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中五生物練習卷：遺傳學、DNA 與遺傳工程（12 題・100 分・75 分鐘・附答案）｜原創模擬試題
練習卷 · DSE 生物：遺傳學、DNA 與遺傳工程全卷
本卷 12 題、100 分、75 分鐘，覆蓋中五生物遺傳與分子生物學核心單元：孟德爾單因子與雙因子雜交、測交、不完全顯性與共顯性、X 連鎖遺傳、DNA 鹼基組成、轉錄翻譯與突變、重組 DNA 技術與 DNA 指紋、哈迪-溫伯格平衡、生態系統能量流及基因改造評估；數值全部由程式自算，附評分要點。
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
甲部：孟德爾遺傳與雜交分析（24 分）
每題 6 分，須列式或說明推理。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 1 | 孟德爾以豌豆種子形狀進行雜交實驗，圓粒（R）對皺粒（r）為完全顯性。純種圓粒與純種皺粒親本雜交得 F1，F1 自交後得 400 粒 F2 種子。(a) 寫出 F1 的基因型。(b) 求 F2 中圓粒與皺粒的期望數目，並列出算式。(c) 解釋實際觀察數目通常與期望數目有少量差異的原因。 | (a) 親本為 RR × rr，配子分別全為 R 與 r，故 F1 全為 Rr。（2 分）(b) F1 自交：Rr × Rr → 基因型 1RR : 2Rr : 1rr，表現型圓粒 : 皺粒 = 3 : 1。400 × 3/4 = 300 粒圓粒；400 × 1/4 = 100 粒皺粒。（3 分）(c) 期望值只是概率，實際受精時配子隨機結合，母數有限會出現抽樣誤差；環境亦可能影響種子存活，故觀察值與期望值有小幅偏差屬正常。（1 分） |
| 2 | 測交（test cross）是遺傳學常用方法。(a) 說明測交的定義。(b) 一株圓粒豌豆表現顯性性狀，如何用測交判斷它是 RR 還是 Rr？分別寫出兩種情況下的後代表現型比例。(c) 若測交結果得 48 粒圓粒、52 粒皺粒，判斷該株基因型並解釋。 | (a) 測交是把待測顯性表現型個體與隱性純合子（此例 rr）雜交，由後代表現型推斷待測個體的基因型。（2 分）(b) 若為 RR × rr，後代全部 Rr，全為圓粒（100% 圓粒）；若為 Rr × rr，後代 1 Rr : 1 rr，圓粒 : 皺粒 = 1 : 1。（2 分）(c) 48 : 52 ≈ 1 : 1，接近一半一半，故該株為雜合 Rr；代表其產生 R 與 r 兩種配子且數目相近，符合分離定律，少許偏差來自隨機誤差。（2 分） |
| 3 | 兩對基因 A/a 與 B/b 位於不同對染色體上，均為完全顯性。基因型 AaBb 的植株自交，共得 320 個後代。(a) 求四種表現型的期望數目，並列式。(b) 說明 9:3:3:1 比例的遺傳學來源。(c) 若兩對基因位於同一條染色體且緊密連鎖，解釋後代表現型比例會如何改變。 | (a) 兩對基因獨立分配，每對皆 3 : 1，故表現型比 = 9 : 3 : 3 : 1。320 × 9/16 = 180；320 × 3/16 = 60；320 × 3/16 = 60；320 × 1/16 = 20；合計 180 + 60 + 60 + 20 = 320。（3 分）(b) 來源是減數第一次分裂時，非同源染色體自由組合，A/a 與 B/b 的等位基因獨立分配到配子，形成四種配子各 1/4，雌雄配子隨機結合得出 9:3:3:1。（2 分）(c) 若緊密連鎖，親本型配子（AB、ab）佔多數，重組型（Ab、aB）很少，後代將以兩個親本表現型為主，比例遠離 9:3:3:1，出現大量「過量親本型」。（1 分） |
| 4 | 比較不完全顯性（incomplete dominance）與共顯性（codominance）。(a) 各舉一個例子說明。(b) 紅花純種（CRCR）與白花純種（CWCW）雜交，F1 全為粉紅花；寫出 F1 自交後 F2 的表現型比例及對應的基因型比例。(c) 說明為何這個例子不能用 3:1 解釋。 | (a) 不完全顯性：雜合子表現介乎兩個純合子之間的中間型，例如紅花 × 白花得粉紅花。共顯性：兩個等位基因在雜合子中同時完全表現，例如 AB 血型同時有 A 與 B 抗原。（2 分）(b) F1 為 CRCW，自交得 1 CRCR : 2 CRCW : 1 CWCW，即紅 : 粉紅 : 白 = 1 : 2 : 1，表現型比例與基因型比例完全相同。（3 分）(c) 因為雜合子不是顯性表現型而是中間型，兩個等位基因無顯隱關係，故不會出現 3 : 1 這種把雜合子併入顯性類別的比例。（1 分） |
