下列何者不是提供嘌呤（purine）生合成環狀結構中氮的來源？

本題觀念：

嘌呤（Purine）的從頭生合成（De novo synthesis）與原子來源

本題測驗考生對於核苷酸代謝中，嘌呤環（Purine ring）結構原子來源的生化機制了解程度。嘌呤環由 9 個原子組成（包含 5 個碳原子與 4 個氮原子），其各個位置的原子皆源自特定的前驅物質（precursors），主要包括胺基酸、二氧化碳與葉酸衍生物。

選項分析

• A. 丙胺酸（Alanine）：正確答案（非來源）
  • 分析：在嘌呤環的從頭合成途徑中，丙胺酸並不直接參與提供氮原子或碳原子進入環狀結構。雖然丙胺酸參與體內的氮代謝與葡萄糖-丙胺酸循環（Glucose-Alanine Cycle），但它不是嘌呤環結構的直接供體。
• B. 天門冬胺酸（Aspartate）：錯誤（是來源）
  • 分析：天門冬胺酸提供嘌呤環上的 N1 氮原子。在合成過程中，天門冬胺酸與 IMP 的前驅物（SAICAR）反應，將其胺基轉移後釋出延胡索酸（Fumarate）。
• C. 麩醯胺酸（Glutamine）：錯誤（是來源）
  • 分析：麩醯胺酸是嘌呤合成中重要的氮捐贈者，共提供兩個氮原子，分別是嘌呤環上的 N3 與 N9。反應中，Glutamine 的醯胺氮（amide nitrogen）被轉移至環上。
• D. 甘胺酸（Glycine）：錯誤（是來源）
  • 分析：甘胺酸是嘌呤合成中極為核心的分子，它整分子進入嘌呤環結構，提供 C4、C5 兩個碳原子以及 N7 氮原子。

答案解析

嘌呤環（Purine ring）的原子來源如下圖解所示：

1. N1：來自 天門冬胺酸（Aspartate）。
2. C2：來自 N10-甲醯四氫葉酸（N10-Formyl-THF）。
3. N3：來自 麩醯胺酸（Glutamine）。
4. C4, C5, N7：來自 甘胺酸（Glycine）。
5. C6：來自 二氧化碳（CO2 / Bicarbonate）。
6. C8：來自 N10-甲醯四氫葉酸（N10-Formyl-THF）。
7. N9：來自 麩醯胺酸（Glutamine）。

綜上所述，選項中僅有 (A) 丙胺酸（Alanine） 未直接提供氮原子參與嘌呤環的建構。

核心知識點

考生應熟記嘌呤環（Purine）與嘧啶環（Pyrimidine）生合成的原子來源差異：

1. 嘌呤環氮原子來源：
   • Glutamine (N3, N9)
   • Glycine (N7)
   • Aspartate (N1)
2. 嘌呤環碳原子來源：
   • Glycine (C4, C5)
   • N10-Formyl-THF (C2, C8) — 葉酸缺乏會影響 DNA 合成
   • CO2 (C6)
3. 記憶口訣（英文）：
   • Glycine: Provides the backbone (C-C-N).
   • Aspartate: Provides 1 Nitrogen.
   • Glutamine: Provides 2 Nitrogens ("Cute" = Q = Glutamine).

參考資料

1. Let's Talk Academy - Detailed Atom Source Mapping in Purine Biosynthesis
2. LibreTexts Biology - Biosynthesis of Nucleotides
3. 阿摩線上測驗 - 114年第一次專技高考營養師生化學題庫