108 年 國立成功大學藥理學研究所《生物化學》

本題考查免疫學中抗體多樣性生成的機制。抗體多樣性是免疫系統能夠辨識並對抗大量不同抗原的關鍵。

抗體的產生是藉由體細胞基因重組 (somatic recombination) 的過程，又稱為 V(D)J 重組。在 B 細胞的發育過程中，免疫球蛋白基因的 V (variable)、D (diversity) 和 J (joining) 區段會經過隨機的剪切和連接，形成獨特的 V(D)J 基因。這個隨機的組合過程，再加上基因突變 (somatic hypermutation) 和重鏈與輕鏈的隨機配對，極大地增加了抗體的種類。

本題考查原核生物中參與一般性基因重組的酵素。基因重組是DNA修復和遺傳物質交換的重要途徑。

在原核生物（如大腸桿菌 E. coli）中，RecA 蛋白是執行一般性基因重組的核心蛋白質。RecA 蛋白能夠結合單股 DNA，並在雙股 DNA 之間尋找同源序列，啟動股交換 (strand exchange) 的過程，這是基因重組的關鍵步驟。RecBCD 複合體通常負責處理 DNA 斷裂端的起始，然後 RecA 蛋白接手完成同源重組。

核心觀念

本題考查糖解作用（glycolysis）所涉及的主要酵素。糖解作用是在細胞質中將葡萄糖分解成丙酮酸的代謝途徑，共包含 10 個主要反應。

糖解作用中的相關酵素包括：

• Aldolase：催化果糖-1,6-二磷酸裂解
• Enolase：催化 2-磷酸甘油酸轉變為磷酸烯醇丙酮酸
• Phosphoglycerate mutase：催化 3-磷酸甘油酸與 2-磷酸甘油酸之間的轉換

Gluconokinase 則參與葡萄糖酸（gluconate）的磷酸化，不是糖解作用的酵素。

解題方法

判斷各選項是否屬於糖解作用酵素，直接對照糖解作用的反應順序即可：

$$\text{Glucose} \rightarrow \text{Glucose-6-phosphate} \rightarrow \text{Fructose-6-phosphate} \rightarrow \text{Fructose-1,6-bisphosphate}$$

接著果糖-1,6-二磷酸由 aldolase 裂解：

$$\text{Fructose-1,6-bisphosphate} \rightarrow \text{Glyceraldehyde-3-phosphate} + \text{Dihydroxyacetone phosphate}$$

糖解作用後半段則包括：

$$\text{3-Phosphoglycerate} \rightleftharpoons \text{2-Phosphoglycerate}$$

此反應由 phosphoglycerate mutase 催化；接著：

$$\text{2-Phosphoglycerate} \rightarrow \text{Phosphoenolpyruvate}$$

此反應由 enolase 催化。

因此，未出現在糖解作用反應序列中的 gluconokinase 即為答案。

選項分析

(A) Aldose

題目中的「Aldose」應是 Aldolase 的誤植。Aldolase 是糖解作用的重要酵素，催化果糖-1,6-二磷酸裂解成兩個三碳分子：

本題考查糖質新生 (gluconeogenesis) 的代謝物。糖質新生是合成葡萄糖的過程，主要發生在肝臟和腎臟，以提供血糖。

糖質新生可以利用非碳水化合物的前驅物來合成葡萄糖，這些前驅物包括乳酸、丙酮酸、甘油、某些胺基酸等。

選項分析：
(A) Acetyl CoA (乙醯輔酶 A)：乙醯輔酶 A 是檸檬酸循環 (citric acid cycle) 的重要中間產物，也是脂肪酸氧化分解的產物。乙醯輔酶 A 無法直接用於糖質新生，因為在檸檬酸循環中，乙醯輔酶 A 進入後，其兩個碳原子最終會被氧化成 CO2，無法重新生成丙酮酸或草醋酸來進入糖質新生途徑。

本題考查「高能化合物」的概念。高能化合物是指其水解時釋放的自由能 ΔG'° 較大的磷酸酯鍵。這些化合物在代謝過程中可以提供能量，驅動需要能量的反應。

選項分析：
(A) Acetyl-CoA (乙醯輔酶 A)：乙醯輔酶 A 的硫酯鍵 (thioester bond) 確實能水解釋放較多能量，常被歸類為高能化合物。它的水解 ΔG'° 約為 -31.4 kJ/mol。
(B) Glucose-6-phosphate (葡萄糖-6-磷酸)：葡萄糖-6-磷酸的磷酸酯鍵水解時釋放的能量相對較低，ΔG'° 約為 -13.8 kJ/mol，不屬於典型的高能化合物。
(C) Glycerophosphate (甘油磷酸)：甘油磷酸的磷酸酯鍵水解時釋放的能量也較低，ΔG'° 約為 -9.2 kJ/mol，不屬於高能化合物。

