103 年 第 二 次 專 門 職 業 及 技 術 人 員 高 等 考 試 營 養 師 考 試 試 題 等 別 : 高 等 考 試 類 科 : 營 養 師 科 目 : 生 理 學 與 生 物 化 學 甲 申 論 題 部 份 一 請 針 對 乳 酸 閾 值 (Iactate threshold) 加 以 說 明, 並 詳 述 與 運 動 表 現 之 相 關 性 為 何? (10 分 ) 擬 答 乳 酸 閾 值 (Lactate Threshold): 是 乳 酸 分 子 陰 離 子 開 始 在 人 體 血 液 系 統 中 積 聚 的 限 度 在 鍛 煉 肌 肉 無 氧 產 生 能 量 時, 肌 肉 會 開 始 堆 積 產 生 乳 酸, 然 後 傳 送 進 入 血 液 激 烈 運 動 產 生 的 乳 酸 閾 值 經 常 被 運 動 員 和 教 練 用 於 幫 助 提 高 運 動 能 力 這 種 乳 酸 門 檻 也 經 常 被 稱 為 無 氧 閾 值 鍛 煉 時 形 成 乳 酸 是 一 個 複 雜 的 過 程 由 於 儲 存 在 血 液 中 的 重 碳 酸 鹽 被 用 完, 高 強 度 鍛 煉 產 生 的 氫 離 子 被 釋 放 進 入 血 液, 而 使 血 液 偏 酸 性, 導 致 血 液 中 乳 酸 積 聚, 進 而 開 始 刺 激 了 肌 肉 神 經, 造 成 肌 肉 痠 痛, 身 體 為 了 防 止 代 謝 廢 物 大 量 累 積, 疼 痛 感 及 疲 勞 感 告 訴 大 腦 讓 身 體 盡 速 停 頓 下 來 而 乳 酸 閾 值 就 是 這 一 過 程 開 始 發 生 的 起 點, 血 液 從 這 開 始 酸 化 普 通 鍛 鍊 形 成 的 乳 酸 推 積 通 常 沒 有 問 題, 因 為 產 生 的 乳 酸 可 以 正 常 排 放 但 競 技 運 動 員 卻 對 這 種 極 限 非 常 感 興 趣, 因 為 可 以 通 過 這 個 值 計 算 出 運 動 的 強 度 需 要 在 手 指 尖 或 耳 垂 採 集 一 點 血 樣 進 行 分 析 檢 測, 然 後 確 定 一 個 人 的 精 確 乳 酸 閾 值 對 於 耐 力 運 動 員 來 說, 乳 酸 閾 值 非 常 有 用 因 為 乳 酸 堆 積 會 嚴 重 影 響 運 動 表 現, 導 致 疼 痛 和 肌 肉 疲 勞, 導 致 跑 馬 受 到 傷 害 了 解 個 人 乳 酸 閾 值 對 運 動 員 很 有 好 處, 可 以 在 達 到 極 限 前 採 取 更 高 強 度 鍛 煉, 例 如 與 高 強 度 訓 練 最 大 氧 氣 消 耗 量 ( 攝 氧 量 ) 計 算 不 同 的 是, 乳 酸 閾 值 通 常 以 攝 氧 量 百 分 比 表 達 例 如, 如 果 運 動 員 在 以 每 小 時 16 公 里 速 度 跑 步 時 達 到 耗 氧 量 (VO2), 並 且 血 液 在 8 公 里 每 小 時 時 開 始 出 現 酸 化, 乳 酸 閾 值 就 應 該 是 耗 氧 量 的 50% 二 請 試 述 阿 茲 海 默 症 (Alzheimer s disease) 可 能 形 成 的 原 因 及 其 腦 部 主 要 的 生 理 特 徵 與 變 化 為 何?(15 分 ) 1
