111-2 生化學考古題詳解

Question

【111-2 醫學(一) 第90題】細胞進行糖質新生（gluconeogenesis）時，需要下列那兩種酵素共同作用將pyruvate轉換為 phosphoenolpyruvate？

Accepted Answer

[破題關鍵]
糖質新生 (gluconeogenesis) 要把丙酮酸 (pyruvate) 變回磷酸烯醇丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)，需要繞過糖解作用 (glycolysis) 中丙酮酸激酶 (pyruvate kinase) 的不可逆反應，所以需要兩個特別的酵素。
[選項拆解]
- A：錯在「pyruvate kinase and pyruvate dehydrogenase」。丙酮酸激酶 (pyruvate kinase) 是糖解作用的酵素，將PEP轉為pyruvate；丙酮酸脫氫酶 (pyruvate dehydrogenase) 將pyruvate轉為acetyl-CoA，兩者都不是糖質新生將pyruvate轉為PEP的酵素。
- B：錯在「pyruvate kinase」。丙酮酸激酶是糖解作用的酵素，與糖質新生方向相反。
- C：正確。丙酮酸羧化酶 (pyruvate carboxylase) 將pyruvate轉為oxaloacetate，磷酸烯醇丙酮酸羧激酶 (phosphoenolpyruvate carboxykinase) 再將oxaloacetate轉為PEP。
- D：錯在「pyruvate dehydrogenease」。丙酮酸脫氫酶 (pyruvate dehydrogenase) 將pyruvate轉為acetyl-CoA，不參與糖質新生將pyruvate轉為PEP的過程。
[核心知識]
- 糖質新生 (gluconeogenesis) 是指從非碳水化合物前驅物合成葡萄糖的代謝途徑，主要發生在肝臟和腎臟。
- 糖質新生需要繞過糖解作用中三個不可逆的步驟。其中一個關鍵的繞道是將丙酮酸 (pyruvate) 轉換為磷酸烯醇丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)。
- 這個轉換需要兩步酵素反應：
    1. **丙酮酸羧化酶 (pyruvate carboxylase)**：將丙酮酸 (pyruvate) 羧化為草醯乙酸 (oxaloacetate)。這個反應發生在粒線體 (mitochondria) 內，需要ATP和生物素 (biotin) 作為輔因子。
    2. **磷酸烯醇丙酮酸羧激酶 (phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK)**：將草醯乙酸 (oxaloacetate) 脫羧並磷酸化為磷酸烯醇丙酮酸 (PEP)。這個反應可以發生在細胞質 (cytosol) 或粒線體內，需要GTP提供能量。

Answer

A. pyruvate kinase and pyruvate dehydrogenase

Answer

B. pyruvate carboxylase and pyruvate kinase

Answer

C. pyruvate carboxylase and phosphoenolpyruvate carboxykinase

Answer

D. pyruvate dehydrogenease and phosphoenolpyruvate carboxykinase