碳水化合物在蜜蜂体内的代谢

1　碳水化合物介绍

碳水化合物又称为糖类，是植物光合作用的产物，是一类重要的天然有机化合物，对于维持动植物的生命起着重要的作用。

它是糖－多羟基醛和多羟基酮及其缩合物，或水解后能产生多羟基醛、酮的一类有机化合物。

因这类化合物都是由C、H、O三种元素组成，且都符合C_n(H₂O)m的通式，所以称之为碳水化合物。例如：葡萄糖的分子式为C₆H₁₂O₆，可表示为C₆(H₂O)₆；蔗糖的分子式为C₁₂H₂₂O₁₁，可表示为C₁₂(H₂O)₁₁等。但有的糖不符合碳水化合物的比例，例如：鼠李糖C₅H₁₂O₅(甲基糖)；脱氧核糖C₅H₁₀₂O₄。有些化合物的组成符合碳水化合物的比例，但不是糖。例如甲酸(CH₂O)、乙酸(C₂H₄O₂)、乳酸(C₃H₆O₃)等。因此，最好还是叫做糖类较为合理。

分类

碳水化合物根据其单元结构分为：

单糖——不能再水解的多羟基醛或多羟基酮。

低聚糖——含2-10个单糖结构的缩合物。以二糖最为多见，如蔗糖、麦芽糖、乳糖等。

多糖——含10个以上单糖结构的缩合物。如淀粉、纤维素等。

2　存在与来源

糖类化合物广泛存在于自然界，是植物进行光合作用的产物。植物在日光的作用下，在叶绿素催化下将空气中的二氧化碳和水转化成葡萄糖，并放出氧气：

6CO₂+6H₂O日光／叶绿素C₆H₁O₆+6O₂

葡萄糖在植物体内还进一步结合生成多糖——淀粉及纤维素。地球上每年由绿色植物经光合作用合成的糖类物质达数千亿吨。它既是构成植物的组织基础，又是人类和动物赖以生存的物质基础，也为工业提供如粮、棉麻、竹、木等众多的有机原料。

3　蜜蜂的循环系统介绍

和其他昆虫不同，蜜蜂的循环系统是开放式循环系统，蜜蜂的血淋巴在体内的循环大部分都在体腔内和组织器官之间进行流动，只有一小段在背血管中。这种循环特点是血量大、血压低。

该循环系统的主要功能就是运输各种养料、代谢废物和激素，维持身体的各个部分的正常的新陈代谢以及血压、离子之间的平衡等。蜜蜂的循环器官的主要作用就是加速血腔中血淋巴的流动。

3.1血淋巴的循环

血淋巴在心脏的波动、背膈和腹膈的共同波动下完成由血管到血腔的定向流动。蜜蜂的神经不能支配心脏的波动，通过心脏壁肌的自动收缩和扩张产生有规律的搏动。心脏搏动时，前后心室交替进行扩张和收缩。如果后面的心室收缩，那么为阻止血淋巴从心门回流到血腔，心门将被位于心室后方两侧的心门瓣关闭。这样就可以将心室中的血淋巴压入到前心室。而同时处于前一舒张状态的心室，心门开启，血淋巴进入心室。从最后一个心室开始，蜜蜂的心脏搏动依次向前交替形成伸缩波，从而使位于心脏的血淋巴由后向前推进，最后经动脉进入头部。

3.2血淋巴的流动

腹腔背血窦中的血淋巴经过心脏的搏动作用和动脉的输送作用被压入头腔，从而使头腔的血压稍微偏高。在血压梯度的作用下，头、胸和腹血腔中的血淋巴从前向后由胸部流向腹部。从而形成血淋巴在整个血腔中的大循环。

3.3蜜蜂血淋巴

蜜蜂的血淋巴主要是由血细胞和血浆等组成，一般为浅琥珀色或者无色，作为蜜蜂体内的一种细胞外体液，血淋巴在不同蜜蜂体内的含量是不同的。而且在同一蜜蜂体内的不同生理期内的含量也是变化的。蜜蜂血淋巴的主要功能就是控制血压、调节体温和运输物质，从生理上来讲，蜜蜂的血淋巴和哺乳动物的血液有着本质的不同，比如没有输送氧的功能，可调节血淋巴渗透压的有效化合物。

在生物体的生命活动中，能量代谢是十分重要的代谢活动之一。对于蜜蜂，它的主要食物就是花蜜，由于花蜜中含有丰富的碳水化合物，因此，研究蜂蜜对碳水化合物的消化和吸收途径具有非常重要的意义。这里根据蜜蜂的实际情况，对蜜蜂体内的碳水化合物的代谢进行了初步的探讨和研究。

4　蜂蜜是蜜蜂代谢的中间产物

蜜蜂羽化出房以后的能量来源主要就是依靠碳水化合物的分解。它们不能利用花粉中或者自身所含的蛋白质来作为能量来源，必须不断的补充碳水化合物的储备。

蜜蜂所需碳水化合物主要来源是它们取食的植物的花蜜。不同的蜜源植物的花蜜组成成分各不相同，但是它们的主要成分都是碳水化合物。从在野外采集花蜜的时间开始，蜜蜂就开始了对碳水化合物的吸收和转化。