本題考查細胞凋亡 (apoptosis) 的相關敘述，需要找出錯誤的選項。細胞凋亡是細胞程序性死亡的過程，對多細胞生物的發育和維持至關重要。

選項分析：
(A) Apoptosis is a programed form of cell death (細胞凋亡是一種程序性細胞死亡)：這是對細胞凋亡的正確定義。細胞凋亡是由細胞內預設的基因和生化途徑啟動的，是一個主動的、受調控的過程。
(B) Chromatin condensation is frequently observe in apoptosis (染色質凝集在細胞凋亡中經常觀察到)：這是細胞凋亡的典型特徵之一。在凋亡過程中，細胞核內的染色質會開始濃縮並聚集在核膜內側。

本題考查能夠抑制血小板聚集的物質。血小板聚集是血液凝固過程中的關鍵步驟，但過度的血小板聚集可能導致血栓形成。

選項分析：
(A) Prostacyclin (前列環素，PGI2)：前列環素是一種強效的血管擴張劑和血小板聚集抑制劑。它在血管內皮細胞中合成，並作用於血小板，增加細胞內 cAMP 的濃度，從而抑制血小板的活化和聚集。

本題考查消化道中參與飲食脂質（脂肪）消化作用的酵素，找出哪個不參與。

選項分析：
(A) Gastric lipase (胃脂肪酶)：胃脂肪酶在胃部開始消化部分脂肪，尤其對短鏈和中鏈脂肪酸的甘油三酯有作用。
(B) Pancreatic lipase (胰脂肪酶)：胰脂肪酶是消化脂肪的最主要酵素，在小腸中分泌，負責水解大部分的甘油三酯為脂肪酸和單酰甘油。

本題考查膠原蛋白 (collagen) 和明膠 (gelatin) 中特有的胺基酸。膠原蛋白是一種結構蛋白，在結締組織中含量豐富，其獨特的胺基酸組成是其結構和功能的基礎。

選項分析：
(A) Ornithine (鳥氨酸)：鳥氨酸是尿素循環的中間產物，不是膠原蛋白的組成胺基酸。
(B) 4-hydroxy-proline (4-羥基脯氨酸)：4-羥基脯氨酸是膠原蛋白中含量非常豐富的胺基酸，約佔總胺基酸的 10-12%。

本題考查蛋白質結構中涉及的化學鍵，要求找出屬於共價鍵的種類。蛋白質結構有多個層次，包括初級、次級、三級和四級結構，這些結構由不同類型的化學鍵維持。

選項分析：
(A) Disulfide (二硫鍵)：二硫鍵是兩個半胱氨酸殘基的硫醇基 (-SH) 之間形成的共價鍵 (-S-S-)。二硫鍵在穩定蛋白質的三級和四級結構中起重要作用，尤其是在細胞外蛋白質中。
(B) hydrogen bond (氫鍵)：氫鍵是原子間（通常是氫原子與電負性較強的原子如氧或氮）的靜電吸引力。

本題考查分子生物學中關於 mRNA 和 RNA 聚合酶的敘述，需要找出正確的選項。

選項分析：
(A) mRNA can freely diffuse into cytoplasm through nuclear pore (mRNA 可以透過核孔自由擴散到細胞質)：這是錯誤的。mRNA 的運輸出細胞核是一個主動的、受調控的過程，需要核孔複合體 (NPC) 的參與，並伴隨 mRNA 的加工和與蛋白質的結合。mRNA 並非「自由擴散」。
(B) polyA tail is the characteristics of all mRNA molecules (polyA 尾是所有 mRNA 分子的特徵)：這是錯誤的。大多數真核生物的 mRNA 具有 polyA 尾，它有助於 mRNA 的穩定性、運輸和轉譯。然而，一些特定的 mRNA 分子，例如組蛋白 mRNA，則沒有 polyA 尾。

本題考查蛋白質化學中，特定蛋白質水解酶對胜肽鏈的切割位點。Trypsin (胰蛋白酶) 是一種專一性很強的內切蛋白酶。

Trypsin 的切割位點是位於羧基端的精氨酸 (Arginine, Arg) 或離氨酸 (Lysine, Lys) 的殘基。但是，如果精氨酸或離氨酸的羧基端緊接著脯氨酸 (Proline, Pro)，則 Trypsin 無法切割。

給定的胜肽序列為：
Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys

我們需要找出序列中 R 和 K 的位置：
...Phe-Arg-Trp-Gly-Lys

本題考查化學試劑溴化氰 (Cyanogen Bromide, CNBr) 對胜肽鏈的切割位點。CNBr 是一種化學試劑，專一性地切割胜肽鏈中甲硫氨酸 (Methionine, Met) 的羧基端。

給定的胜肽序列為：
Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys

本題考查酶動力學，特別是利用 Lineweaver-Burk 方程式進行作圖分析。Lineweaver-Burk 方程式是 Michaelis-Menten 方程式的倒數形式，用於線性化酶動力學數據，以便更方便地確定 Vmax 和 Km。

