112 年 國立清華大學生命科學院聯招：分子與細胞生物研究所、分子醫學研究所、生物資訊與結構生物研究所、生物科技研究所、系統神經科學研究所丁組《生物化學》

核心觀念

本題考查脂肪酸合成過程中的：

• 棕櫚酸（palmitate）所需的延長循環數
• 每一輪脂肪酸延長所消耗的 NADPH 數量
• NADPH 所提供的電子數

棕櫚酸為 $16$ 個碳的飽和脂肪酸。脂肪酸合成酶每一輪可使脂肪酸鏈增加 $2$ 個碳，且每輪需要 $2$ 個 NADPH。

每個 NADPH 可提供 $2$ 個電子。

解題方法

棕櫚酸的合成需要：

• $1$ 個 acetyl-CoA 作為起始單位，提供 $2$ 個碳
• $7$ 個 malonyl-CoA 作為延長單位，每個提供 $2$ 個碳

碳數關係為：

$$2 + 7 \times 2 = 16$$

因此需要進行 $7$ 輪延長反應。

每一輪延長包含兩個還原步驟：

1. β-ketoacyl reductase 還原
2. enoyl reductase 還原

每個還原步驟消耗 $1$ 個 NADPH，因此每輪共消耗：

$$2\ \text{NADPH}$$

$7$ 輪共消耗：

$$7 \times 2 = 14\ \text{NADPH}$$

每個 NADPH 提供 $2$ 個電子，所以涉及的電子總數為：

$$14 \times 2 = 28\ \text{electrons}$$

因此正確答案為：

$$\boxed{28}$$

選項分析

核心觀念

本題考查動物細胞中由 acetyl-CoA 合成脂肪酸時，脂肪酸合成途徑所需的能量、還原力與反應驅動機制。

脂肪酸合成的主要參與因素包括：

1. ATP：用於 acetyl-CoA 的羧化反應。
2. 羧化（carboxylation）：將 acetyl-CoA 活化為 malonyl-CoA。
3. 脫羧（decarboxylation）：malonyl-CoA 進行碳鏈延長時釋放 $\mathrm{CO_2}$，推動碳—碳鍵形成。
4. NADPH：提供脂肪酸合成過程中的還原力。

因此，完整答案必須包含 ATP、羧化、脫羧與 NADPH。

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解題方法

脂肪酸合成以 acetyl-CoA 作為起始原料，但真正進入延長循環的兩碳供體是 malonyl-CoA。

首先由 acetyl-CoA carboxylase 催化：

$$\mathrm{Acetyl\text{-}CoA + HCO_3^- + ATP \rightarrow Malonyl\text{-}CoA + ADP + P_i}$$

此步驟需要 ATP，並將 acetyl-CoA 羧化成 malonyl-CoA。

接著，malonyl-CoA 與脂肪酸合成酶上的酰基進行縮合。在此過程中，malonyl 基團會脫去羧基，釋放 $\mathrm{CO_2}$：

$$\mathrm{Malonyl\text{-}ACP \rightarrow Acetyl\text{-}ACP\text{ 的延長反應} + CO_2}$$

這個脫羧反應使縮合反應具有強大的熱力學推動力，促進新的碳—碳鍵形成。每一輪碳鏈延長後，還需經過還原、脫水、再還原三個步驟，其中兩次還原都使用 NADPH：

$$\text{每增加 2 個碳} \quad \Rightarrow \quad \text{消耗 } 2\ \mathrm{NADPH}$$

因此，脂肪酸合成需要 ATP、羧化、脫羧及 NADPH。

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此題考驗對轉醛酶 (transaldolase) 和轉酮酶 (transketolase) 的作用機制及其碳單位轉移的理解。這兩種酶在磷酸戊糖途徑 (pentose phosphate pathway) 的非氧化階段中起著關鍵作用，它們負責在不同的醣類之間轉移碳鏈片段。

1. 轉酮酶 (Transketolase)：
   • 轉酮酶催化酮糖 (ketose) 和醛糖 (aldose) 之間的碳單位轉移。
   • 它總是轉移一個 2-碳單位 (一個酮基和其相鄰的碳原子，即 C2 和 C3)。
   • 轉酮酶的輔酶是焦磷酸硫胺素 (thiamine pyrophosphate, TPP)。
   • 例如，核酮糖-5-磷酸 (xylulose-5-phosphate，一個 5-碳酮糖) 可以通過轉酮酶與核糖-5-磷酸 (ribose-5-phosphate，一個 5-碳醛糖) 反應，轉酮酶將核酮糖-5-磷酸的 C2 和 C3 轉移到核糖-5-磷酸的 C1 上，生成一個 7-碳酮糖 (sedoheptulose-7-phosphate) 和一個 3-碳醛糖 (glyceraldehyde-3-phosphate)。
   • $Xylulose-5-P + Ribose-5-P \xrightarrow{Transketolase} Sedoheptulose-7-P + Glyceraldehyde-3-P$

核心觀念

本題考查糖解作用的調控，重點是辨認能促進糖解作用的變構調節物。

糖解作用中最重要的調控步驟包括：

1. 磷酸果糖激酶-1（PFK-1）

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

   PFK-1 是糖解作用的主要速率限制酶，也是不可逆且具承諾性的步驟。其活性受下列物質調控：

   • 活化劑：AMP、ADP、fructose-2,6-bisphosphate
   • 抑制劑：ATP、citrate、低 pH

2. 丙酮酸激酶（pyruvate kinase）

   $\text{Phosphoenolpyruvate} \rightarrow \text{Pyruvate}$

   其受 fructose-1,6-bisphosphate 進行前饋活化（feed-forward activation），使上游糖解作用加速時，下游反應也能同步增強。

因此，fructose-1,6-bisphosphate 與 fructose-2,6-bisphosphate 都能促進糖解作用。

解題方法

判斷各選項時，先區分：

• 糖解作用的中間產物
• 糖解作用的調節物
• 具有促進或抑制效果的變構調節物

其中：

• fructose-2,6-bisphosphate 直接活化 PFK-1，是促進糖解作用的關鍵調節物。
• fructose-1,6-bisphosphate 雖然是糖解作用中間產物，也能前饋活化 pyruvate kinase。
• glucose-6-phosphate 會抑制 hexokinase，不能作為促進糖解作用的物質。
• glucose-1-phosphate 主要是肝醣分解或合成相關的中間產物，需先轉換成 glucose-6-phosphate，並非糖解作用的主要活化調節物。

