高中生物教材中4种键型的辨析

高中生物教材中4种键型的辨析在高中生物教材（新课标）生化部分涉及到肽键、氢键、磷酸二酯键、高能磷酸键的应用。学生在学习过程中不太注意这些方面，尤其是对于4种键型的区别不是很清楚。笔者归纳了肽键、氢键、磷酸二酯键、高能磷酸键的有关知识，便于学生理清思路。1肽键1.1定义连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键。肽键简式： NHCO 1.2连接方式氨基酸分子结合的方式是由一个氨基酸分子的羧基（COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（NH2）结合连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。 1.3肽键的存在二肽、多肽、蛋白质分子中1.4催化肽键形成的酶和打断肽键的酶催化肽键形成的酶是转肽酶打断肽键的酶是肽酶、蛋白酶1.5含两个以上肽键的化合物鉴定方法1.5.1鉴定试剂：双缩脲试剂（A 液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液）1.5.2颜色反应：生成紫色络合物1.5.3使用原则：现配现用，先A后B，A多B少。2氢键2.1定义 氢键可分为分子间氢键与分子内氢键两大类。2.1.1分子内氢键氢原子与电负性的原子X共价结合时，共用的电子对强烈地偏向X的一边，使氢原子带有部分正电荷，能再与另一个电负性高而半径较小的原子Y结合，形成的XHY型的键（虚线表示的键）。例如邻羟基苯甲醛2.1.2分子间氢键一个分子的XH键与另一个分子的Y相结合而成的氢键，称为分子间氢键。例如，水、甲酸、乙酸等缔合体就是通过分子间氢键而形成的。在DNA双螺旋结构中，两条链的碱基之间形成氢键，其中A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。2.2氢键的表示方法氢键通常用XHY表示，X代表与氢原子成键（构成分子）的非金属原子，Y为与氢原子形成氢键的另一分子中或本分子中的非金属原子，X与Y可以相同，也可以不同。图中虚线表示氢键。氢键是分子间的作用力，不属化学键的范畴。2.3氢键的强弱 氢键比范德华力稍强，比共价键和离子键稍弱，其稳定性介于二者之间。 2.4蛋白质、DNA中的氢键在蛋白质的二级结构（a-螺旋）的情况下是N-HO型的氢键，DNA的双螺旋情况下是N-HO，N-HN型的氢键，因为这样氢键很多，因此这些结构是稳定的。2.5在DNA分子中催化氢键形成的酶和打断氢键的酶DNA分子合成中催化氢键形成的酶是DNA聚合酶DNA分子水解中打断氢键的酶是DNA解旋酶3磷酸二酯键3.1定义两个核苷酸分子核苷酸残基的两个羟基分别与同一磷酸基团形成的共价连接键。一个核苷的3羟基与另一个核苷的5羟基与同一分子磷酸酯化，就形成了一个磷酸二酯键。脱氧核糖与磷酸之间连接的键为磷酸二酯键。3.2形成方式3.3磷酸二酯键是2个键下图示磷酸二酯键不是一个键，而是2个键3.4化学键类型磷酸二酯键属化学键中的共价键3.5磷酸二酯键的存在DNA、RNA分子合成中形成3.6催化形成磷酸二酯键的酶有DNA聚合酶、DNA连接酶、RNA聚合酶、逆转录酶。DNA聚合酶：是连接DNA片段和单个脱氧核苷酸的磷酸二酯键。DNA连接酶：是连接两个DNA片段间的磷酸二酯键。RNA聚合酶：是在一个片段上逐个添加单个核糖核苷酸的磷酸二酯键。逆转录酶：以RNA以模板合成DNA的过程，是RNA病毒的复制形式，需逆转录酶的催化。其过程先以RNA为模板，合成RNA/DNA杂化双链，然后水解RNA链，再以剩下的DNA单链为模板合成DNA双链。3.7切断磷酸二酯键的酶限制性核酸内切酶（限制酶）高中课本上只是含糊的告诉我们“切磷酸二酯键”，实际上严格来说是切了磷酸二酯键中的一个磷酸酯键。限制性核酸内切酶：识别特异的碱基序列，切断磷酸二酯键，并切割成黏性末端或平末端。限制酶有特异性只能识别连接两个脱氧核苷酸的酯键。见图示4高能磷酸键4.1定义生物化学中常将水解时释放的能量大于20KJ/mol的磷酸键称为高能磷酸键。高能磷酸化合物水解释出磷酸基团时能释出较多自由能，用符号“”表示，如ATP、ADP末端磷酸键、磷酸肌酸的磷酸键等。高能磷酸键与化学键是不同的概念，它是等效出来的、抽象的概念，不是实质的结构。高能磷酸键是属化学键。4.2典例分析4.2.1 ATP和ADP的分子简式ATP（三磷酸腺苷）：APPPADP（二磷酸腺苷）：APP4.2.2 ATP与ADP相互转化的过程和意义过程水解酶合成酶ATP+2O ADP能量ATP放能时，能量来自ATP中高能磷酸键水解释放的能量。剧烈运动状态下，每分钟约有0.5Kg的ATP转化成ADP，释放能量。ADP转化成ATP的过程中能量来自呼吸作用和光合作用（植物特有）。意义ATP与ADP相互转化非可逆反应，物质可循环利用。ATP与ADP相互转化不停的进行，才能保证代谢活动正常进行，从而保证生命活动的正常进行。4.2.3 ATP与ADP的相互转化发生的场所及相关的生理过程转化场所ADPATPATPADP主要生理功能细胞膜否消耗ATP葡萄糖、氨基酸、无机盐离子等物质的主动运输核糖体否消耗ATP氨基酸合成蛋白质等高尔基体否消耗ATP植物细胞形成细胞壁、动物细胞形成分泌物等内质网否消耗ATP有机物合成、运输等细胞核否消耗ATPDNA复制、转录；核孔运输RNA、蛋白质等细胞质基质产生ATP消耗ATP呼