有關平滑肌之橫橋活化（cross-bridge activation）過程的敘述，下列何者正確？

本題觀念：

本題考查平滑肌（Smooth Muscle）收縮的分子機制，特別是興奮-收縮偶合（Excitation-Contraction Coupling）中鈣離子的調控路徑。與骨骼肌不同，平滑肌缺乏旋轉素（Troponin），其收縮調控主要依賴鈣離子與攜鈣素（Calmodulin）結合，進而活化酵素使肌凝蛋白（Myosin）磷酸化，啟動橫橋循環。

選項分析

• A. 鈣離子與攜鈣素（calmodulin）結合，導致肌凝蛋白（myosin）磷酸化：正確

  • 機制說明：當平滑肌細胞內的鈣離子濃度上升時，鈣離子（$Ca^{2+}$）會與細胞質中的**攜鈣素（Calmodulin, CaM）**結合，形成 $Ca^{2+}$-CaM 複合體。
  • 後續反應：此複合體會活化肌凝蛋白輕鏈激酶（Myosin Light Chain Kinase, MLCK）。活化後的 MLCK 會利用 ATP 將磷酸基團轉移到**肌凝蛋白（Myosin）**的調節輕鏈上（即磷酸化）。
  • 結果：磷酸化的肌凝蛋白頭部構型改變，使其能夠與肌動蛋白（Actin）結合，進行橫橋循環（Cross-bridge cycling），產生肌肉收縮。這是平滑肌收縮最關鍵的調控步驟。

• B. 鈣離子與旋轉素（troponin）結合，導致肌凝蛋白（myosin）磷酸化：錯誤

  • 錯誤點：平滑肌細胞中缺乏旋轉素（Troponin）。旋轉素是骨骼肌和心肌中與鈣離子結合的蛋白，平滑肌不使用此機制。

• C. 鈣離子與攜鈣素（calmodulin）結合，導致旋轉肌球素（tropomyosin）磷酸化：錯誤

  • 錯誤點：雖然第一步結合攜鈣素是正確的，但最終導致的是**肌凝蛋白（Myosin）**的磷酸化，而非旋轉肌球素（Tropomyosin）。在平滑肌中，MLCK 的受質是肌凝蛋白的輕鏈。

• D. 鈣離子與旋轉素（troponin）結合，導致旋轉肌球素（tropomyosin）磷酸化：錯誤

  • 錯誤點：同選項 B，平滑肌無旋轉素。此外，骨骼肌的機制是鈣離子結合旋轉素導致旋轉肌球素「位移」（露出結合位），而非直接導致其磷酸化來啟動收縮。

答案解析

平滑肌的橫橋活化機制屬於粗肌絲調控（Thick-filament regulation）。其標準流程為：

1. 細胞內鈣離子濃度升高。
2. 4 個鈣離子與 1 個**攜鈣素（Calmodulin）**結合。
3. $Ca^{2+}$-Calmodulin 複合體活化肌凝蛋白輕鏈激酶（MLCK）。
4. MLCK 將 ATP 水解，使肌凝蛋白（Myosin）的輕鏈發生磷酸化。
5. 磷酸化的肌凝蛋白頭部與肌動蛋白結合，產生橫橋運動與收縮。

故正確敘述為 A。

核心知識點

考生應對比並掌握「平滑肌」與「骨骼肌」收縮機制的關鍵差異：

特徵	骨骼肌 (Skeletal Muscle)	平滑肌 (Smooth Muscle)
鈣離子結合蛋白	旋轉素 (Troponin C)	攜鈣素 (Calmodulin)
主要調控位置	細肌絲 (Thin filament)	粗肌絲 (Thick filament)
啟動機制	旋轉肌球素 (Tropomyosin) 位移，暴露結合位	肌凝蛋白 (Myosin) 磷酸化
關鍵酵素	無 (依賴構型改變)	肌凝蛋白輕鏈激酶 (MLCK)
放鬆機制	鈣離子回收，Tropomyosin 復位	鈣離子回收 + 肌凝蛋白去磷酸化酶 (Myosin Phosphatase)

記憶口訣：

• 平滑肌用攜鈣素 (Smooth muscle uses Calmodulin) -> SC
• 骨骼肌用旋轉素 (Skeletal muscle uses Troponin) -> ST

參考資料

1. Physiology, Smooth Muscle - StatPearls - NCBI Bookshelf
2. Muscle Contraction Mechanisms - Smooth vs Skeletal - Physiology.org
3. 高點醫護網 - 橫紋肌、平滑肌與心肌比較