10 年第二次專門職業及技術人員高等考試營養師考試試題 等別 : 高等考試類科 : 營養師科目 : 生理學與生物化學甲 申論題部分 :(50 分 ) 一 請試述由脂肪細胞分泌的賀爾蒙及其對於能量代謝的功能 (8 分 ) 擬答 脂肪細胞分泌的荷爾蒙, 叫做 瘦體素 (leptin) Leptin 對於能量代謝的功能, 為促進能量消耗 Leptin 促進能量消耗的方式, 是促進脂肪分解 促進游離脂肪酸形成 抑制脂肪合成( 抑制 lipogenesis, 促進 lipolysis) Leptin 是人體的飽食訊號, 作用於下視丘, 告訴大腦飲食攝取已經足夠 ; 此意義即為身體已經具有足夠的能量 因此, 當 Leptin 作用於下視丘以外的地方 ( 例如骨骼肌 adipocytes), 功能便為抑制能量儲存 促進能量消耗 Leptin 促進能量消耗的方式, 便是促進 adipose tissue 脂肪的分解 促進游離脂肪酸的形成 二 請試述骨骼肌纖維 (skeletal muscle fiber) 的種類, 並說明其收縮速度及產生 ATP 的代謝途徑 (8 分 ) 擬答 骨骼肌纖維可以分成 fiber 與 type II fiber type I Type II fiber 又可繼續分為 type IIa fiber 與 type IIb fiber 所謂 Type I fiber type II 的區別, 在於生產 ATP 效率的快慢 ;ATP 生產得慢的, 列入 type I fiber;atp 生產得快的, 列入 type II fiber 收縮速度與 ATP 的代謝途徑 : Type I fiber 收縮速度慢 產生能量的方式, 為氧化作用, 為有氧呼吸, 靠糖解作用產生能量 (oxidative glycolysis) Type II fiber 收縮速度快 產生能量的方式包括有氧呼吸以及無氧呼吸 IIa fiber 與 IIb fiber 的區分, 正是有氧呼吸或無氧呼吸的差異 Type IIa fiber: 有氧呼吸的糖解作用產生能量 Type IIb fiber: 無氧呼吸的糖解作用產生能量 副產物為乳酸 因此 Type IIb fiber 收縮速度比 type IIa fiber 更快 三 請試述動脈粥狀硬化 (atherosclerosis) 的形成過程中, 血管之構造 參與的細胞及膽固醇所扮演之角色 (9 分 ) 擬答 這題其實在考動脈粥狀硬化 (atherosclerosis) 是種血管的慢性發炎 ;cholesterol 堆積在血管壁上, 長期刺激免疫反應, 造成血管壁受損, 形成斑塊 (plaque) 血管壁構造分成外層 中層 內層 (tunica externa, tunica media, tunica intima) 每一層的層狀構造當然都是由多層細胞構成 ; 所謂 血管內皮細胞 (endothelial cells) 就是鋪墊在內層表面的細胞層, 是內層中的內層 動脈粥狀硬化 這個名詞的 粥狀斑塊, 正是堆積在血管內層, 使得血管內皮細胞與內層分離 參與細胞 : 如前所述, 動脈粥狀硬化其實是種血管的慢性發炎, 因此主要參與者為吞噬細胞 ( 單核球與巨噬細胞 ) 血小板 纖維母細胞 傑西老師註 當巨噬細胞吞入堆積於血管壁上的脂肪, 巨噬細胞會巨大化, 並且在細胞內形成脂肪微滴 巨噬細胞此時的外觀, 我們稱為 共 7 頁第 1 頁
泡沫細胞 膽固醇扮演的角色為發炎物質 免疫反應誘發物 : VLDL 與 LDL 過高 高到超出血液能夠運輸的能力時,LDL 會堆積在血管管壁上面 此時形成的 LDL 斑塊, 稱為 atheroma Atheroma 刺激血管壁, 破壞內皮細胞完整性, 導致免疫系統的啟動, 造成發炎 巨噬細胞 ( macrophage) 想要以吞噬作用的方式 (phagocytosis) 將 atheroma 清除掉 免疫系統說穿了就是刺激 / 清除之間的平衡 若免疫系統持續受到 atheroma 的刺激 有永遠無法清光的 atheroma,atheroma 會變成慢性化的存在, 