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高考申論題 108年 [生物技術] 生物化學

第 一 題

📖 題組:
環氧合成酶(PGH synthase;PGHS)是合成前列腺素很重要的酵素之一。有兩種不同 PGHS,即 PGHS1(或稱為 COX-1)與 PGHS2(或稱為 COX-2)。(每小題 5 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

PGHS 的反應物為何?

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看到環氧合成酶(PGHS/COX),應立即聯結細胞膜磷脂質的代謝路徑。思考其上游前驅物(經由磷脂酶A2釋放的多元不飽和脂肪酸)以及該酵素作為加氧酶的化學特性,即可精確點出核心反應物。

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PGHS(環氧合成酶,或稱 COX)的主要反應物(受質)為花生四烯酸(Arachidonic acid,簡稱 AA)氧分子(O₂)。 在生物分子機制上,花生四烯酸是一種含有 20 個碳及 4 個雙鍵的多元不飽和脂肪酸(20:4, Δ5,8,11,14),通常由磷脂酶A₂(Phospholipase A₂)從細胞膜磷脂質上水解下來。PGHS 具有雙重酵素活性:其環氧合酶(Cyclooxygenase)活性會將一分子的花生四烯酸與兩分子的 O₂ 結合,進行氧化環化反應生成前列腺素 G2(PGG₂);接著其過氧化物酶(Peroxidase)活性會利用電子供體(還原劑)將 PGG₂ 的過氧基還原成羥基,最終生成前列腺素 H2(PGH₂)。

小題 (二)

反應物的前驅物質為何?

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看到前列腺素(Prostaglandins)與 COX 酵素,應立刻聯想到「類花生酸(Eicosanoids)」代謝途徑。解題時除了寫出直接前驅物「花生四烯酸」,若能補充其上游來源(細胞膜磷脂質與 PLA2 切割機制),將能展現出更完整的生化代謝視野並確保拿下滿分。

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環氧合成酶(PGH synthase / COX)合成前列腺素的主要前驅物質為花生四烯酸(Arachidonic acid, AA)。 生化代謝特徵包含: (1) 化學結構:花生四烯酸是一種含有 20 個碳原子與 4 個雙鍵的多元不飽和脂肪酸(20:4, Δ5,8,11,14 或 ω-6)。

小題 (三)

因前列腺素參與組織發炎,指出非類固醇消炎藥(Non-steroidal anti-inflammatory drug;NSAID)是作用於何種 PGHS?

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看到此題應立刻聯想 COX-1(組成型,維持生理功能)與 COX-2(誘導型,參與發炎反應)的差異。接著指出傳統 NSAID 為非選擇性抑制兩者,而針對發炎的新型 NSAID 則為 COX-2 選擇性抑制劑,並補充兩者的生理與病理意義即可拿高分。

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【重點】非類固醇消炎藥(NSAID)的作用標的,以及 COX-1 與 COX-2 的生理/病理功能差異。 【解析】 一、傳統 NSAID(如阿斯匹靈 Aspirin、布洛芬 Ibuprofen):

小題 (四)

前列腺素的分解代謝主要發生在何種器官?

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考生看到「前列腺素分解代謝」,應立即聯想到其作為「局部荷爾蒙(paracrine/autocrine)」的特性,這意味著它們進入全身循環時必須被迅速清除以避免過度反應。由於全身靜脈血均需流經肺臟,且肺微血管富含相關氧化酵素,因此肺臟是主要且首要的分解代謝器官。

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【重點】考查前列腺素作為局部荷爾蒙的系統性清除位置及代謝酵素機制。 【解析】 主要器官:肺臟(Lungs)為前列腺素(Prostaglandins, PGs)分解代謝的最主要器官,其次為肝臟與腎臟。

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