擬 答 阿 兹 海 默 症 ( 老 人 失 智 症, 俗 稱 老 年 痴 呆 症 ), 是 一 種 持 續 性 神 經 功 能 障 礙, 也 是 失 智 症 中 最 普 遍 的 成 因 阿 茲 海 默 症 好 發 於 65 歲 以 上 的 老 人 在 2006 年, 全 世 界 約 有 兩 千 六 百 萬 名 阿 茲 海 默 症 病 患, 到 2050 年 時 預 估 全 球 每 85 人 就 有 一 人 罹 患 本 病 病 因 : 一 般 認 為 年 紀 大 了 的 憂 慮, 或 是 壓 力 的 一 種 表 現, 疾 病 初 期 最 常 見 的 症 狀 是 難 以 記 住 最 近 發 生 的 事 1993 年 時 研 究 發 現, 身 體 帶 有 和 腦 中 風 心 臟 病 高 血 脂 症 有 關 的 載 脂 蛋 白 基 因 ApoEε4(apolipoprotein E ε4, 罹 患 晚 發 型 ( 老 年 型 ) 阿 茲 海 默 症 的 風 險 就 會 提 高, 帶 有 一 個 這 種 基 因 的 基 因 型, 將 比 沒 有 帶 有 這 種 基 因 型 的 民 眾, 增 加 3 到 4 倍, 兩 個 載 脂 蛋 白 基 因 都 是 ε4 的 基 因 型, 則 提 高 到 10 倍 以 上 目 前 仍 不 清 楚 阿 茲 海 默 症 的 成 因 及 疾 病 進 程, 研 究 顯 示 阿 茲 海 默 症 與 大 腦 中 的 顆 粒 空 泡 變 性 (gran ulovacuolar degeneration) 老 年 斑 塊 (Senile plaques) 和 神 經 纖 維 糾 結 (neurofibrillary tangles) 有 關 目 前 的 治 療 僅 能 幫 助 緩 解 疾 病 的 症 狀, 並 沒 有 能 夠 停 止 或 是 反 轉 阿 茲 海 默 症 病 程 的 治 療 方 法 三 請 寫 出 下 列 物 質 在 體 內 如 何 產 生 ( 含 生 化 反 應 步 驟 ), 並 說 明 有 何 生 理 意 義? ( 每 小 題 5 分, 共 15 分 ) Uric acid NO Epinephrine 擬 答 人 體 尿 酸 以 要 來 自 Purine(adenine/guanine) 代 謝 Uric acid 生 理 功 能 purine 排 泄 物, 所 排 謝 受 阻 或 產 生 過 多 造 成 痛 風 (gout) 為 內 生 性 抗 氧 化 劑, 可 清 除 自 由 基 人 體 一 氧 化 氮 (NO) 主 要 來 自 精 胺 酸 (arginine) 代 謝,Arginine +2 NADPH+H 2
+2O 2 citrulline + NO + 2 NADPH+H + 2 H 2 O ( 所 用 酵 素 為 NO synthase) 精 胺 酸 一 氧 化 氮 傳 導 信 息 的 功 能 隨 製 造 之 標 的 器 官 不 同 主 要 生 理 功 能 在 血 管 內 皮 是 使 血 管 的 平 滑 肌 細 胞 放 鬆 而 擴 張 血 管, 而 可 以 降 低 血 壓, 一 氧 化 氮 (NO) 能 促 使 血 管 舒 張, 促 進 血 液 循 環, 醫 學 臨 床 研 究 強 烈 支 持, 精 胺 酸 補 充 劑 有 效 的 降 低 心 肌 梗 塞 的 發 生 率, 對 於 心 血 管 疾 病 的 預 防 及 動 脈 硬 化 患 者, 心 肌 梗 塞 的 發 生 率 具 有 明 顯 的 降 低 作 用 腎 上 腺 素 (Epinephrine) 來 自 tyrosine 代 謝 產 生 生 理 功 能 促 進 gluconeogenesis, 使 血 糖 上 升 對 皮 膚 粘 膜 和 內 臟 ( 如 腎 臟 ) 的 血 管 呈 現 收 縮 作 用 ; 對 冠 狀 動 脈 和 骨 骼 肌 血 管 呈 現 擴 張 作 用 等 鬆 弛 支 氣 管 平 滑 肌 及 解 除 支 氣 管 平 滑 肌 痙 攣, 可 以 緩 解 呼 吸 困 難 四 請 以 生 化 反 應 及 代 謝 觀 點 說 明, 肝 醣 或 葡 萄 糖 如 何 進 行 糖 解 作 用 (Glycolysis) 及 產 生 能 量 ( 包 括 有 氧 及 無 氧 狀 況 )?