也就是轉變為慢性發炎的典型表現, 諸如發炎位置的纖維化 鈣化 鈣沈積 泡沫細胞浸潤 這個轉為慢性化的斑塊 (plague) 體積不斷增加, 漸漸縮小血管半徑, 造成血管堵塞 Plague 更可能掉下來, 隨著血流亂飄, 造成梗塞 四 請以葡萄糖與脂肪酸為例說明泛酸 (pantothenic acid) 參與能量代謝之角色 (13 分 ) 擬答 泛酸之生理功能主要是形成 coenzyme A(CoASH); 參與醣類,脂肪,蛋白質代謝 醣類在腸胃道經消化酵素水解成單醣 (glucose, fructose, galactose), 經吸收後 fructose, galactose 可在肝臟代謝成 glucose, glucose 在 insulin 促進下進入肌肉或脂肪細胞行 glycolysis, 產生成 分子 pyruvate, pyruvate 穿過粒線體膜, 在粒線體基質進行 oxidative decarboxylation 代謝成 acetyl CoA 長鏈脂肪酸無法直接穿過粒線體膜, 所以先在細胞質中活化成 Acyl CoA, 在 carnitine 幫助下將 Acyl group 轉移至粒腺體基質形 beta-oxidation 產生數分子 acetyl CoA Acetyl CoA 在粒線體基質進行 TCA Cycle 氧化, 產生 3 succinyl CoA GTP( succinyl-coa + GDP succinate + GTP) NADH H / FADH NADH H 及 FADH 為帶高能量硫酯鍵 (thioester) 化合物可行 substrate-level phosphorylation 產生 經呼吸鏈酵素複體, 一連串電子傳遞 electron transport chain 及氧化及磷酸化反應 (oxidative phosphorylation 產生 ATP, 如 :NADH+H+.5ATP FADH 1.5ATP 五 請舉出三個例子說明因營養素缺乏而導致的貧血現象, 並說明其生化機制 ( 分 ) 擬答 Tocopherol 缺乏造成溶血性貧血 (hemolytic anemia) 體內超過氧自由基經 superoxide dismutase 代謝成 H O, 酒精 脂肪酸等營養素代謝過程也會產生 hydrogen peroxide( H O ) H O 是活性很大的氧化劑, 在體內會和亞鐵 / 亞銅離子 ( Fe / Cu ) 起 Fenton/ Harber-Weiss 反應, 產生羥自由基 ( OH) 羥自由基 ( OH) 引起 RBC 膜上 phospholipid 之不飽和脂肪酸氧化裂解, 造成紅血球細胞膜破裂, 出現溶血性貧血 tocopherol 可代謝羥自由基 ( OH) 和過氧化自由基 ; 保護 RBC 細胞膜上 phospholipid 之不飽和脂肪酸受到氧化傷害, 若缺乏 tocophero 缺乏造成 hemolytic anemia Folic acid 維生素 B 缺乏造成巨紅血球貧血 (megaloblastic anemia) Folic acid 參與嘌呤 (purine) 和胸嘧啶核苷酸 (d-tmp) 合成, 與 DNA 複製和細胞分裂有關 N 10 -formyl THFA N 5-10 N methylenethfa 構成 Purine 上之 號 8 號位置上的 C 共 7 頁第 頁
N 5, N 10 -methylene THFA 將去氧尿嘧啶核酸甲基化後形成胸腺嘧啶 (thymidylate) 維生素 B 接受 N5methyl THFA 上之 methyl group, 促進葉酸循環, 當維生素 B 缺乏造成葉酸缺乏 內在因子為胃黏膜細胞所分泌一種醣蛋白, 可幫助維生素 B 吸收 紅血球在骨髓的製造時, 有核紅血球 ( 成熟紅血球的前身 ) 的細胞因為缺乏葉酸或維生素 B,Purine 和胸腺嘧啶 (d-tmp) 合成受阻,DNA 無法複製, 紅血球無法進行有絲分裂, 但細胞質中胞器增生的結果, 最後分化出來的紅血球, 體積變得比正常紅血球大, 