Lineweaver-Burk 方程式為：
$\frac{1}{V} = \frac{K_m}{V_{max}} \frac{1}{[S]} + \frac{1}{V_{max}}$
其中：

• $V$ 是反應速率
• $V_{max}$ 是最大反應速率
• $K_m$ 是 Michaelis 常數
• $[S]$ 是受質濃度

作圖時，我們將 $1/V$ 作為縱座標 (y-axis)，將 $1/[S]$ 作為橫座標 (x-axis)。圖形的斜率為 $K_m/V_{max}$，y 軸截距為 $1/V_{max}$，x 軸截距為 $-1/K_m$。

首先，我們需要根據表一的數據計算 $1/[S]$ 和 $1/V$ 的值。

無抑制劑 (0 mM 水楊酸) 的數據計算：

[S] (mM)	V (µg/min)	1/[S] (mM⁻¹)	1/V ((µg/min)⁻¹)
1.5	0.21	0.667	4.762
2.0	0.25	0.500	4.000
3.0	0.28	0.333	3.571
4.0	0.33	0.250	3.030
8.0	0.44	0.125	2.273
16.0	0.40	0.250	2.500

*注意：原始數據的 16.0 mM 處 V 值為 0.40，這與其他數據趨勢不符，通常 V 隨 [S] 增加而增加，除非已達到 Vmax。

本題要求根據表一的數據，利用 Lineweaver-Burk 作圖的結果（或直接計算）來確定谷氨酸脫氫酶 (glutamate dehydrogenase) 的 $V_{max}$ 和 $K_m$。

我們將使用無抑制劑 (0 mM 水楊酸) 的數據來計算。

方法一：使用 Lineweaver-Burk 作圖的截距和斜率（若已完成作圖）

• y 軸截距 = $1/V_{max}$
• x 軸截距 = $-1/K_m$
• 斜率 = $K_m/V_{max}$

方法二：線性迴歸或直接計算
我們需要計算 $1/[S]$ 和 $1/V$ 的數據，然後進行線性迴歸（或選擇兩個數據點進行計算）。

使用無抑制劑的數據：

[S] (mM)	V (µg/min)	1/[S] (mM⁻¹)	1/V ((µg/min)⁻¹)
1.5	0.21	0.667	4.762
2.0	0.25	0.500	4.000
3.0	0.28	0.333	3.571
4.0	0.33	0.250	3.030
8.0	0.44	0.125	2.273
16.0	0.40	0.250	2.500

再次提醒：16.0 mM 的數據點 0.40 與 8.0 mM 的 0.44 趨勢不符，可能為誤差。我們先用所有數據點進行線性迴歸，如果結果不佳，再考慮排除或使用特定兩點。

進行線性迴歸（使用計算機或軟體）對 $(1/[S], 1/V)$ 數據點進行迴歸分析，得到回歸直線方程式。
假設迴歸結果為 $1/V = m \times (1/[S]) + b$

使用前兩個數據點估算（作為近似）：
點 1: (0.667, 4.762)
點 2: (0.500, 4.000)

斜率 $m = (4.000 - 4.762) / (0.500 - 0.667) = -0.762 / -0.167 \approx 4.563$
y 軸截距 $b = 4.762 - 4.563 \times 0.667 = 4.762 - 3.043 \approx 1.719$

所以，近似方程式為 $1/V = 4.563 \times (1/[S]) + 1.719$

本題考查水楊酸 (salicylic acid) 對谷氨酸脫氫酶 (glutamate dehydrogenase) 動力學的影響，特別是 $V_{max}$ 和 $K_m$ 的改變。根據題目描述，水楊酸是抑制劑。我們需要判斷它是競爭性抑制劑、非競爭性抑制劑還是其他類型。

我們將比較有抑制劑和無抑制劑的 $V_{max}$ 和 $K_m$ 值。

無抑制劑時（從問題 2b 計算）：
$V_{max} \approx 0.58$ µg/min
$K_m \approx 2.65$ mM

有 40 mM 水楊酸抑制時的數據：
我們需要從 Lineweaver-Burk 作圖的數據（或進行線性迴歸）來計算。
使用 40 mM 水楊酸抑制下的數據點：

[S] (mM)	V (µg/min)	1/[S] (mM⁻¹)	1/V ((µg/min)⁻¹)
1.5	0.08	0.667	12.500
2.0	0.10	0.500	10.000
3.0	0.12	0.333	8.333
4.0	0.13	0.250	7.692
8.0	0.16	0.125	6.250

核心觀念

本題考查酵素抑制作用的判定。競爭性抑制劑會與受質競爭同一活性部位，因此主要影響表觀 $K_m$；非競爭性抑制劑則可與游離酵素及酵素—受質複合體結合，降低有效酵素量，主要使 $V_{\max}$ 下降。

谷氨酸脫氫酶催化：

$$\text{Glutamate}+\mathrm{NAD(P)}^+ \rightleftharpoons \alpha\text{-Ketoglutarate}+\mathrm{NH_4^+}+\mathrm{NAD(P)H}$$

