有關(guān)“氨基酸脫水縮合”的探討

夏焦兵

1 問題背景

人教版高中生物學(xué)課標(biāo)教材必修1第22頁寫道：一個(gè)氨基酸分子的羧基（-COOH）和另一個(gè)氨基酸分子的氨基（-NH2）相連接，同時(shí)脫去一分子水，這種結(jié)合方式叫做脫水縮合。并給出了氨基酸脫水縮合示意圖，旁欄中還有“n個(gè)氨基酸形成一條肽鏈，脫掉幾個(gè)水分子？”這樣的思考題。氨基酸縮合直接脫水嗎？怎樣進(jìn)行縮合？下面擬對(duì)此進(jìn)行探討。

2 氨基酸縮合作用解析

生物體內(nèi)蛋白質(zhì)合成時(shí)氨基酸首先要被ATP活化，再與tRNA連接后被運(yùn)到核糖體上才能相互間形成肽鍵。實(shí)際上，此階段只是“縮合”并不“脫水”，其步驟簡(jiǎn)析如下：

第1步，氨基酸的活化：氨基酸+ATP→氨酰-AMP+PPi。

第2步，氨基酸與tRNA的連接：氨酰-AMP+tRNA→氨酰-tRNA+AMP。

第3步，肽鍵的形成：氨酰-tRNA+氨酰-tRNA→肽酰-tRNA+tRNA。

以上3步均無水生成，核糖體上相鄰氨基酸（實(shí)際是氨酰-tRNA或肽酰-tRNA）形成肽鍵時(shí)脫下的是“tRNA”而不是“水”！如圖1所示。一個(gè)氨基酸的羧基脫下的-OH在上述第1步中與ATP中焦磷酸基團(tuán)（-PPi）結(jié)合形成PPi，另一氨基酸的氨基脫下的-H在第3步中與-tRNA結(jié)合形成tRNA，而tRNA在第2步中脫下的-H與-AMP結(jié)合形成AMP。

第3步脫下的tRNA可繼續(xù)轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。第1步和第2步產(chǎn)生的PPi和AMP分別在焦磷酸酶和AMP激酶的作用下發(fā)生反應(yīng)：PPi+H2O→2Pi，AMP +ATP→2ADP，產(chǎn)生的Pi和ADP吸收能量，在ATP合酶催化下，生成ATP和H2O。至此，所謂“氨基酸脫水縮合”才生成水，但場(chǎng)所已然不是核糖體。核糖體合成蛋白質(zhì)，并不產(chǎn)生水！

3 教學(xué)啟示與建議

高中教材“氨基酸脫水縮合”的說法，顯然是考慮到高中生的知識(shí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)的實(shí)際需要，力求將復(fù)雜知識(shí)介紹得通俗易懂。學(xué)生的學(xué)習(xí)是一個(gè)漸進(jìn)的過程，同樣的知識(shí)內(nèi)容在不同學(xué)段其教學(xué)要求自然不同，側(cè)重點(diǎn)也不一樣?！鞍被峥s合作用”的重點(diǎn)在于肽鍵的形成，而非脫下的-H和-OH的去向。教師教學(xué)時(shí)，當(dāng)然不必講解氨基酸縮合作用的具體生化過程，但也不宜將氨基酸脫下的-H和-OH寫成H2O，以免造成氨基酸縮合直接脫水的誤解。為此，筆者建議將教材中圖2修改為圖3，刪除旁欄思考題中“脫掉幾個(gè)水分子”的提問，文字?jǐn)⑹龊蛨D題名稱作相應(yīng)調(diào)整。這樣處理既不失知識(shí)的通俗性，也保證了其科學(xué)性。