乙部：DNA、基因表現與遺傳工程（36 分）
每題 9 分，注意題目各部分的配分。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 5 | 紅綠色盲由 X 染色體上的隱性等位基因（b）引起。父親色盲（XbY），母親表現正常但為攜帶者（XBXb）。(a) 用棋盤法列出子女四種可能的基因型及其比例。(b) 求兒子患色盲的概率及女兒患色盲的概率。(c) 解釋在一般族群中男性色盲發病率明顯高於女性的原因。 | (a) 母 XBXb 產生 XB、Xb 兩種卵子；父 XbY 產生 Xb、Y 兩種精子。女兒：XBXb（攜帶者）1/4、XbXb（色盲）1/4；兒子：XBY（正常）1/4、XbY（色盲）1/4。（4 分）(b) 兒子中一半帶 Xb，故患色盲概率 1/2；女兒中一半為 XbXb，故患色盲概率亦為 1/2，但另一半女兒為攜帶者。（3 分）(c) 男性只有一條 X 染色體（XY），隱性等位基因無對應的正常等位基因遮蓋，直接表現；女性需兩條 X 同時帶 b 才發病，故一般族群中男性發病率遠高於女性。（2 分） |
| 6 | 某雙螺旋 DNA 樣本經鹼基分析，腺嘌呤（A）佔全部鹼基的 30%。(a) 求胸腺嘧啶（T）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）各佔的百分比，並列式。(b) 說明計算時所依據的鹼基配對規則。(c) 若此 DNA 片段長 1,200 個鹼基對，求 G 的實際數目。 | (a) A 與 T 互補配對、數目相等，故 T = 30%。（1 分）剩餘 100% − 30% − 30% = 40% 由 G 與 C 平分，故 G = 20%、C = 20%。（2 分）(b) 依據鹼基互補配對規則：A 與 T 以兩個氫鍵配對、G 與 C 以三個氫鍵配對，雙螺旋中 A 的數目等於 T、G 等於 C（查加夫規則）。（3 分）(c) 1,200 個鹼基對 = 2,400 個鹼基；G = 2,400 × 20% = 480 個。（3 分） |
| 7 | DNA 模板股序列為 3-TACGGATTC-5（由左至右）。(a) 寫出轉錄產生的 mRNA 序列，並註明 5 端與 3 端。(b) 列出 mRNA 上的三個密碼子及對應氨基酸（AUG＝甲硫氨酸、CCU＝脯氨酸、AAG＝離氨酸）。(c) 比較鹼基取代與鹼基插入對蛋白質結構的影響，並解釋為何插入通常後果較嚴重。 | (a) 模板股 3-TACGGATTC-5 與 mRNA 互補（A→U、T→A、G→C、C→G），mRNA 為 5-AUGCCUAAG-3。（3 分）(b) 密碼子：AUG＝甲硫氨酸（起始）、CCU＝脯氨酸、AAG＝離氨酸。（3 分）(c) 取代只改變一個密碼子，可能因遺傳密碼簡併性而仍編碼同一氨基酸（靜默突變），影響可為零；插入（或缺失）會令讀框移位，其後所有密碼子重新分組，氨基酸序列大範圍改變並常提早出現終止密碼子，蛋白質多數失去功能，故後果較嚴重。（3 分） |
| 8 | 重組 DNA 技術已用於大量生產人類胰島素。(a) 按正確次序寫出四個主要步驟。(b) 解釋為何切割目標基因與質體載體時須使用同一種限制酶。(c) 說明凝膠電泳在這流程中的兩個用途。 | (a) ① 用限制酶分別切割含目標基因的 DNA 與質體載體；② 以 DNA 連接酶把目標基因接入載體，形成重組質體；③ 把重組質體導入宿主細胞（例如大腸桿菌，稱為轉化）；④ 篩選成功轉化的菌株並大量培養，提取純化目標蛋白。（4 分）(b) 同一種限制酶在兩段 DNA 上產生相同的黏性末端，切口鹼基可以互補配對，DNA 連接酶才能把兩段接合；用不同酶會產生不相容的末端。（3 分）(c) 用途一：按片段大小分離限制酶切割產物，確認目標片段是否成功切出；用途二：檢查重組質體是否含正確大小的插入片段（必要時可切膠回收純化片段）。（2 分） |
