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中五生物練習卷：遺傳、DNA 與基因表達（12 題・100 分・75 分鐘）附答案
練習卷 · DSE 生物：遺傳、DNA 與基因表達全卷
中五生物練習卷，全卷 12 題共 100 分、限時 75 分鐘，涵蓋孟德爾單基因與雙基因雜交、試交、DNA 鹼基配對與半保留複製、轉錄與翻譯、點突變與移碼、X 連鎖遺傳、系譜分析、凝膠電泳、PCR 與基因工程。每題附答案與評分要點，適合 DSE 生物操卷及校內試前自測。
卷面資料 年級：中五（S5） ｜ 科目：生物 ｜ 時限：75 分鐘 ｜ 總分：100 分 ｜ 題數：12
考生須知：本卷分甲、乙、丙三部，全部題目均須作答，總分 100 分，時限 75 分鐘。
作答時須寫出基因型與表現型，並以棋盤法或分支法表示雜交結果。
除特別指明外，數值答案須準確至三位有效數字。
建議先用約 20 分鐘完成甲部，再用 30 分鐘處理乙部，最後 25 分鐘覆核丙部的實驗與應用題。
甲部 遺傳的基本原理
每題須寫出基因型與表現型，並以棋盤法或分支法表示雜交結果。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 豌豆的高莖基因 T 對矮莖基因 t 為顯性。兩株雜合高莖豌豆（Tt）雜交，共產生 400 株後代。(a) 寫出兩親本產生的配子種類及比例；(b) 用棋盤法寫出後代的基因型比例與表現型比例；(c) 預計高莖後代的數目；(d) 在高莖後代中，純合高莖所佔的比例是多少。 | 答案：(a) 每株親本產生 T 與 t 兩種配子，比例 1:1。(b) 後代基因型 TT:Tt:tt = 1:2:1，表現型高莖:矮莖 = 3:1。(c) 高莖數目 = 400 × 3/4 = 300 株。(d) 純合高莖 TT 佔全部後代 1/4 即 100 株，故在高莖後代中佔 100 ÷ 300 = 1/3。評分要點：(a) 兩種配子共 1 分；(b) 基因型比例 1 分、表現型比例 1 分；(c) 算式與數值 1 分；(d) 指出條件概率並算出 1/3 得 2 分。 |
| 2 | 以雜合高莖豌豆（Tt）與矮莖豌豆（tt）進行試交，得到 200 株後代。(a) 說明試交的目的；(b) 預測後代的表現型比例；(c) 計算高莖與矮莖後代各有多少株；(d) 若後代全部為高莖，親本的基因型應是甚麼。 | 答案：(a) 目的在於測定表現為顯性性狀的個體，其基因型是純合還是雜合。(b) Tt × tt 的後代為 Tt 與 tt，比例 1:1，即高莖:矮莖 = 1:1。(c) 各為 200 × 1/2 = 100 株。(d) 後代全部為高莖，表示該親本只傳遞 T 給所有後代，故其基因型為純合 TT。評分要點：(a) 1.5 分；(b) 1.5 分；(c) 算式與數值 1.5 分；(d) 1.5 分。 |
| 3 | 某雙鏈 DNA 樣本共 2,000 個鹼基對，其中腺嘌呤（A）佔全部鹼基的 30%。(a) 求胸腺嘧啶（T）、鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）各佔的百分比；(b) 求樣本中 A 與 G 的數目；(c) 求該 DNA 分子中氫鍵的總數。 | 答案：(a) 由鹼基配對，A 與 T 數目相等，故 T = 30%；餘下 100% − 60% = 40% 由 G 與 C 平分，各佔 20%。(b) 鹼基總數 = 2,000 × 2 = 4,000，A = 4,000 × 30% = 1,200 個，G = 4,000 × 20% = 800 個。(c) A-T 配對有 1,200 對，每對 2 個氫鍵；G-C 配對有 800 對，每對 3 個氫鍵，故氫鍵總數 = 2 × 1,200 + 3 × 800 = 4,800 個。評分要點：(a) T 1 分、G 與 C 各 1 分；(b) 鹼基總數 1 分、A 與 G 各 0.5 分；(c) 氫鍵規則 1 分、總數 1 分。 |