所以同時列出兩個具促進作用物質的選項為 （E）。

選項分析

（A）fructose-1,6-bisphosphate

部分正確但不是最佳答案。

Fructose-1,6-bisphosphate 可前饋活化 pyruvate kinase，促進糖解作用後段的反應。因此它確實具有促進糖解作用的效果，但本選項只列出一種活化物，未包含同樣重要的 fructose-2,6-bisphosphate。

（B）glucose-1-phosphate

錯誤。

此題考驗對 Edman 降解法 (Edman degradation) 的理解。Edman 降解法是一種用於確定蛋白質或胜肽 N-端胺基酸序列的化學方法。

Edman 降解法的基本原理是：

1. 標記 (Labeling)：在溫和的鹼性條件下，異硫氰酸苯酯 (phenylisothiocyanate, PITC，也稱為 Edman's reagent) 會與胜肽鏈的 N-端胺基酸的游離胺基反應，形成一個苯氨基硫代水合物 (anilinothiohydantoin, PTH) 衍生物。
2. 裂解 (Cleavage)：在酸性條件下，N-端第一個胺基酸的肽鍵被選擇性地裂解，釋放出標記了的 N-端胺基酸（形成 PTH-胺基酸），而剩餘的胜肽鏈則保持完整，但其 N-端現在是下一個胺基酸。

核心觀念

本題考查胜肽在特定 pH 下的淨電荷。計算時只需統計會解離的官能基：

• 胜肽 N 端胺基：通常帶 $+1$
• 胜肽 C 端羧基：通常帶 $-1$
• Lys（K，離胺酸）側鏈：帶 $+1$
• Arg（R，精胺酸）側鏈：帶 $+1$
• Asp（D，天門冬胺酸）側鏈：帶 $-1$
• Glu（E，麩胺酸）側鏈：帶 $-1$

在 pH 7.0 時，依一般胺基酸側鏈的 $pK_a$ 判斷：

• Lys、Arg 的鹼性側鏈大多質子化，帶正電。
• Asp、Glu 的酸性側鏈大多去質子化，帶負電。
• N 端大多質子化，帶正電。
• C 端大多去質子化，帶負電。

解題方法

題目中的胜肽為：

$$\mathrm{LKGDGARE}$$

逐一找出帶電基團：

部位	數量	單位電荷	總電荷
N 端胺基	1	$+1$	$+1$
Lys（K）側鏈	1	$+1$	$+1$
Arg（R）側鏈	1	$+1$	$+1$
C 端羧基	1	$-1$	$-1$
Asp（D）側鏈	1	$-1$	$-1$
Glu（E）側鏈	1	$-1$	$-1$

因此胜肽的整體淨電荷為：

核心觀念

本題考查 ATP 水解反應具有大負自由能變化的原因。基本反應可表示為：

$$\mathrm{ATP + H_2O \rightarrow ADP + P_i}$$

自由能變化為：

$$\Delta G=\Delta G^\circ{}' + RT\ln\frac{[\mathrm{ADP}][P_i]}{[\mathrm{ATP}]}$$

在標準生化條件下，ATP 水解的自由能變化約為：

$$\Delta G^\circ{}' \approx -30.5\ \mathrm{kJ/mol}$$

不同教材常以約 $-30$ 至 $-35\ \mathrm{kJ/mol}$ 表示；細胞內因反應物與產物濃度比例不同，實際 $\Delta G$ 通常更負，可達約 $-45$ 至 $-60\ \mathrm{kJ/mol}$。

ATP 水解之所以有大負自由能，並非單一因素造成，而是多項因素共同作用：

1. ATP 中相鄰磷酸基帶有多個負電荷，彼此存在顯著靜電排斥。
2. 水解產物 ADP 與無機磷酸具有較佳的共振穩定、離子化狀態與水合穩定性。
3. 水解通常增加粒子數與可利用的微觀狀態，具有有利的熵效應。
4. 上述結構與熱力學因素共同使 $\Delta G$ 呈現約 $-30$ 至 $-35\ \mathrm{kJ/mol}$ 的大負值。

解題方法

判斷這類題目時，應分成兩部分：

• 先判斷「為什麼」ATP 水解有利：看反應物與產物的相對穩定性，以及熵變化。
• 再判斷「數值」：ATP 水解的標準自由能變化約為 $-35\ \mathrm{kJ/mol}$。

由於 A、B、C 分別描述 ATP 水解的不同有利因素，而 D 描述其自由能變化的典型數值，因此若 D 的 $35\ \mathrm{kJ/mol}$ 視為自由能變化的「絕對值」，則 A～D 均可成立，答案為 E。

需注意：嚴格而言，自由能變化應寫成負值：

$$\Delta G^\circ{}' \approx -35\ \mathrm{kJ/mol}$$

題目中的 D 未寫負號，是將數值以「約 $35\ \mathrm{kJ/mol}$ 的能量釋放」表示。選擇題語境下通常視為數值大小，而非正的 $\Delta G$。

選項分析

(A) destabilization due to electrostatic repulsion

核心觀念

本題考查胺基酸側鏈結構對蛋白質二級結構的影響，尤其是 α-螺旋的形成與穩定性。

α-螺旋主要依靠主鏈之間的氫鍵維持：第 $i$ 個胺基酸的羰基氧，與第 $i+4$ 個胺基酸的醯胺氫形成氫鍵。若某胺基酸的結構限制主鏈旋轉，或無法提供必要的醯胺氫，便可能使 α-螺旋中斷，稱為 helix breaker。

脯胺酸（Proline）具有特殊的環狀結構，其側鏈與主鏈的胺基氮相連，形成五元環，因此又常被歸類為特殊的亞胺基酸。

解題方法

判斷 helix breaker 的關鍵有兩點：

1. 是否會嚴重限制主鏈 $\phi$、$\psi$ 旋轉角度。
2. 主鏈醯胺氮上是否具有可參與氫鍵的氫。

脯胺酸的側鏈與主鏈氮形成環狀結構，使主鏈構形受到高度限制，難以配合 α-螺旋所需的規則幾何排列。此外，脯胺酸的主鏈氮沒有醯胺氫，無法作為 α-螺旋氫鍵的供體。

因此，脯胺酸插入 α-螺旋時，常造成螺旋彎曲、扭折或直接中斷，是最典型的 helix breaker。

選項分析

(A) Histidine（組胺酸）

組胺酸的側鏈為含氮芳香環，具有可解離的咪唑基，能參與酸鹼催化與氫鍵作用。其側鏈不會像脯胺酸一樣限制主鏈旋轉，也不會使主鏈醯胺氮失去氫原子，因此不是典型的 α-螺旋破壞者。此選項錯誤。