(10 分 ) 擬 答 glucose 6 phosphate 生 成 glycogen 經 由 glycogen phosphorylase 分 解 成 glucose 1 phosphate, glucose 1 phosphate 經 phosphglucomutase 代 謝 成 glucose 6 phosphate glucose 經 由 glucokinase 或 hexokinse 代 謝 成 glucose 6 phosphate glucose 6 phosphate 再 經 磷 酸 化 反 應, 產 生 fructose1, 6 bisphosphate, 共 消 耗 2 莫 耳 ATP,fructose1, 6 bisphosphate 經 由 醛 醇 酶 (aldolase) 催 化 下 形 成 磷 酸 丙 醣 3
第 二 階 段 為 磷 酸 丙 醣 (phosphotriose) 經 過 一 連 串 代 謝 成 丙 酮 酸 (pyruvate) 或 乳 酸 (lactate) 有 氧 時,pyruvate 進 入 粒 線 體 進 行 TCA cycle, 產 生 之 NADH+H 及 FAD2 進 入 呼 吸 鏈, 結 果 1glucose 完 全 氧 化 可 得 30 32ATP 無 氧 時,pyruvat 代 謝 成 lactate, 結 果 1glucose 氧 化 可 得 2ATP 乙 測 驗 題 部 分 下 列 何 者 在 細 胞 內 的 濃 度 是 維 持 平 滑 肌 張 力 (smooth muscle tone) 的 主 要 因 素? ATP 鉀 離 子 鈉 離 子 鈣 離 子 人 體 器 官 為 了 增 加 吸 收 表 面 積 而 產 生 的 適 應 性 刷 狀 緣 (brush border) 構 造, 出 現 於 下 列 何 處? 胃 直 腸 小 腸 食 道 下 列 何 者 是 用 餐 時 胰 液 分 泌 增 加 的 原 因? 食 物 的 味 道 刺 激 副 交 感 神 經 作 用 食 物 進 入 胃 需 要 胰 液 幫 助 蛋 白 質 分 解 十 二 指 腸 的 鹼 性 增 加 需 要 中 和 膽 囊 收 縮 刺 激 胰 臟 製 造 分 泌 胰 液 依 常 理 判 斷, 下 列 何 者 是 低 密 度 脂 蛋 白 / 高 密 度 脂 蛋 白 的 比 值 較 低 的 族 群? 抽 菸 族 運 動 員 肥 胖 的 男 性 更 年 期 婦 女 尿 液 濃 縮 機 轉 當 中, 所 稱 之 對 流 交 換 器 (countercurrent exchanger) 是 指 下 列 何 者? 近 側 腎 小 管 亨 利 氏 環 直 行 血 管 (vasa recta) 集 尿 管 正 常 生 理 狀 態 下, 下 列 何 者 為 腎 絲 球 淨 濾 過 壓 (net glomerular filtration pressure) 的 最 主 要 決 定 力 量? 腎 絲 球 微 血 管 內 靜 水 壓 (hydrostatic pressure) 鮑 氏 囊 內 (Bowman's space) 靜 水 壓 腎 絲 球 毛 細 血 管 內 膠 體 滲 透 壓 (oncotic pressure) 鮑 氏 囊 內 膠 體 滲 透 壓 正 常 情 況 下, 下 列 何 者 在 腎 小 管 被 重 吸 收 的 百 分 比 最 低? 水 尿 素 鈉 離 子 葡 萄 糖 小 明 和 爸 媽 一 起 去 第 20 樓 層 的 餐 廳 用 餐, 小 明 搭 電 梯, 爸 爸 花 了 20 分 鐘 爬 樓 梯, 媽 媽 搭 電 扶 梯 一 樓 一 樓 逛 至 餐 廳, 到 達 餐 廳 時 誰 的 胰 島 素 (insulin) 分 泌 下 降 最 明 顯? 小 明 媽 媽 爸 爸 三 者 皆 相 同 腎 上 腺 素 (epinephrine) 對 心 臟 的 作 用 可 因 下 列 何 種 荷 爾 蒙 的 參 與 而 加 強? 4
