下列何者為胺基酸序列不盡相同，但可催化相同生化反應的酵素？

營養 - 酵素學基礎考古題解析 - 民國115年 | ExamWise

本題觀念：

本題主要測驗考生對於酵素及其相關術語（Enzyme terminology）的定義區分。特別是針對同一種生化反應，在生物體內可能由不同結構的蛋白質來執行的這一概念。

選項分析

A. Coenzyme (輔酶)：
- 定義：輔酶是協助酵素進行催化反應的非蛋白質有機分子。它們通常衍生自維生素（如 NAD+ 衍生自維生素 B3，FAD 衍生自維生素 B2），負責攜帶化學基團（如電子、甲基、醯基等）在反應中轉移。
- 錯誤原因：輔酶本身不是酵素（蛋白質），而是酵素的「助手」。
B. Isozyme (同功酶/同工酶)：
- 定義：Isozymes（或 Isoenzymes）是指催化相同的生化反應，但其蛋白質的胺基酸序列（一級結構）不同的酵素。它們通常由不同的基因編碼，或由同一基因經由不同的修剪（alternative splicing）產生。雖然催化反應相同，但它們的動力學參數（如 $K_m$ 、 $V_{max}$ ）及調控方式往往不同，且存在於不同的組織或細胞胞器中。
- 正確原因：完全符合題目描述「胺基酸序列不盡相同，但可催化相同生化反應」。
C. Apoenzyme (脫輔基酵素/酶蛋白)：
- 定義：指酵素中僅含蛋白質的部分。對於需要輔因子（cofactor）才能運作的酵素而言，單獨存在的 Apoenzyme 是沒有催化活性的。
- 錯誤原因：這是指酵素結構中的一部分（未活化狀態），而非指不同序列但功能相同的酵素變體。
D. Holoenzyme (全酵素)：
- 定義：指具有完整催化活性的酵素複合物，由 Apoenzyme（蛋白質部分）與其對應的 Cofactor（輔因子，包含金屬離子或輔酶）結合而成。即：Holoenzyme = Apoenzyme + Cofactor。
- 錯誤原因：這是指酵素的「完整活化狀態」，與題目詢問的序列變異無關。

答案解析

題目詢問的是「胺基酸序列不盡相同，但可催化相同生化反應的酵素」。這正是 Isozyme (同功酶) 的標準定義。同功酶的存在允許生物體在不同的組織（如心臟 vs. 骨骼肌）或不同的發育階段，針對同一代謝反應進行精細的調控。例如，乳酸脫氫酶 (LDH) 就有多種同功酶，它們都催化丙酮酸與乳酸之間的轉換，但在不同組織中的分布與特性不同。

因此，正確答案為 B。

核心知識點

考生應熟記以下生化名詞的定義與關係：

Isozyme (同功酶)：同一反應、不同結構（序列）、不同動力學特性 ( $K_m$ $K_{m}$ , $V_{max}$ $V_{ma x}$ )、不同組織分布。
- 經典範例：Lactate Dehydrogenase (LDH) 有 5 種形式 ( $H_4$ 到 $M_4$ )；Creatine Kinase (CK) 有 3 種形式 (CK-MM, CK-MB, CK-BB)。
Holoenzyme (全酵素) vs. Apoenzyme (酶蛋白)：
- $\text{Holoenzyme (Active)} = \text{Apoenzyme (Inactive Protein)} + \text{Cofactor (Non-protein helper)}$
Cofactor (輔因子)：可分為無機離子（如 $Mg^{2+}, Zn^{2+}$ ）與有機分子（即 Coenzyme 輔酶，如 NAD+, Coenzyme A）。

臨床重要性

同功酶 (Isozymes) 在臨床診斷上具有極高的重要性。由於不同組織含有特定的同功酶，當該組織受損時，特定的同功酶會釋放到血液中，成為診斷標記（Biomarker）。

心肌梗塞 (MI)：檢測 CK-MB 或 LDH-1 的升高。
肝臟損傷：檢測 LDH-5 的升高。雖然目前多已被 Troponin 等更專一的蛋白取代，但了解同功酶的組織特異性仍是病理生理學的基礎。

參考資料

Isozyme Definition: Wikipedia, "Isozyme". (https://en.wikipedia.org/wiki/Isozyme)
Enzyme Terminology: Harper's Illustrated Biochemistry, 32nd Edition.
Holoenzyme vs Apoenzyme: Biology Online Dictionary. (https://www.biologyonline.com/dictionary/apoenzyme)