(B) Tyrosine（酪胺酸）

核心觀念

C₄植物的碳固定分成兩個相互銜接的階段：

1. 葉肉細胞中的 C₄途徑：先利用 PEPC 固定 $CO_2$，形成四碳有機酸，再將其運送至維管束鞘細胞。
2. 維管束鞘細胞中的 Calvin cycle：四碳有機酸脫羧釋放 $CO_2$，再由 Rubisco 進行真正的 Calvin cycle 碳固定。

C₄途徑的主要酵素包括：

$$PEPC \rightarrow NADP\text{-}MDH \rightarrow NADP\text{-}ME$$

而 PPDK 則負責再生 PEPC 所需的受質 PEP。相較之下，Fructose-1,6-bisphosphatase（FBPase）是 Calvin cycle 中的酵素，並非 C₄初級碳固定途徑的特有酵素。

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解題方法

依序辨認各選項所屬的代謝途徑：

• 若酵素參與 $CO_2$ 的初步固定、四碳化合物轉換或 PEP 再生，屬於 C₄途徑。
• 若酵素參與三碳糖磷酸生成與再生，屬於 Calvin cycle。

C₄植物的碳固定流程如下：

$$CO_2 \xrightarrow{PEPC} OAA$$ $$OAA \xrightarrow{NADP\text{-}MDH} Malate$$ $$Malate \xrightarrow{NADP\text{-}ME} Pyruvate + CO_2$$

釋放的 $CO_2$ 接著由 Rubisco 進入 Calvin cycle；而丙酮酸則透過 PPDK 再生 PEP：

$$Pyruvate + ATP + P_i \xrightarrow{PPDK} PEP + AMP + PP_i$$

FBPase 的反應則是 Calvin cycle 中的糖磷酸轉換：

$$Fructose\text{-}1,6\text{-}bisphosphate + H_2O \rightarrow Fructose\text{-}6\text{-}phosphate + P_i$$

因此，FBPase 不屬於 C₄初級碳固定循環的酵素。

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選項分析

(A) Fructose-1,6-bisphosphatase

正確答案。FBPase 參與 Calvin cycle 的再生階段，催化果糖-1,6-二磷酸水解成果糖-6-磷酸，協助形成再生 RuBP 所需的糖磷酸。

核心觀念

非循環光磷酸化（non-cyclic photophosphorylation）又稱線性電子流，涉及兩個光系統：

$$\mathrm{H_2O \rightarrow PSII \rightarrow plastoquinone \rightarrow cytochrome\ b_6f \rightarrow plastocyanin \rightarrow PSI \rightarrow ferredoxin \rightarrow NADP^+}$$

其主要特徵如下：

1. PSII 與 PSI 都參與反應。
2. 水分解產生電子、質子與氧氣。
3. 電子由水經由 PSII 傳遞至 PSI，再由 PSI 傳給 $NADP^+$。
4. 電子傳遞過程建立類囊體膜兩側的質子梯度，驅動 ATP synthase 合成 ATP。
5. 電子最後被 $NADP^+$ 接受，形成 $NADPH$。
6. 電子不會回到原本的 PSI，因此稱為「非循環」。

相較之下，循環光磷酸化只涉及 PSI，電子離開 PSI 後經電子傳遞鏈回到 PSI，主要產生 ATP，不產生 $NADPH$，也不涉及水分解與氧氣釋放。

解題方法

判斷各選項是否符合非循環光磷酸化的完整電子流：

$$\mathrm{H_2O \rightarrow PSII \rightarrow PSI \rightarrow NADP^+}$$

若選項描述電子回到 PSI，便代表循環電子流，與非循環光磷酸化的定義矛盾。

選項分析

(A) PSI and PSII are involved

正確。非循環光磷酸化需要兩個光系統共同作用：

• PSII 吸收光能，使電子獲得能量；
• PSI 再次以光能提升電子能階，最後將電子傳給 $NADP^+$。

因此 PSI 與 PSII 都參與非循環光磷酸化。

(B) electron travels back to PSI

錯誤。非循環光磷酸化的電子是單向傳遞：

此題考驗對糖解作用 (glycolysis) 產物丙酮酸 (pyruvate) 在進入三羧酸循環 (TCA cycle) 前的轉化的理解。

糖解作用在細胞質中進行，將葡萄糖轉化為兩個丙酮酸分子。
丙酮酸 (Pyruvate) 的分子式為 $C_3H_4O_3$。
三羧酸循環 (TCA cycle) 發生在粒線體基質中。
在丙酮酸進入 TCA 循環之前，它必須先被轉運到粒線體基質，然後被氧化脫羧，轉化為乙醯輔酶 A (acetyl-CoA)。

這個轉化過程由丙酮酸脫氫酶複合物 (pyruvate dehydrogenase complex, PDC) 催化，是一個不可逆的反應。
反應式如下：
Pyruvate + CoA + $NAD^+$ → Acetyl-CoA + $CO_2$ + NADH + $H^+$

在這個反應中：

• 丙酮酸失去一個羧基，釋放出 $CO_2$。
• 剩下的兩個碳原子與輔酶 A (CoA) 結合，形成乙醯輔酶 A (acetyl-CoA)。

此題考驗對氮循環 (nitrogen cycle) 中不同過程的理解。氮循環是地球上氮元素在生物圈和非生物圈之間循環的過程。

我們來分析各個選項：

• (A) Denitrification (脫氮作用)：這是一個微生物過程，在缺氧條件下進行。一些細菌將硝酸鹽 ($NO_3^-$) 或亞硝酸鹽 ($NO_2^-$) 還原為氮氣 ($N_2$)，從而將氮氣釋放到大氣中。這個過程是將氮從生物圈中移除，回到大氣。
• (B) Nitrogen fixation (固氮作用)：這是將大氣中的氮氣 ($N_2$) 轉化為氨 ($NH_3$) 或胺離子 ($NH_4^+$) 的過程。這個過程由固氮細菌完成，是將氮氣引入生物圈的主要途徑。