數目卻比較少, 此種紅血球的細胞膜脆弱很容易破裂, 壽命較短, 再加上原來合成量即不足, 所以造成貧血 維生素 B 維生素 C,Fe,Cu 缺乏造成小球性貧血 (microcytic anemia) 缺乏營養素生理生化機制說明 鐵 維生素 C 銅 維生素 B 蛋白質 鐵是血紅素的成份, 當體內鐵量不足時,Heme 無法形成, 造成小球型, 淺色素貧血 促進鐵之吸收 促進膠原蛋白合成, 維持血管壁完整 可促進鐵的利用, 血漿藍胞漿素 (ceruloplasmin 一種含銅的蛋白質 ) 是可促進 Fe 的利用 因為 B - PO 4 是合成紫質所必需, 紫質是血紅素的重要組成份, 所以維生素 B 缺乏時會導致貧血 是血紅素的重要成份, 所以當飲食缺乏蛋白質時, 也會影響到血球的合成, 導致貧血 通常蛋白質不足的飲食, 也同時缺乏鐵質 葉酸或是維生素 B 慢性失血, 如慢性消化性潰瘍 痔瘡或惡性腫瘤等 鐵攝取量不足, 或吸收不良 鐵的需要量增加, 如嬰兒期 青春期 懷孕及哺乳期 維生素 C 缺乏, 影響鐵之吸收 維生素 C 缺乏造成血管脆弱, 壞血症及針狀皮下出血 當銅缺乏的時候, 鐵就無法送到造血組織, 合成血紅素, 因而導致貧血 可補充維生素 B 給予正常均衡的飲食, 改善營養不足的狀況 乙 測驗題部份 : 下列何者是促使平滑肌放鬆的主要原因? 鈣離子降低, 造成肌凝蛋白輕鏈 (myosin light-chain) 磷酸化程度增加 鈣離子降低, 造成肌凝蛋白輕鏈 (myosin light-chain) 磷酸化程度降低 共 7 頁第 3 頁
ATP 降低, 造成肌凝蛋白輕鏈 (myosin light-chain) 磷酸化程度增加 ATP 上升, 造成肌凝蛋白輕鏈 (myosin light-chain) 磷酸化程度降低 下列那些物質進入腸道後可被回收再利用? 膽紅素 膽綠素 膽酸 肝素 下列何者為最常引起消化性潰瘍的微生物? 大腸桿菌 幽門螺旋桿菌 白色念珠菌 金黃色葡萄球菌 # 關於消化道中的器官, 下列何者會分泌碳酸氫根離子 (bicarbonate) 以中和酸性食糜? 胰臟 脾臟 直腸 小腸 抗利尿激素 (antidiuretic hormone) 經由下列何者促進水通道子 -(aquaporin-) 轉位至腎 小管管腔? 增加 camp 增加 cgmp 增加雙醯甘油 (diacylglycerol) 活化酪胺酸激酶受體活性 腎臟處理氫離子的機制主要透過調節下列何者的重吸收? 磷酸氫根 ( HPO ) 碳酸氫根 ( HCO ) 4 銨離子 ( NH 4 ) 鈉離子 正常人之平均動脈壓如由 95 mmhg 升高至 10 mmhg 時, 其腎血流 (RBF) 及腎絲球 濾過率 (GFR) 的變化為何? RBF 及 GFR 皆明顯上升 RBF 上升,GFR 下降 RBF 下降,GFR 上升 RBF 及 GFR 皆維持相當穩定 碘攝取不足的人最有可能出現下列那一種症狀? 心跳加速 食慾增加 甲狀腺腫大 容易腹瀉 下列激素何者可自由通透細胞膜? 胰島素 腎上腺素 生長激素 留鈉素 # 由脂肪細胞分泌, 促進肝臟與骨骼肌的胰島素敏感性的激素為何? 瘦素 (leptin) 脂聯素 (adiponectin) 抗素 (resistin) 升糖素 (glucagon) 下列何者屬於內皮細胞抗凝血系統 (anti-coagulation systems)? collagen tissue factor activated protein C vitamin K 下列那個因子具有調降血壓的作用? 血管收縮素 抗利尿激素 醛固酮 心房鈉尿胜肽 有關休息狀態下身體血量的分布, 下列敘述何者正確? 靜脈系統占有最大比例的血量 微血管系統占有最大比例的血量 動脈系統占有最少比例的血量 肺臟占有比心臟大兩倍的血量分布 後天免疫不全症候群 (acquired immune deficiency syndrome) 其主要原因是因為體內何種 免疫細胞遭病毒破壞而導致免疫力下降所致? B 淋巴細胞 (B lymphocyte) T 淋巴細胞 (T lymphocyte) 單核球 (monocyte) 嗜中性球 (neutrophil) 過敏反應 (allergy) 主要由下列何種抗體引起? 免疫球蛋白 A(IgA) 免疫球蛋白 D(IgD) 免疫球蛋白 E(IgE) 免疫球蛋白 G(IgG) 下列何者是造成神經細胞動作電位之絕對不反應期的最主要原因? 鉀離子通道不活化 (potassium channel inactivation) 3 共 7 頁第 4 頁
