20. 科學家發現某種突變的果蠅，本來應該長出觸角 (antenna) 的地方，長出了成熟的腿 (leg)，稱為Antennapedia突變，請問是由下列哪 一種基因突變所造成？
(A)同源異形基因 (Homeotic gene)
(B)母系影響基因 (maternal effect gene)
(C)抑癌基因 (tumor suppressor gene)
(D)生長因子基因 (growth factor gene)

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統計： A(17), B(0), C(0), D(3), E(0) #3910531

詳解 (共 1 筆)

#7391481
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Antennapedia 突變（觸角足突變，簡稱 Antp）是發育生物學與遺傳學中最著名的經典範例。這個突變最奇特的表型，就是會讓果蠅的頭部長出「中胸足（腳）」，用來取代原本的「觸角」。 [1, 2]
這個研究直接啟發了科學家對同源基因（Hox gene）與生物體節發育調控的認識。以下為大考及競賽必考的核心生化與遺傳原理： [1, 2]
? 核心名詞與基因本質
  1. 同源異型突變（Homeotic mutation）
    • 這是一種特殊的發育突變。它指的是當某個特定基因發生突變時，會導致「身體的某一節被完全誤認、並發育成另一節的器官」（也就是位置長對，但器官長錯）。 []
  2. Hox 基因家族成員
    • Antennapedia 是果蠅第 3 號染色體上「觸角足複合物（ANT-C）」的核心基因。
    • 這類基因會編碼出轉錄因子（Transcription factor），在胚胎發育時就像「區域總指揮官」，負責開啟或關閉下游成百上千個基因，藉此指定每一個體節的命運（例如：這節該長觸角、那節該長腳或翅膀）。 [, 2, 3]
? 突變的兩大機制（功能獲得 vs. 功能喪失）
在實驗室與考題中，這個基因的突變會因為「機制不同」而呈現完全相反的結果： [1]
1. 功能獲得突變（Gain-of-function）— 最著名的「觸角變腳」 ? [1]
  • 成因：通常是由於染色體異位（Translocation）或調節區突變，導致 Antp 基因在不該表達的「頭部」被異常開啟（異位表達，Ectopic expression）。 [, 2]
  • 後果：本該出現在胸部的「長腳訊號」在頭部響起，頭部的成蟲盤（Imaginal disc）誤以為自己身處胸部，於是原本要長成觸角的細胞，全部改發育成了中胸足。 [, 2]
  • 遺傳特性：此類突變通常呈現顯性（Dominant）。 []
2. 功能喪失突變（Loss-of-function）— 隱性的「腳變觸角」 ? [1]
  • 成因：Antp 基因序列遭到破壞，導致原本在胸部應有的功能完全喪失（Null allele）。
  • 後果：果蠅的第二體節（中胸）因為失去了 Antp 蛋白的指揮，無法壓制觸角基因，導致原本該長出第二對腳的位置，反而長出了「觸角」。
  • 遺傳特性：此類突變通常呈現隱性致死（Recessive lethal）。 [1, 2, 3]
? 正常發育的邏輯（野生成蟲）
在正常的果蠅體內，這套分工是極其嚴密的：
  • 頭部：Antp 基因關閉→ 頭部特化基因正常表現→ 長出觸角。
  • 胸部：Antp 基因開啟→ 壓制觸角發育基因→ 啟動長腳程式→ 長出中胸足。
? 大考核心反思題
  • Q：觸角足突變的果蠅，頭上長出來的「腳」，其結構與胸部的腳一樣嗎？
    • A：完全一樣。 牠甚至具有毛刷、關節與爪子。這證明了 Antp 基因並非直接負責去畫出腳的指甲或肌肉，而是扮演一個「總開關（Master regulator）」。一旦在頭部把開關切到「胸部模式」，細胞就會自動讀取整套完整的「築腳藍圖」。 [1, 2]
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