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高中生物学教材中4种键型的辨析

高中生物学教材中4种键型的辨析 跨境团长Robert
2025-09-23
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 在高中生物学教材(新课标)中,涉及到肽键、氢键、磷酸二酯键、高能磷酸键的应用。有的同学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。本文归纳了肽键、氢键、磷酸二酯键、高能磷酸键的有关知识,便于大家理清思路。


肽键

1.定义

连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键。


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(如下图,请注意肽键位置)。                                                                             

图片

                                         

3.肽键的存在

二肽、多肽、蛋白质分子中


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

5.含两个以上肽键的化合物鉴定方法

(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)

(2)颜色反应:生成紫色络合物

(3)使用原则:现配现用,先A后B,A多B少。


氢键

1.定义

   氢键可分为分子间氢键与分子内氢键两大类。

图片

(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X—H┅Y型的键(虚线表示的键)。例如邻羟基苯甲醛

(2)分子间氢键

一个分子的X—H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.氢键的表示方法

氢键通常用X—H…Y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。


3.氢键的强弱

   氢键比范德华力稍强,比共价键和离子键弱,其稳定性介于二者之间。


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-H…O型的氢键,DNA的双螺旋情况下是N-H…O,N-H…N型的氢键,因为这样氢键很多,因此这些结构是稳定的。


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


磷酸二酯键

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3ˊ羟基与另一个核苷的5ˊ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。


2.形成方式

图片

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

图片


4.化学键类型

磷酸二酯键属化学键中的共价键


5.磷酸二酯键的存在

DNA、RNA分子合成中形成


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。

(1)DNA聚合酶:是连接DNA片段和单个脱氧核苷酸的磷酸二酯键。

(2)DNA连接酶:是连接两个DNA片段间的磷酸二酯键。

(3)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。

(4)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。


7.切断磷酸二酯键的酶

限制性内切核酸酶(限制酶)

高中课本上只是含糊地告诉我们“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。

限制性内切核酸酶: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


高能磷酸化合物中特殊键

1.定义

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。~代表一种特殊的化学键。由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因,使得这种化学键不稳定,末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势,也就是具有较高的转移势能。


2.典例分析

(1)ATP和ADP的分子简式

ATP(三磷酸腺苷):A-P~P~P

ADP(二磷酸腺苷):A-P~P


(2)ATP与ADP相互转化的过程和意义

①过程



ATP放能时,能量来自ATP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)。

②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。


3、ATP与ADP的相互转化发生的场所及相关的生理过程


往/期/回/顾



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