115年:藥學一(第2次)

CYP 酵素與下列何種氣體形成的複合物,於波長450 nm 處有極大吸收?

AN₂
BO₂
CCO₂
DCO

詳細解析

本題觀念

本題考 cytochrome P450(CYP)的命名來源與 heme 配位化學。CYP 是含 heme 的 monooxygenase,活性中心有一個鐵離子;在催化循環中,氧氣是正常反應所需的氧來源,但「P450」這個經典光譜名稱來自還原態 CYP 與一氧化碳形成複合物後,在 450 nm 出現最大吸收峰。看到 450 nm 時,應優先聯想到 reduced CYP–CO complex,而不是只想到 CYP 會使用 O₂。依公告答案,本題選 D。

選項分析

A. N₂:錯誤。氮氣不是 CYP 還原態 heme 鐵形成 450 nm 特徵吸收複合物的氣體;它也不是 CYP monooxygenase 循環中負責供氧的分子。

B. O₂:錯誤。O₂ 的確參與 CYP 正常催化循環,與底物羥化反應有關,但題目問的是形成 450 nm 最大吸收峰的特定複合物。O₂ 不是這個經典 P450 光譜訊號的答案。

C. CO₂:錯誤。二氧化碳不是與還原態 CYP heme 鐵形成 450 nm 典型吸收峰的配位氣體,因此不能用來解釋 P450 的命名光譜。

D. CO:正確。一氧化碳會與還原態 CYP 中的 ferrous heme iron 結合,形成 CYP–CO 複合物,在約 450 nm 有最大吸收峰。這個訊號可用來辨識或定量具有功能性 heme 的 CYP,也正是 P450 名稱的由來。

答案解析

本題依公告答案選 D。CYP 的 heme 鐵必須先處於還原態 Fe²⁺,一氧化碳才能形成具有代表性的 ferrous–CO 配位複合物,並產生 450 nm 的吸收極大值。這個現象與 CYP 的正常催化循環要分開記憶:O₂ 是催化反應所需的氧分子;CO 則是用來形成光譜診斷性複合物,並會競爭性結合還原態 heme、抑制催化循環。

核心知識點

  1. CYP 的 P450 名稱源自還原態 heme 與 CO 結合後,在 450 nm 的特徵吸收峰。
  2. 形成訊號的關鍵是 ferrous heme iron(Fe²⁺)與 CO,不是氧化態 Fe³⁺,也不是 CO₂。
  3. CYP 正常 monooxygenase 反應需要 O₂、電子與 NADPH 等共同完成;O₂ 的角色不能取代 CO–450 nm 的光譜記憶點。
  4. CO 與還原態 CYP heme 的結合會造成抑制,因此「450 nm」既是辨識依據,也反映 CO 對酵素的配位作用。
  5. 考試遇到光譜波長題,可把「P450=還原態 CYP 加 CO 的 450 nm 峰」作為直接連結,再排除參與正常催化但不形成該訊號的 O₂。

參考資料

  1. Cytochrome P450: structure, mechanism, and biochemistry review
  2. Cytochrome P450
  3. Cytochrome P450 full-text reference