| 4 | 在豌豆中，圓粒基因 R 對皺粒基因 r 為顯性，黃子葉基因 Y 對綠子葉基因 y 為顯性，兩對基因位於不同染色體上。兩株圓粒黃子葉豌豆（RrYy）雜交，產生 320 株後代。(a) 寫出親本產生的配子種類；(b) 求後代的表現型比例；(c) 計算圓粒黃子葉與皺粒綠子葉的數目；(d) 皺粒黃子葉的數目是多少。 | 答案：(a) 兩對基因獨立分配，配子為 RY、Ry、rY、ry，各佔 1/4。(b) 表現型比例為圓黃:圓綠:皺黃:皺綠 = 9:3:3:1。(c) 圓粒黃子葉 = 320 × 9/16 = 180 株，皺粒綠子葉 = 320 × 1/16 = 20 株。(d) 皺粒黃子葉 = 320 × 3/16 = 60 株。評分要點：(a) 四種配子 1.5 分；(b) 比例 1.5 分；(c) 每項算式與數值 1 分；(d) 1 分。 |
乙部 分子遺傳學與基因表達
計算題須列出算式並寫出單位，概率可用分數或百分比表示。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 5 | 某 mRNA 分子由 900 個核苷酸組成，其中包含一個起始密碼子與一個終止密碼子。(a) 求此 mRNA 的密碼子數目；(b) 求翻譯後多肽鏈的氨基酸數目；(c) 說明終止密碼子的功能；(d) 若翻譯時有 3 個密碼子被跳過，氨基酸數目會變成多少。 | 答案：(a) 密碼子數目 = 900 ÷ 3 = 300 個。(b) 終止密碼子不編碼氨基酸，故氨基酸數目 = 300 − 1 = 299 個。(c) 終止密碼子不被 tRNA 辨認，沒有對應的 tRNA 進入核糖體，令核糖體釋放已完成的多肽鏈，翻譯在此終止。(d) 少了 3 個氨基酸，數目變為 299 − 3 = 296 個。評分要點：(a) 2 分；(b) 2 分（須說明減去終止密碼子）；(c) 2 分；(d) 2 分。 |
| 6 | 一個含 4,000 個鹼基對的 DNA 分子在細胞中以半保留方式複製。經過 3 輪複製後：(a) 求產生的 DNA 分子數目；(b) 求雙鏈的總數；(c) 求含原有舊鏈的 DNA 分子數目；(d) 說明支持半保留複製的離心實驗現象。 | 答案：(a) 每輪複製加倍，3 輪後 DNA 分子數目 = 2³ = 8 個。(b) 每個 DNA 有 2 條鏈，總數 = 8 × 2 = 16 條。(c) 原有 2 條舊鏈分別保留在 2 個子代 DNA 中，故有 2 個分子含舊鏈。(d) 以 15N 標記的 DNA 離心後形成一條重帶；轉入 14N 培養基複製一代後，全部 DNA 形成一條中等密度帶，證明每個子代 DNA 含一條舊鏈與一條新鏈；複製兩代後才出現重帶與輕帶。評分要點：(a) 2 分；(b) 2 分；(c) 2 分；(d) 先重帶後中帶 2 分、解釋新舊鏈各一 2 分。 |
| 7 | 某基因的模板股序列為 3 端 TAC CGT AAA 5 端。(a) 寫出轉錄所得的 mRNA 序列並註明方向；(b) 寫出對應的氨基酸序列（AUG 為甲硫氨酸，GCA 為丙氨酸，UUU 為苯丙氨酸）；(c) 若模板股第二個密碼子由 CGT 變為 CAT，寫出新 mRNA 的第二個密碼子並指出突變類型；(d) 若在第二個密碼子之前插入一個鹼基，說明對多肽鏈的影響。 | 答案：(a) 依鹼基互補與反向平行，mRNA 序列為 5 端 AUG GCA UUU 3 端。(b) 氨基酸序列為甲硫氨酸—丙氨酸—苯丙氨酸。(c) 模板股 CAT 轉錄為 GUA，屬誤義突變，第二個氨基酸由丙氨酸變為纈氨酸。(d) 插入一個鹼基使閱讀框移位，其後所有密碼子重新劃分，氨基酸序列大幅改變，通常產生無功能的蛋白，稱為移碼突變。評分要點：(a) 2 分（方向與序列各 1 分）；(b) 2 分；(c) 密碼子 2 分、突變類型 2 分；(d) 閱讀框 1 分、後果 1 分。 |
| 8 | 人類紅綠色盲由 X 染色體上的隱性等位基因引起。一名帶因者女性（XCXc）與一名正常色覺男性（XCY）結婚，共生育 400 名子女。(a) 用棋盤法寫出子女的基因型及比例；(b) 求兒子中患色盲的比例；(c) 預計 400 名子女中患色盲男嬰的數目；(d) 女兒是否可能患色盲，並加以解釋。 | 答案：(a) 子女基因型為 XCXC、XCXc、XCY、XcY，各佔 1/4。(b) 兒子中一半帶 Xc，故兒子患色盲的比例為 1/2。(c) 兒子約有 200 名，其中一半患病，即 100 名。(d) 在此組合下女兒不可能患色盲，因為父親把正常的 XC 傳給所有女兒，女兒至少有一個顯性等位基因，只會表現正常或成為帶因者。評分要點：(a) 3 分；(b) 2 分；(c) 算式與數值 2 分；(d) 結論與理由 1 分。 |