鉀離子通道活化 (potassium channel activation) 鈉離子通道活化 (sodium channel activation) 鈉離子通道不活化 (sodium channel inactivation) 下列何者是傳遞溫度的感覺神經路徑? 背根神經節 脊髓前側柱 視丘 背根神經節 脊髓背柱 視丘 腹根神經節 脊髓前側柱 大腦體感覺皮層 腹根神經節 脊髓背柱 大腦體感覺皮層 缺氧所引起的呼吸通氣反應, 主要是透過刺激下列何種化學接受器 (chemoreceptor) 而產生的? 幾乎完全是周邊 (peripheral) 接受器 幾乎完全是中樞 (central) 接受器 周邊和中樞約各占一半角色 此反應與化學接受器無關 下列引起乳汁噴射反應 (milk-ejection reflex) 之敘述, 何者正確? 嬰兒哭聲導致母親心情緊張, 所以交感神經系統興奮 嬰兒哭聲導致母親分泌 oxytocin 量增加, 輸乳管收縮 嬰兒哭聲導致母親分泌 vasopressin 量增加, 輸乳管收縮 因為是首次懷孕生子, 母親心情愉悅即將要哺乳自己的小孩 下列有關人體血清素之敘述, 何者錯誤? 血清素再吸收抑制劑可用於治療憂鬱症 (depression) 腦部的血清素含量較消化道為高 血清素與調控食慾有關 血小板含有血清素, 與凝血機制有關 在劇烈運動下, 肌肉產生之何種化合物可在何處進行糖質新生 (gluconeogenesis)? 肌肉產生之丙胺酸 (alanine) 可在腎臟進行糖質新生 肌肉產生之甘油 (glycerol) 可在肌肉進行糖質新生 肌肉產生之乙醯輔酶 A(acetyl-CoA) 可在肝臟進行糖質新生 肌肉產生之乳酸 (lactate) 可在肝臟進行糖質新生 # 下列催化戊糖磷酸途徑 (pentose phosphate pathway) 代謝反應酵素中, 何者產生 NADP? 葡萄糖 -- 磷酸去氫酶 ( glucose--phosphate dehydrogenase) 轉酮醇酶 (transketolase) 轉醛醇酶 (transaldolase) - 磷酸葡萄糖酸去氫酶 (-phosphogluconate dehydrogenase) 關於生物體缺氧時會進行無氧糖解反應 (anaerobic glycolysis), 下列敘述何者正確? 代謝主要目的為將 NAD 還原成 NADH 乳酸為人體肌肉細胞無氧糖解作用之主要產物 乙醛為酵母菌無氧糖解作用之主要產物 於無氧糖解作用中丙酮酸會被氧化 下列何種酵素並不參與肝醣降解之反應? glycogen phosphorylase branching enzyme phosphoglucomutase α(1 )glucosidase 共 7 頁第 5 頁
下列何者不是細胞膜上的重要成分? 膽固醇 三酸甘油酯 磷脂質 醣蛋白 脂肪酸氧化生成 acetyl-coa 之過程不會產生下列何種產物? NADH FADH 丙二醯輔酶 A(malonyl-CoA) β- 酮醯輔酶 A(β-ketoacyl-CoA) 下列何者不是以膽固醇做為合成前驅物? 睪固酮 (testosterone) 可體松 (cortisol) 維生素 D 甲狀腺素 肝臟會合成酮體, 下列何種酮體是送至肝外組織提供能量利用最主要的形式? 乙醯輔酶 A(acetyl-CoA) β- 羥基丁酸 (β-hydroxybutyric acid) β- 羥基丁醯 - 輔酶 A(β-hydroxybutyryl-CoA) 乙醯乙酸 (acetoacetate) 莽草酸代謝路徑 (shikimate pathway) 其中間代謝產物分支酸 (chorismate), 為下列何類胺基酸生合成時的關鍵中間產物? 