此題考驗對 DNA 複製錯誤及其後果的理解，特別是當 DNA 聚合酶的校對功能失效時。

DNA 複製是一個高度精確的過程，主要歸功於 DNA 聚合酶的校對 (proofreading) 功能。DNA 聚合酶在添加核苷酸時會檢查配對是否正確，如果配對錯誤，它會利用其 3'→5' 核酸酶活性移除錯誤的核苷酸，然後再嘗試添加正確的核苷酸。

如果這個校對機制沒有捕捉到錯誤（即 DNA 聚合酶添加了一個錯誤的核苷酸，並且隨後的校對失敗了），那麼這個錯誤就會被整合到新的 DNA 鏈中。

我們來分析選項：
(A) both strands of DNA will be mutated：在 DNA 複製過程中，模板鏈 (template strand) 的序列是不變的，DNA 聚合酶在模板鏈的基礎上合成互補鏈（子代鏈，daughter strand）。如果模板鏈上有一個錯誤，那麼合成的子代鏈就會有對應的錯誤。如果 DNA 聚合酶在合成子代鏈時出錯，並且這個錯誤沒有被校對掉，那麼這個錯誤就會出現在新合成的子代鏈上。母鏈 (parental strand) 保持不變（除非是模板鏈本身有問題，但題目講的是複製過程中的錯誤）。所以，通常只有子代鏈會包含這個複製錯誤。

(B) only the daughter strand will be mutated：這是最可能發生的情況。DNA 複製是半保留複製，一個舊的模板鏈和一個新的子代鏈組成雙螺旋。

此題考驗對同源異形基因 (homeotic genes) 的功能和其編碼蛋白質類型的理解。同源異形基因是發育生物學中的一類關鍵基因，它們在決定生物體結構的身體軸線上（例如，頭-尾、背-腹）的發育過程中起著至關重要的作用。它們控制著身體各個區段 (segment) 的身份，例如決定一個區段應該發育成腿、翅膀還是其他結構。

同源異形基因的產物通常是蛋白質，這些蛋白質通過調控其他基因的表達來決定細胞的身份和發育模式。這類蛋白質最常見的功能是作為轉錄因子 (transcription factors)。

轉錄因子是能夠結合到 DNA 的特定序列（如啟動子或增強子）上，並調節目標基因轉錄速率的蛋白質。同源異形基因編碼的蛋白質，如同源異形結構域 (homeodomain) 蛋白質，能夠識別並結合到特定的 DNA 目標序列上，從而開啟或關閉其他參與發育調控的基因。

此題考驗對轉譯 (translation) 過程中核糖體 (ribosome) 功能的理解。轉譯是將 mRNA 的遺傳密碼轉化為蛋白質序列的過程，發生在細胞質的核糖體上。

核糖體由核糖體 RNA (rRNA) 和蛋白質組成，具有兩個亞基：大亞基和小亞基。在轉譯過程中，核糖體的作用是：

1. 結合 mRNA：小核糖體亞基首先與 mRNA 結合，並掃描直到找到起始密碼子 (AUG)。
2. 招募起始 tRNA：帶有起始胺基酸（通常是甲硫胺酸）的起始 tRNA 與起始密碼子結合。
3. 起始複合體的形成：大亞基和小亞基結合，形成完整的核糖體。
4. 移動和肽鏈延伸 (Elongation)：
   • 核糖體有三個位點：A 位 (aminoacyl site)、P 位 (peptidyl site) 和 E 位 (exit site)。
   • 帶有下一個胺基酸的 tRNA 結合到 A 位。
   • 在 P 位上的肽醯 tRNA (peptidyl-tRNA) 與 A 位上的胺醯 tRNA (aminoacyl-tRNA) 之間形成肽鍵。這個反應由大亞基的核酶活性催化。
   • 肽醯基從 P 位 tRNA 轉移到 A 位 tRNA 上。
   • 核糖體沿著 mRNA 向 3' 方向移動一個密碼子。這個移動過程稱為易位 (translocation)。
   • 移位後，原先在 A 位的 tRNA (現在攜帶肽鏈) 移動到 P 位，原先在 P 位的空 tRNA 移動到 E 位並離開核糖體。
   • 這個循環不斷重複，直到核糖體遇到終止密碼子。
5. 終止 (Termination)：當核糖體遇到終止密碼子時，釋放因子結合到 A 位，導致肽鏈從 P 位 tRNA 上釋放，核糖體亞基分離。

此題考驗對類固醇激素 (steroid hormones) 和胺基酸衍生激素 (amino acid-derived hormones) 的區別的理解，特別是它們的來源、作用機制和信號傳導方式。

類固醇激素 (Steroid Hormones)：

• 來源：由膽固醇 (cholesterol) 合成，膽固醇本身是一種脂質。因此，類固醇激素是從脂質（膽固醇）衍生而來，屬於有機分子。
• 結構：具有典型的四個環狀結構（類固醇骨架）。
• 溶解性：親脂性 (lipophilic)，可以輕易穿過細胞膜。
• 運輸：在血液中通常與運輸蛋白結合運輸。
• 受體：由於親脂性，它們的受體通常位於細胞內部，即細胞質或細胞核內的細胞內受體 (intracellular receptors)。
• 作用機制：一旦進入細胞並與受體結合，形成激素-受體複合物，這個複合物通常會結合到 DNA 上，調節特定基因的轉錄，從而影響蛋白質的合成。它們不使用第二信使系統。

胺基酸衍生激素 (Amino Acid-Derived Hormones)：

• 來源：由單個胺基酸（如酪氨酸或色氨酸）衍生而來。例如，甲狀腺激素、腎上腺髓質激素（腎上腺素、去甲腎上腺素）和腦垂腺後葉激素（部分）都源於胺基酸。
• 結構：結構多樣，取決於其胺基酸來源。
• 溶解性：可以是親水性 (hydrophilic) 或親脂性 (lipophilic)（例如甲狀腺激素是親脂性的）。
• 運輸：親水性激素在血液中溶解運輸；親脂性激素（如甲狀腺激素）則需要結合蛋白運輸。

