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115年:營養營養學(1)

下列那一種酵素的作用不需要維生素C的參與？

Aprolyl hydroxylase
Bglycogen phosphorylase
Ctyrosine hydroxylase
Ddopamine β-hydroxylase

詳細解析

本題觀念：

本題考查生物化學中關鍵酵素（Enzymes）與其所需輔酶（Coenzymes）或輔因子（Cofactors）的對應關係。重點在於區分哪些酵素依賴維生素 C（Ascorbic acid）作為電子提供者或還原劑，以及哪些酵素依賴其他維生素（如維生素 B6）。

選項分析：

  • A. Prolyl hydroxylase（脯胺酸羥化酶）：

    • 分析：此酵素參與膠原蛋白（Collagen）的合成，負責將 Proline 羥化為 Hydroxyproline。它是一種含鐵（Fe²⁺）的酵素。
    • 維生素C的作用：維生素 C 作為輔因子，負責將氧化態的鐵（Fe³⁺）還原回活性態的亞鐵（Fe²⁺），維持酵素活性。若缺乏維生素 C，膠原蛋白結構不穩，會導致壞血病（Scurvy）。
    • 結論：需要維生素 C 參與。

  • B. Glycogen phosphorylase（肝醣磷酸化酶）：

    • 分析：此酵素是肝醣分解（Glycogenolysis）的關鍵酵素，負責切斷肝醣分子的 α\alpha-1,4 糖苷鍵，產生 Glucose-1-phosphate。
    • 輔因子：其活性中心必需的輔因子是 Pyridoxal Phosphate (PLP)，這是 維生素 B6 的活性形式。PLP 在反應中作為酸鹼催化劑（General acid-base catalyst），協助磷酸基團攻擊糖苷鍵。
    • 維生素C的作用：此反應過程不需要維生素 C 參與。
    • 結論：不需要維生素 C 參與，是本題正確答案。

  • C. Tyrosine hydroxylase（酪胺酸羥化酶）：

    • 分析：這是兒茶酚胺（Catecholamines，如多巴胺、正腎上腺素）合成的速率決定步驟酵素，負責將 Tyrosine 轉化為 DOPA。
    • 輔因子：主要輔因子是 Tetrahydrobiopterin (BH4) 和鐵離子（Fe²⁺）。
    • 維生素C的作用：雖然其主要還原劑是 BH4，但研究顯示維生素 C 在此反應中扮演重要角色，它能協助將 BH4 再生（Recycling）或直接維持酵素活性中心的鐵離子處於還原態（Fe²⁺），促進酵素作用。在生物化學考試中，通常將含鐵/銅的羥化酶（Hydroxylases）視為廣義上受維生素 C 促進或調節的酵素群，或者因其屬於單加氧酶（Monooxygenase）家族，與維生素 C 的氧化還原功能有關。
    • 比較：相較於完全依賴維生素 B6 的 Glycogen phosphorylase，Tyrosine hydroxylase 與維生素 C 的關聯性較高（透過 BH4 再生或鐵離子還原）。
    • 結論：在比較選項中，其運作機制與維生素 C 有關聯（間接或輔助），非最佳「不需要」的選項。

  • D. Dopamine β\beta-hydroxylase（多巴胺 β\beta-羥化酶）：

    • 分析：此酵素負責將多巴胺（Dopamine）轉化為正腎上腺素（Norepinephrine）。
    • 維生素C的作用：這是一個含銅（Cu²⁺）的單加氧酶，明確 需要 維生素 C（Ascorbate）作為電子提供者，將銅離子還原以催化反應。這是維生素 C 在神經傳導物質合成中最經典的教科書例子之一。
    • 結論：需要維生素 C 參與。

答案解析：

本題詢問「不需要」維生素 C 參與的酵素。

  • 選項 A (Prolyl hydroxylase) 和 D (Dopamine β\beta-hydroxylase) 是經典的維生素 C 依賴型酵素。
  • 選項 C (Tyrosine hydroxylase) 雖然主要依賴 BH4，但維生素 C 對其輔因子再生及鐵離子維持有重要作用。
  • 選項 B (Glycogen phosphorylase) 的輔因子明確為 PLP (維生素 B6)，其催化機制完全不涉及氧化還原反應或維生素 C。因此，B 是唯一與維生素 C 毫無關聯的選項。

正確答案：B

核心知識點：

考生應熟記常見輔酶與酵素的對應關係：

  1. 維生素 C (Ascorbic acid)：
    • Prolyl hydroxylase & Lysyl hydroxylase（膠原蛋白合成）：維持 Fe²⁺。
    • Dopamine β\beta-hydroxylase（兒茶酚胺合成）：維持 Cu⁺，將 Dopamine 轉為 Norepinephrine。
  2. 維生素 B6 (PLP)：
    • Glycogen phosphorylase（肝醣分解）。
    • Transaminases（轉氨酶，如 ALT, AST）。
    • Decarboxylases（脫羧酶，如 DOPA decarboxylase）。
  3. BH4 (Tetrahydrobiopterin)：
    • Tyrosine hydroxylase、Phenylalanine hydroxylase、Tryptophan hydroxylase。

參考資料

  1. Harper's Illustrated Biochemistry, 31st Edition. Chapter 44: Micronutrients: Vitamins & Minerals. (Vitamin C functions).
  2. Lehninger Principles of Biochemistry. Chapter on Coenzymes and Vitamins.
  3. Creative Enzymes. "Glycogen phosphorylase". (Confirms PLP requirement).
  4. MosaicDX. "Dopamine Beta Hydroxylase Enzyme: Its Function and Dysfunction". (Confirms Vitamin C requirement).
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