高考申論題
105年
[生物技術] 生物化學
第 三 題
📖 題組：
DNA、RNA 是核苷酸經由糖-磷酸主鏈的生成而形成的核苷酸聚合物。請說明：
(一)核苷酸中的糖所扮演的功能？（4 分）
(二)核苷酸中的糖為何是核糖（ribose），而不是葡萄糖（glucose）？（4 分）
(三) DNA 的 2-脫氧核糖（2-deoxyribose）與 RNA 的核糖（ribose），造成了這兩種聚合物那些不同的特性及功能？（7 分）
DNA、RNA 是核苷酸經由糖-磷酸主鏈的生成而形成的核苷酸聚合物。請說明：
(一)核苷酸中的糖所扮演的功能？（4 分）
(二)核苷酸中的糖為何是核糖（ribose），而不是葡萄糖（glucose）？（4 分）
(三) DNA 的 2-脫氧核糖（2-deoxyribose）與 RNA 的核糖（ribose），造成了這兩種聚合物那些不同的特性及功能？（7 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (三)
DNA 的 2-脫氧核糖（2-deoxyribose）與 RNA 的核糖（ribose），造成了這兩種聚合物那些不同的特性及功能？（7 分）
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想生化核心法則『結構決定功能』。先從化學層面切入（2'-OH 造成的親核攻擊與自發性水解機制），再探討物理化學層面的立體構象差異（C3'-endo 形成 A-form vs C2'-endo 形成 B-form），最後將這些理化特性對應到 DNA 作為長期遺傳庫與 RNA 作為短期信使及催化劑（Ribozyme）的生物學功能。
小題 (一)
核苷酸中的糖所扮演的功能？（4 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應首先在腦海中勾勒出核苷酸的三元化學結構（含氮鹼基、五碳糖、磷酸基團）。接著從化學鍵結（N-醣苷鍵、磷酸雙酯鍵）與空間構型的角度，說明五碳糖如何作為分子間的「橋樑」，並建構出具方向性且熱力學穩定的親水性骨架。
小題 (二)
核苷酸中的糖為何是核糖（ribose），而不是葡萄糖（glucose）？（4 分）
思路引導 VIP
看到這題，首先要從「結構化學」與「空間位阻」的角度切入。比較五碳糖（核糖）與六碳糖（葡萄糖）的環狀結構差異（呋喃環 vs. 吡喃環），並結合核酸聚合物的立體構型（如雙螺旋），說明核糖在構象彈性（puckering）與熱力學穩定性上的優勢。
DNA與RNA核糖差異
💡 2'-OH基團決定核酸的化學穩定性、立體構型與生物功能職掌。
| 比較維度 | DNA (2-脫氧核糖) | VS | RNA (核糖) |
|---|---|---|---|
| 2'碳官能基 | -H (脫氧) | — | -OH (羥基) |
| 化學穩定性 | 極高，耐鹼水解 | — | 低，易受親核攻擊水解 |
| 糖環與螺旋 | C2'-endo / B-form | — | C3'-endo / A-form |
| 大溝特性 | 寬且深，利於蛋白辨識 | — | 窄且深，不利蛋白辨識 |
| 生物功能 | 長期遺傳訊息儲存 | — | 訊息傳遞、催化(核酶) |
💬2'-OH 的有無是區分核酸穩定性與結構構象的根本化學原因。