水楊酸並非單純與谷氨酸競爭活性部位，而是可與酵素的另一結合位置作用，使酵素催化能力下降。

解題方法

判斷酵素抑制類型可觀察動力學參數：

• 競爭性抑制：$K_m$ 上升，$V_{\max}$ 不變。
• 非競爭性抑制：$K_m$ 不變，$V_{\max}$ 下降。

純非競爭性抑制可表示為：

本題考查離子交換色譜法 (ion-exchange chromatography) 中，不同電荷的胺基酸在陽離子交換柱上的洗脫順序。

原理：
陽離子交換色譜柱帶有負電荷的固定相，能夠吸附帶正電荷的分子。洗脫液的 pH 值和離子強度會影響胺基酸的帶電狀態和與固定相的結合強度。

• pH 值： 胺基酸的帶電狀態取決於其等電點 (pI) 和溶液的 pH 值。
  • 當 pH < pI 時，胺基酸帶正電荷 (陽離子)。
  • 當 pH > pI 時，胺基酸帶負電荷 (陰離子)。
  • 當 pH = pI 時，胺基酸呈電中性 (兩性離子)。
• 結合強度： 在陽離子交換柱上，帶正電荷越強的胺基酸，與固定相的結合越牢固，需要更高的鹽濃度或 pH 值才能將其洗脫下來。

題目給定的條件：

• 色譜柱：Dowex (陽離子交換柱)，帶有負電荷。
• 緩衝液：pH 7.0。
• 胺基酸：Histidine (組氨酸), Lysine (賴氨酸), Glutamine (谷氨酰胺), Alanine (丙氨酸)。

步驟：

1. 確定胺基酸的 pI 值：

   • Alanine (丙氨酸)：pI ≈ 6.0
   • Glutamine (谷氨酰胺)：pI ≈ 5.7 (因為側鏈是中性的醯胺基)
   • Histidine (組氨酸)：pI ≈ 7.6 (因為側鏈咪唑環在 pH 7.0 附近帶有正電荷)
   • Lysine (賴氨酸)：pI ≈ 9.7 (因為側鏈有額外的氨基)

2. 確定在 pH 7.0 下胺基酸的帶電狀態：

   • pH 7.0 vs. pI：
     • Alanine (pI=6.0): pH 7.0 > pI 6.0，帶負電荷 (陰離子)。
     • Glutamine (pI=5.7): pH 7.0 > pI 5.7，帶負電荷 (陰離子)。
     • Histidine (pI=7.6): pH 7.0 < pI 7.6，帶正電荷 (陽離子)。
     • Lysine (pI=9.7): pH 7.0 < pI 9.7，帶正電荷 (陽離子)。

重要修正：
在 pH 7.0 的磷酸鈉緩衝液中，我們需要確定胺基酸的淨電荷。

• Alanine (pI=6.0): pH 7.0 > pI，帶負電荷。
• Glutamine (pI=5.7): pH 7.0 > pI，帶負電荷。
• Histidine (pI=7.6): pH 7.0 < pI，帶正電荷。
• Lysine (pI=9.7): pH 7.0 < pI，帶正電荷。

在陽離子交換柱上，帶正電荷的胺基酸會被吸附。
因此，Alanine 和 Glutamine 在 pH 7.0 時帶負電荷，它們不會被帶負電荷的陽離子交換柱吸附（或者吸附很弱），它們會最先被洗脫出來。
Histidine 和 Lysine 在 pH 7.0 時帶正電荷，它們會被陽離子交換柱吸附。

洗脫順序：

1. 最早洗脫 (未被吸附或吸附最弱)： 帶負電荷的胺基酸。

   • Alanine (pI=6.0)
   • Glutamine (pI=5.7)
   • pI 越低的胺基酸，在 pH 7.0 時帶負電荷的程度可能越強（或者說，其帶正電荷的趨勢越弱），因此會更早洗脫。Glutamine (pI=5.7) 的 pI 比 Alanine (pI=6.0) 低，所以在 pH 7.0 時，Glutamine 相對於 Alanine，帶負電荷的程度可能更明顯，因此 Glutamine 會先於 Alanine 洗脫。

2. 較晚洗脫 (被吸附)： 帶正電荷的胺基酸。

   • Histidine (pI=7.6)
   • Lysine (pI=9.7)
   • pI 越高的胺基酸，在 pH 7.0 時帶正電荷的程度越強，與陽離子交換柱的結合越牢固，需要更高的鹽濃度或 pH 值才能洗脫。Lysine (pI=9.7) 的 pI 比 Histidine (pI=7.6) 高，所以 Lysine 的結合會比 Histidine 更牢固，Lysine 會在 Histidine 之後洗脫。

總結洗脫順序：
最先洗脫的是帶負電荷的胺基酸（pI 較低的在前），然後是帶正電荷的胺基酸（pI 較高的在後）。

洗脫順序：
Glutamine (pI=5.7) -> Alanine (pI=6.0) -> Histidine (pI=7.6) -> Lysine (pI=9.7)

