有關“氨基酸脫水縮合”的探討

夏焦兵

1 問題背景

人教版高中生物學課標教材必修1第22頁寫道：一個氨基酸分子的羧基（-COOH）和另一個氨基酸分子的氨基（-NH2）相連接，同時脫去一分子水，這種結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個氨基酸形成一條肽鏈，脫掉幾個水分子？”這樣的思考題。氨基酸縮合直接脫水嗎？怎樣進行縮合？下面擬對此進行探討。

2 氨基酸縮合作用解析

生物體內蛋白質合成時氨基酸首先要被ATP活化，再與tRNA連接后被運到核糖體上才能相互間形成肽鍵。實際上，此階段只是“縮合”并不“脫水”，其步驟簡析如下：

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（實際是氨酰-tRNA或肽酰-tRNA）形成肽鍵時脫下的是“tRNA”而不是“水”！如圖1所示。一個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（-PPi）結合形成PPi，另一氨基酸的氨基脫下的-H在第3步中與-tRNA結合形成tRNA，而tRNA在第2步中脫下的-H與-AMP結合形成AMP。

第3步脫下的tRNA可繼續轉運氨基酸。第1步和第2步產生的PPi和AMP分別在焦磷酸酶和AMP激酶的作用下發生反應：PPi+H2O→2Pi，AMP +ATP→2ADP，產生的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，但場所已然不是核糖體。核糖體合成蛋白質，并不產生水！

3 教學啟示與建議

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基礎和學習的實際需要，力求將復雜知識介紹得通俗易懂。學生的學習是一個漸進的過程，同樣的知識內容在不同學段其教學要求自然不同，側重點也不一樣。“氨基酸縮合作用”的重點在于肽鍵的形成，而非脫下的-H和-OH的去向。教師教學時，當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“脫掉幾個水分子”的提問，文字敘述和圖題名稱作相應調整。這樣處理既不失知識的通俗性，也保證了其科學性。