皮 質 醇 (cortisol) 副 甲 狀 腺 激 素 (parathyroid hormone) 甲 狀 腺 激 素 (thyroid hormone) 精 胺 酸 血 管 加 壓 素 (arginine vasopressin) 承 上 題, 此 種 作 用 屬 於 下 列 何 者? 加 成 作 用 (additive effect) 拮 抗 作 用 (antagonism) 允 許 作 用 (permissive action) 協 同 作 用 (synergistic effect) 交 感 神 經 影 響 竇 房 結 (SA node) 的 功 能, 主 要 是 經 由 增 加 下 列 何 種 通 道 的 通 透 性? L 型 鈣 離 子 通 道 F 型 鈉 離 子 通 道 T 型 鈣 離 子 通 道 鉀 離 子 通 道 有 關 心 臟 血 管 系 統 中 血 流 方 向, 下 列 敘 述 何 者 正 確? 右 心 房 右 心 室 左 心 房 左 心 室 左 心 房 左 心 室 肺 靜 脈 右 心 房 右 心 房 右 心 室 主 動 脈 左 心 房 左 心 房 左 心 室 肺 靜 脈 右 心 室 有 關 紅 血 球 生 成 素 (erythropoietin) 的 分 泌 調 控, 下 列 敘 述 何 者 錯 誤? 紅 血 球 生 成 素 主 要 在 腎 臟 合 成 分 泌 缺 氧 時 會 造 成 紅 血 球 生 成 素 分 泌 減 少 紅 血 球 生 成 素 的 主 要 作 用 是 促 進 紅 血 球 產 生 紅 血 球 生 成 素 為 促 進 紅 血 球 生 成 的 重 要 因 素 之 一 母 奶 可 提 供 下 列 何 種 抗 體, 提 供 初 生 嬰 兒 免 疫 力 (immunity)? 免 疫 球 蛋 白 A(IgA) 免 疫 球 蛋 白 D(IgD) 免 疫 球 蛋 白 E(IgE) 免 疫 球 蛋 白 G(IgG) 愛 滋 病 主 要 因 人 類 免 疫 缺 乏 病 毒 (human immunodeficiency virus, HIV) 破 壞 下 列 何 者, 造 成 免 疫 不 全? 毒 殺 型 T 細 胞 (cytotoxic T cell) 輔 助 型 T 細 胞 (helper T cell) 自 然 殺 手 細 胞 (nature killer cell) 調 節 T 細 胞 (regulatory T cell) 下 列 何 種 反 應 是 活 化 副 交 感 神 經 所 造 成? 瞳 孔 收 縮 看 清 楚 遠 方 物 體 支 氣 管 擴 張 抑 制 胃 酸 分 泌 下 列 何 者 是 負 責 傳 遞 痛 覺 的 神 經 傳 遞 介 質? 多 巴 胺 腎 上 腺 素 P 物 質 血 清 胺 正 常 人 在 直 立 的 情 況 下, 體 循 環 動 脈 氧 分 壓 略 低 於 肺 泡 氧 分 壓 之 主 因, 下 列 5
敘 述 何 者 正 確? 單 位 肺 體 積 的 通 氣 量 (ventilation) 由 肺 尖 至 肺 底 呈 遞 減 分 布 單 位 肺 體 積 的 灌 流 (perfusion) 由 肺 尖 至 肺 底 呈 遞 減 分 布 肺 底 的 通 氣 / 灌 流 比 值 (ventilation/perfusion ratio) 遠 高 於 在 肺 尖 之 比 值 通 氣 / 灌 流 比 值 不 相 稱 (mismatch) 有 關 排 卵 前 期 激 素 的 變 化, 下 列 敘 述 何 者 錯 誤? 