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于生物大分子的水解和分解沒有區分，但兩種反應有本質上的不同，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。化合物包括水、無機鹽等無機物，有機物包括蛋白質、糖類、脂質和核酸等。其中，蛋白質、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系，一些試題中也在水解和分解的區別上出考點，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食物要經過消化酶的作用，“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：蛋白質水解的最終產物是氨基酸。P28頁中關于核苷酸的表述是：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節中關于單糖、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”、“人和動物學業紅的葡萄糖低于正常含量是，糖原便分解產生葡萄糖及時補充”。在“細胞呼吸”一節中，提到有機物經過氧化分解后釋放能量用于合成ATP等。教材中關于生物大分子的水解還是分解的問題，并沒有統一的規定。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，由一種物質反應生成兩種或兩種以上新物質的反應叫分解反應。可以簡單理解為“一變多”。也就是說，分解反應就是一種的物質經過分解反應以后，生成了多種不同的物質。水解反應是一種化工單元過程，是利用水將物質分解形成新的物質的過程。其本質在于將某種物質的一個化學鍵利用水電離出來的氫離子和氫氧根離子。

2.水解和分解的關系

從水解和分解的概念可以看出，二者既有一定的聯系，也有一些區別。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，二者在反應物的規定上有差別。水解是利用水將一種物質變成新物質的過程，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。其次，兩種反應的產物有區別，分解反應的產物是兩種或兩種以上不同的物質，水解則沒有說明產物種類問題。二者也有一定的聯系。不論是水解反應還是分解反應，都是將原物質通過化學反應變成新物質。

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、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生，但是水解和分解的最終產物有差異，因此，在對某些反應的定義上，還是應該嚴格區分，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，很多時候對著兩種反應都沒有嚴格區分，筆者認為，蛋白質等生物大分子進行的是分解反應還是水解反應，主要取決于其產物。

以蛋白質為例，蛋白質是典型的生物大分子，生物體內的蛋白質是由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。蛋白質在酶的催化作用下反應，產物首先是氨基酸，肽鍵斷裂，利用一分子水，產生各種氨基酸。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食物要經過消化酶的作用，‘分解為氨基酸，然后才能被人體吸收”是錯誤的，蛋白質變為氨基酸的過程是典型水解反應。如果蛋白質作為能源物質供能，會經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，同時釋放出能量，用于合成ATP，這才屬于分解反應。但是蛋白質供能過程首先是水解為氨基酸，氨基酸轉變為丙氨酸的前體物質，參與“葡萄糖—丙氨酸循環”，再經過糖異生作用轉化成葡萄糖糖，最后被氧化分解放能[1]。糖類作為主要的能源物質，淀粉、糖原等多糖先經過水解反應，變成單糖，才能被細胞吸收利用，單糖在細胞內被氧化分解供能。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、結論及建議

蛋白質、核酸、多糖等多聚體是由單體經過脫水縮合聚合而成的大分子，這些大分子經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.制麥過程蛋白質分解的探討[J].民營科技，2008（01）：35.