本題考查免疫學中抗體多樣性生成的機制。抗體多樣性是免疫系統能夠辨識並對抗大量不同抗原的關鍵。

抗體的產生是藉由體細胞基因重組 (somatic recombination) 的過程，又稱為 V(D)J 重組。在 B 細胞的發育過程中，免疫球蛋白基因的 V (variable)、D (diversity) 和 J (joining) 區段會經過隨機的剪切和連接，形成獨特的 V(D)J 基因。這個隨機的組合過程，再加上基因突變 (somatic hypermutation) 和重鏈與輕鏈的隨機配對，極大地增加了抗體的種類。

本題考查原核生物中參與一般性基因重組的酵素。基因重組是DNA修復和遺傳物質交換的重要途徑。

在原核生物（如大腸桿菌 E. coli）中，RecA 蛋白是執行一般性基因重組的核心蛋白質。RecA 蛋白能夠結合單股 DNA，並在雙股 DNA 之間尋找同源序列，啟動股交換 (strand exchange) 的過程，這是基因重組的關鍵步驟。RecBCD 複合體通常負責處理 DNA 斷裂端的起始，然後 RecA 蛋白接手完成同源重組。

核心觀念

本題考查糖解作用（glycolysis）所涉及的主要酵素。糖解作用是在細胞質中將葡萄糖分解成丙酮酸的代謝途徑，共包含 10 個主要反應。

糖解作用中的相關酵素包括：

• Aldolase：催化果糖-1,6-二磷酸裂解
• Enolase：催化 2-磷酸甘油酸轉變為磷酸烯醇丙酮酸
• Phosphoglycerate mutase：催化 3-磷酸甘油酸與 2-磷酸甘油酸之間的轉換

Gluconokinase 則參與葡萄糖酸（gluconate）的磷酸化，不是糖解作用的酵素。

解題方法

判斷各選項是否屬於糖解作用酵素，直接對照糖解作用的反應順序即可：

$$\text{Glucose} \rightarrow \text{Glucose-6-phosphate} \rightarrow \text{Fructose-6-phosphate} \rightarrow \text{Fructose-1,6-bisphosphate}$$

接著果糖-1,6-二磷酸由 aldolase 裂解：

$$\text{Fructose-1,6-bisphosphate} \rightarrow \text{Glyceraldehyde-3-phosphate} + \text{Dihydroxyacetone phosphate}$$

糖解作用後半段則包括：

$$\text{3-Phosphoglycerate} \rightleftharpoons \text{2-Phosphoglycerate}$$

此反應由 phosphoglycerate mutase 催化；接著：

$$\text{2-Phosphoglycerate} \rightarrow \text{Phosphoenolpyruvate}$$

此反應由 enolase 催化。

因此，未出現在糖解作用反應序列中的 gluconokinase 即為答案。

選項分析

(A) Aldose

題目中的「Aldose」應是 Aldolase 的誤植。Aldolase 是糖解作用的重要酵素，催化果糖-1,6-二磷酸裂解成兩個三碳分子：

本題考查糖質新生 (gluconeogenesis) 的代謝物。糖質新生是合成葡萄糖的過程，主要發生在肝臟和腎臟，以提供血糖。

糖質新生可以利用非碳水化合物的前驅物來合成葡萄糖，這些前驅物包括乳酸、丙酮酸、甘油、某些胺基酸等。

選項分析：
(A) Acetyl CoA (乙醯輔酶 A)：乙醯輔酶 A 是檸檬酸循環 (citric acid cycle) 的重要中間產物，也是脂肪酸氧化分解的產物。乙醯輔酶 A 無法直接用於糖質新生，因為在檸檬酸循環中，乙醯輔酶 A 進入後，其兩個碳原子最終會被氧化成 CO2，無法重新生成丙酮酸或草醋酸來進入糖質新生途徑。

本題考查「高能化合物」的概念。高能化合物是指其水解時釋放的自由能 ΔG'° 較大的磷酸酯鍵。這些化合物在代謝過程中可以提供能量，驅動需要能量的反應。

選項分析：
(A) Acetyl-CoA (乙醯輔酶 A)：乙醯輔酶 A 的硫酯鍵 (thioester bond) 確實能水解釋放較多能量，常被歸類為高能化合物。它的水解 ΔG'° 約為 -31.4 kJ/mol。
(B) Glucose-6-phosphate (葡萄糖-6-磷酸)：葡萄糖-6-磷酸的磷酸酯鍵水解時釋放的能量相對較低，ΔG'° 約為 -13.8 kJ/mol，不屬於典型的高能化合物。
(C) Glycerophosphate (甘油磷酸)：甘油磷酸的磷酸酯鍵水解時釋放的能量也較低，ΔG'° 約為 -9.2 kJ/mol，不屬於高能化合物。