丙部 遺傳分析與生物技術
應用題須說明所用原理，並指出結論所依據的證據。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 9 | 某家族遺傳病的系譜顯示：第一代一對表現正常的夫婦，生下一個患病的女兒與一個表現正常的兒子；該正常兒子與一名表現正常的女性結婚，生下兩個患病兒子與一個正常女兒。(a) 推斷該病的遺傳模式並說明理由；(b) 寫出第一代夫婦的基因型；(c) 求該兒子夫婦再生一名患病孩子的概率；(d) 遺傳輔導時應向該家庭說明甚麼。 | 答案：(a) 常染色體隱性遺傳。理由：表現正常的父母生下患病女兒，若為 X 連鎖隱性，患病女兒的父親必定患病，與系譜不符；故致病基因位於常染色體，父母均為帶因者。(b) 第一代夫婦為 Aa × Aa。(c) 該兒子表現正常但為帶因者 Aa，若妻子亦為帶因者 Aa，Aa × Aa 生下 aa 的概率為 1/4。(d) 應說明每次懷孕仍有 1/4 患病風險、可考慮產前檢測、帶因者本身表現正常但可把基因傳給子女、並建議避免近親婚配。評分要點：(a) 模式 1 分、理由 2 分；(b) 3 分；(c) 3 分；(d) 每項 0.25 分共 1 分。 |
| 10 | 以限制酶切割一個環狀質體後，用凝膠電泳分析，得到五條片段，長度分別為 850、600、450、300 及 150 個鹼基對。(a) 求該質體的總長度；(b) 說明 DNA 片段在凝膠中的遷移距離與片段長度的關聯；(c) 求最短片段與最長片段的長度比；(d) 另一樣本只出現 1,150 與 1,200 兩條片段，總長度相同，說明兩者的差異。 | 答案：(a) 總長度 = 850 + 600 + 450 + 300 + 150 = 2,350 個鹼基對。(b) 片段越短，在凝膠中的遷移距離越遠；凝膠形成網狀結構，短片段較易穿過孔隙。(c) 150 : 850 = 3 : 17。(d) 兩者總長度相同但片段數目不同，表示第二個樣本的酶切位點少了三個，可能是點突變使原有切點消失，或該質體原本就缺少這些序列。評分要點：(a) 2 分；(b) 3 分；(c) 2 分；(d) 差異 1.5 分、原因 1.5 分。 |
| 11 | 聚合酶鏈反應（PCR）每個循環包括變性 30 秒、退火 30 秒與延伸 60 秒，每個循環使目標 DNA 的數目加倍。(a) 求一個循環所需的時間；(b) 進行 20 個循環後，目標 DNA 的數目是最初的多少倍；(c) 計算 30 個循環所需的總時間；(d) 說明 PCR 為何需要耐熱的 DNA 聚合酶。 | 答案：(a) 一個循環需 30 + 30 + 60 = 120 秒，即 2 分鐘。(b) 20 個循環後為 2 的 20 次方，即 1,048,576 倍。(c) 總時間 = 30 × 2 = 60 分鐘。(d) 變性步驟須加熱至約 95 度使雙鏈分開，普通 DNA 聚合酶在高溫下會變性失去活性，耐熱聚合酶（例如 Taq 聚合酶）在高溫仍保持活性，可在每個循環重複使用，不必每輪添加新酶。評分要點：(a) 2 分；(b) 算式 2 分、數值 2 分；(c) 2 分；(d) 2 分。 |
| 12 | 一個長 4,000 個鹼基對的質體用同一種限制酶切開，插入一段長 800 個鹼基對的目的基因，再以 DNA 連接酶連接。(a) 求重組質體的總長度；(b) 說明為何要用同一種限制酶切開質體與目的基因；(c) 說明黏性末端在重組過程中的作用；(d) 若目的基因以相反方向插入，會有甚麼後果。 | 答案：(a) 重組質體長度 = 4,000 + 800 = 4,800 個鹼基對。(b) 同一種限制酶在兩者上產生相同的黏性末端，使質體與目的基因能以互補鹼基配對，再由 DNA 連接酶把磷酸二酯鍵接合。(c) 黏性末端是單鏈突出的序列，能與互補序列形成氫鍵，把兩個 DNA 片段暫時固定在一起，提高接合效率。(d) 目的基因反向插入時，其轉錄方向與質體上的啟動子相反，RNA 聚合酶不能正確轉錄該基因，基因無法表達。評分要點：(a) 2 分；(b) 3 分；(c) 3 分；(d) 2 分。 |
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