若酵素是由兩個以上的蛋白質次單位（ subunit）組成，此特性屬於蛋白質的幾級結構？

本題觀念：

本題考查的核心觀念是蛋白質結構的層次（Levels of Protein Structure），特別是區分單一多胜肽鏈的結構與多重次單元（subunits）組成的結構。在生物化學中，蛋白質結構依複雜度分為一級至四級。

選項分析

• A. 一級結構（primary structure）：
  • 錯誤。一級結構是指蛋白質分子中胺基酸的線性排列順序（amino acid sequence），由肽鍵（peptide bond）連接。它決定了蛋白質最終的三維構型，但不涉及次單元的組合。
• B. 二級結構（secondary structure）：
  • 錯誤。二級結構是指多胜肽鏈骨架（backbone）因氫鍵作用而形成的局部規律摺疊，常見的如 $\alpha$-螺旋（$\alpha$-helix）或 $\beta$-摺疊（$\beta$-sheet）。這仍然發生在單一條鏈內部。
• C. 三級結構（tertiary structure）：
  • 錯誤。三級結構是指整條多胜肽鏈在三維空間中的最終捲曲和摺疊，主要由側鏈（R group）之間的交互作用（如疏水作用、雙硫鍵、離子鍵等）維持。雖然這是蛋白質具有活性的最小三維單位，但它僅描述單一條次單元的結構。
• D. 四級結構（quaternary structure）：
  • 正確。四級結構是指由兩條或兩條以上的多胜肽鏈（即次單元，subunits）通過非共價鍵（如氫鍵、疏水作用力、凡得瓦力）或雙硫鍵結合，組裝成一個具有功能的蛋白質複合物。題幹明確指出該酵素由「兩個以上的蛋白質次單位」組成，這正是四級結構的定義。

答案解析

酵素若由兩個以上的次單元（subunit）組成，表示它是由多條多胜肽鏈組裝而成的複合物。這種多條鏈之間的空間排列與交互作用，在生物化學上被定義為四級結構。

• 例子：醫檢師常見的臨床酵素如**乳酸脫氫酶（LDH）**是四聚體（tetramer，由4個次單元組成）、**肌酸激酶（CK）**是二聚體（dimer，由2個次單元組成）。這些酵素的功能依賴於次單元間的正確組裝，即依賴其四級結構。

因此，正確答案為 D。

核心知識點

醫事檢驗師在複習蛋白質化學與臨床酵素學時，應掌握以下結構層次與鍵結：

1. 一級結構：胺基酸序列，由肽鍵（共價鍵）維持。決定蛋白質的最終構型。
2. 二級結構：局部摺疊（$\alpha$-helix, $\beta$-sheet），由骨架原子的氫鍵維持。
3. 三級結構：單一胜肽鏈的完整3D構型，由側鏈間的疏水作用、氫鍵、離子鍵、雙硫鍵維持。
4. 四級結構：多個次單元（Subunits）的組裝。
   • 關鍵特徵：由 $\ge 2$ 條多胜肽鏈組成。
   • 臨床相關：
     • Hemoglobin (Hb)：四聚體（$\alpha_2\beta_2$），具異位調節（Allostery）。
     • LDH 同功酶：由 H (Heart) 與 M (Muscle) 兩種次單元組成的四聚體（如 $H_4, H_3M_1...$），其組成差異應用於心肌梗塞與肝病診斷。
     • CK 同功酶：由 M 與 B 次單元組成的二聚體（CK-MM, CK-MB, CK-BB），CK-MB 為心肌損傷指標。

參考資料

1. Protein Structure - Wikipedia (Confirming definitions of primary to quaternary structures).
2. Levels of Protein Structure - Biology LibreTexts (Confirming quaternary structure involves multiple subunits).
3. Nelson, D. L., & Cox, M. M. Lehninger Principles of Biochemistry. (Standard Biochemistry Textbook definition).