下列何者不是生物素以輔酶形式參與人體的代謝作用？

本題觀念

生物素（Biotin，又稱維生素 B7 或維生素 H）是一種水溶性維生素，在人體中以輔酶形式參與羧化反應（把二氧化碳接到受質上的化學反應）。人體有五種需要生物素的羧化酶，分別參與糖質新生、脂肪酸合成與胺基酸代謝等重要路徑。本題屬於「反向題」，要找出不需要生物素作為輔酶的代謝作用。

選項分析

• (A) 糖質新生作用 ❌ 糖質新生作用（gluconeogenesis）確實需要生物素。丙酮酸羧化酶（pyruvate carboxylase）是生物素依賴性酶，負責催化丙酮酸（pyruvate）轉化為草醋酸（oxaloacetate），這是糖質新生的關鍵起始步驟。因此 A 有生物素參與，不符合題目所問。
• (B) 脂肪酸合成 ❌ 脂肪酸合成確實需要生物素。乙醯輔酶A羧化酶（acetyl-CoA carboxylase, ACC）是生物素依賴性酶，催化乙醯輔酶A 羧化為丙二醯輔酶A（malonyl-CoA），這是脂肪酸合成的第一步，也是限速步驟（決定整個反應速率的關鍵步驟）。因此 B 有生物素參與，不符合題目所問。
• (C) 白胺酸代謝 ❌ 白胺酸（leucine）的分解代謝確實需要生物素。3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶（methylcrotonyl-CoA carboxylase, MCC）是生物素依賴性酶，負責催化白胺酸分解途徑中 3-甲基巴豆醯輔酶A 轉化為 3-甲基戊烯二醯輔酶A 的步驟。因此 C 有生物素參與，不符合題目所問。
• (D) 乙醇代謝 ✅ 乙醇代謝不需要生物素。乙醇在體內的主要代謝途徑使用醇脫氫酶（alcohol dehydrogenase, ADH），以 NAD⁺ 為輔酶將乙醇氧化為乙醛；接著由醛脫氫酶（aldehyde dehydrogenase, ALDH）同樣以 NAD⁺ 為輔酶將乙醛氧化為醋酸。此外還有微粒體乙醇氧化系統（MEOS，即 CYP2E1）和過氧化氫酶（catalase）等替代途徑。這些酶均不以生物素為輔酶，因為乙醇代謝不涉及羧化反應。

答案解析

答案為 (D) 乙醇代謝。生物素在人體中專門作為羧化酶的輔酶，催化將 CO₂ 接到受質上的反應。糖質新生（丙酮酸羧化酶）、脂肪酸合成（乙醯輔酶A羧化酶）和白胺酸代謝（3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶）都涉及羧化步驟，因此都需要生物素。相反地，乙醇代謝的核心是氧化反應（由 NAD⁺ 依賴性的脫氫酶催化），完全不涉及羧化反應，所以不需要生物素。

核心知識點

• 生物素是羧化酶專用的輔酶，催化 CO₂ 固定反應
• 人體五種生物素依賴性羧化酶：丙酮酸羧化酶、乙醯輔酶A羧化酶（兩種形式）、丙醯輔酶A羧化酶、3-甲基巴豆醯輔酶A羧化酶
• 乙醇代謝的主要酶為 ADH 和 ALDH，輔酶為 NAD⁺，不涉及羧化反應
• 判斷原則：生物素只參與羧化反應，非羧化反應的代謝途徑不需要生物素

參考資料

• Biotin - Linus Pauling Institute, Oregon State University: https://lpi.oregonstate.edu/mic/vitamins/biotin
• Biotin Metabolism - Basic Neurochemistry, NCBI Bookshelf: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28072/
• Acetyl-CoA carboxylase - Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Acetyl-CoA_carboxylase
• Alcohol Dehydrogenase - Tufts University: https://sites.tufts.edu/alcoholmetabolism/the-biological-pathway/the-answer/