NADPH為脂質合成中提供還原能的重要來源，合成 1莫耳palmitate 需要幾莫耳的 NADPH？

本題觀念：

本題考查脂肪酸合成 (Fatty Acid Synthesis) 的化學計量 (Stoichiometry)，特別是還原能 NADPH 的消耗量。脂肪酸合成主要發生在細胞質中，由乙醯輔酶A (Acetyl-CoA) 為原料，經由脂肪酸合成酶 (Fatty Acid Synthase, FAS) 催化合成十六碳的飽和脂肪酸——棕櫚酸 (Palmitate)。

選項分析

合成 1 莫耳 Palmitate (16碳) 的過程如下：

1. 引子 (Primer)：需要 1 分子 Acetyl-CoA (2碳) 作為起始。
2. 延伸單元 (Extender Unit)：需要 7 分子 Malonyl-CoA (3碳，但在縮合時會脫去 1 分子 CO2，實際提供 2碳)。
3. 延伸循環：為了將鏈長從 2碳 (Acetyl-CoA) 增加到 16碳 (Palmitate)，需要進行 (16 - 2) / 2 = 7 次 的延伸循環。
4. 單次循環反應：每個延伸循環包含四個步驟：
   • 縮合 (Condensation)
   • 還原 (Reduction)：將酮基還原為醇基，消耗 1 NADPH。
   • 脫水 (Dehydration)
   • 還原 (Reduction)：將雙鍵還原為單鍵，消耗 1 NADPH。
   • 結論：每個循環共消耗 2 NADPH。

總計算：

• 總循環次數：7 次
• 總 NADPH 消耗量：7 次循環 × 2 NADPH/次 = 14 NADPH

各選項檢視：

• (A) 7：這是所需的 ATP 數量 (用於合成 7 個 Malonyl-CoA)，或是釋放的 CO2 分子數，而非 NADPH 數。
• (B) 14：正確。7 個循環 × 2 NADPH = 14 NADPH。
• (C) 16：這是 Palmitate 的碳原子數，容易混淆。
• (D) 21：無此對應數值。

答案解析

根據生化反應總式，從 Acetyl-CoA 合成 Palmitate 的淨反應式為： $8 \text{ Acetyl-CoA} + 7 \text{ ATP} + \mathbf{14 \text{ NADPH}} + 14 \text{ H}^+ \rightarrow \text{Palmitate} + 8 \text{ CoA} + 7 \text{ ADP} + 7 \text{ P}_i + \mathbf{14 \text{ NADP}^+} + 6 \text{ H}_2\text{O}$

其中 NADPH 的係數為 14。故正確答案為 (B)。

核心知識點

1. 脂肪酸合成總反應式：務必熟記合成 1 分子 Palmitate 需要 8 Acetyl-CoA、7 ATP 和 14 NADPH。
2. NADPH 來源：
   • 主要來源：磷酸五碳糖路徑 (Pentose Phosphate Pathway)。
   • 次要來源：蘋果酸酶 (Malic enzyme) 將 Malate 轉變為 Pyruvate 的過程。
3. 關鍵酵素：
   • Acetyl-CoA Carboxylase (ACC)：速率決定步驟，將 Acetyl-CoA 轉為 Malonyl-CoA (需生物素 Biotin)。
   • Fatty Acid Synthase (FAS)：多功能酵素複合體，執行延伸循環。
4. 反應順序口訣：CRDR (Condensation 縮合 $\rightarrow$ Reduction 還原 $\rightarrow$ Dehydration 脫水 $\rightarrow$ Reduction 還原)。與 $\beta$-氧化 (OHOT) 的順序相反。

參考資料

1. Fatty acid synthesis - Wikipedia
2. Fatty Acid Synthesis Stoichiometry - LibreTexts
3. Khan Academy - Fatty acid synthesis