 ABO 血型為例說明共顯性。 （3 分）

(b) 血型為 AB 的男子與血型為 B（基因型 I-B i）的女子有 400 名子女。計算各種血型的人數。 （4 分）

(c) 解釋為何男性比女性更容易出現紅綠色盲。 （3 分）

(d) 帶因母親（XCXc）與正常父親（XCY）有 260 名兒子。計算色盲兒子的人數，並說明女兒的情況。 （4 分）

(e) 解釋為何性聯遺傳病（如紅綠色盲）不會由父親傳給兒子。 （3 分）

第 4 題（16 分）　突變、遺傳變異與自然選擇

(a) 定義突變，並指出兩種可增加突變率的因素。 （3 分）

(b) 解釋為何大部分突變對生物有害，且多為隱性。 （3 分）

(c) 解釋抗生素抗性細菌如何在細菌族群中變得普遍。 （4 分）

(d) 某昆蟲族群有 500 隻，其中 12% 具抗藥性。若抗藥個體全部存活，而無抗藥個體只有 40% 存活，計算下一代開始時的族群數目。 （3 分）

(e) 解釋為何長期大面積使用同一種農藥會令抗藥性迅速增加，並提出一項應對措施。 （3 分）

第 5 題（17 分）　基因工程與生物技術

(a) 列出基因工程製造人類蛋白質的三個主要步驟。 （3 分）

(b) 人類胰島素由 A 鏈 21 個、B 鏈 30 個氨基酸組成。計算氨基酸總數，並說明用細菌生產胰島素較由豬牛抽取優勝的兩點。 （4 分）

(c) 說明質體適合作為載體所需的兩項特徵。 （3 分）

(d) 一個環狀質體長 4800 個鹼基對，被同一種限制酶在 3 個位置切開。計算片段數目，並解釋凝膠電泳如何把片段分開。 （4 分）

(e) 聚合酶連鎖反應由 5 個 DNA 分子開始，經過 10 個循環後可得多少個分子？ （3 分）

第 6 題（17 分）　選殖、無性生殖與生物倫理

(a) 比較有性生殖與無性生殖所產生的遺傳變異。 （3 分）

(b) 說明組織培養（微繁殖）在農業上的兩項好處。 （3 分）

(c) 一個細胞經有絲分裂形成 64 個細胞的族群，需要多少次分裂？並解釋有絲分裂如何保持染色體數目。 （4 分）

(d) 說明以胚胎幹細胞治療疾病的原理，並指出一項相關的倫理爭議。 （4 分）

(e) 解釋為何保留農作物品種的遺傳多樣性對抵抗病蟲害十分重要。 （3 分）

答案及評分準則

第 1 題　DNA 結構、基因與蛋白質合成

(a) 兩條互補的多核苷酸鏈以氫鍵相連並盤旋成雙螺旋（1 分）；腺嘌呤與胸腺嘧啶配對、鳥嘌呤與胞嘧啶配對（1 分）；糖—磷酸骨架位於外側，鹼基位於內側（1 分）。 ［3 分］

(b) 胸腺嘧啶亦佔 22%，即 264 個（1 分）；餘下 672 個鹼基中鳥嘌呤與胞嘧啶各佔一半（1 分）；所以鳥嘌呤有 336 個（1 分）。 ［3 分］

(c) 基因是 DNA 上一段鹼基序列，決定一條多肽或一種蛋白質（1 分）；等位基因是同一基因的不同版本，位於同源染色體的相同位置（1 分）；等位基因可分為顯性與隱性（1 分）。 ［3 分］

(d) 三個鹼基組成一個密碼子（1 分）；64 個密碼子中有 61 個編碼 20 種氨基酸，其餘 3 個為終止密碼子（1 分）；密碼子的次序決定氨基酸的排列，因而決定蛋白質的形狀與功能（1 分）。 ［3 分］

(e) 轉錄在細胞核內進行（1 分）；翻譯在細胞質的核糖體上進行（1 分）。 ［2 分］

(f) 遺傳密碼具簡併性，突變後的密碼子可能仍編碼同一種氨基酸（1 分）；即使氨基酸被取代，只要不在活性部位，蛋白質仍可正常運作（1 分）。 ［2 分］

第 2 題　單基因雜交與遺傳比例

(a) 親本產生 B 與 b 兩種配子，各佔一半（1 分）；子代基因型為 BB、Bb、bb（1 分）；比例為 1：2：1（1 分）。 ［3 分］

(b) 基因型比例 1：2：1，其中 BB 與 Bb 都表現顯性（1 分）；顯性表現型合計佔四分之三，即 600 株（1 分）；隱性表現型 bb 佔四分之一，即 200 株（1 分）；所以表現型比例為 3：1（1 分）。 ［4 分］

(c) 配子為 B、b 與 b、b（1 分）；組合得 Bb 與 bb 各兩個（1 分）；基因型比例為 1：1（1 分）；表現型為一半顯性、一半隱性，比例 1：1（1 分）。 ［4 分］

(d) 把該植物與隱性純合子（bb）雜交（1 分）；若子代全部表現顯性，親本為 BB（1 分）；若子代約一半表現隱性，親本為 Bb（1 分）。 ［3 分］

(e) 每名孩子表現隱性的概率為四分之一（1 分）；兩名孩子獨立，概率相乘得十六分之一（1 分）；即 6.25%，約 6.25%（1 分）。 ［3 分］

第 3 題　共顯性、ABO 血型與性聯遺傳

(a) 共顯性時兩個等位基因都完全表現（1 分）；不完全顯性時子代呈中間表現型（1 分）；AB 血型的人同時帶有 A 抗原與 B 抗原，故 I-A 與 I-B 為共顯性（1 分）。 ［3 分］