芳香環胺基酸 (aromatic amino acids) 正電荷胺基酸 (positive amino acids) 非極性疏水性胺基酸 (nonpolar, aliphatic amino acids) 極性不帶電荷胺基酸 (polar, uncharged amino acids) 下列何種胺基酸既可作為生糖作用之原料, 又可作為生酮作用之原料? methionine glycine tryptophan proline 某些蛋白質的胺基酸側鏈可以和 DNA 進行非專一性的交互作用, 該蛋白質可能富含下列何者以形成非專一性的 DNA 結合位點? Cys Met Lys Arg Glu Asp Ser Thr Ferritin mrna 的 5' 端含有 IRE(iron response element), 可以形成髮夾狀的構造, 當細胞內缺鐵時,IRP(iron regulatory protein) 將具有下列何種效應? IRP 可與 IRE 結合, 阻斷 ferritin mrna 的轉譯作用, 所以無法產生 ferritin IRP 無法與 IRE 結合,ferritin mrna 的轉譯作用正常進行, 可以產生 ferritin IRP 可與 IRE 結合, 穩定 ferritin mrna 的構造, 所以可以產生 ferritin IRP 無法與 IRE 結合, 造成 ferritin mrna 的降解, 所以無法產生 ferritin 有關 DNA 在生物體內的結構與特性之敘述, 下列何者正確? 有些病毒之 DNA 會出現單股結構 人體細胞核內 DNA 鹼基序列的長度, 較粒線體內 DNA 鹼基序列長度為短 環狀 (circular)dna 只會出現在單股 DNA 結構中, 不會出現在雙股 DNA 結構 正常人體細胞核內會存在線狀 (linear) 與環狀 (circular)dna 結構 當 DNA 損傷時, 下列機制何者較不會發生? 細胞凋亡 (apoptosis) 轉譯作用 (translation) 細胞週期 (cell cycle) 停滯 DNA 修復 (DNA repair) 活化 下列關於 aminoacyl-trna 合成酶 (aminoacyl-trna synthetases) 的敘述, 何者錯誤? 具有編輯或校正 (editing/proofreading) 的能力 將胺基酸鍵結於 trna 分子的 3' 端 可將 ATP 分解為 AMP+PPi 共 7 頁第 頁
只有一種 aminoacyl-trna 合成酶負責所有 trna 分子上胺基酸的鍵結作用 在 de novo 嘧啶生合成 (pyrimidine biosynthesis) 生合成時, 其嘧啶環上第二碳是由下列 何種物質所提供? 天門冬酸 (aspartic acid) 二氧化碳 (carbon dioxide) 醯胺麩胺酸 (glutamine) 甘胺酸 (glycine) 關於酵素的敘述, 下列何者錯誤? 酵素是生物性催化劑 酵素增加化學反應速率 酵素僅由蛋白質組成 酵素催化反應, 但不改變反應平衡 丙酮酸氧化為乙醯輔酶 A 時, 氧化硫辛酸 (lipoic acid) 首先需要下列那一個分子的輔 助? NADP NAD FAD FMN 肝醣合成酶 (glycogen synthase) 需透過何反應轉變成活化型態? 磷酸化 (phosphorylation) 去磷酸化 (dephosphorylation) 泛素化 (ubiquitination) 乙醯基化 (acetylation) 檸檬酸循環中, 下列那一個步驟不會生成具還原能量的分子? isocitrate α-ketoglutarate succinate fumarate malate oxaloacetate fumarate malate : 第 題答 或 或 者均給分 ; 第 題答 或 者均給分 ; 第 題一律給分 共 7 頁第 7 頁