此題考驗對膽固醇 (cholesterol) 生物合成前體的了解。膽固醇是合成多種重要類固醇化合物的基礎。

膽固醇本身是一個類固醇，其結構是合成許多其他類固醇激素和化合物的基礎。

• 類固醇激素 (Steroid Hormones)：所有類固醇激素都由膽固醇衍生而來。這包括：
  • 皮質激素 (Corticosteroids)：如皮質醇 (cortisol)（來自腎上腺皮質）和醛固酮 (aldosterone)。
  • 性激素 (Sex Hormones)：如雌激素 (estrogens)（如雌二醇 estradiol）、孕激素 (progestins)（如孕酮 progesterone）和雄激素 (androgens)（如睾酮 testosterone）。
• 膽汁酸 (Bile Acids)：膽汁酸，如膽酸 (cholic acid)，是肝臟合成的，用於幫助消化脂肪，它們也是由膽固醇轉化而來。

此題考驗對生物膜 (biological membranes) 主要組成成分的理解。細胞膜的主要結構基礎是磷脂雙分子層 (phospholipid bilayer)，其中包含各種脂質和蛋白質。

磷脂 (Phospholipids) 是構成細胞膜的主要成分。它們具有親水的頭部和疏水的尾部，能夠自發形成雙分子層。

• 磷脂的主要類型：
  • 甘油磷脂 (Glycerophospholipids)：這是最常見的磷脂類別，由甘油、兩個脂肪酸、一個磷酸基團和一個胺基醇（或肌醇）組成。
    • Phosphatidylcholine (PC)：卵磷脂，是最豐富的甘油磷脂之一，在大多數細胞膜中佔有重要比例。
    • Phosphatidylethanolamine (PE)：磷脂醯乙醇胺，也是一種主要的甘油磷脂。
    • Phosphatidylserine (PS)：磷脂醯絲胺酸。
    • Phosphatidylinositol (PI)：磷脂醯肌醇。
    • Lysophospholipid (溶血磷脂)：這是一種結構上與甘油磷脂相似的分子，但只有一個脂肪酸鏈。在細胞膜中，溶血磷脂的含量通常較低，但它們是磷脂代謝的中間產物，也可能在細胞信號傳導中發揮作用。它們不被視為細胞膜的「主要」結構組分。

核心觀念

Myristoylation（肉豆蔻醯化）是蛋白質脂質修飾的一種，所接上的脂肪酸是含 14 個碳的肉豆蔻酸（myristic acid，$C_{14:0}$）。

題目特別指出是 amide-linked myristoyl anchor，表示肉豆蔻醯基與蛋白質胺基酸的胺基形成醯胺鍵。典型反應如下：

$$\text{Myristoyl-CoA}+\text{蛋白質 N-terminal Gly} \longrightarrow \text{N-myristoyl-Gly 蛋白質}+\text{CoA}$$

修飾位置是蛋白質的 N 端甘胺酸（N-terminal glycine），催化酵素為 N-myristoyltransferase（NMT）。

許多受質蛋白質起始序列為 MG...：翻譯後，起始甲硫胺酸（Met）被移除，露出第二個位置的甘胺酸，再由 NMT 將肉豆蔻醯基接到甘胺酸的 $\alpha$-胺基上，形成穩定的 N 端醯胺鍵。

解題方法

判斷此題的關鍵有兩步：

1. 先辨認「myristoylation」的典型修飾位置。
2. 再利用「amide-linked」確認修飾基團是接在游離胺基，而非半胱胺酸的巰基或絲胺酸的羥基。

Myristoylation 的標準形式是：

• 脂肪酸：肉豆蔻酸
• 位置：蛋白質 N 端
• 胺基酸：甘胺酸
• 鍵結：醯胺鍵
• 酵素：N-myristoyltransferase

因此正確位置為 N-terminal Gly。

選項分析

• (A) N-terminal Lys：錯誤

  Myristoylation 的典型受質不是 N 端離胺酸，而是 N 端甘胺酸。離胺酸雖然具有 $\varepsilon$-胺基，可形成某些醯化修飾，但不符合經典 N-myristoylation 的位置與受質特異性。

核心觀念

本題考查「非對映異構物（diastereomer）」的定義，以及醣類的立體化學判斷。

非對映異構物必須符合：

1. 分子具有相同的分子式與原子連接順序。
2. 立體配置不同。
3. 彼此不是鏡像關係。

若所有手性中心的配置皆相反，兩者為對映異構物（enantiomers）；若只有部分手性中心相反，則為非對映異構物。

D-glucose 為六碳醛糖，開鏈形式具有 4 個手性中心，C2～C5 的 Fischer 投影中，羥基排列為：

$$\mathrm{D\text{-}glucose:\ right,\ left,\ right,\ right}$$

因此，判斷各選項時，須先確認是否同為六碳醛糖，再比較各手性中心的配置。

解題方法

以 D-glucose 為基準：

• 只差一個手性中心：屬於差向異構物（epimer），也是非對映異構物。
• 差多個但不是全部手性中心：屬於非對映異構物。
• 所有手性中心皆相反：屬於對映異構物。
• 碳數或分子式不同：不是立體異構物，因此不可能是非對映異構物。

D-glucose 是六碳醛糖，分子式為 $\mathrm{C_6H_{12}O_6}$。D-ribose 是五碳醛糖，分子式為 $\mathrm{C_5H_{10}O_5}$，兩者分子式不同，故可直接判定不是非對映異構物。

選項分析

(A) D-galactose

D-galactose 的羥基排列為：

$$\mathrm{D\text{-}galactose:\ right,\ left,\ left,\ right}$$

與 D-glucose 相比，只有 C4 的配置不同：

• D-glucose：C4 羥基在右側
• D-galactose：C4 羥基在左側

因此 D-galactose 是 D-glucose 的 C4 差向異構物，屬於非對映異構物。

所以 (A) 錯誤。

(B) D-mannose

D-mannose 的羥基排列為：

$$\mathrm{D\text{-}mannose:\ left,\ left,\ right,\ right}$$

與 D-glucose 相比，只有 C2 的配置不同：

• D-glucose：C2 羥基在右側
• D-mannose：C2 羥基在左側

此題考驗對膽固醇 (cholesterol) 生物合成、調控、運輸和細胞內處理機制的理解。

1. 膽固醇的起始合成前體 (Start building block of cholesterol)
膽固醇的生物合成起始於乙醯輔酶 A (acetyl-CoA)。乙醯輔酶 A 在肝細胞質中通過 mevalonate pathway 合成膽固醇。兩分子乙醯輔酶 A 縮合形成乙醯乙醯輔酶 A (acetoacetyl-CoA)，然後乙醯乙醯輔酶 A 再與一分子乙醯輔酶 A 反應，形成 HMG-CoA (3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA)。HMG-CoA 是膽固醇合成途徑中的一個關鍵中間代謝物。

