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115學測自然 第37題 詳解

基因表現・溫控性別 · 多選 · 題目出處:115 學年度學科能力測驗 自然考科(大學入學考試中心)

題目
【37-39 題為題組】巴西龜(Trachemys scripta)的性別是由受精卵孵化時的環境溫度所決定。將卵置於 26 °C,性別決定基因 Dmrt1 會表現出來,胚胎發育為雄性。將卵置於 32 °C,Dmrt1 基因不會表現,胚胎發育為雌性。
進一步的研究發現,Kdm6b 基因會影響 Dmrt1 基因的表現與否,即 Kdm6b 蛋白質的量相對較高時,會促進 Dmrt1 基因表現 RNA,進而產生更多的 Dmrt1 蛋白質。在 26 °C 時,Kdm6b 蛋白質的表現量相對較高,於是活化 Dmrt1 基因。在 32 °C 時,Kdm6b 蛋白質的表現量相對低,使得 Dmrt1 基因幾乎不表現。

關於 Dmrt1 與 Kdm6b 兩基因的敘述或推論,下列哪些正確?(應選 3 項)
(A) Dmrt1 基因存在於雄性巴西龜,雌性則沒有
(B) Dmrt1 蛋白質可能會促進雄性性器官的發育
(C) Dmrt1 基因在細胞核中進行轉錄,Kdm6b 基因在細胞質中進行轉錄
(D) Kdm6b 基因與 Dmrt1 基因轉錄後,都在細胞質中進行轉譯
(E) Kdm6b 蛋白質會在細胞核中幫助 Dmrt1 基因的轉錄

逐步解析

  1. 1

    先抓題眼

    這題在考「基因表現的位置」與「基因產物如何影響性別決定」。題幹已經給你關鍵線索:低溫時 Kdm6b 蛋白量較高,能促進 Dmrt1 基因表現;高溫時 Kdm6b 蛋白量較低,Dmrt1 幾乎不表現。也就是說,Kdm6b 是上游調控者,Dmrt1 是下游效應者,最後影響雄性發育。
  2. 2

    觀念釐清

    真核生物的「轉錄」在細胞核內進行,因為 DNA 在細胞核;「轉譯」在細胞質的核糖體上進行,因為 mRNA 出核後才被翻譯成蛋白質。若題目說的是基因表現、蛋白質量變多,通常要分清楚:基因先轉錄成 RNA,再轉譯成蛋白質。
  3. 3

    逐項判析

    (A) 錯。題幹說性別由孵化環境溫度決定,不是由「有沒有某個基因」決定。雌雄個體都可能具有 Dmrt1 基因,差別在於是否表現、表現量高低,而不是只有雄性才有。這是常見迷思:把「基因存在」和「基因表現」混為一談。

    (B) 對。題幹指出在 26 °C 時 Dmrt1 會表現,且胚胎發育為雄性,因此可推論 Dmrt1 蛋白質可能參與並促進雄性性器官的發育。雖然題目沒直接寫「促進雄性器官」,但由雄性發育結果可合理推論其功能。

    (C) 錯。Dmrt1 基因與 Kdm6b 基因都是真核生物的基因,基因的轉錄都應在細胞核內進行,不會一個在核內、一個在細胞質內轉錄。細胞質沒有 DNA,無法進行基因轉錄。

    (D) 對。兩個基因都先在細胞核內轉錄成 mRNA,之後 mRNA 進入細胞質,在核糖體上進行轉譯,產生相對應蛋白質。所以「轉錄後都在細胞質中進行轉譯」正確。

    (E) 對。題幹明講 Kdm6b 蛋白質量較高時,會促進 Dmrt1 基因表現 RNA,也就是 Kdm6b 蛋白質在細胞核中幫助 Dmrt1 的轉錄,符合基因調控的敘述。
  4. 4

    回到題幹機制

    整體流程可整理成:低溫 26 °C → Kdm6b 蛋白較多 → 在細胞核促進 Dmrt1 轉錄 → Dmrt1 蛋白增加 → 胚胎走向雄性發育;高溫 32 °C 則相反,Kdm6b 少,Dmrt1 幾乎不表現,走向雌性發育。這題的核心不是背物種,而是能看懂「上游調控蛋白、下游基因表現、核內轉錄、質內轉譯」四件事。
  5. 5

    答案收束

    因此正確選項為 (B)(D)(E)。
答案
(B)(D)(E)

關鍵觀念:#基因表現 #轉錄與轉譯 #細胞核與細胞質

常見卡點
把「有基因」和「有表現」混在一起

還是卡住嗎?

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