本題考查細胞凋亡 (apoptosis) 的相關敘述，需要找出錯誤的選項。細胞凋亡是細胞程序性死亡的過程，對多細胞生物的發育和維持至關重要。

選項分析：
(A) Apoptosis is a programed form of cell death (細胞凋亡是一種程序性細胞死亡)：這是對細胞凋亡的正確定義。細胞凋亡是由細胞內預設的基因和生化途徑啟動的，是一個主動的、受調控的過程。
(B) Chromatin condensation is frequently observe in apoptosis (染色質凝集在細胞凋亡中經常觀察到)：這是細胞凋亡的典型特徵之一。在凋亡過程中，細胞核內的染色質會開始濃縮並聚集在核膜內側。

本題考查能夠抑制血小板聚集的物質。血小板聚集是血液凝固過程中的關鍵步驟，但過度的血小板聚集可能導致血栓形成。

選項分析：
(A) Prostacyclin (前列環素，PGI2)：前列環素是一種強效的血管擴張劑和血小板聚集抑制劑。它在血管內皮細胞中合成，並作用於血小板，增加細胞內 cAMP 的濃度，從而抑制血小板的活化和聚集。

本題考查消化道中參與飲食脂質（脂肪）消化作用的酵素，找出哪個不參與。

選項分析：
(A) Gastric lipase (胃脂肪酶)：胃脂肪酶在胃部開始消化部分脂肪，尤其對短鏈和中鏈脂肪酸的甘油三酯有作用。
(B) Pancreatic lipase (胰脂肪酶)：胰脂肪酶是消化脂肪的最主要酵素，在小腸中分泌，負責水解大部分的甘油三酯為脂肪酸和單酰甘油。

本題考查膠原蛋白 (collagen) 和明膠 (gelatin) 中特有的胺基酸。膠原蛋白是一種結構蛋白，在結締組織中含量豐富，其獨特的胺基酸組成是其結構和功能的基礎。

選項分析：
(A) Ornithine (鳥氨酸)：鳥氨酸是尿素循環的中間產物，不是膠原蛋白的組成胺基酸。
(B) 4-hydroxy-proline (4-羥基脯氨酸)：4-羥基脯氨酸是膠原蛋白中含量非常豐富的胺基酸，約佔總胺基酸的 10-12%。

本題考查蛋白質結構中涉及的化學鍵，要求找出屬於共價鍵的種類。蛋白質結構有多個層次，包括初級、次級、三級和四級結構，這些結構由不同類型的化學鍵維持。

選項分析：
(A) Disulfide (二硫鍵)：二硫鍵是兩個半胱氨酸殘基的硫醇基 (-SH) 之間形成的共價鍵 (-S-S-)。二硫鍵在穩定蛋白質的三級和四級結構中起重要作用，尤其是在細胞外蛋白質中。
(B) hydrogen bond (氫鍵)：氫鍵是原子間（通常是氫原子與電負性較強的原子如氧或氮）的靜電吸引力。

本題考查分子生物學中關於 mRNA 和 RNA 聚合酶的敘述，需要找出正確的選項。

選項分析：
(A) mRNA can freely diffuse into cytoplasm through nuclear pore (mRNA 可以透過核孔自由擴散到細胞質)：這是錯誤的。mRNA 的運輸出細胞核是一個主動的、受調控的過程，需要核孔複合體 (NPC) 的參與，並伴隨 mRNA 的加工和與蛋白質的結合。mRNA 並非「自由擴散」。
(B) polyA tail is the characteristics of all mRNA molecules (polyA 尾是所有 mRNA 分子的特徵)：這是錯誤的。大多數真核生物的 mRNA 具有 polyA 尾，它有助於 mRNA 的穩定性、運輸和轉譯。然而，一些特定的 mRNA 分子，例如組蛋白 mRNA，則沒有 polyA 尾。

本題考查蛋白質化學中，特定蛋白質水解酶對胜肽鏈的切割位點。Trypsin (胰蛋白酶) 是一種專一性很強的內切蛋白酶。

Trypsin 的切割位點是位於羧基端的精氨酸 (Arginine, Arg) 或離氨酸 (Lysine, Lys) 的殘基。但是，如果精氨酸或離氨酸的羧基端緊接著脯氨酸 (Proline, Pro)，則 Trypsin 無法切割。

給定的胜肽序列為：
Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys

我們需要找出序列中 R 和 K 的位置：
...Phe-Arg-Trp-Gly-Lys

本題考查化學試劑溴化氰 (Cyanogen Bromide, CNBr) 對胜肽鏈的切割位點。CNBr 是一種化學試劑，專一性地切割胜肽鏈中甲硫氨酸 (Methionine, Met) 的羧基端。

給定的胜肽序列為：
Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys

本題考查酶動力學，特別是利用 Lineweaver-Burk 方程式進行作圖分析。Lineweaver-Burk 方程式是 Michaelis-Menten 方程式的倒數形式，用於線性化酶動力學數據，以便更方便地確定 Vmax 和 Km。

Lineweaver-Burk 方程式為：
$\frac{1}{V} = \frac{K_m}{V_{max}} \frac{1}{[S]} + \frac{1}{V_{max}}$
其中：

