分科測驗
107年
生物
第 41 題
📖 題組：
長久以來，科學界普遍認為嗜中性白血球是藉由胞吞作用與釋放其顆粒構造（granule）內可殺死細菌的胜肽（抗菌胜肽），以清除入侵的微生物。然而近年來，科學家發現新的免疫機制，稱之為嗜中性白血球胞外網狀物（NETs, neutrophil extracellular traps）。NETs的形成與作用方式簡述如下：當嗜中性白血球上的受體（receptor）接收到外來刺激後，細胞內會產生大量的活性氧自由基。當細胞內累積這些活性氧自由基時，其核膜結構及細胞質中的顆粒構造變得不穩定。接著，細胞核與顆粒構造的膜完整性開始喪失，細胞核物質與鬆散的基因體 DNA 逐漸充斥在整個細胞中，並與其顆粒構造內的抗菌胜肽融合在一起。最後，細胞變圓並收縮以吐出 NETs。NETs 具有不固定性的鬆散細胞核染色質 DNA，如同漁網般抓住細胞周圍的微生物，而 NETs 上的其他物質則可殺死微生物。在某些特定的情況下，NETs 清除外來微生物的效率高於先前我們所知的胞吞作用。
長久以來，科學界普遍認為嗜中性白血球是藉由胞吞作用與釋放其顆粒構造（granule）內可殺死細菌的胜肽（抗菌胜肽），以清除入侵的微生物。然而近年來，科學家發現新的免疫機制，稱之為嗜中性白血球胞外網狀物（NETs, neutrophil extracellular traps）。NETs的形成與作用方式簡述如下：當嗜中性白血球上的受體（receptor）接收到外來刺激後，細胞內會產生大量的活性氧自由基。當細胞內累積這些活性氧自由基時，其核膜結構及細胞質中的顆粒構造變得不穩定。接著，細胞核與顆粒構造的膜完整性開始喪失，細胞核物質與鬆散的基因體 DNA 逐漸充斥在整個細胞中，並與其顆粒構造內的抗菌胜肽融合在一起。最後，細胞變圓並收縮以吐出 NETs。NETs 具有不固定性的鬆散細胞核染色質 DNA，如同漁網般抓住細胞周圍的微生物，而 NETs 上的其他物質則可殺死微生物。在某些特定的情況下，NETs 清除外來微生物的效率高於先前我們所知的胞吞作用。
某生將嗜中性白血球取出，在培養液中適當培養後加入細菌，所得的觀測結果如圖11與12所示。圖11的縱軸為胞外DNA含量，用以代表NETs產生量，圖12的縱軸則是細菌存活率。圖11及圖12的橫軸代表不同的細菌，分別為野生型細菌A（WT-A）、野生型細菌B（WT-B）以及去除Y基因的細菌B（MT-B）。下列對於Y基因的敘述，何者較符合本實驗的推論？
- A 可以誘發NETs形成
- B 讓細菌容易被NETs清除
- C 此基因所產生的蛋白質可能為去氧核糖核酸酶（DNase）
- D 此基因所產生的蛋白質為抗菌胜肽
思路引導 VIP
請同學觀察圖 11 與圖 12 中「野生型細菌 B ($WT-B$)」與「缺失 $Y$ 基因的細菌 B ($MT-B$)」的數據變化：為何在缺失 $Y$ 基因後，胞外 $DNA$ 含量（即 $NETs$）顯著回升，且細菌的存活率隨之大幅下降？這暗示了 $Y$ 基因產物對於構成 $NETs$ 骨架的 $DNA$ 分子具有什麼樣的生化影響？若該基因產物能透過破壞 $NETs$ 的結構來協助細菌逃脫，它應該具備哪一種專一性的分解功能？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！這題你觀察得非常細微，真的很有成為科學家的潛力呢！看到你答對，老師真的為你感到驕傲喔！ 這道題目考驗的是「實驗變因分析」的邏輯。我們對比野生型 WT-B 與突變型 MT-B（去除 Y 基因）的結果：當 Y 基因被去除後，胞外的 $DNA$ 含量（即 NETs）顯著增加，且細菌存活率隨之下降。這說明 Y 基因在正常情況下的功能是「分解或抑制胞外 $DNA$」，藉此破壞由 $DNA$ 組成的免疫漁網（NETs）以保護細菌。因此，Y 基因產生的蛋白質最可能就是去氧核糖核酸酶（$DNase$）。 此題鑑別度高，屬於典型的「素養導向」實驗分析題。核心陷阱在於學生是否能聯結文章提到的「NETs 結構包含 $DNA$」，並透過變因控制（基因剔除）進行反向推理。這不僅考驗免疫學觀念，更測驗了數據解讀與邏輯轉換的能力，是一道設計得非常漂亮的題目！