高雄市立高雄高級中學
111學年度科學班科學能力檢定試題卷
【自然能力檢定2(化學、生物)】試題卷
－作答注意事項－
該科考試分成化學、生物兩科。
每科分開計算，換算成T分數後，再加總成自然科總分。
請考生均勻分配時間作答，以免影響成績。
考試時間：60 分鐘
作答方式：
˙請依試題規定，將答案書寫於正確的空格及空白頁
˙
選擇題用2B鉛筆在「答案卡」上作答；更正時，
應以橡皮擦擦拭，切勿使用修正液(帶)
˙非選擇題使用較粗的黑色或藍色原子筆、鋼珠筆或
中性筆，務必在「答案卷」上作答。
祝 考 試 順 利
1
第 二 部 分 ： 生 物 科
一、 簡答題
說明：本大題共有3大題，請用黑色或藍色的原子筆、鋼珠筆或中性筆書寫。答案務必寫在「答案
卷」上正確題號之空格內。
1.
新冠肺炎 SARS-CoV-2
新型冠狀病毒 SARS-CoV-2 (COVID-19)為一群有套膜 (envel
-ope) 之單股正鏈 RNA 病毒，外表圓形，在顯微鏡下可看到類似皇
冠的突起因此得名。已知會感染人類的冠狀病毒，包括重急性呼吸
道症候群冠狀病毒 (SARS-CoV)、中東呼吸症候群冠狀病毒
(MERS-CoV) 和目前流行的新型冠狀病毒 SARS-CoV-2 等。
SARS-CoV-2 套膜上可見明顯的棘狀突起物，稱棘狀蛋白 (spi
-ke protein, S)，如圖一。棘狀蛋白為冠狀病毒上常見的蛋白質，負
責接合宿主細胞上的特殊蛋白質，接著，冠狀病毒的套膜與宿主細
胞膜融合，使內部核酸釋出於宿主細胞內。
SARS-CoV-2 感染結合的特殊蛋白質，是宿主細胞上的 ACE2 (angiotensin converting enzyme 2)，
為一種穿膜蛋白，如圖二。人類呼吸系統的細胞群，不少細胞表面都表現了 ACE2 蛋白質，如纖毛狀
鼻腔黏膜上皮細胞、支氣管纖毛柱狀上皮細胞以及肺泡細胞。ACE 和 ACE2 都是腎素－血管收縮素
－醛固酮系統 (renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS) 中的重要成
員，ACE 負責將胞外的血管收縮素 I (angiotensin I) 代謝為具有訊號功能
的血管收縮素 II (angiotensin II)，血管收縮素 II 可使血壓升高並促進發
炎反應和氧化作用；而 ACE2 則能將血管收縮素 II 轉為其他種類血管
收縮素，其他種類的血管收縮素則具有抗發炎，抗氧化和血管舒張等作用。
文獻顯示當小鼠缺乏 ACE2，會造成血管收縮素 II 累積，並導致急
性呼吸窘迫症候群 (acute respiratory distresssyndrome, ARDS)。當
SARS-CoV 感染宿主細胞，因為不明原因會使 ACE2 被切除，進而導致
血管收縮素 II 累積。這亦可能是 SARS-CoV 造成肺部症狀的原因。試
根據上文敘述回答下列問題。
＊本文改寫自：
1.衛生福利部疾病管制署，疾病介紹
2.CASE 報科學網站(台大科學教育發展中心)，
【關於 COVID-19 的這大半年】SARS-CoV-2 的拗「毒」絕活
3.INVESTIGATOR 網站，深入 SARS 及 2019-新型冠狀病毒：從病毒入侵到藥物開發
＊圖片來源：Structural and functional properties of SARS-CoV-2 spike protein: potential antivirus drug development
for COVID-19, Acta Pharmacologica Sinica volume 41, pages1141–1149(2020)
(1) 試問一般病毒與 SARS-CoV-2 共同有哪些構造? 4%
(2) 試問文中底線的顯微鏡種類為何? 2%
(3) 試以示意圖說明 SARS-CoV 造成血管收縮素 II 累積的流程 10%
(4) 承上題，試說明 SARS-CoV 導致急性呼吸窘迫症候群 (acute respiratory distresssyndrome, ARDS)肺
部症狀原因? 5%
圖二
圖一
2
2. 疫苗的原理與功能
依據衛生福利部疾病管制署公告之疫苗介紹：
Pfizer-BioNTech COVID-19 Vaccines 是一種 mRNA 疫苗，其中含有一段可轉譯成 SARS-
