有關真核生物轉譯作用（translation）的敘述，下列何者正確？

本題觀念：

本題考查 真核生物轉譯作用 (Translation) 的詳細機制，涵蓋起始 (Initiation)、延伸 (Elongation) 及終止 (Termination) 三個階段的生化特性，特別著重於原核與真核的差異、能量來源 (GTP vs ATP) 以及核糖體的移動機制。

選項分析

• A. 真核生物與原核生物轉譯作用之起始胺基酸皆為甲醯甲硫胺酸（formyl methionine）

  • 錯誤。
  • 原核生物 (Prokaryotes)：轉譯起始使用的是 N-甲醯甲硫胺酸 (N-formylmethionine, fMet)。
  • 真核生物 (Eukaryotes)：轉譯起始使用的是一般的 甲硫胺酸 (Methionine, Met)，由特定的起始 tRNA (tRNA$_i^{Met}$) 攜帶，但不經過甲醯化修飾。
  • 結論：兩者不同，真核生物不使用 fMet。

• B. 轉譯作用中的延伸過程（elongation），是將新加入之單一胺基酸加至含多個胺基酸之多胜肽 （polypeptide）上

  • 錯誤（此為常見的觀念陷阱）。
  • 雖然結果是多胜肽鏈變長了，但從生化反應機制 (Peptidyl transferase reaction) 來看，方向是相反的。
  • 機制：位於核糖體 P 位 (P site) 的「多胜肽鏈 (Polypeptide)」會打斷其與 tRNA 的連結，並轉移 (Transfer) 到位於 A 位 (A site) 的「新單一胺基酸 (Amino acid)」上，形成新的肽鍵 (Peptide bond)。
  • 也就是說，是 "多胜肽鏈加到單一胺基酸上" (Polypeptide chain is transferred to the amino group of the incoming amino acid)，而非選項所述的將單一胺基酸加到多胜肽鏈上。反應後，A 位上的 tRNA 會攜帶延長了一單位的多胜肽鏈。

• C. 轉譯作用中的延伸過程（elongation），核糖體會沿著mRNA移動，每次移動距離為1組密碼子 （codon）

  • 正確。
  • 此過程稱為 轉位 (Translocation)。
  • 在肽鍵形成後，核糖體會沿著 mRNA 的 5' $\rightarrow$ 3' 方向 移動。
  • 移動的距離精確地為 3 個核苷酸 (nucleotides)，也就是 1 組密碼子 (codon) 的長度。此過程將攜帶多胜肽鏈的 tRNA 從 A 位移至 P 位，並使原本在 P 位的空 tRNA 移至 E 位 (Exit site) 釋出。

• D. 轉譯作用中的終止過程遇到終止密碼子（stop codon）後，需要供給ATP協助水解已合成之多胜肽 （polypeptide）

  • 錯誤。
  • 轉譯終止需要 釋放因子 (Release Factors, 如真核的 eRF1, eRF3) 識別終止密碼子。
  • 此過程所需的能量來源是 GTP (Guanosine Triphosphate)，而非 ATP。
  • eRF3 本身具有 GTPase 活性，透過水解 GTP 來協助釋放多胜肽鏈並解離核糖體複合物。

答案解析

正確答案是 C。

• 選項 A 錯誤在於真核生物使用 Met 而非 fMet。
• 選項 B 描述的化學反應方向錯誤，實際是將 P 位的多胜肽鏈轉移至 A 位的胺基酸上。
• 選項 D 錯誤在於能量來源是 GTP 而非 ATP。
• 選項 C 正確描述了核糖體在轉位過程中的移動單位（一個密碼子）。

核心知識點

考生應掌握以下轉譯作用的關鍵細節：

1. 起始胺基酸 (Initiating Amino Acid)：
   • 原核：fMet (N-formylmethionine)
   • 真核：Met (Methionine)
2. 能量貨幣 (Energy Source)：
   • 胺基酸活化 (tRNA charging)：消耗 ATP。
   • 轉譯起始、延伸 (進位、轉位)、終止：主要消耗 GTP。
3. 肽鍵形成方向 (Peptide Bond Formation)：
   • 由 Peptidyl transferase 催化。
   • 方向：P site (多胜肽) $\rightarrow$ A site (新胺基酸)。
4. 核糖體移動 (Translocation)：
   • 方向：mRNA 的 5' $\rightarrow$ 3'。
   • 步距：1 個密碼子 (3 個鹼基)。

參考資料

1. Molecular Cell Biology (Lodish et al.) - Translation Elongation and Termination mechanisms.
2. NCBI Bookshelf - Eukaryotic Translation. Available at: NCBI - Translation
3. Khan Academy - Translation in eukaryotes vs. prokaryotes. (區分 fMet 與 Met 的差異)
4. Biochemistry (Berg, Tymoczko, Stryer) - Protein Synthesis. (確認 GTP 在終止階段的角色)