起始前體：乙醯輔酶 A (Acetyl-CoA)

2. 膽固醇生物合成的調控酶 (Control enzyme for cholesterol biosynthesis)
膽固醇生物合成途徑中最主要的限速步驟是由 HMG-CoA 還原酶 (HMG-CoA reductase) 催化的反應，將 HMG-CoA 還原為 mevalonate。HMG-CoA 還原酶的活性受到多種因素的嚴格調控，包括激素（如胰島素、升糖素）、細胞內膽固醇水平、以及藥物（如他汀類藥物 statins）。

調控酶：HMG-CoA 還原酶 (HMG-CoA reductase)

3. 膽固醇在循環系統中的主要運輸者 (Major transporter of cholesterol in circulation system)
在血液循環中，膽固醇通常以脂蛋白 (lipoprotein) 的形式運輸。對於膽固醇的運輸，有幾種主要的脂蛋白：

• 低密度脂蛋白 (Low-density lipoprotein, LDL)：被稱為「壞膽固醇」，主要負責將膽固醇從肝臟運輸到外周組織。
• 高密度脂蛋白 (High-density lipoprotein, HDL)：被稱為「好膽固醇」，主要負責將外周組織的膽固醇逆向運輸回肝臟進行代謝或排泄。

此題考驗對嘌呤核苷酸 (purine nucleotide) 的補救途徑 (salvage pathway) 的理解，包括其反應、關鍵酶、以及與之相關的疾病。

1. 嘌呤補救途徑 (Salvage pathway of purine)
嘌呤補救途徑是指細胞通過利用飲食中或細胞分解產生的游離嘌呤鹼基（腺嘌呤 adenine, 鳥嘌呤 guanine）和核苷（如次黃嘌呤 hypoxanthine）來重新合成嘌呤核苷酸的過程。這與從頭合成 (de novo synthesis) 途徑相對。補救途徑可以節省能量，因為它不需要從頭構建嘌呤環。

2. 相關反應 (底物與產物)
嘌呤補救途徑的主要反應是利用嘌呤鹼基和 5-磷酸核糖 (5-phosphoribose) 來合成核苷。

• 腺嘌呤的補救：由 腺嘌呤磷酸核糖轉移酶 (adenine phosphoribosyltransferase, APRT) 催化。
  • 底物：腺嘌呤 (Adenine) + 5-磷酸核糖焦磷酸 (phosphoribosyl pyrophosphate, PRPP)。
  • 產物：腺苷酸 (Adenosine monophosphate, AMP) + 焦磷酸 (pyrophosphate, $PP_i$)。
• 次黃嘌呤和鳥嘌呤的補救：由 次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶 (hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase, HGPRT) 催化。
  • 底物：次黃嘌呤 (Hypoxanthine) 或 鳥嘌呤 (Guanine) + PRPP。
  • 產物：次黃苷酸 (Inosine monophosphate, IMP) 或 鳥苷酸 (Guanosine monophosphate, GMP) + $PP_i$。
    IMP 可以進一步轉化為 AMP 或 GMP。

3. 關鍵酶 (Key enzyme)
在嘌呤補救途徑中，HGPRT 酶對於鳥嘌呤和次黃嘌呤的補救至關重要。APRT 酶對於腺嘌呤的補救也很重要。

此題考驗對肽鍵 (peptide bond) 的形成反應及其特徵的理解。

肽鍵形成反應 (Peptide Formation Reaction)

肽鍵形成是兩個胺基酸之間通過脫水縮合反應連接起來的過程，形成肽鏈。這個反應通常在核糖體上進行，由 tRNA 攜帶胺基酸，並由核糖體催化肽鍵的形成。

反應式（以兩個胺基酸 Glycine 和 Alanine 為例）：
Glycine (Gly) + Alanine (Ala) → Glycylalanine (Gly-Ala) + $H_2O$

詳細過程：

1. 胺基酸的活化：在轉譯過程中，胺基酸首先與其特定的 tRNA 分子在胺醯-tRNA 合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase) 的作用下結合，形成胺醯-tRNA。這個過程需要消耗 ATP。
   • 例如：Gly + tRNA^Gly + ATP → Gly-tRNA^Gly + AMP + $PP_i$
   • 例如：Ala + tRNA^Ala + ATP → Ala-tRNA^Ala + AMP + $PP_i$
2. 肽鍵形成：當帶有第一個胺基酸（如 Gly）的 tRNA 位於核糖體 P 位，帶有第二個胺基酸（如 Ala）的 tRNA 位於 A 位時，核糖體催化 P 位 tRNA 上的胺基酸的 α-胺基進攻 A 位 tRNA 上的胺基酸的 α-羧基。這個反應形成一個肽鍵，並釋放一個水分子。同時，肽鏈從 P 位 tRNA 轉移到 A 位 tRNA 上。
   • 反應發生在核糖體上，由大亞基的核酶活性催化。
   • Gly-tRNA^Gly + Ala-tRNA^Ala → Gly-Ala-tRNA^Ala + tRNA^Gly
   • 這個反應實際上是將 P 位上的肽鏈（在此例中是單個胺基酸 Gly）轉移到 A 位上的胺基酸（Ala）的胺基上，形成二肽。

肽鍵的特徵 (FOUR characteristics of peptide bond)

1. 平面結構 (Planar structure)：肽鍵 (-CO-NH-) 具有部分雙鍵性質，因為氮原子上的孤對電子會與羰基的 π 電子雲發生共振。這導致 C-N 鍵的鍵長介於單鍵和雙鍵之間，並且鍵角被限制在一個平面內。

此題考驗對蛋白質結構四個層次的理解和解釋。蛋白質的結構決定了其功能，而其結構可以從四個不同的層次來描述：一級、二級、三級和四級結構。

1. 一級結構 (Primary Structure)

• 定義：蛋白質的一級結構是指其胺基酸序列。它是通過共價鍵（肽鍵）連接起來的線性順序。
• 決定因素：由基因的 DNA 序列決定。
• 重要性：一級結構決定了蛋白質的摺疊方式，進而決定其二級、三級和四級結構，最終決定蛋白質的功能。任何一個胺基酸的改變都可能影響蛋白質的性質和功能。

2. 二級結構 (Secondary Structure)

