ExamWise
115年:營養生理生化(1)

NADPH是五碳糖磷酸途徑（pentose phosphate pathway）重要的產物，下列酵素何者依賴此分子參與反應？

Aglutathione reductase
Bglutathione peroxidase
Cglucose 6-phosphate dehydrogenase
Dmalate dehydrogenase

詳細解析

本題觀念：

本題的核心觀念在於磷酸五碳糖途徑 (Pentose Phosphate Pathway, PPP) 的生理功能及其產物 NADPH 的去向。

  1. PPP 的功能：PPP 主要有兩個功能，一是產生 Ribose-5-phosphate (用於核苷酸合成)，二是產生 NADPH。
  2. NADPH 的角色：NADPH 是細胞內重要的還原當量 (Reducing equivalent)，主要用於：
    • 合成代謝：如脂肪酸合成、膽固醇合成。
    • 抗氧化防禦：維持細胞內的還原環境，特別是協助 Glutathione reductase (穀胱甘肽還原酶) 將氧化型穀胱甘肽 (GSSG) 還原為還原型穀胱甘肽 (GSH)。

選項分析

  • A. glutathione reductase (穀胱甘肽還原酶)：正確。

    • 此酵素的功能是將氧化型穀胱甘肽 (GSSG) 還原回還原型穀胱甘肽 (GSH)。
    • 反應式：GSSG+NADPH+H+→2GSH+NADP+GSSG + NADPH + H^+ \rightarrow 2GSH + NADP^+。
    • 它直接依賴 NADPH 作為電子供體 (Co-factor)。紅血球缺乏粒線體，完全依賴 PPP 產生的 NADPH 來維持此酵素活性，以抵抗氧化壓力 (如 H₂O₂)。若缺乏 NADPH (如 G6PD 缺乏症)，GSH 無法再生，紅血球易受氧化破壞而溶血。

  • B. glutathione peroxidase (穀胱甘肽過氧化酶)：錯誤。

    • 此酵素的功能是消除過氧化氫 (H₂O₂) 或有機過氧化物。
    • 反應式：2GSH+H2O2→GSSG+2H2O2GSH + H_2O_2 \rightarrow GSSG + 2H_2O。
    • 它直接依賴的是還原型穀胱甘肽 (GSH)，而不是 NADPH。雖然它的持續運作間接需要 NADPH (透過 Glutathione reductase 再生 GSH)，但直接參與其反應的受質是 GSH。

  • C. glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PD, 葡萄糖-6-磷酸去氫酶)：錯誤。

    • 這是 PPP 的限速酵素。
    • 反應式：Glucose−6−P+NADP+→6−Phosphogluconolactone+NADPH+H+Glucose-6-P + NADP^+ \rightarrow 6-Phosphogluconolactone + NADPH + H^+。
    • 它是 產出 (Produce) NADPH 的酵素，而非消耗或依賴 NADPH 進行反應的酵素。事實上，NADPH 是 G6PD 的競爭性抑制劑 (Feedback inhibition)。

  • D. malate dehydrogenase (蘋果酸去氫酶)：錯誤。

    • 在三羧酸循環 (TCA cycle) 中，Malate dehydrogenase (MDH) 主要催化 Malate 氧化成 Oxaloacetate，並伴隨 NAD⁺ 還原成 NADH。
    • 雖然有一種細胞質酵素稱為 "Malic enzyme" (蘋果酸酶) 可以將 Malate 轉換為 Pyruvate 並產生 NADPH，但一般的 "Malate dehydrogenase" 通常指依賴 NAD⁺ 的酵素。且即使是 Malic enzyme，也是產生 NADPH 而非消耗它。

答案解析

題目問的是「何者依賴此分子 (NADPH) 參與反應」。

  • Glutathione reductase 是唯一直接以 NADPH 為輔酶 (Cofactor) 進行還原反應的選項。
  • PPP 產生的 NADPH 對於維持紅血球內的還原環境至關重要，而這正是透過驅動 Glutathione reductase 來實現的。

因此，正確答案是 A。

核心知識點

  1. Pentose Phosphate Pathway (PPP)：
    • 關鍵酵素：Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD)。
    • 主要產物：NADPH、Ribose-5-phosphate。
  2. NADPH 的功能：
    • Glutathione Reductase 的輔酶：再生 GSH，對抗氧化壓力 (ROS)。
    • 還原性生物合成：脂肪酸、膽固醇、類固醇激素合成。
    • Cytochrome P450 系統：藥物代謝、解毒。
    • NADPH Oxidase：嗜中性球產生超氧陰離子 (Respiratory burst) 殺菌。
  3. G6PD 缺乏症 (蠶豆症)：
    • G6PD 活性不足 →\rightarrow NADPH 生成減少 →\rightarrow Glutathione reductase 無法有效再生 GSH →\rightarrow 紅血球受氧化損傷 (Heinz bodies) →\rightarrow 溶血性貧血。

參考資料

  1. Glutathione reductase - Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Glutathione_reductase) - 確認 GSR 依賴 NADPH。
  2. Glutathione Peroxidase-1 in Health and Disease - PMC (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3249911/) - 確認 GPx 使用 GSH。
  3. Glucose-6-phosphate dehydrogenase - Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Glucose-6-phosphate_dehydrogenase) - 確認 G6PD 產生 NADPH。
了解本站架構