鈣離子是與 prothrombin 何種結構結合後，而活化其凝血作用？

藥師[1] - 心臟與抗高血壓用藥考古題解析 - 民國114年 | ExamWise

本題觀念：

本題考查的是維生素K依賴性凝血因子（Vitamin K-dependent coagulation factors）的結構與功能，特別是**鈣離子（ $Ca^{2+}$ ）**在凝血酶原（Prothrombin, Factor II）活化過程中的角色。核心機制在於鈣離子如何透過與特定的氨基酸修飾結構結合，將凝血因子「錨定」在磷脂質膜上，進而促進凝血級聯反應。

選項分析

A. $\gamma$ –carboxyglutamate (Gla)：正確。
- 機制：凝血酶原（Prothrombin）及其他維生素K依賴因子（如因子 VII, IX, X, Protein C, Protein S）的前驅物，在肝臟合成後需要經過轉譯後修飾。在維生素K作為輔因子（cofactor）的參與下，其N端的麩胺酸（Glutamate, Glu）殘基會被 $\gamma$ -glutamyl carboxylase羧化，形成 $\gamma$ -羧基麩胺酸（ $\gamma$ -carboxyglutamate, Gla）。
- 鈣離子結合：Gla 殘基帶有兩個負電荷的羧基（-COO⁻），這使其成為高效的鈣離子螯合劑。
- 活化關鍵：當鈣離子與 Gla 結合後，會誘導蛋白質構型改變，並在帶負電的 Gla 與帶負電的血小板磷脂質膜（Phospholipid）之間形成**「鈣離子橋（Calcium bridge）」。這種膜結合是組成凝血酶原酶複合物（Prothrombinase complex）**並高效活化凝血作用的必要條件。
B. Succinic acid（琥珀酸）：錯誤。
- 琥珀酸是三羧酸循環（TCA cycle）的中間產物，與凝血因子的結構或鈣離子結合活化機制無直接關聯。
C. Lysine（賴氨酸）：錯誤。
- 雖是蛋白質常見氨基酸，但在凝血酶原的鈣離子依賴性活化中不是鈣離子的主要結合位點。Lysine 在凝血系統中的重要角色主要見於纖維蛋白（Fibrin）被因子 XIIIa 交聯（Cross-linking）時，或者是作為纖維蛋白溶解酶原（Plasminogen）與纖維蛋白結合的位點（Kringle domain），而非負責鈣離子錨定。
D. Arginine（精氨酸）：錯誤。
- Arginine 是絲胺酸蛋白酶（Serine proteases）常見的切割位點（Cleavage site）。例如，凝血酶原被因子 Xa 切割活化時，是在特定的 Arginine 殘基處斷裂。然而，題目問的是與鈣離子結合以啟動凝血作用的結構，這特指 Gla 殘基。

答案解析

凝血酶原（Prothrombin）必須先透過維生素K依賴的羧化反應，將其 N 端的麩胺酸（Glu）轉變為** $\gamma$ -羧基麩胺酸（ $\gamma$ -carboxyglutamate, Gla）。這些 Gla 殘基帶有強負電荷，能夠與帶正電的鈣離子（ $Ca^{2+}$ ）**結合。此結合促使凝血酶原發生構型改變，並透過鈣離子作為橋樑，緊密結合至活化血小板表面的帶負電磷脂質上。此過程將凝血酶原聚集在因子的作用位點附近，大幅提升其被活化為凝血酶（Thrombin）的效率，從而啟動凝血反應。因此，鈣離子是與 $\gamma$ -carboxyglutamate 結構結合。

核心知識點

維生素K依賴性凝血因子：記住口訣 2、7、9、10 （Factor II, VII, IX, X）以及抗凝血蛋白 Protein C, Protein S。
Gla 的功能：由 Glutamate 經 $\gamma$ -carboxylation 形成，負責結合 $Ca^{2+}$ ，使凝血因子能錨定在磷脂質膜（Phospholipid membrane）上。
Warfarin 機轉：Warfarin 透過抑制 Vitamin K epoxide reductase (VKOR)，阻斷維生素K的還原再生，導致凝血因子無法形成正常的 $\gamma$ -carboxyglutamate 結構，因而失去結合鈣離子與膜的能力，達到抗凝血效果。
鈣離子角色：在凝血級聯中扮演 Co-factor (Factor IV)，主要功能是媒介凝血因子與細胞膜的結合。

鈣離子是與 prothrombin 何種結構結合後，而活化其凝血作用？

詳細解析

本題觀念：

選項分析

答案解析

核心知識點

參考資料