丙部：族群遺傳、生態與應用評估（40 分）
每題 10 分，須作完整解釋或評估。
| # | 題目 | 答案與評分要點 |
|---|---|---|
| 9 | DNA 指紋分析（DNA profiling）廣泛應用於法證與親子鑑定。(a) 說明其原理，包括為何不同個體的帶譜不同（同卵雙生除外）。(b) 列出兩個實際應用。(c) 一名子女的凝膠帶譜有 5 條帶，其中 3 條與生母相同、2 條與疑父相同；說明如何據此判斷親子關係，並指出一項可能導致誤判的風險。 | (a) 原理：基因組中短串聯重複序列（STR/VNTR）的重複次數因人而異，經 PCR 擴增並以凝膠電泳按大小分離，形成個體特有的帶譜；同卵雙生因基因組相同而帶譜一致。（4 分）(b) 任何兩項：親子鑑定、法證現場樣本比對、器官移植前組織配對、失散親屬認親、品種或樣本來源鑑定。（2 分）(c) 子女的每一條帶必來自生父或生母其中之一：3 條與生母相同為母系來源，若餘下 2 條全部與疑父帶譜吻合，則支持其為生父；若有任何一條既不來自母親亦不出現在疑父帶譜上，則可排除。（3 分）風險：樣本污染、帶譜判讀主觀或資料庫比對偶然吻合，可造成誤判，故須重複檢測並配合其他證據。（1 分） |
| 10 | 某體染色體隱性遺傳病在一個 1,000 人的社群中，有 40 人患病。假設該族群符合哈迪-溫伯格平衡。(a) 求隱性等位基因頻率 q、顯性等位基因頻率 p 及攜帶者人數，並列式。(b) 列出兩個使哈迪-溫伯格平衡成立的條件。(c) 若該病令患者在生育年齡前死亡，解釋等位基因頻率會如何改變。 | (a) q² = 40/1000 = 0.04，q = 0.2；p = 1 − 0.2 = 0.8；攜帶者頻率 2pq = 2 × 0.8 × 0.2 = 0.32，人數 = 1,000 × 0.32 = 320 人。（4 分）(b) 任何兩項：族群夠大、隨機交配、無突變、無遷入遷出、無自然選擇（該性狀不影響生存與繁殖）。（2 分）(c) 患者死亡使隱性等位基因隨之從基因庫移除，q 逐步下降；但攜帶者表現正常不受選擇，隱性等位基因仍可透過雜合子傳遞，故 q 下降速度相當緩慢，疾病難以完全消失。（4 分） |
| 11 | 某草原生態系統中，生產者每年每平方米固定的能量為 50,000 kJ，能量在相鄰營養級之間的傳遞效率為 10%。(a) 求初級消費者與次級消費者每年每平方米可得的能量。(b) 解釋食物鏈一般不會超過四至五個營養級的原因。(c) 比較能量金字塔與生物量金字塔的形狀，並舉出水生系統中生物量金字塔可能倒置的原因。 | (a) 初級消費者：50,000 × 10% = 5,000 kJ；次級消費者：5,000 × 10% = 500 kJ（每年每平方米）。（4 分）(b) 每一營養級約有 90% 能量以呼吸作用散失、或以未消化排泄物及未被攝食部分流失，只有約 10% 傳到下一級；能量逐級銳減，到第四、五級已不足以支持可存活族群，故食物鏈長度受限。（3 分）(c) 能量金字塔必為正立，因能量沿食物鏈遞減，符合熱力學第二定律；生物量金字塔在某些水生系統可倒置，例如浮游植物現存量小但周轉（繁殖與被食）極快，短期内支撐較大的浮游動物生物量。（3 分） |
| 12 | 某抗蟲基因改造玉米（Bt 玉米）在區內大面積種植。(a) 列出兩個對農民或環境的潛在好處。(b) 列出兩個潛在風險，並各配一個具體機制。(c) 提出兩項在田間減少基因漂流及延緩害蟲產生抗性的管理措施，並說明其原理。 | (a) 任何兩項：減少化學農藥施用量、降低農民成本並提高產量、減少蟲害引致的真菌毒素污染、減少噴藥對農民健康的影響。（3 分）(b) 任何兩項並配機制：害蟲在強大選擇壓力下演化出抗 Bt 基因（抗性演化）；Bt 花粉隨風或昆蟲傳到野生近緣種造成基因漂流；非目標昆蟲（如帝王斑蝶幼蟲）誤食花粉受害；抗性雜草或超級害蟲出現。（4 分）(c) 措施一：田邊設避難所（refugia），種植 20% 非 Bt 同種作物，讓感性害蟲與抗性個體交配，稀釋抗性基因；措施二：設隔離帶或錯開與近緣種的開花期，物理上阻隔花粉傳播，減少基因漂流。須配合抗性監測與輪作。（3 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。