醫師[1] - 糖類與能量代謝考古題解析 - 民國115年

本題觀念

本題考的是「糖解作用（glycolysis）」與「葡萄糖新生（gluconeogenesis，從非醣類物質重新合成葡萄糖的路徑）」如何被同一批代謝物交互調控，讓身體不會兩條路徑同時全速運轉、白白浪費能量。重點放在丙酮酸（pyruvate）代謝的分叉點：acetyl-CoA（乙醯輔酶A）如何同時「踩糖解的煞車」又「催葡萄糖新生的油門」，以及兩種果糖雙磷酸（fructose-1,6-bisphosphate 與 fructose-2,6-bisphosphate）看似名稱相近，作用方向卻完全不同，是本題設計的陷阱所在。

選項分析

A. acetyl-CoA 會藉由抑制 pyruvate kinase（丙酮酸激酶，糖解作用最後一步的關鍵酵素）活性來抑制糖解作用——正確。當細胞內能量、acetyl-CoA 濃度偏高（代表能量已充足）時，acetyl-CoA 會別構抑制 pyruvate kinase，讓糖解作用的最後一步慢下來，避免持續分解葡萄糖。

B. acetyl-CoA 會藉由增強 pyruvate carboxylase（丙酮酸羧化酶，葡萄糖新生的第一個關鍵酵素）活性來增加葡萄糖新生——正確。acetyl-CoA 是 pyruvate carboxylase 的別構活化劑，能促進丙酮酸轉為草醯乙酸（oxaloacetate），是葡萄糖新生的第一個承諾步驟；因此當酮酸或脂肪酸氧化提供大量 acetyl-CoA 時，身體會同時「關糖解、開葡萄糖新生」。

C. fructose-1,6-bisphosphate 會藉由抑制 pyruvate kinase 活性來抑制糖解作用——錯誤（本題答案）。事實正好相反：fructose-1,6-bisphosphate 是 pyruvate kinase 的前饋式（feedforward）別構「活化劑」，不是抑制劑。當糖解作用上游反應產生大量 fructose-1,6-bisphosphate 時，代表糖解路徑正在加速進行，此訊號會回頭活化 pyruvate kinase，讓最後一步也跟著加速，維持整條路徑通暢，而不是被抑制。

D. fructose-2,6-bisphosphate 會藉由增強 phosphofructokinase（磷酸果糖激酶，糖解作用最重要的限速酵素）活性來增加糖解作用——正確。fructose-2,6-bisphosphate 是目前已知最強的 phosphofructokinase-1 別構活化劑，能穩定其活化型態並解除 ATP 的抑制作用，是胰島素、升糖素透過雙功能酶調控糖解速率的核心訊號分子。

答案解析

四個選項中，只有 C 把果糖雙磷酸的作用方向講反了。fructose-1,6-bisphosphate 是糖解作用的產物之一，用前饋活化的方式加速 pyruvate kinase，讓整條路徑順暢往下走，屬於「越走越快」的正回饋機制；相對地，fructose-2,6-bisphosphate 才是專門用來拉高 phosphofructokinase 活性、決定糖解作用整體速率的訊號分子。兩者名稱只差一個磷酸根位置，作用受質與生理意義卻完全不同，是本題最容易混淆的地方。搭配 acetyl-CoA 對 pyruvate kinase（抑制）與 pyruvate carboxylase（活化）方向相反的調控，可以看出糖解與葡萄糖新生在丙酮酸節點是「蹺蹺板式」的交互調控，能量狀態決定天平倒向哪一邊。因此本題答案為 C。

核心知識點

acetyl-CoA：抑制 pyruvate kinase（糖解）、活化 pyruvate carboxylase（葡萄糖新生），是能量充足時的關鍵煞車與油門訊號。
fructose-1,6-bisphosphate：前饋活化 pyruvate kinase，屬於糖解作用「往下游推進」的正回饋訊號。
fructose-2,6-bisphosphate：磷酸果糖激酶-1（PFK-1）最強的別構活化劑，是胰島素、升糖素調控糖解速率的樞紐分子，與 fructose-1,6-bisphosphate 作用對象不同，切勿混淆。
建議複習：糖解作用與葡萄糖新生在肝臟的交互調控機轉、雙功能酶（PFK-2/FBPase-2）如何決定 F2,6BP 濃度變化。

下列有關糖解作用（glycolysis）及葡萄糖新生（gluconeogenesis）的協同調控之敘述，何者錯誤？

詳細解析

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答案解析

核心知識點

參考資料