生物大分子“水解”和“分解”的辨析

趙斐　路小娜

摘 要：人教版高中生物必修一教材中關(guān)于生物大分子的水解和分解沒有區(qū)分，但兩種反應有本質(zhì)上的不同，并不能混為一談，因此，教師在教學過程中應對蛋白質(zhì)等生物大分子的代謝過程加以說明，以幫助學生理解水解過程和分解代謝的差異。

關(guān)鍵詞：生物大分子 水解 分解

一、問題的提出

人教版高中生物學教材必修一第2章——《組成細胞的分子》介紹了組成細胞的幾種主要化學元素和化合物?；衔锇ㄋ?、無機鹽等無機物，有機物包括蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)和核酸等。其中，蛋白質(zhì)、核酸和多糖三種有機物分別是以氨基酸、核苷酸和單糖為基本單位組成的多聚體，相對而言，分子質(zhì)量很大，因此把他們稱之為生物大分子。在闡明單體和生物大分子之間的關(guān)系是，教材上有的說是水解，有的說是分解。如此一來，很多學生甚至老師都分不清楚分解和水解的關(guān)系，一些試題中也在水解和分解的區(qū)別上出考點，這給老師和學生都帶來了很大的困擾。

二、生物學教材上關(guān)于生物大分子分解和水解的表述

人教版生物教材P22頁的思考與討論題的第2題中提到：進入人體消化道的蛋白質(zhì)食物要經(jīng)過消化酶的作用，“分解”為氨基酸，然后才能被人體吸收。P24頁的課后練習題中的第一題判斷題是：蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物是氨基酸。P28頁中關(guān)于核苷酸的表述是：核酸“水解”后得到許多核苷酸，實驗證明，核苷酸是核酸的基本組成單位。在第4節(jié)中關(guān)于單糖、二糖和多糖的定義（P30-31），單糖是不能水解的糖；二糖是可以水解為兩分子單糖的糖；在關(guān)于多糖的描述中說：“淀粉不易溶于水，人們食用的淀粉必須經(jīng)過消化分解成葡萄糖，才能被細胞利用”、“食物中的淀粉水解后變成葡萄糖”、“人和動物學業(yè)紅的葡萄糖低于正常含量是，糖原便分解產(chǎn)生葡萄糖及時補充”。在“細胞呼吸”一節(jié)中，提到有機物經(jīng)過氧化分解后釋放能量用于合成ATP等。教材中關(guān)于生物大分子的水解還是分解的問題，并沒有統(tǒng)一的規(guī)定。由此引起了很多的爭議。

三、水解和分解的辨析

1.分解和水解的含義

分解反應是常見四大基本化學反應類型之一，由一種物質(zhì)反應生成兩種或兩種以上新物質(zhì)的反應叫分解反應?？梢院唵卫斫鉃椤耙蛔兌唷薄Ｒ簿褪钦f，分解反應就是一種的物質(zhì)經(jīng)過分解反應以后，生成了多種不同的物質(zhì)。水解反應是一種化工單元過程，是利用水將物質(zhì)分解形成新的物質(zhì)的過程。其本質(zhì)在于將某種物質(zhì)的一個化學鍵利用水電離出來的氫離子和氫氧根離子。

2.水解和分解的關(guān)系

從水解和分解的概念可以看出，二者既有一定的聯(lián)系，也有一些區(qū)別。二者在對一種化學反應的定義上具有差異性和共同點。首先，二者在反應物的規(guī)定上有差別。水解是利用水將一種物質(zhì)變成新物質(zhì)的過程，所以水解反應的底物有兩種，其一必須是水，分解反應的底物則是一種物質(zhì)。其次，兩種反應的產(chǎn)物有區(qū)別，分解反應的產(chǎn)物是兩種或兩種以上不同的物質(zhì)，水解則沒有說明產(chǎn)物種類問題。二者也有一定的聯(lián)系。不論是水解反應還是分解反應，都是將原物質(zhì)通過化學反應變成新物質(zhì)。

3.生物大分子的水解和分解

人教版高中生物教材必修一中，涉及到的生物大分子主要是蛋白質(zhì)、核酸和多糖。這些大分子都是有單體聚合而成，嚴格意義上的水解和分解反應都能發(fā)生，但是水解和分解的最終產(chǎn)物有差異，因此，在對某些反應的定義上，還是應該嚴格區(qū)分，不能將二者混淆。書文列舉了很多教材中涉及到的水解和分解反應，很多時候?qū)χ鴥煞N反應都沒有嚴格區(qū)分，筆者認為，蛋白質(zhì)等生物大分子進行的是分解反應還是水解反應，主要取決于其產(chǎn)物。

以蛋白質(zhì)為例，蛋白質(zhì)是典型的生物大分子，生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)是由20種常見的氨基酸通過脫水縮合的過程聚合而成，起反應機理是氨基酸的氨基脫掉一分子氫，羧基脫掉一分子羥基，形成一分子水，形成肽鍵。蛋白質(zhì)在酶的催化作用下反應，產(chǎn)物首先是氨基酸，肽鍵斷裂，利用一分子水，產(chǎn)生各種氨基酸。這個過程明顯屬于水解反應，所以教材P22頁的思考與討論題的第2題的表述：“進入人體消化道的蛋白質(zhì)食物要經(jīng)過消化酶的作用，‘分解為氨基酸，然后才能被人體吸收”是錯誤的，蛋白質(zhì)變?yōu)榘被岬倪^程是典型水解反應。如果蛋白質(zhì)作為能源物質(zhì)供能，會經(jīng)過一系列的反應過程，最終將其徹底（或不徹底）氧化分解成二氧化碳和尿素等物質(zhì)，同時釋放出能量，用于合成ATP，這才屬于分解反應。但是蛋白質(zhì)供能過程首先是水解為氨基酸，氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸彼岬那绑w物質(zhì)，參與“葡萄糖—丙氨酸循環(huán)”，再經(jīng)過糖異生作用轉(zhuǎn)化成葡萄糖糖，最后被氧化分解放能[1]。糖類作為主要的能源物質(zhì)，淀粉、糖原等多糖先經(jīng)過水解反應，變成單糖，才能被細胞吸收利用，單糖在細胞內(nèi)被氧化分解供能。核酸也是如此，核酸的基本單位是核苷酸，核苷酸的降解過程也是先進性水解反應，才能進一步分解。

四、結(jié)論及建議

蛋白質(zhì)、核酸、多糖等多聚體是由單體經(jīng)過脫水縮合聚合而成的大分子，這些大分子經(jīng)過酶促反應變成單體，這些反應都屬于水解反應，而非分解反應。食物中的蛋白質(zhì)水解為氨基酸才能被吸收和利用；多糖是能被水解為多個單糖的糖，被水解后才能被細胞吸收和利用，進一步氧化分解供能。教材中關(guān)于生物大分子水解和分解代謝的表述必須加以辨別，核心概念是中學生物教學的重要內(nèi)容，對核心概念精準無誤的解讀是提高教學水平的基本前提。

參考文獻

[1]李廣義，劉艷華.制麥過程蛋白質(zhì)分解的探討[J].民營科技，2008（01）：35.