(b) 男方配子為 I-A 與 I-B，女方配子為 I-B 與 i（1 分）；子代基因型為 I-A I-B、I-A i、I-B I-B、I-B i 各佔四分之一（1 分）；AB 型 100 人、A 型 100 人（1 分）；B 型合計 200 人，即四分之一加四分之一（1 分）。 ［4 分］

(c) 紅綠色盲的等位基因位於 X 染色體上（1 分）；男性只有一條 X 染色體，帶有該等位基因即發病（1 分）；女性有兩條 X 染色體，須兩個等位基因皆為隱性才發病（1 分）。 ［3 分］

(d) 兒子從母親取得 XC 或 Xc 的機會各半（1 分）；所以 260 名兒子中有 130 名色盲（1 分）；女兒從父親取得 XC，故不會色盲（1 分）；女兒有一半為帶因者（XCXc）（1 分）。 ［4 分］

(e) 兒子由父親獲得 Y 染色體（1 分）；兒子的 X 染色體全部來自母親（1 分）；因此父親 X 染色體上的等位基因只會傳給女兒（1 分）。 ［3 分］

第 4 題　突變、遺傳變異與自然選擇

(a) 突變是 DNA 鹼基序列的改變（1 分）；電離輻射如 X 射線或紫外線（1 分）；化學誘變劑如煙草焦油或某些藥物（1 分）。 ［3 分］

(b) 突變改變蛋白質的氨基酸序列，令酶或結構蛋白失去功能（1 分）；隨機改變通常降低生物適應環境的能力（1 分）；隱性等位基因可被正常的顯性等位基因掩蓋，故不立即表現（1 分）。 ［3 分］

(c) 隨機突變產生抗藥等位基因（1 分）；抗生素殺死沒有抗藥性的個體（1 分）；抗藥個體存活並繁殖，把等位基因傳給後代（1 分）；抗藥等位基因在族群中的頻率逐代上升（1 分）。 ［4 分］

(d) 抗藥個體有 60 隻（1 分）；無抗藥個體 440 隻，存活 176 隻（1 分）；下一代開始時共有 236 隻（1 分）。 ［3 分］

(e) 農藥造成強烈的選擇壓力，只有抗藥個體能繁殖（1 分）；抗藥等位基因快速累積，族群以抗藥個體為主（1 分）；應輪替使用不同作用機制的農藥，並配合生物防治（1 分）。 ［3 分］

第 5 題　基因工程與生物技術

(a) 用限制酶切出目標基因（1 分）；以 DNA 連接酶把基因插入質體載體（1 分）；把載體導入細菌等宿主細胞，並篩選成功攝入載體的細胞（1 分）。 ［3 分］

(b) 氨基酸總數為 51 個（1 分）；細菌可快速大量生產，供應穩定（1 分）；產品純度高、序列與人體完全相同，且避免動物病原體（1 分）；亦不受動物數量與屠宰量限制（1 分）。 ［4 分］

(c) 含有可被限制酶識別並切開的位置（1 分）；具備標記基因如抗生素抗性基因，便於篩選成功轉化的細胞（1 分）；能自行複製，令目標基因在宿主細胞內大量複製（1 分）。 ［3 分］

(d) 環狀 DNA 每切一刀增加一個片段，切 3 次得 3 個片段（1 分）；DNA 帶負電荷，在電場中向正極移動（1 分）；片段越短移動越快，越長移動越慢（1 分）；因此不同長度的片段停在凝膠不同位置，形成不同條帶（1 分）。 ［4 分］

(e) 每個循環把 DNA 數目加倍（1 分）；10 個循環後每個起始分子變成 2 的 10 次方，即 1024 個（1 分）；5 個起始分子合計 5120 個（1 分）。 ［3 分］

第 6 題　選殖、無性生殖與生物倫理

(a) 有性生殖經減數分裂與受精，子代的等位基因組合各不相同（1 分）；無性生殖如營養繁殖或組織培養，子代與親本遺傳上相同（1 分）；無性生殖的變異只來自突變（1 分）。 ［3 分］

(b) 可在短時間內大量繁殖植株（1 分）；子代保留親本的優良性狀，品質一致（1 分）；亦可培育無病毒植株，不受種子數量或季節限制（1 分）。 ［3 分］

(c) 細胞數目每次分裂加倍，2 的 6 次方等於 64（1 分）；所以需要 6 次分裂（1 分）；分裂前染色體複製（1 分）；複製後的染色體平均分到兩個子細胞，子細胞的染色體數目與親本相同（1 分）。 ［4 分］

(d) 幹細胞未分化，可分化成多種細胞類型（1 分）；把幹細胞導入受損組織，可替換死亡或功能失常的細胞（1 分）；胚胎幹細胞須取自早期胚胎，過程會破壞胚胎（1 分）；因此涉及胚胎地位的倫理爭議，需要嚴格監管與知情同意（1 分）。 ［4 分］

(e) 不同品種帶有不同的抗病等位基因（1 分）；單一品種大面積種植時，一種病害可同時摧毁全部作物（1 分）；遺傳多樣性是育種與自然選擇的材料，能選出抗新品種（1 分）。 ［3 分］

下載

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