115年:藥學一(第2次)

下列何種受體(receptor)的直接訊息傳遞路徑不需要透過酵素的參與,即可引發其受體所在細胞的功能改變?

A胰島素(insulin)受體-骨骼肌細胞攝取葡萄糖
Bα₁交感性(α₁ adrenergic)受體-動脈平滑肌細胞收縮
C菸鹼性乙醯膽鹼(nicotinic acetylcholine)受體-骨骼肌細胞收縮
Dβ₁交感性(β₁ adrenergic)受體-心肌細胞收縮

詳細解析

本題觀念

受體會把配體訊號轉成細胞反應,可先分成兩種思考方向:有些受體必須透過 G 蛋白、酵素或第二訊使者逐段傳遞;另一些受體本身就是離子通道,配體結合後可直接改變細胞膜的通透性。本題的判斷重點不是最後都可能造成肌肉收縮,而是看受體收到訊號後,第一個效應器是否還需要酵素催化才能啟動。菸鹼性乙醯膽鹼受體屬於配體門控陽離子通道,因此是四個選項中最直接的訊息傳遞方式。

選項分析

  • **A ❌ 胰島素受體-骨骼肌細胞攝取葡萄糖:**胰島素受體屬於受體酪胺酸激酶(receptor tyrosine kinase, RTK)。胰島素結合後,受體先進行酪胺酸自體磷酸化,再透過 IRS、PI3K–AKT 等下游訊號調節 GLUT4 轉位,使骨骼肌增加葡萄糖攝取。這條路徑含有激酶與多段酵素性訊號傳遞,並非受體直接開啟通道。

  • **B ❌ α₁ 交感性受體-動脈平滑肌細胞收縮:**α₁ 受體是 Gq 蛋白偶聯受體。活化後先刺激磷脂酶 C(phospholipase C, PLC),產生 IP₃ 與 DAG,接著提高細胞內 Ca²⁺,才促進動脈平滑肌收縮;因此訊號必須先經過酵素與第二訊使者。

  • **C ✅ 菸鹼性乙醯膽鹼受體-骨骼肌細胞收縮:**菸鹼性乙醯膽鹼受體(nicotinic acetylcholine receptor, nAChR)是五聚體配體門控陽離子通道。乙醯膽鹼結合受體後,受體構形立即改變並打開孔道,Na⁺ 等陽離子流入,使肌膜去極化,啟動神經肌肉接點的興奮與收縮。受體本身直接把化學訊號轉成離子流,不必先透過酵素級聯。

  • **D ❌ β₁ 交感性受體-心肌細胞收縮:**β₁ 受體是 Gs 蛋白偶聯受體。受體活化後先刺激腺苷酸環化酶(adenylyl cyclase),增加 cAMP,再由蛋白質激酶 A(protein kinase A, PKA)調節收縮相關蛋白,最後增強心肌收縮;所以也不是直接的受體通道作用。

答案解析

本題答案為 C。判讀「不需要透過酵素」時,要比較的是受體到第一個細胞效應之間的直接連結:nAChR 自己就是配體門控離子通道,乙醯膽鹼結合即可開啟陽離子通道;A、B、D 則分別依賴受體酪胺酸激酶、PLC 或腺苷酸環化酶等酵素。骨骼肌後續的去極化、鈣離子釋放與收縮仍包含多個細胞內步驟,但不改變 nAChR 在訊號起始端的直接通道特性。

核心知識點

  • 配體門控離子通道:受體與離子通道功能合一,反應快速;nAChR 開啟後造成陽離子流入與去極化。
  • 受體酪胺酸激酶:胰島素受體透過自體磷酸化及 IRS–PI3K–AKT 訊號,促進 GLUT4 轉位。
  • α₁ 受體:Gq → PLC → IP₃/DAG → 細胞內 Ca²⁺ 上升 → 平滑肌收縮。
  • β₁ 受體:Gs → 腺苷酸環化酶 → cAMP → PKA → 心肌收縮作用增強。
  • 解題時先辨認受體類型,再追蹤第一個訊號轉換步驟;不要只依照最後的生理效果判斷。

參考資料

  1. Cholinergic Receptors
  2. The Insulin Receptor and Its Signal Transduction Network
  3. Alpha- and Beta-Adrenergic Receptors
  4. Ion channels gated by acetylcholine and serotonin: structures, biology, and drug discovery(PMID:26238288)