民國115年 高考三級 昆蟲 昆蟲生理與毒理學
第4題
請說明庫斯蘇力菌晶體蛋白（crystal protein）對鱗翅目幼蟲的致毒機 制，包括晶體蛋白的致毒途徑、從活化到穿孔破壞腸壁細胞的完整過 程。（25 分）
題目
請說明庫斯蘇力菌晶體蛋白（crystal protein）對鱗翅目幼蟲的致毒機 制，包括晶體蛋白的致毒途徑、從活化到穿孔破壞腸壁細胞的完整過 程。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、晶體蛋白的來源與特性：庫斯蘇力菌（Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki, Btk）於芽孢形成時產生δ-內毒素（δ-endotoxin），在細胞內形成結晶蛋白（crystal protein），常見如Cry1Aa、Cry1Ab、Cry1Ac等原毒素（protoxin）。其對鱗翅目幼蟲具高度專一性，必須經口食入才具毒性。
- 二、結晶的溶解：幼蟲取食含結晶蛋白的植物組織後，結晶進入中腸。鱗翅目幼蟲中腸呈鹼性（約pH 9至11），加上還原性環境，使不溶性原毒素結晶溶解為可溶性蛋白質，為後續活化步驟創造條件。
- 三、蛋白酶的活化：中腸液中的類胰蛋白酶（trypsin-like）與類糜蛋白酶（chymotrypsin-like）蛋白酶，切除原毒素的C端與部分N端片段，形成約60至65 kDa、具抗蛋白酶分解能力的毒性核心（toxin core），此即活化型毒素。
- 四、初級受體結合與寡聚化：活化毒素先與中腸刷狀緣膜（brush border membrane）上的鈣黏蛋白（cadherin, CAD）高親和結合，誘發構形改變，暴露α-螺旋區，再經蛋白酶切除，使毒素分子聚合成寡聚體（oligomer）。
- 五、二次受體與穿孔：寡聚體接著與胺肽酶N（aminopeptidase N, APN）、鹼性磷酸酶（alkaline phosphatase, ALP）等GPI錨定受體結合，插入細胞膜形成陽離子孔道（pore），破壞細胞內外離子平衡，使鉀離子外流、水分進入。
- 六、細胞裂解與蟲體死亡：孔道造成膠體滲透壓失衡（colloid-osmotic lysis），中腸柱狀細胞腫脹、破裂，腸壁完整性喪失，幼蟲停止取食並出現腸麻痺；芽孢與腸道細菌進入血體腔引起敗血症，最終導致幼蟲死亡。
- 七、專一性與抗性管理：中腸受體的有無與親和力決定宿主範圍，故對非目標生物相對安全。田間已出現受體突變、蛋白酶活性改變等抗性機制，應輪用不同Cry蛋白及不同作用機制藥劑，並配合非化學防治以延緩抗性。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。