牛为什么能吃草

来源 :中学生数理化·八年级物理人教版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lrqnm
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  小宝:牛老师,为什么牛能吃草而人不能?
  牛老师:你是否知道葡萄糖?
  小宝:知道。葡萄糖是人吸收的主要营养成分之一。
  牛老师:对。然而,人吸收的葡萄糖主要来源是什么呢?不是葡萄糖分子本身,而是淀粉。简单说,葡萄糖分子呈环形,淀粉是成百上千个保持环状结构的葡萄糖环脱水,通过氧(元素符号0)原子连接起来的高分子,其中的葡萄糖环叫做单体。淀粉高分子水解,也就是跟水分子反应,重新得到葡萄糖(可看成葡萄糖脱水形成淀粉的逆反应),简称淀粉水解反应。淀粉水解需要有催化剂才能快速进行,在人体里富含淀粉水解的生物催化剂——淀粉水解酶。因而人能通过吃淀粉补充葡萄糖。
  小宝:这跟牛能吃草而人不能又有什么联系呢?干吗绕这么远?
  牛老师:不绕远。牛吃草是利用草里的纤维素。纤维素也是以葡萄糖为单体的高分子。
  小宝:呵呵,我懂了。牛体内有纤维素水解酶能水解纤维素得到葡萄糖,所以牛能吃草。
  牛老师:你真能联想!联想是创造的火车头。不过,联想的结果必须受科学检验,否则会跑偏方向,犯错误。你想到的正是科学家也曾想到的。可惜后来科学证明,牛体内没有纤维素水解酶。
  小宝:学科学真好,可以治胡思乱想。
  牛老师:联想不一定都是胡思乱想,只是对错要受科学检验。联想比不联想要好千万倍!不联想才是懒人。
  小宝:那么,纤维素和淀粉究竟怎么不同?为什么淀粉容易水解而纤维素不容易?
  牛老师:问得好!这正是化学的奇妙之处。尽管纤维素和淀粉都是以葡萄糖为单体的高分子,但是分子里的单体——葡萄糖环的连接方式却有差别。分别是化学家得到的淀粉和纤维素的单体通过氧原子连接部分的结构,为简明起见分子里的碳原子以及直接连在碳原子上的氢原子都没有画出。请你仔细观察,你能看出两者的差别吗?
  小宝:我看出来了。淀粉和纤维素里的葡萄糖单体都是环状的,靠氧原子搭桥,葡萄糖环连接起来形成高分子,淀粉和纤维素分子结构的不同之处是单体的取向,淀粉里的氧桥使糖环单体取向相同而纤维素里的氧桥使糖环单体取向相反。
  牛老师:对!加10分。学科学首先要培养观察力。你有很强的观察力,很好。就是这么细微的差别,淀粉容易加水水解。而纤维素难以加水水解。真可谓差之毫厘失之千里!这样微小的差异,淀粉高分子链会进而呈螺旋状,构成松散结构的颗粒,成为植物储存营养的物质,而纤维素高分子链会进而呈取向平行的束状结构,构成有韧性的纤维,成为支撑植物根、茎和枝叶的物质。这些已经都搞清楚了,至于为什么没有纤维素水解酶只有淀粉水解酶却仍是自然之谜。
  小宝:化学真有趣,自然真巧妙!那么,言归正传,牛是怎样利用纤维素的?
  牛老师:科学研究证明,牛的肠道里有一类细菌,它们会把纤维素分解成多种小分子,然后又将分解产物合成葡萄糖,因而牛以及所有反刍动物能吃革补充葡萄糖。而人的肠道里没有这类细菌。
  小宝:原来如此!
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