葉酸以輔酶型式參與人體的代謝作用，下列組合何者正確？

本題觀念：

本題考查的是維生素 B9（葉酸，Folate）在人體生化代謝中的活性輔酶形式及其主要的生理功能。核心概念在於辨識「四氫葉酸」（Tetrahydrofolate, THF）作為攜帶單碳單位（One-carbon unit）的載體角色，以及區分同半胱胺酸（Homocysteine）代謝的兩大路徑（再甲基化 vs. 轉硫作用）所需的輔酶差異。

選項分析

• A. 二氫葉酸（dihydrofolate）及 DNA 合成

  • 錯誤。雖然葉酸循環確實對 DNA 合成（特別是 Thymidylate, dTMP 的合成）至關重要，但葉酸在體內必須先被還原成**四氫葉酸（Tetrahydrofolate, THF）**才是真正執行攜帶單碳基團功能的「活性輔酶」形式。二氫葉酸（DHF）通常是反應後的產物（如 Thymidylate synthase 反應後）或中間代謝物，必須經由二氫葉酸還原酶（DHFR）還原回 THF 才能再次利用。因此，將 DHF 稱為主要的輔酶型式並不準確。

• B. 二氫葉酸（dihydrofolate）及 胺基酸代謝

  • 錯誤。理由同選項 A，主要的活性輔酶形式是四氫葉酸（THF）。此外，雖然 THF 參與胺基酸代謝（如絲胺酸-甘胺酸互換、同半胱胺酸再甲基化），但 DHF 並非執行這些轉移反應的直接輔酶。

• C. 四氫葉酸（tetrahydrofolate）及 單碳代謝

  • 正確。
    1. 輔酶型式：葉酸進入人體後，需經兩步驟還原成為四氫葉酸（THF），這才是具生物活性的輔酶形式。
    2. 代謝作用：THF 的主要生化功能就是作為**單碳代謝（One-carbon metabolism）**的載體，負責攜帶和轉移各種單碳單位（如 methyl, methylene, methenyl, formyl 等基團）。這些單碳單位隨後被用於合成核苷酸（嘌呤、dTMP）以及進行甲基化反應（如將同半胱胺酸再甲基化為甲硫胺酸）。此選項精確描述了葉酸的活性形式及其核心代謝功能。

• D. 四氫葉酸（tetrahydrofolate）及 轉硫作用

  • 錯誤。這是極具誘答性的選項。同半胱胺酸（Homocysteine）的代謝有兩條路徑：
    1. 再甲基化（Remethylation）：回復為甲硫胺酸（Methionine）。此路徑需要**葉酸（5-MTHF）**與維生素 B12。
    2. 轉硫作用（Transsulfuration）：轉化為胱硫醚（Cystathionine）再生成半胱胺酸（Cysteine）。此路徑的關鍵酵素（CBS 和 CSE）依賴的是維生素 B6（Pyridoxal phosphate, PLP），而非葉酸。
  • 因此，將四氫葉酸與轉硫作用配對是生化機轉上的錯誤。

答案解析

葉酸在體內的活性輔酶形式為四氫葉酸（Tetrahydrofolate, THF）。THF 攜帶單碳單位形成「葉酸單碳池（One-carbon pool）」，參與單碳代謝（One-carbon metabolism）。這包括了 DNA 合成（嘌呤與胸腺嘧啶的合成）以及胺基酸代謝（主要是同半胱胺酸的再甲基化，而非轉硫作用）。故選項 (C) 為唯一正確組合。

核心知識點

考生應複習 單碳循環（One-Carbon Metabolism） 的完整路徑，特別是維生素 B 群在其中的分工：

1. 葉酸 (B9)：活性形式為 THF。負責攜帶單碳單位，參與 DNA 合成及同半胱胺酸的再甲基化 (Remethylation)。
2. 維生素 B12 (Cobalamin)：參與同半胱胺酸轉甲基化變成甲硫胺酸的過程 (Methionine synthase 的輔因子)。
3. 維生素 B6 (Pyridoxine)：參與同半胱胺酸的轉硫作用 (Transsulfuration)，將其代謝為半胱胺酸 (Cysteine)。
4. 臨床關聯：上述任一維生素缺乏皆可能導致高同半胱胺酸血症 (Hyperhomocysteinemia)，增加心血管疾病風險。葉酸缺乏特異性導致巨芽球性貧血 (Megaloblastic anemia) 與胎兒 神經管缺損 (Neural tube defects)。

參考資料

1. Biochemistry, Tetrahydrofolate - StatPearls - NCBI Bookshelf
2. One-carbon metabolism | Pathway - PubChem
3. Overview of Methionine Cycle and Folate Metabolism - Creative Proteomics