• 定義：蛋白質的二級結構是指胺基酸鏈局部區域內，由於主鏈原子（羰基氧和胺基氫）之間形成氫鍵而產生的規則性摺疊模式。
• 主要類型：
  • α-螺旋 (α-helix)：胺基酸鏈捲曲成螺旋狀，羰基氧與其上方第四個胺基酸的胺基氫之間形成氫鍵。
  • β-摺疊 (β-sheet)：胺基酸鏈以摺疊的片狀結構排列，相鄰的鏈之間（或同一鏈的不同部分）通過氫鍵連接。β-摺疊可以是平行（胺基酸鏈方向相同）或反平行（胺基酸鏈方向相反）的。
  • β-轉角 (β-turn)：短的結構單元，使胺基酸鏈能夠在 β-摺疊之間或 α-螺旋與 β-摺疊之間發生方向性改變。
• 形成基礎：主鏈原子之間的氫鍵。

3. 三級結構 (Tertiary Structure)

• 定義：蛋白質的三級結構是指單一多肽鏈的整體三維空間摺疊狀態。它是由二級結構單元（如 α-螺旋和 β-摺疊）進一步摺疊形成的。
• 穩定因素：三級結構的穩定主要依靠胺基酸側鏈之間的各種非共價相互作用，以及少數共價相互作用：
  • 疏水相互作用 (Hydrophobic interactions)：非極性側鏈傾向於聚集在蛋白質內部，遠離水環境。
  • 離子鍵/鹽橋 (Ionic bonds/Salt bridges)：帶相反電荷的胺基酸側鏈之間的靜電吸引。

核心觀念

光合色素負責吸收光能。依照在光合作用中的角色，可分為主要色素與次要色素（輔助色素）：

• 主要色素：葉綠素 a。它是光系統反應中心的核心色素，直接參與光化學反應。
• 次要色素：葉綠素 b、類胡蘿蔔素，包括胡蘿蔔素與葉黃素。它們協助吸收光能、把能量傳給葉綠素 a，並參與光保護。

解題方法

先依「是否直接啟動光化學反應」區分色素，再沿著光反應的能量傳遞順序說明功能：天線色素吸光，能量傳至反應中心葉綠素 a，最後引發電子轉移。

色素如何運作

葉綠素 a：主要色素

葉綠素 a 位於光系統的反應中心。它吸收光能後進入激發態，並將高能電子轉移給初級電子受體，啟動電子傳遞鏈。光系統 II 與光系統 I 的反應中心葉綠素 a 分別稱為 $P680$ 與 $P700$；數字代表其吸收光的特徵波長，單位為奈米。

葉綠素 b：次要色素

核心觀念

本題考查三個概念：非酒精性脂肪肝的定義、葡萄糖與果糖對胰島素分泌及訊號的差異，以及肝臟如何將過量果糖轉成脂肪。

非酒精性脂肪肝（NAFLD）是指肝臟有脂肪堆積，通常以肝細胞中超過 $5\%$ 出現脂肪變性作為判定基準，且沒有顯著酒精攝取或其他足以解釋脂肪肝的原因。疾病範圍從單純脂肪變性，可進展為伴有發炎與肝細胞膨大的脂肪肝炎，再進一步造成纖維化、肝硬化。

解題方法

作答時可依序說明「疾病定義」、「兩種糖對胰島素的影響」，再從「果糖進入肝臟後的代謝去向」解釋脂肪堆積。核心推理是：果糖快速進入肝臟代謝，形成可供脂肪合成使用的三碳中間產物；當攝取量過高時，脂肪生成超過氧化與輸出能力，肝內三酸甘油酯便會累積。

1. 葡萄糖與果糖對胰島素訊號的差異

葡萄糖進入胰臟 β 細胞後經代謝產生 ATP，使 ATP 敏感性鉀離子通道關閉，引發膜去極化及胰島素釋放。胰島素再與周邊組織的胰島素受體結合，啟動下游訊號，例如促進肌肉與脂肪細胞的葡萄糖攝取。

果糖引發的急性胰島素分泌通常比葡萄糖弱。果糖進入肝細胞後，主要由果糖激酶（KHK）代謝；此過程不需要胰島素啟動，因此果糖可在胰島素訊號較低時仍被肝臟利用。這不代表果糖完全不會影響胰島素或全身代謝；混合餐與長期過量攝取仍會影響整體代謝狀態。

2. 過量果糖促進 NAFLD 的代謝機制

（1）果糖快速進入糖解中間產物，促進脂肪新生

果糖在肝臟由 KHK 磷酸化為果糖-1-磷酸，消耗 ATP：

$$\text{果糖}+\text{ATP}\rightarrow\text{果糖-1-磷酸}+\text{ADP}$$

果糖-1-磷酸再由醛縮酶 B 分解，形成二羥基丙酮磷酸與甘油醛；後者可進一步轉為甘油醛-3-磷酸。這些三碳中間產物可供能量代謝，也可轉為乙醯輔酶 A，進入肝臟的從頭脂肪生成（de novo lipogenesis, DNL）。

此題考驗對 DNA 修復 (DNA repair) 機制的理解。DNA 在複製和受到環境因素（如輻射、化學物質）影響時，容易發生損傷。細胞具有多種 DNA 修復系統來維持基因組的穩定性。以下介紹兩種主要的 DNA 修復機制。

1. 鹼基切除修復 (Base Excision Repair, BER)

• 適用範圍：主要修復由氧化、烷基化、脫氨基等引起的單個鹼基損傷。
• 機制：
  1. 識別與切除錯誤鹼基：DNA 糖苷酶 (DNA glycosylase) 識別並切除受損的鹼基，在 DNA 骨架上留下一個無鹼基位點 (apurinic/apyrimidinic site, AP site)。
  2. AP 位點處理：AP 核酸內切酶 (AP endonuclease) 切割磷酸二酯鍵，在 AP 位點附近產生一個缺口。
  3. DNA 聚合酶填充：DNA 聚合酶（如 Pol I）識別這個缺口，並按照互補鏈的模板，合成新的核苷酸來填充缺口。
  4. DNA 連接：DNA 連接酶 (DNA ligase) 形成磷酸二酯鍵，將新合成的片段與鄰近的 DNA 連接起來，完成修復。
• 特點：BER 是一種高效且廣泛的修復機制，對維持基因組穩定性至關重要。

2. 核苷酸切除修復 (Nucleotide Excision Repair, NER)

