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115年:營養生理生化(2)

有關蛋白質折疊（protein folding）的敘述，下列何者錯誤？

A酒精（alcohol）可使蛋白質的3D 結構解開
B尿素（urea）可使蛋白質的3D 結構解開
CRNase A 於攝氏60 度失去活性
Dβ-mercaptoethanol 會使蛋白質內的雙硫鍵結構瓦解

詳細解析

本題觀念

蛋白質折疊（protein folding）是指蛋白質的胺基酸鏈依據其一級結構自發形成特定三維構型的過程。各種物理化學因素可以破壞蛋白質的三維結構（稱為變性），包括加熱、酸鹼、有機溶劑、高濃度尿素或還原劑等。本題測驗對常見變性劑機制的了解，以及對 RNase A 這個經典蛋白質耐熱特性的掌握。

選項分析

(A) 酒精（alcohol）可使蛋白質的3D結構解開 酒精確實能使蛋白質變性。酒精會破壞維持蛋白質天然構型的疏水作用力與氫鍵，使蛋白質的三維結構解開。日常生活中，75% 酒精作為消毒劑的原理就是使微生物的蛋白質變性失活。此敘述正確。

(B) 尿素（urea）可使蛋白質的3D結構解開 尿素是經典的離液劑（chaotrope，一種能破壞水的有序結構進而影響蛋白質穩定性的物質）。高濃度尿素（8M）可有效破壞蛋白質內的氫鍵與疏水作用力，使蛋白質從天然構型變性為無規則線團（random coil）。Anfinsen 的經典實驗即是以 8M 尿素配合還原劑使 RNase A 完全變性。此敘述正確。

(C) RNase A 於攝氏60度失去活性 RNase A（核糖核酸酶A）是生化領域著名的高度耐熱蛋白質。其熱變性中點溫度（Tm，即一半蛋白質分子失去天然構型的溫度）約為 63.6°C。這表示在 60°C 時，RNase A 仍保留大部分天然構型並維持顯著的酵素活性。因此「於攝氏60度失去活性」的說法錯誤。此外，Anfinsen 的經典實驗證明 RNase A 即使被完全變性，移除變性劑後仍可自發重新折疊恢復活性，顯示其一級結構已包含正確折疊所需的全部資訊。此為正確答案。

(D) β-mercaptoethanol會使蛋白質內的雙硫鍵結構瓦解 β-mercaptoethanol 是一種還原劑，可以提供電子將蛋白質中半胱胺酸之間的雙硫鍵（S-S 鍵）還原為兩個游離的硫氫基（-SH），從而破壞由雙硫鍵維持的蛋白質三級或四級結構。RNase A 含有 4 對雙硫鍵，Anfinsen 實驗中即以 β-mercaptoethanol 將其全部還原。此敘述正確。

答案解析

答案為 (C)。本題的核心在於 RNase A 的耐熱特性。RNase A 的 Tm 約為 63.6°C，代表在 60°C 時它仍有活性，並未完全失活。其他三個選項——酒精使蛋白質變性、尿素破壞氫鍵與疏水力、β-mercaptoethanol 還原雙硫鍵——都是正確的蛋白質變性機制。記住 RNase A 是「耐熱」的代表蛋白質，以及 Anfinsen 實驗中它可逆變性的經典特性，就能正確解答。

核心知識點

  • RNase A 的 Tm 約 63.6°C，在 60°C 仍保有活性，是典型的耐熱蛋白質
  • 蛋白質變性的常見方式：加熱（破壞非共價鍵）、尿素（離液作用）、酒精（破壞疏水力與氫鍵）、還原劑（斷裂雙硫鍵）
  • Anfinsen 實驗：RNase A 完全變性後可自發重新折疊，證明一級結構決定三維構型
  • β-mercaptoethanol 專門還原雙硫鍵（S-S → 2 -SH），不影響其他非共價鍵

參考資料

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