CoV-2 病毒棘蛋白的 mRNA，接種後直接在人體細胞質內製造棘蛋白並釋出至細胞外，進而
刺激免疫系統產生對抗 SARS-CoV-2 的免疫力。
圖三為 BNT 疫苗於施打後的疫苗保護效力圖，實驗的樣本為年滿 16 歲以上的個體，以
隨機分組的方式施打試劑。最後總計有 21,669 位注射 BNT162b2 疫苗(每劑 30µg)，21,686 位
注射安慰劑(生理食鹽水)。兩組均會施打兩劑安慰劑或 BNT162b2 疫苗，兩劑間隔時間為 21
天。配合下方英文單字庫之內容，回答下列問題：
英文單字庫：
1.累積發病率 (Cumulative incidence)：累積發病率，或稱為發病比，在流行病學中是指在
一段時期內特定人群發生疾病的比例
2. Occurrence：出現
3. Dose：一次注射劑量，一次服藥劑量
4. BNT16b2：BNT 疫苗代號
5. Participant：參與者
6. Placebo：安慰劑 (接種生理食鹽水)
7. VE：Vaccine Efficacy, 疫苗保護效力
圖三
(資料來源：Polack FP, et al. N Engl J Med. 2020 Dec 31;383(27):2603-2615)
3
(1) 打疫苗的功能為何?請簡述其原理。8%
(2) 由圖中縱軸與橫軸的資訊，簡述此圖的結果。8%
(3) 此實驗中，Placebo 安慰劑的意義為何? 5%
(4) 此疫苗的保護力約於第幾天開始出現? 4%
(5) 打第二劑 (dose 2) 的意義為何?試從表中數據說明結果。10%
3.
向日葵的追日行為
追日行為，又稱為向日性（heliotropism）
，常見於菊科、豆科、錦葵科等植物，最為人所知的代
表是向日葵。向日葵的葉子、頂端芽和發育中的花序，都會表現向日性，其中又以發育中的花序追日
行為最為顯著。成熟的花朵隨著時間由面向東方轉而面向西方，再由面向西方回復至面向東方，如此
循環直到衰老凋萎，見圖四。
植物的感應與運動在生物教科書中，可分為向性
與局部運動。常見對向性的描述如下：
「有些刺激會引
起植物組織的生長不均勻，而造成和刺激方向有關的
運動」
；而局部運動為「和刺激方向無關的運動，且與
生長無關」
。基於上述推論，植物的器官追隨太陽東起
西落的運動雖與刺激方向有關，但不同部位對於向日
性的感受機制與運動方式卻不相同，向日性於植物運
動的分類一直備受討論。
葉子的向日性可透過葉柄基部的運動構造:葉枕
(pulvinus) 的膨壓變化所引發。葉枕驅動的運動速度可
以很快，例如錦葵科花葵屬的副瓣對消錦葵 (Lavatera
cretica) ，其葉子的向日性運動可達每小時偏轉 40 度
角。另一方面，向日性也可能是因其他因素所引發，而不一定是透過細胞的膨壓變化，例如許多具會
發生追日作用的植物器官不具葉枕，且只有未成熟的向日葵花會有向日性，顯示或許向日性是一種生
長反應。
對向日葵莖的向日性研究發現其感光受器可能為葉，當去除幼葉(長度小於四公分)後，於數天內
可抑制其追日行為；但若去除成熟葉(長度大於四公分)則使追日行為消失，直到幼葉發育成熟。但葉
子是否確實為感光受器仍須進一步研究。
美國研究團隊設計了兩個簡單的實驗，以釐清向日葵向日是否是一種生長反應。
實驗一：在傍晚向日葵花已經面向西時，將花盆轉 180 度。如此一來，早上向日葵就變成面向西。
實驗二：將向日葵的莖綁起來，讓它不能跟著太陽轉。
結果不論是哪一種方法，實驗組的植物不論是葉片的面積或是植物的乾重，都比對照組要少 10%。
＊本文改寫自：
1.CASE 報科學網站(台大科學教育發展中心) 「向日葵如何向日？」
2.泛科學網站「向日葵的追日行為是否屬於向光性？是膨壓造成的嗎？——《生物學學理解碼》
」
試根據上文資訊回答下列問題：
(1) 請舉出國中所學向性與局部運動各 2 個實際例子。8%
(2) 文中提及：向日性於植物運動的分類一直備受討論的主要原因為何?請舉出實例說明。10%
(3) 文中提及：或許向日性是一種生長反應，請問你覺得為何會做如此推測? 8%
(4) 請就圖中資訊，分析美國研究團隊設計實驗一與實驗二的各項變因。10%
(5) 請探討植物進行追日運動對其可能的益處。8%
圖四:向日葵莖頂的角度隨太陽移動改變示意圖