有关“氨基酸脱水缩合”的探讨

夏焦兵

1 问题背景

人教版高中生物学课标教材必修1第22页写道：一个氨基酸分子的羧基（-COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（-NH2）相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。并给出了氨基酸脱水缩合示意图，旁栏中还有“n个氨基酸形成一条肽链，脱掉几个水分子？”这样的思考题。氨基酸缩合直接脱水吗？怎样进行缩合？下面拟对此进行探讨。

2 氨基酸缩合作用解析

生物体内蛋白质合成时氨基酸首先要被ATP活化，再与tRNA连接后被运到核糖体上才能相互间形成肽键。实际上，此阶段只是“缩合”并不“脱水”，其步骤简析如下：

第1步，氨基酸的活化：氨基酸+ATP→氨酰-AMP+PPi。

第2步，氨基酸与tRNA的连接：氨酰-AMP+tRNA→氨酰-tRNA+AMP。

第3步，肽键的形成：氨酰-tRNA+氨酰-tRNA→肽酰-tRNA+tRNA。

以上3步均无水生成，核糖体上相邻氨基酸（实际是氨酰-tRNA或肽酰-tRNA）形成肽键时脱下的是“tRNA”而不是“水”！如图1所示。一个氨基酸的羧基脱下的-OH在上述第1步中与ATP中焦磷酸基团（-PPi）结合形成PPi，另一氨基酸的氨基脱下的-H在第3步中与-tRNA结合形成tRNA，而tRNA在第2步中脱下的-H与-AMP结合形成AMP。

第3步脱下的tRNA可继续转运氨基酸。第1步和第2步产生的PPi和AMP分别在焦磷酸酶和AMP激酶的作用下发生反应：PPi+H2O→2Pi，AMP +ATP→2ADP，产生的Pi和ADP吸收能量，在ATP合酶催化下，生成ATP和H2O。至此，所谓“氨基酸脱水缩合”才生成水，但场所已然不是核糖体。核糖体合成蛋白质，并不产生水！

3 教学启示与建议

高中教材“氨基酸脱水缩合”的说法，显然是考虑到高中生的知识基础和学习的实际需要，力求将复杂知识介绍得通俗易懂。学生的学习是一个渐进的过程，同样的知识内容在不同学段其教学要求自然不同，侧重点也不一样。“氨基酸缩合作用”的重点在于肽键的形成，而非脱下的-H和-OH的去向。教师教学时，当然不必讲解氨基酸缩合作用的具体生化过程，但也不宜将氨基酸脱下的-H和-OH写成H2O，以免造成氨基酸缩合直接脱水的误解。为此，笔者建议将教材中图2修改为图3，删除旁栏思考题中“脱掉几个水分子”的提问，文字叙述和图题名称作相应调整。这样处理既不失知识的通俗性，也保证了其科学性。