• 適用範圍：主要修復體積較大、破壞 DNA 雙螺旋結構的損傷，如嘧啶二聚體 (pyrimidine dimers，由 UV 輻射引起)、大的烷基化產物、化學加合物等。
• 機制：
  1. 損傷識別：特定的識別蛋白（如在細菌中的 UvrA/UvrB 複合物，在哺乳動物中有 XPC、XPA 等因子）識別 DNA 損傷。
  2. 解旋與切口形成：DNA 解旋酶 (helicase) 使損傷區域的雙螺旋解開。

此題考驗對表觀遺傳學 (epigenetics) 過程的詳細描述。表觀遺傳學研究的是在不改變 DNA 序列本身的情況下，引起基因表達或細胞表現型發生可遺傳變化的機制。這些變化通常涉及 DNA 的化學修飾或與 DNA 結合的蛋白質（組蛋白）的修飾。

主要的表觀遺傳學過程包括：

1. DNA 甲基化 (DNA Methylation)

• 機制：在哺乳動物中，DNA 甲基化主要發生在胞嘧啶 (cytosine) 的 C5 位置，形成 5-甲基胞嘧啶 (5-methylcytosine, 5mC)。這種修飾通常發生在 CpG 二核苷酸序列（胞嘧啶後面緊跟鳥嘌呤）處，這些 CpG 位點在基因組中常以 CpG 島 (CpG islands) 的形式富集在基因的啟動子區域。
• 作用：
  • 基因沉默：當啟動子區域的 CpG 島發生甲基化時，通常會導致基因轉錄沉默。甲基化可以通過兩種方式實現：
    • 直接阻礙轉錄因子結合到 DNA 上。
    • 招募甲基化 CpG 結合蛋白 (methyl-CpG-binding proteins, MBDs)，這些蛋白進一步招募組蛋白去乙醯化酶 (histone deacetylases, HDACs) 和其他組蛋白修飾酶，導致染色質緻密化（形成異染色質 heterochromatin），使 DNA 更難以被轉錄機器接觸。
  • 基因組穩定性：DNA 甲基化在維持基因組穩定性、抑制轉座子活性等方面也起作用。
  • 基因印記 (Genomic imprinting)：某些基因的表達僅取決於其來源（來自父系還是母系），這依賴於特定的 DNA 甲基化模式。
• 遺傳性：DNA 甲基化模式可以在細胞分裂時通過 DNA 甲基轉移酶 (DNA methyltransferases, DNMTs) 的半保留複製機制遺傳給子代細胞。

2. 組蛋白修飾 (Histone Modifications)
組蛋白是 DNA 纏繞形成核小體的蛋白質。組蛋白的 N-端尾部（組蛋白尾）可以發生多種共價修飾，這些修飾對染色質結構和基因表達有著深遠的影響，被稱為「組蛋白密碼」(histone code)。

• 主要的組蛋白修飾類型：
  • 乙醯化 (Acetylation)：組蛋白乙醯轉移酶 (histone acetyltransferases, HATs) 在組蛋白尾部的賴氨酸殘基上添加乙醯基。乙醯化通常會中和組蛋白尾部的正電荷，減弱組蛋白與帶負電荷的 DNA 之間的相互作用，使染色質變得鬆散（形成常染色質 euchromatin），有利於基因轉錄。組蛋白去乙醯化酶 (HDACs) 則去除乙醯基，使染色質緻密化，抑制轉錄。
  • 甲基化 (Methylation)：組蛋白甲基轉移酶 (histone methyltransferases, HMTs) 可以在組蛋白尾部的賴氨酸或精氨酸殘基上添加甲基。甲基化可以產生多種結果：

此題考驗對生物膜 (biological membrane) 運輸方式的理解，特別是需要蛋白質協助但不消耗能量的運輸過程及其驅動力。

1. 需要蛋白質但無需能量的跨膜運輸過程 (Transport process requiring protein but not energy)
這種運輸方式稱為協助擴散 (Facilitated diffusion)。

• 定義：協助擴散是一種被動運輸過程，指物質通過細胞膜時，需要膜蛋白（載體蛋白或通道蛋白）的協助才能通過，但其運輸方向是順著濃度梯度或電化學梯度進行，因此不直接消耗細胞代謝產生的能量（如 ATP）。
• 需要蛋白質：因為膜蛋白（載體蛋白或通道蛋白）能夠提供一個親水的通道或結合位點，幫助那些本身難以通過脂質雙分子層的物質（如離子、極性分子）跨膜運輸。
• 無需能量：運輸的方向是從高濃度區域到低濃度區域（順濃度梯度），或者從高電勢區域到低電勢區域（順電化學梯度）。這個過程的驅動力來自物質本身的濃度差或電化學勢差，而不是細胞的主動消耗能量。

其他運輸方式對比：

• 簡單擴散 (Simple diffusion)：物質直接通過脂質雙分子層，無需蛋白質協助，也無需能量。但僅限於小分子、非極性或脂溶性物質。

此題考驗對二硫鍵 (disulfide bond) 形成位置及其原因的理解，特別是在跨膜蛋白質 (transmembrane proteins) 的不同區域。

1. 二硫鍵形成的主要位置
在正常生理條件下，二硫鍵 (-S-S-) 的形成主要發生在細胞外圍結構域 (extracellular domain) 的跨膜蛋白質上。

2. 原因解釋
二硫鍵是兩個半胱氨酸 (cysteine) 殘基的側鏈硫醇基 (-SH) 之間通過氧化反應形成的共價鍵。其形成和穩定性與蛋白質所處的環境密切相關。

• 細胞外環境的氧化性：細胞質 (cytoplasm) 的環境通常是還原性的 (reducing environment)，其中含有高濃度的還原劑，如穀胱甘肽 (glutathione, GSH)。在這種還原環境下，半胱氨酸的硫醇基 (-SH) 傾向於保持還原型，不易形成二硫鍵。相反，細胞外圍（如細胞外基質、分泌蛋白所處的環境）的氧化性更強，含有較少的還原劑，有利於兩個硫醇基的氧化形成穩定的二硫鍵。
• 蛋白質摺疊與穩定性：二硫鍵的形成可以極大地穩定蛋白質的空間結構（三級和四級結構）。通過在蛋白質外部形成這種共價鍵，可以防止蛋白質在細胞外相對不利的環境（如 pH 變化、離子強度變化）下變性。因此，二硫鍵通常存在於分泌蛋白、膜蛋白的細胞外區域，以及細胞外基質蛋白中，起到結構支撐和穩定作用。