下列何者不參與脂肪酸的合成？
詳細解析
本題觀念
脂肪酸的從頭合成（de novo synthesis）在細胞質中進行，由脂肪酸合成酶（FAS）負責催化。此過程需要特定的輔酶、受質與還原劑配合，其中還原劑的選用是一個常考重點：脂肪酸合成專一使用 NADPH 而非 NADH。了解各參與分子的角色，是回答本題的關鍵。
選項分析
(A) biotin（生物素） biotin 是乙醯輔酶A羧化酶（acetyl-CoA carboxylase, ACC）的輔酶。ACC 催化脂肪酸合成的承諾步驟（commitment step）：將 CO₂ 固定到 acetyl-CoA 上，生成 malonyl-CoA。biotin 先與碳酸氫根（HCO₃⁻）反應形成 N-carboxybiotin，再將 CO₂ 轉移至 acetyl-CoA。biotin 確實參與脂肪酸合成。
(B) CO₂ CO₂（以 HCO₃⁻ 形式）是 ACC 反應中的必要受質。在 biotin 的攜帶下，CO₂ 被固定到 acetyl-CoA 以形成 malonyl-CoA。有趣的是，這個 CO₂ 在之後的縮合反應中又被釋出，但它在 malonyl-CoA 生成的步驟中不可或缺。CO₂ 確實參與脂肪酸合成。
(C) malonyl-CoA（丙二醯輔酶A） malonyl-CoA 是脂肪酸合成中的兩碳供體，由 ACC 催化 acetyl-CoA 與 CO₂ 的反應產生。在 FAS 上，malonyl-CoA 與醯基中間物進行縮合反應，每次為脂肪酸碳鏈延長兩個碳，直到合成出 16 碳的棕櫚酸（palmitate）。malonyl-CoA 確實參與脂肪酸合成。
(D) NADH NADH 不參與脂肪酸的從頭合成。FAS 催化的兩步還原反應（3-酮脂醯基還原與烯醯基還原）專一使用 NADPH 作為還原劑，而非 NADH。NADPH 與 NADH 雖然結構相似，僅差一個磷酸基，但在代謝中扮演不同角色：NADPH 主要用於合成反應（如脂肪酸合成），NADH 則主要用於粒線體的氧化磷酸化產生能量。脂肪酸合成所需的 NADPH 主要來自磷酸戊糖途徑（pentose phosphate pathway）的氧化支路。此為正確答案。
答案解析
答案為 (D)。脂肪酸從頭合成的三個關鍵參與者——biotin（ACC 的輔酶）、CO₂（malonyl-CoA 生成的受質）和 malonyl-CoA（兩碳供體）——都直接參與這條合成途徑。NADH 雖然也是重要的生化分子，但脂肪酸合成專一使用 NADPH 而非 NADH 作為還原劑。記住「合成用 NADPH、產能用 NADH」這個原則，就能快速判斷本題。
核心知識點
- 脂肪酸從頭合成在細胞質進行，使用 NADPH（非 NADH）作為還原劑
- ACC 以 biotin 為輔酶，催化 acetyl-CoA + CO₂ → malonyl-CoA（承諾步驟）
- NADPH 主要來自磷酸戊糖途徑的氧化支路
- NADPH 用於合成反應、NADH 用於氧化磷酸化產能，兩者角色不可互換
參考資料
- CliffsNotes: Fatty Acid Biosynthesis - https://www.cliffsnotes.com/study-guides/biology/biochemistry-ii/lipid-biosynthesis/fatty-acid-biosynthesis
- Chemistry LibreTexts: 29.4 Biosynthesis of Fatty Acids - https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(OpenStax)/29:_The_Organic_Chemistry_of_Metabolic_Pathways/29.04:_Biosynthesis_of_Fatty_Acids
- ScienceDirect: Fatty Acid Synthesis - https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/fatty-acid-synthesis