G蛋白（G protein）需依序與下列何者結合活化後，進行訊息傳遞？

營養 - 細胞生理學考古題解析 - 民國114年 | ExamWise

本題觀念：

G蛋白偶聯受體（GPCR）訊息傳遞路徑（G-protein coupled receptor signaling pathway）。

選項分析

本題詢問 G 蛋白（G protein）在「活化」後「進行訊息傳遞」的結合順序。

(A) GTP；adenylate cyclase（正確）
- 第一步（活化）： 當細胞外的配體（ligand，如激素或神經傳遞物質）與細胞膜上的 G 蛋白偶聯受體（GPCR）結合後，受體構型改變，促使 G 蛋白的 $\alpha$ 次單元釋出 GDP 並結合 GTP（Guanosine Triphosphate）。G 蛋白結合 GTP 後即轉變為「活化態」。
- 第二步（訊息傳遞）： 活化後的 G 蛋白 $\alpha$ 次單元（帶有 GTP）會與 $\beta\gamma$ 次單元分離，並移動去結合下游的效應酵素（Effector）。在本題選項的情境下，該效應酵素為腺苷酸環化酶（adenylate cyclase, AC）。AC 被活化後會將 ATP 轉化為第二傳訊者 cAMP，進而啟動細胞內的生化反應（如活化 PKA）。
- 此順序完全符合「先結合 GTP 活化」 $\rightarrow$ 「再結合 AC 傳遞訊息」的機制。
(B) GTP；GTPase
- 雖然 G 蛋白確實需要結合 GTP 才能活化，但 GTPase（GTP 水解酶）通常是指 G 蛋白 $\alpha$ 次單元本身具有的「內在酵素活性」（Intrinsic activity），或者是輔助蛋白（如 RGS/GAP），其功能是將 GTP 水解回 GDP，使 G 蛋白去活化（回到靜止態），即終止訊息傳遞，而非「進行」訊息傳遞的下游目標。
(C) GDP；adenylate cyclase
- G 蛋白與 GDP 結合時處於「非活化（靜止）」狀態，無法進行訊息傳遞，也不會去結合 adenylate cyclase。
(D) GDP；GTPase
- 同上，結合 GDP 為非活化態。且 GTPase 的作用受質是 GTP，而非 GDP。

答案解析

G 蛋白的訊息傳遞循環（G protein cycle）遵循以下步驟：

靜止態：G 蛋白的三聚體（ $\alpha\beta\gamma$ ）結合著 GDP。
活化態：受體受到刺激，促使 G 蛋白釋放 GDP 並交換結合 GTP。
訊息傳遞：帶有 GTP 的 G $\alpha$ 次單元活化下游效應器，如 adenylate cyclase（產生 cAMP）或 phospholipase C（產生 $IP_3$ /DAG）。
終止訊號：G $\alpha$ 透過內在的 GTPase 活性將 GTP 水解回 GDP，恢復靜止態。

題目問的是「活化後進行訊息傳遞」，故順序應為先結合 GTP，再結合效應酵素 adenylate cyclase。

故正確答案為 (A)。

核心知識點

營養師國考考生請務必熟記 GPCR 訊息傳遞系統 的關鍵分子與流程：

開關機制（Switch）：
- ON（活化）：結合 GTP。
- OFF（失活）：結合 GDP（透過 GTPase 水解 GTP）。
常見路徑與第二傳訊者（Second Messenger）：
- cAMP路徑（Gs protein）：
  - 效應酵素：Adenylate cyclase (AC)。
  - 第二傳訊者：cAMP。
  - 下游激酶：Protein Kinase A (PKA)。
  - 生理實例：升糖素（Glucagon）、腎上腺素（Epinephrine）調節肝醣分解。
- $IP_3$ /DAG路徑（Gq protein）：
  - 效應酵素：Phospholipase C (PLC)。
  - 第二傳訊者： $IP_3$ （增加細胞內 $Ca^{2+}$ ）、DAG。
  - 下游激酶：Protein Kinase C (PKC)。
  - 生理實例：平滑肌收縮、GnRH 作用。

G蛋白（G protein）需依序與下列何者結合活化後，進行訊息傳遞？

詳細解析

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