• $V$ 是反應速率
• $V_{max}$ 是最大反應速率
• $K_m$ 是 Michaelis 常數
• $[S]$ 是受質濃度

作圖時，我們將 $1/V$ 作為縱座標 (y-axis)，將 $1/[S]$ 作為橫座標 (x-axis)。圖形的斜率為 $K_m/V_{max}$，y 軸截距為 $1/V_{max}$，x 軸截距為 $-1/K_m$。

首先，我們需要根據表一的數據計算 $1/[S]$ 和 $1/V$ 的值。

無抑制劑 (0 mM 水楊酸) 的數據計算：

[S] (mM)	V (µg/min)	1/[S] (mM⁻¹)	1/V ((µg/min)⁻¹)
1.5	0.21	0.667	4.762
2.0	0.25	0.500	4.000
3.0	0.28	0.333	3.571
4.0	0.33	0.250	3.030
8.0	0.44	0.125	2.273
16.0	0.40	0.250	2.500

*注意：原始數據的 16.0 mM 處 V 值為 0.40，這與其他數據趨勢不符，通常 V 隨 [S] 增加而增加，除非已達到 Vmax。

本題要求根據表一的數據，利用 Lineweaver-Burk 作圖的結果（或直接計算）來確定谷氨酸脫氫酶 (glutamate dehydrogenase) 的 $V_{max}$ 和 $K_m$。

我們將使用無抑制劑 (0 mM 水楊酸) 的數據來計算。

方法一：使用 Lineweaver-Burk 作圖的截距和斜率（若已完成作圖）

• y 軸截距 = $1/V_{max}$
• x 軸截距 = $-1/K_m$
• 斜率 = $K_m/V_{max}$

方法二：線性迴歸或直接計算
我們需要計算 $1/[S]$ 和 $1/V$ 的數據，然後進行線性迴歸（或選擇兩個數據點進行計算）。

使用無抑制劑的數據：

[S] (mM)	V (µg/min)	1/[S] (mM⁻¹)	1/V ((µg/min)⁻¹)
1.5	0.21	0.667	4.762
2.0	0.25	0.500	4.000
3.0	0.28	0.333	3.571
4.0	0.33	0.250	3.030
8.0	0.44	0.125	2.273
16.0	0.40	0.250	2.500

再次提醒：16.0 mM 的數據點 0.40 與 8.0 mM 的 0.44 趨勢不符，可能為誤差。我們先用所有數據點進行線性迴歸，如果結果不佳，再考慮排除或使用特定兩點。

進行線性迴歸（使用計算機或軟體）對 $(1/[S], 1/V)$ 數據點進行迴歸分析，得到回歸直線方程式。
假設迴歸結果為 $1/V = m \times (1/[S]) + b$

使用前兩個數據點估算（作為近似）：
點 1: (0.667, 4.762)
點 2: (0.500, 4.000)

斜率 $m = (4.000 - 4.762) / (0.500 - 0.667) = -0.762 / -0.167 \approx 4.563$
y 軸截距 $b = 4.762 - 4.563 \times 0.667 = 4.762 - 3.043 \approx 1.719$

所以，近似方程式為 $1/V = 4.563 \times (1/[S]) + 1.719$

本題考查水楊酸 (salicylic acid) 對谷氨酸脫氫酶 (glutamate dehydrogenase) 動力學的影響，特別是 $V_{max}$ 和 $K_m$ 的改變。根據題目描述，水楊酸是抑制劑。我們需要判斷它是競爭性抑制劑、非競爭性抑制劑還是其他類型。

我們將比較有抑制劑和無抑制劑的 $V_{max}$ 和 $K_m$ 值。

無抑制劑時（從問題 2b 計算）：
$V_{max} \approx 0.58$ µg/min
$K_m \approx 2.65$ mM

有 40 mM 水楊酸抑制時的數據：
我們需要從 Lineweaver-Burk 作圖的數據（或進行線性迴歸）來計算。
使用 40 mM 水楊酸抑制下的數據點：

[S] (mM)	V (µg/min)	1/[S] (mM⁻¹)	1/V ((µg/min)⁻¹)
1.5	0.08	0.667	12.500
2.0	0.10	0.500	10.000
3.0	0.12	0.333	8.333
4.0	0.13	0.250	7.692
8.0	0.16	0.125	6.250

核心觀念

本題考查酵素抑制作用的判定。競爭性抑制劑會與受質競爭同一活性部位，因此主要影響表觀 $K_m$；非競爭性抑制劑則可與游離酵素及酵素—受質複合體結合，降低有效酵素量，主要使 $V_{\max}$ 下降。

谷氨酸脫氫酶催化：

$$\text{Glutamate}+\mathrm{NAD(P)}^+ \rightleftharpoons \alpha\text{-Ketoglutarate}+\mathrm{NH_4^+}+\mathrm{NAD(P)H}$$

