環境微生物學 申論題歷屆試題與參考架構
高考三級，民國 107～112 年共 6 份試卷、24 題，其中 24 題附參考答題架構。考這一科的類科：化學安全。本頁列出歷年全部題目，參考架構只列開頭的「破題」，完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
112 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
檢測以液態培養基培養細菌的數量時，為何常以OD600或OD590表示細菌的生長量？請解釋以OD檢測的原理，並詳述以這樣的方法相較於「鏡檢法」或「稀釋塗盤法」有什麼優缺點？（25分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考的是以濁度（光學密度）間接推估菌量的原理，並要求與鏡檢法、稀釋塗盤法比較。作答方向：先講光散射原理與為何選 600 nm 左右，再逐項比較三種方法的優缺點。
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- 2
「好氧呼吸」大部分ATP產生是經由細胞膜上的電子傳遞鏈及oxidative phosphorylation合成，請問厭氧呼吸會有類似的作用嗎？如果會，與好氧的電子傳遞鏈有何差異？如果不會，厭氧呼吸生產ATP的方式為何？（25分）
（25 分）
參考架構・破題
厭氧呼吸與好氧呼吸的共同點是都利用電子傳遞鏈建立質子動力，再由 ATP 合成酶產生 ATP；差別在於最終電子接受者不是氧。本題答案是「會，有類似作用」，並需說明差異，最後可補充發酵的做法作對照。
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- 3
不同微生物在生長的時候對於氧氣的需求也不同，請解釋以下幾種不同的生長條件：obligate aerobe, obligate anaerobe, facultative anaerobe, microaerophile。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
微生物依對氧氣的需求與耐受度可分為不同生長型態，關鍵在於是否需要氧、能否耐氧，以及是否具有處理氧毒性（活性氧）的酵素。作答時逐一定義、說明代謝與酵素特徵，並可舉實例與培養方式。
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- 4
為何常見的甲烷菌（methanogen）都是絕對厭氧菌？是否有可以在好氧下產生甲烷的微生物？（25分）
（25 分）
參考架構・破題
甲烷菌屬於古菌，其產甲烷代謝的酵素與輔酶對氧極度敏感，且需要極低的氧化還原電位，因此幾乎都是絕對厭氧菌；但近年發現某些好氧環境中也有甲烷生成途徑，需分開說明。
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111 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請解釋如何用前基因體理論（pre-genomic）來研究環境微生物的演化分類。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
前基因體時代（pre-genomic）指全基因組定序普及之前，以少數標記基因或表型特徵研究微生物演化與分類的方法。核心是以核糖體 RNA 基因（16S rRNA）等分子時鐘建立系統發生樹，並輔以其他分子指標。
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- 2
請解釋厭氧、好氧、缺氧三種反應槽之定義及其污染物處理應用。（25 分）
（25 分）
- 3
測量環境樣本中的微生物數量時，常常無法直接得到單位體積中有多少微生物細胞，而是改以 CFU/mL、或是乾重/mL、或是揮發性懸浮固體重量/mL 等不同單位來代表，請討論這三種測定結果與真實微生物數量之差異。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
不同單位所量測的對象不同：CFU 只計可在特定培養條件下形成菌落的活細胞，乾重與揮發性懸浮固體（VSS）屬於質量指標，兩者都包含非細胞物質或死細胞，因此皆不等於真實細胞數。作答時逐項說明量什麼、高估或低估的原因。
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- 4
請解釋溶菌素（lysozyme）之作用機制，其分別作用於革蘭氏染色陽性菌及革蘭氏染色陰性菌時有無差異。 （25 分）
（25 分）
110 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
環境微生物研究上經常以化學式 C5H7O2N 來代表微生物的生質量，請問此化學式可以用來作為那些環境微生物相關計算之依據。 （25 分）
（25 分）
參考架構・破題
C5H7O2N 是常用的微生物細胞經驗化學式，代表細胞以碳、氫、氧、氮組成的平均元素比例，可用於化學計量與質量守恆計算，是環境工程中生物處理設計的基礎。
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- 2
某化工業廢水中含有高濃度氨氮，若採用微生物生物代謝方式來處理，希望在減少提供氧氣需求的情況下將氨氮轉化成氮氣，應該如何進行？（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
要在減少供氧的條件下將氨氮轉為氮氣，傳統硝化加脫硝需要大量曝氣與外加碳源；較節能的方式是利用厭氧氨氧化（anammox）為核心的程序，並搭配部分亞硝化。