下 視 丘 促 性 腺 激 素 釋 放 激 素 (GnRH) 分 泌 由 低 轉 高 動 情 素 分 泌 在 排 卵 前 達 到 高 峰 濾 泡 刺 激 素 (FSH) 激 增 是 造 成 排 卵 的 最 重 要 原 因 動 情 素 對 黃 體 刺 激 素 (LH) 分 泌 的 調 控 由 負 回 饋 轉 為 正 回 饋 尿 毒 症 的 病 人 最 可 能 會 出 現 下 列 何 種 臨 床 症 狀? 尿 糖 減 少 尿 蛋 白 減 少 血 鉀 降 低 紅 血 球 降 低 下 列 何 種 酵 素 其 所 催 化 之 反 應 需 要 thiamine pyrophosphate 作 為 輔 酶? lactate dehydrogenase transaldolase glycerol kinase transketolase 下 列 何 者 為 紅 血 球 細 胞 糖 解 反 應 (glycolysis) 之 中 間 產 物, 其 存 在 可 降 低 血 紅 蛋 白 (hemoglobin) 與 氧 氣 之 親 和 力? 2,3 bisphosphoglycerate 1,3 bisphosphoglycerate glyceraldehyde 3 phosphate fructose 2,6 bisphosphate 糖 解 作 用 ( glycolysis ) 中, 下 列 那 些 酵 素 催 化 之 反 應 可 生 成 ATP? 1phosphofructokinase2phosphoglycerate kinase 3hexokinase 4pyruvate kinase 24 13 12 34 Pyruvate decarboxylase 可 催 化 酵 母 菌 無 氧 糖 解 作 用 (anaerobic glycolysis) 之 起 始 反 應, 下 列 何 者 為 此 酵 素 所 需 之 輔 酶? biotin lipoic acid pyridoxal phosphate thiamine pyrophosphate 甘 油 生 合 成 之 調 節 與 體 內 脂 質 代 謝 有 密 切 相 關, 以 糖 皮 質 固 醇 而 言, 此 激 素 可 藉 由 調 節 下 列 何 種 酵 素 進 而 調 控 肝 臟 和 脂 肪 細 胞 的 甘 油 生 合 成? 丙 酮 酸 羧 化 酶 (pyruvate carboxylase) 磷 酸 烯 醇 丙 酮 酸 羧 化 酶 (PEP carboxylase) 甘 油 醛 3 磷 酸 去 氫 酶 (glyceraldehyde 3 phosphate dehydrogenase) 甘 油 激 酶 (glycerol kinase) 6
TZD(thiazolidinediones) 是 常 用 以 治 療 糖 尿 病 的 藥 物, 關 於 其 治 療 原 理 的 敘 述, 下 列 何 者 錯 誤? 可 降 低 血 中 游 離 脂 肪 酸 並 提 高 胰 島 素 敏 感 性 可 促 進 脂 肪 組 織 合 成 三 酸 甘 油 酯 並 減 少 游 離 脂 肪 酸 之 釋 放 可 促 進 脂 肪 組 織 的 甘 油 新 生 作 用 可 抑 制 脂 肪 組 織 的 PPARγ 活 性 進 而 抑 制 PEPCK 活 性 以 魚 為 主 食 的 愛 斯 基 摩 人, 雖 然 攝 取 高 脂 飲 食 但 是 少 有 心 臟 病 的 問 題, 目 前 認 為 其 可 能 原 因 是 : 所 攝 取 之 冰 原 魚 類 富 含 長 鏈 的 飽 和 脂 肪 酸, 且 膽 固 醇 含 量 較 低 這 些 魚 類 富 含 大 量 的 奇 數 碳 脂 肪 酸, 在 體 內 產 生 特 殊 代 謝 產 物 所 致 大 量 的 魚 油 攝 取 使 得 體 內 的 凝 血 作 用 受 到 抑 制 魚 類 提 供 大 量 膠 原 蛋 白 可 以 抑 制 體 內 發 炎 反 應 與 膽 固 醇 合 成 下 列 何 者 可 藉 由 轉 運 蛋 白 (transporter) 通 過 粒 線 體 膜 的 物 質? 