有關葉酸參與胺基酸代謝之敘述，下列何者正確？

本題觀念：

本題考查的是單碳代謝（One-Carbon Metabolism）、葉酸（Folate）循環以及**維生素B12（Cobalamin）**之間的相互作用，特別是著名的「甲基葉酸陷阱（Methyl Trap Hypothesis）」理論。這涉及甲硫胺酸（Methionine）的合成以及葉酸形式的轉換。

選項分析

• A. 葉酸之輔酶結構上帶有多個麩醯胺酸（glutamine）單元，可與酵素緊密結合催化單碳分子轉移

  • 錯誤。
  • 解析：葉酸在細胞內的形式是多麩胺酸（Polyglutamate），而非麩醯胺酸（Glutamine）。
  • 葉酸的化學結構是 Pteroylglutamic acid（蝶醯麩胺酸）。在進入細胞後，透過 Folylpolyglutamate synthetase 酵素的作用，會接上多個**麩胺酸（Glutamate/Glutamic acid）**尾巴。
  • 這個多麩胺酸尾巴的主要功能是將葉酸**滯留（Retain）**在細胞內，防止其流失，並增加其對酵素的親和力。選項將「麩胺酸」誤寫為「麩醯胺酸」，這是生化結構上的錯誤。

• B. 5-甲基四氫葉酸（5-methyltetrahydrofolate）需要維生素B12，輔助甲硫胺酸（methionine）合成

  • 正確。
  • 解析：這是單碳循環中的關鍵步驟。
  • 5-甲基四氫葉酸（5-MTHF）是葉酸循環中攜帶甲基的形式。它必須將其甲基轉移給同半胱胺酸（Homocysteine）以生成甲硫胺酸（Methionine）。
  • 催化此反應的酵素是甲硫胺酸合成酶（Methionine Synthase）。此酵素必須依賴**維生素B12（Cobalamin）**作為輔酶（Cofactor）。
  • 反應式：5-MTHF + Homocysteine --(Vit B12)--> THF + Methionine。
  • 如果缺乏 B12，此反應受阻，葉酸會被「困」在 5-MTHF 的形式（即甲基陷阱），無法轉換回四氫葉酸（THF），導致功能性葉酸缺乏。

• C. 維生素B12缺乏會影響四氫葉酸攜帶單碳原子，阻礙絲胺酸（serine）合成甘胺酸（glycine）之反應進行

  • 錯誤/不夠精確。
  • 解析：雖然 B12 缺乏會間接影響此反應，但此選項在機制描述上不如 B 直接，且易誤導酵素需求。
  • 絲胺酸轉換為甘胺酸的酵素是絲胺酸羥甲基轉移酶（SHMT），其輔酶是維生素B6（PLP），而非 B12。
  • 反應式：Serine + THF <-> Glycine + 5,10-Methylene-THF。
  • 雖然 B12 缺乏會導致「甲基陷阱」，使得 THF 被困在 5-MTHF 形式，導致游離 THF 減少，進而使 SHMT 沒有足夠的受質（THF）來進行反應。但此為間接後果。選項 B 直接描述了 5-MTHF 與 B12 的直接依賴關係，在考題邏輯中是更核心且無爭議的正確敘述。此外，SHMT 反應通常被視為單碳單位的來源（進入葉酸庫），而非 B12 缺乏時最主要的特異性阻斷點（DNA 合成受阻更為典型）。

• D. 過多的維生素B2、葉酸、維生素B12易導致同半胱胺酸（homocysteine）累積，影響心血管健康狀態

  • 錯誤。
  • 解析：同半胱胺酸（Homocysteine）累積通常是由於相關維生素的缺乏（Deficiency），而非過多。
  • 維生素 B6、B12 和葉酸是代謝同半胱胺酸所必需的輔因子。缺乏這些維生素會導致高同半胱胺酸血症（Hyperhomocysteinemia），這才是心血管疾病的風險因子。補充這些維生素（過多）通常有助於降低或維持同半胱胺酸在正常水平，且這些水溶性維生素過量多會排出體外。

答案解析

正確答案是 B。

• 核心理由：本題測驗的是「甲基陷阱（Methyl Trap）」的生化機制。5-甲基四氫葉酸（5-MTHF）要將甲基釋放並變回四氫葉酸（THF），唯一的路徑就是透過甲硫胺酸合成酶（Methionine Synthase）。這個酵素絕對依賴維生素B12。因此，5-MTHF 的代謝與甲硫胺酸的合成直接需要 B12，敘述完全正確。
• 排除其他選項：A 的胺基酸名稱錯誤（應為麩胺酸）；C 描述的是間接影響且酵素本身非 B12 依賴；D 的因果關係顛倒（缺乏才會導致累積）。

核心知識點

1. 葉酸結構：活性形式為 Pteroylpolyglutamate（多麩胺酸尾巴），用於細胞內滯留。
2. 維生素 B12 的角色：是**甲硫胺酸合成酶（Methionine Synthase）**的輔酶，負責催化 Homocysteine + 5-MTHF -> Methionine + THF。
3. 甲基陷阱（Folate Trap / Methyl Trap）：
   • 原因：缺乏維生素 B12。
   • 結果：5-MTHF 無法去甲基化變回 THF。
   • 影響：細胞內葉酸被「困」在 5-MTHF 形式，導致功能性葉酸缺乏（THF 不足），進而影響 DNA 合成（導致巨母紅血球貧血）和同半胱胺酸累積。
4. 同半胱胺酸（Homocysteine）與心血管風險：高同半胱胺酸是心血管疾病的危險因子，其代謝依賴 B6（Transsulfuration路徑）、B12 和 葉酸（Remethylation路徑）。

參考資料

1. Lumen Learning. "Folate & Folic Acid". (Folate exists as polyglutamates).
2. NIH / Office of Dietary Supplements. "Vitamin B12 Fact Sheet for Health Professionals". (Methionine synthase requires B12).
3. Medical Biochemistry. "One-Carbon Metabolism and the Methyl Trap".