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- 3
自然水體中不同深度可能存在不同之光合作用微生物，請問造成此差別之可能原因為何？（25 分）
（25 分）
- 4
使用薄膜過濾來去除微生物的作用機制為何？（25 分）
（25 分）
109 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
現有一化工製程管線，管壁內側長出不明生物膜，專家建議以現行通用之演化基因鑑定方式來鑑定此生物膜中的微生物種類組成，請回答此類基因鑑定方式的理論依據以及進行步驟。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
現行通用的演化基因鑑定是以小次單元核糖體 RNA 基因（細菌、古菌用 16S rRNA 基因，真核微生物用 18S rRNA 或 ITS）為分子標記，不需培養即可解析生物膜的群落組成。作答先講理論依據，再按流程寫步驟。
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- 2
請分別以微生物數目與時間的關係以及微生物生長速度與時間的關係，解釋微生物批次培養過程的遲滯期、對數期及穩定期。（25分）
（25 分）
參考架構・破題
批次培養中營養只在開始時給一次，微生物依序經歷遲滯期、對數期、穩定期與死亡期。本題要求用兩種曲線說明：數目對時間（通常取對數）與生長速率對時間，最好畫兩張對照圖。
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- 3
在沒有氧氣存在的河川底泥中，應該有機會找到那些不同代謝特性的微生物？（25分）
（25 分）
參考架構・破題
無氧底泥中，微生物依可利用電子接受者的氧化還原電位，由上而下形成分層：脫硝、錳鐵還原、硫酸鹽還原到甲烷生成，再加上發酵菌與互營菌。作答以電子接受者為主軸，逐一列出代謝型與代表菌。
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- 4
請分別說明紫外線照射消毒與加氯消毒之作用機制。（25分）
（25 分）
108 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
微生物在環境中氮循環扮演極關鍵性的角色，請列舉說明氮循環中五種主要反應及參與各反應的代表菌屬（Genus），並舉例闡述都市生活污水中的氨氮如何去除？（40 分）
（40 分）
參考架構・破題
氮循環涉及固氮、氨化、硝化、脫硝與厭氧氨氧化等反應，各由特定菌群執行；都市污水中氨氮主要以生物硝化脫硝去除。本題配分 40 分，前段列五反應與代表菌屬，後段以處理流程舉例。
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- 2
微生物的細胞結構、生化代謝以及生理生長功能相當複雜，請闡述控制微生物生長作用的機制，並舉例說明一種方法如何只抑制細菌（Bacteria），但不影響古菌（Archaea）的生長。（30 分）
（30 分）
參考架構・破題
控制微生物生長的機制可從破壞細胞結構、干擾生化代謝與改變生理環境三方面切入；細菌與古菌的關鍵差異在細胞壁（肽聚糖）與核糖體、膜脂結構，可藉此選擇性只抑制細菌。
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- 3
請詳述大腸桿菌（Escherichia coli）的定義，並申論以培養法（例如濾膜法）分析大腸桿菌的結果應用於評估地面水體受糞便污染的優點與缺點。（20 分）
（20 分）
- 4
厭氧消化（Anaerobic Digestion）是一種處理有機廢棄物的方法，這個方法的原理是在密閉的反應槽中培養大量的厭氧微生物，將有機物轉化成無害的最終產物。以葡萄糖為例，請闡述葡萄糖如何在厭氧消化槽中被相關微生物轉化成最終產物。（10 分）
（10 分）
參考架構・破題
厭氧消化是多群微生物接力的程序，一般分為水解、酸生成、乙酸生成與甲烷生成四階段。葡萄糖已是單醣，可略過水解，直接由酸生成菌發酵起，最終產物為甲烷與二氧化碳。
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107 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請試述下列常用方法原理及舉出應用實例：（每小題 10 分，共 30 分）
（一）高溫高壓蒸氣滅菌法
（二）巴斯德消毒法
（三）乾熱滅菌法
（30 分）
參考架構・破題
三種方法皆以熱處理控制微生物，但溫度、介質與目的不同：高溫高壓蒸氣與乾熱屬滅菌（殺死含孢子在內的所有微生物），巴斯德法屬消毒（殺死病原與降低腐敗菌）。每小題依「原理、條件、應用實例」三段作答。
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- 2
食物保存的重要關鍵是減少微生物滋生造成食物腐敗，請舉例三種不同家庭常見預防食物腐壞，延長保存時間的抑菌方式並敘述其抑菌原理。（30 分）
（30 分）
參考架構・破題
食物腐敗源於微生物在適當溫度、水分、營養與 pH 下繁殖。家庭保存方法多是改變這些生長條件以達「抑菌」而非滅菌。作答選三種不同原理的方法，各寫做法、原理與限制。
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- 3
請試述微生物形成生物膜對於微生物自身的優缺點。（20 分）
（20 分）
- 4
飲用水水質標準中，兩項細菌性標準的檢測項目為何？請試述此兩項檢測方法流程（以濾膜法為例）。（20 分）
（20 分）
題目來源：考選部考畢試題查詢平臺（政府資訊公開資料）；參考架構為本站自撰，僅供準備方向參考，非官方標準答案。最後更新：。