乙 醯 輔 酶 A(acetyl CoA) 棕 櫚 酸 (palmitate) 檸 檬 酸 (citrate) 草 醯 醋 酸 (oxaloacetate) 下 列 何 者 是 urea cycle 之 產 物, 該 產 物 可 經 轉 換 後 再 度 成 為 urea cycle 之 受 質? aspartate glutamate fumarate carbamyl phosphate 下 列 何 者 是 形 成 蛋 白 質 二 級 結 構 的 重 要 鍵 結? 肽 鍵 氫 鍵 磷 酸 鍵 疏 水 性 交 互 作 用 構 成 蛋 白 質 三 級 構 造 之 交 互 作 用 不 包 括 下 列 何 者? 肽 鍵 疏 水 性 交 互 作 用 親 水 性 交 互 作 用 鹽 橋 人 類 血 漿 蛋 白 質 不 具 有 下 列 何 種 功 能? 維 持 血 液 滲 透 壓 運 送 脂 質 運 送 葡 萄 糖 凝 血 在 人 體 中, 嘌 呤 被 降 解 後 是 以 下 列 何 種 產 物 排 出 體 外? 銨 離 子 (NH + 4 ) 牛 磺 酸 (taurine) 尿 素 (urea) 尿 酸 (uric acid) 7
在 有 絲 分 裂 (mitosis) 過 程 中 DNA 發 生 損 傷 時, 磷 酸 化 的 p53 蛋 白 會 抑 制 細 胞 繼 續 進 行 有 絲 分 裂, 直 到 損 傷 DNA 被 修 復 若 受 損 的 DNA 一 直 都 沒 有 被 修 復, 細 胞 將 會 發 生 下 列 何 種 情 況? 細 胞 重 返 至 G1 期 (G1 phase) 細 胞 重 複 進 行 S 期 (S phase) 細 胞 重 複 進 行 G2 期 (G2 phase) 細 胞 凋 亡 (apoptosis) 在 細 胞 凋 亡 (apoptosis) 過 程 中, 蛋 白 質 水 解 (proteolysis) 是 由 下 列 何 種 物 質 所 負 責? ubiquitin autophagic lysosomal protease phagocytic protease caspase 依 據 P/O ratio 理 論, 各 2 分 子 的 NADH 和 FADH2 共 可 生 成 幾 個 ATP? 10 8 6 4 以 酒 精 去 氫 酶 催 化 酒 精 為 乙 醛 (acetaldehyde) 之 間 的 可 逆 反 應, 是 以 下 列 何 者 為 氧 化 劑? NAD + FAD NADP + lipoic acid 今 有 一 個 酵 素 甲 的 Michaelis 常 數 Km 為 7.9 10 3, 則 加 入 競 爭 型 可 逆 抑 制 劑 後, 下 列 何 者 可 為 調 整 後 的 Michaelis 常 數 Km 值? 1.5 10 2 6.9 10 3 7.9 10 3 8.9 10 4 若 以 速 率 / 基 質 濃 度 為 橫 軸, 速 率 為 縱 軸 畫 出 Eadie Hofstee plot, 則 此 直 線 斜 率 是 : 1/Km Km 1/Km Km 對 於 RNA polymerase II 而 言, 下 列 何 者 是 mrna 起 始 點 上 游 常 見 且 共 同 之 啟 動 子 元 件 (common promoter element)? CAAT box(ggccaatct) GC box(gggcgg) TRE(GAGGGACGTACCGCA) TATA box(tataaaa) 8