水楊酸並非單純與谷氨酸競爭活性部位，而是可與酵素的另一結合位置作用，使酵素催化能力下降。

解題方法

判斷酵素抑制類型可觀察動力學參數：

• 競爭性抑制：$K_m$ 上升，$V_{\max}$ 不變。
• 非競爭性抑制：$K_m$ 不變，$V_{\max}$ 下降。

純非競爭性抑制可表示為：

本題考查離子交換色譜法 (ion-exchange chromatography) 中，不同電荷的胺基酸在陽離子交換柱上的洗脫順序。

原理：
陽離子交換色譜柱帶有負電荷的固定相，能夠吸附帶正電荷的分子。洗脫液的 pH 值和離子強度會影響胺基酸的帶電狀態和與固定相的結合強度。

• pH 值： 胺基酸的帶電狀態取決於其等電點 (pI) 和溶液的 pH 值。
  • 當 pH < pI 時，胺基酸帶正電荷 (陽離子)。
  • 當 pH > pI 時，胺基酸帶負電荷 (陰離子)。
  • 當 pH = pI 時，胺基酸呈電中性 (兩性離子)。
• 結合強度： 在陽離子交換柱上，帶正電荷越強的胺基酸，與固定相的結合越牢固，需要更高的鹽濃度或 pH 值才能將其洗脫下來。

題目給定的條件：

• 色譜柱：Dowex (陽離子交換柱)，帶有負電荷。
• 緩衝液：pH 7.0。
• 胺基酸：Histidine (組氨酸), Lysine (賴氨酸), Glutamine (谷氨酰胺), Alanine (丙氨酸)。

步驟：

1. 確定胺基酸的 pI 值：

   • Alanine (丙氨酸)：pI ≈ 6.0
   • Glutamine (谷氨酰胺)：pI ≈ 5.7 (因為側鏈是中性的醯胺基)
   • Histidine (組氨酸)：pI ≈ 7.6 (因為側鏈咪唑環在 pH 7.0 附近帶有正電荷)
   • Lysine (賴氨酸)：pI ≈ 9.7 (因為側鏈有額外的氨基)

2. 確定在 pH 7.0 下胺基酸的帶電狀態：

   • pH 7.0 vs. pI：
     • Alanine (pI=6.0): pH 7.0 > pI 6.0，帶負電荷 (陰離子)。
     • Glutamine (pI=5.7): pH 7.0 > pI 5.7，帶負電荷 (陰離子)。
     • Histidine (pI=7.6): pH 7.0 < pI 7.6，帶正電荷 (陽離子)。
     • Lysine (pI=9.7): pH 7.0 < pI 9.7，帶正電荷 (陽離子)。

重要修正：
在 pH 7.0 的磷酸鈉緩衝液中，我們需要確定胺基酸的淨電荷。

• Alanine (pI=6.0): pH 7.0 > pI，帶負電荷。
• Glutamine (pI=5.7): pH 7.0 > pI，帶負電荷。
• Histidine (pI=7.6): pH 7.0 < pI，帶正電荷。
• Lysine (pI=9.7): pH 7.0 < pI，帶正電荷。

在陽離子交換柱上，帶正電荷的胺基酸會被吸附。
因此，Alanine 和 Glutamine 在 pH 7.0 時帶負電荷，它們不會被帶負電荷的陽離子交換柱吸附（或者吸附很弱），它們會最先被洗脫出來。
Histidine 和 Lysine 在 pH 7.0 時帶正電荷，它們會被陽離子交換柱吸附。

洗脫順序：

1. 最早洗脫 (未被吸附或吸附最弱)： 帶負電荷的胺基酸。

   • Alanine (pI=6.0)
   • Glutamine (pI=5.7)
   • pI 越低的胺基酸，在 pH 7.0 時帶負電荷的程度可能越強（或者說，其帶正電荷的趨勢越弱），因此會更早洗脫。Glutamine (pI=5.7) 的 pI 比 Alanine (pI=6.0) 低，所以在 pH 7.0 時，Glutamine 相對於 Alanine，帶負電荷的程度可能更明顯，因此 Glutamine 會先於 Alanine 洗脫。

2. 較晚洗脫 (被吸附)： 帶正電荷的胺基酸。

   • Histidine (pI=7.6)
   • Lysine (pI=9.7)
   • pI 越高的胺基酸，在 pH 7.0 時帶正電荷的程度越強，與陽離子交換柱的結合越牢固，需要更高的鹽濃度或 pH 值才能洗脫。Lysine (pI=9.7) 的 pI 比 Histidine (pI=7.6) 高，所以 Lysine 的結合會比 Histidine 更牢固，Lysine 會在 Histidine 之後洗脫。

總結洗脫順序：
最先洗脫的是帶負電荷的胺基酸（pI 較低的在前），然後是帶正電荷的胺基酸（pI 較高的在後）。

洗脫順序：
Glutamine (pI=5.7) -> Alanine (pI=6.0) -> Histidine (pI=7.6) -> Lysine (pI=9.7)