在进行花蜜采集时，当采集到的花蜜经过涎窦时，蜜蜂的头涎腺和胸涎腺分泌的涎液也加入到了其中，这些分泌物含有丰富的蔗糖酶、淀粉酶等多种消化酶和转化酶，这些转化酶一旦和花蜜相结合，就开始了碳水化合物的转化过程。在进行采集和酿造的过程中，花蜜中的水分中被蜜蜂的蜜囊细胞吸收以后被排除体外。而采集到的花蜜经过内勤蜂酿造以后被放在许多巢房，这样可以加快浓缩过程，扩大蒸发面积和去除水分。通过这个过程，可以至少让水分减少20％左右。

当水分蒸发和糖类转化到一定程度以后，花蜜就转变成了成熟蜂蜜。花蜜到蜂蜜的转化不是一个简单的物理过程，首要经过各种复杂的变化的，二者本质上也有区别。

5　蜂蜜中碳水化合物的消化，吸收过程

蜜蜂的胃没有吸收花蜜的功能，只是起到了暂时储存食物的作用。当花蜜被蜜蜂吸食以后，暂时保存在蜜蜂的前胃中，真正的消化吸收是从花蜜进入到中肠开始的，蜜蜂的中肠结构比较复杂，消化吸收机理是：通过N⁺_a和H₂O的分泌吸收循环，扩散作用、渗透作用以及浓度梯度来完成这一系列的转化。蜜蜂的中肠的主要构成是消化细胞，消化细胞主要起到两个方面的作用，一是用来产生N⁺_a和H₂O，二是把N⁺_a从细胞吸进血液。细胞中的Na+主要由肠腔来补充。伴随着整个循环过程的是单糖的溶解和吸收以及相互之间的转化。根据相关的研究表明，通过渗透作用和扩散作用，就可以实现细胞对单糖类的吸收。单糖被吸收到血腔以后，迅速被转化为糖原和海藻糖，这样可以保持肠腔和血腔之间的浓度差。

相关研究显示，在蜜蜂的血淋巴中，每10mg的血淋巴中含有

100～400mg的可发酵糖，其中30％～40％是果糖，60％～80％为葡萄糖。工蜂的血糖含量平均为2％，采集蜂为2.6％，有时候可达到4.4％。而且根据相关研究显示，当蜜蜂体内血糖浓度低于1.0％时，便不能飞行。刚刚羽化的蜂王血糖含量平均为1.7％。养在交尾群的处女王血糖含量平均是1.3％。飞行的工蜂平均每小时需要10mg的糖，并且雄蜂对糖的耗费量是工蜂的3倍。雄蜂每飞行1个小时所需要的糖约为28mg。

通过以上分析我们可以看出，中肠中的单糖并不是一直被大量吸收的。它是一种特殊的储存能量的一种方式。当蜜蜂没有进行剧烈运动时，肠腔和血淋巴之间保持着渗透平衡状态，只有少量的单糖被吸收用来维持最基本的新陈代谢的需要。大部分单糖被保存在中肠中。在进行剧烈运动的时候，蜜蜂对糖类的吸收大量增加，大量的蜂蜜被吸收，这样可以确保储能物质一糖原和海藻糖的动态平衡。这具有非常重要的研究意义。

6　碳水化合物在蜜蜂体内的代谢途径

和其他动物相比，昆虫的运动能力更高，就蜜蜂而言，蜜蜂的最高飞行速度达到40km／h，每小时每克鸡肉产生的能量是2400卡。运动时的氧气吸入量是平时的50倍。这些数据充分说明了蜜蜂不但具有强大的呼吸系统和肌肉系统，还具有完善的能量代谢系统。

蜜蜂的有氧代谢过程如下：通过蜜蜂的呼吸系统吸入氧气，被细胞质中的线粒体产生的氧化酶激活，激活以后与燃料化合物进行反应，产生ATP、CO₂和H₂O。蜜蜂进行的碳水化合物代谢过程主要分为4个步骤。

6.1碳水化合物的转化

在蜜蜂肠道以及巢房内，经过多种转化酶的作用，花蜜会转化成单糖。其化学转换方程式如下：

6.2葡萄糖，海藻糖和糖原的相互之间的转化

单糖进入血腔以后，在细胞脂肪体内，合成海藻糖，并且把糖原作为储能物质。

6.3无氧代谢

葡糖糖、海藻糖和糖原的相互转化过程中，产生了游离在细胞之中的葡萄糖-6-磷酸，通过与之相关的糖酵解酶的作用，产生了甘油-3-磷酸，经过甘油－α－磷酸循环中，产生极微量的乳酸，并且产生相应的能量。根据计算，平均每1gATP需要消耗0.5g的葡萄糖。

6.4有氧代谢

无氧代谢主要是通过丙酮酸进入线粒体内，并且与辅酶A相结合产生乙酰辅酶，其次是进行三羧酸的循环，通过循环，产生相应的ATP，以及附带物H₂O和CO₂。经计算，每一份子的葡萄糖可以得到38分子的ATP。

7　结语

本文在对碳水化合物的介绍和分析以及对蜜蜂循环系统分析的基础上，进一步分析了碳水化合物在蜜蜂体内的代谢过程和消化、吸收过程。并且对碳水化合物在蜜蜂体内的四个代谢途径进行了详细的说明。

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