115年:營養生理生化(1)
下列何者為糖解作用的中間產物，並可調控糖質新生作用（gluconeogenesis）？
Adihydroxyacetone phosphate
Bfructose-6-phosphate
Clactate
D2-phosphoglycerate
詳細解析
本題觀念：
本題考查的是糖解作用（Glycolysis）與糖質新生作用（Gluconeogenesis）的調節機制，特別是中間產物如何透過異位調節（Allosteric regulation）或結合調節蛋白來影響代謝途徑的流向。
選項分析
-
A. dihydroxyacetone phosphate (DHAP)
- 分析：DHAP 是糖解作用與糖質新生作用的中間產物，也是甘油（Glycerol）進入代謝途徑的切入點（經由甘油-3-磷酸）。
- 調節功能：它主要作為脂質合成的骨架來源，並無顯著的調節功能來控制糖質新生作用的關鍵酵素。
- 結果：錯誤。
-
B. fructose-6-phosphate (F6P)
- 分析：F6P 是糖解作用與糖質新生作用的共同中間產物（在 G6P 與 F1,6BP 之間）。
- 調節功能 1 (關鍵機制 - GKRP)：在肝臟中，Fructose-6-phosphate 會促進「葡萄糖激酶調節蛋白（Glucokinase Regulatory Protein, GKRP）」與葡萄糖激酶（Glucokinase, GK）結合。這種結合會將 Glucokinase 固著（sequester）在細胞核內，使其去活化。當 Glucokinase 被抑制時，糖解作用的第一步受阻，這有助於避免在糖質新生進行時發生「無效循環（futile cycle）」，讓剛生成的葡萄糖能順利釋出細胞外。
- 調節功能 2 (關鍵機制 - F2,6BP)：F6P 也是 Fructose-2,6-bisphosphate (F2,6BP) 的合成受質。雖然 F2,6BP 本身才是強效調節物（活化 PFK-1 促進糖解，抑制 FBPase-1 抑制糖質新生），但 F6P 的濃度直接驅動 F2,6BP 的生成，因此 F6P 的濃度變化是調節此系統的核心信號。
- 結果：正確。
-
C. lactate (乳酸)
- 分析：乳酸是糖質新生的重要受質（Substrate）（經由 Cori cycle 回到肝臟轉為丙酮酸），也是無氧糖解的產物。
- 定義判斷：題目問的是「糖解作用的中間產物（intermediate）」，乳酸通常被視為最終產物或進入糖質新生的原料，而非葡萄糖降解至丙酮酸過程中的「中間產物」。此外，乳酸本身並非直接調控糖質新生酵素的異位調節物。
- 結果：錯誤。
-
D. 2-phosphoglycerate
- 分析：這是糖解作用的中間產物（由 3-phosphoglycerate 轉化而來）。
- 調節功能：它在此路徑中僅作為代謝中間體，並無已知的調節糖質新生關鍵酵素的功能。
- 結果：錯誤。
答案解析
正確答案是 B。
Fructose-6-phosphate (F6P) 是一個關鍵的代謝信號分子：
- 調節 Glucokinase (GK)：F6P 促進 GKRP 與 GK 結合，將 GK 轉移至細胞核內並抑制其活性。這在飢餓或糖質新生旺盛時非常重要，因為它能防止剛由 Glucose-6-phosphatase 生成的自由葡萄糖再次被磷酸化，確保葡萄糖能釋放到血液中。
- F2,6BP 的前驅物：F6P 是合成 Fructose-2,6-bisphosphate 的原料。F2,6BP 是糖解與糖質新生最強的異位調節物（抑制 FBPase-1，阻斷糖質新生）。
因此，F6P 既是中間產物，又具備調控糖質新生（透過調節 GK 和作為 F2,6BP 前驅物）的功能，完全符合題意。
核心知識點
- Glucokinase Regulatory Protein (GKRP)：
- 存在於肝臟細胞核內。
- Fructose-6-phosphate 促進 GKRP 結合並抑制 Glucokinase（核內固著）。
- Glucose 和 Fructose-1-phosphate 促進 GKRP 釋放 Glucokinase（活化糖解）。
- Fructose-2,6-bisphosphate (F2,6BP)：
- 由 PFK-2/FBPase-2 雙功能酵素調控。
- F2,6BP 升高 活化 PFK-1（促進糖解），抑制 FBPase-1（抑制糖質新生）。
- Fructose-6-phosphate 是其合成受質，高濃度 F6P 會推動 F2,6BP 生成（但在升糖素作用下 PFK-2 會被抑制）。