114年:醫學一(1)

下列鍵結或作用力中,何者在生理條件下的穩定度最高?

A離子鍵( ionic bonds ∕salt bridge )
B共價鍵( covalent bonds )
C氫鍵(hydrogen bonds )
D凡得瓦力( van der Waals interactions )

詳細解析

本題觀念:

本題的核心觀念在於生物化學中的化學鍵強度比較,特別是在生理條件(physiological conditions)也就是水溶液環境下的穩定度差異。

在一般化學(固態或真空環境)中,離子鍵(Ionic bond)往往被視為最強的鍵結;但在生物體內(充滿水的環境),由於水分子的介電常數高且具有溶劑化作用(Hydration),會大幅屏蔽離子間的靜電吸引力,導致離子鍵容易斷裂(如 NaCl 溶於水)。相比之下,**共價鍵(Covalent bond)**涉及電子共用,受水環境影響極小,因此在生理條件下是最強且最穩定的鍵結。

選項分析

  • A. 離子鍵(ionic bonds / salt bridge)
    • 錯誤。雖然在晶體或真空中離子鍵非常強(晶格能高),但在生理條件(水溶液)中,水分子會圍繞離子形成水合層(hydration shell),大幅削弱陽離子與陰離子間的靜電吸引力。因此在細胞內,離子鍵通常被視為非共價的弱交互作用力之一,容易受環境改變而斷裂或重組。
  • B. 共價鍵(covalent bonds)
    • 正確。共價鍵涉及原子間共用電子對,鍵能通常在 50-110 kcal/mol 之間。在生理條件下,共價鍵非常穩定,不會因為溶於水而自發斷裂,

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