生物大分子的化学

缩合(脱水)反应(condensation reaction)

要把两条纸链接在一起,你得贴上一点胶带;要把绳上的两颗珠子连起来,你也许要剪掉一段线。细胞连接它的构件靠的是类似的小小牺牲——它每连接两个部件,就挤出一个小小的水分子。这“连接并释放水”的一步,就是缩合反应,也是生命搭建它几乎所有大分子的方式。

在缩合反应里,两个分子被键合在一起,过程中失去一个水分子(H2O)——这就是它也被称作脱水合成(“去掉水以搭建”)的原因。通常一个搭档交出一个氢(-H),另一个交出一个羟基(-OH);这个 H 和 OH 合成水并离开,留下一根新的共价键把两个搭档焊在一起。想象两个氨基酸靠近:一个的羧基和另一个的氨基释放出一个水,一根肽键便在它们之间“咔”地合上。同样的逻辑把糖连成链、把核苷酸连成核酸。搭建是要耗能的,在细胞里,它由被活化、装载了能量的构件来驱动。

缩合是聚合物世界里通用的“缝针”。每一个蛋白质、每一条 DNA 或 RNA、每一个淀粉和糖原分子,都是一个单体一个单体组装起来的,每连一处就花掉一个水。认识到这一点,你就能看见极不相同的分子之下那份深层的统一:它们全都是靠反复脱去水而造出的链。它的逆过程——加水以断键——是水解,是这场建造的“拆除搭档”。

把氨基酸甘氨酸与丙氨酸连接起来会形成一个二肽,并恰好释放出一个水分子;这样连上一百个氨基酸,你就花掉了九十九个水,造出一条短小的蛋白质。

造一根键,丢一个水。

缩合不会仅仅因为两个单体漂在附近就自行发生——搭建聚合物需要能量,在细胞里还需要被赋能的构件和酶。水是副产物,而不是驱动力。

又称
dehydration synthesiscondensation synthesis脱水缩合脫水縮合