第七章 物质代谢 内容提要 本章主要介绍营养物质的消化与吸收规律，阐述营养物质在体内的代谢特点及与运动能力关系；代谢终产物的排泄。 人体与周围环境之间不断地进行的物质交换称物质代谢 物质代谢包括同化作用和异化作用两方面：合成代谢和分解代谢 物质代谢过程包括： 营养物质的消化与吸收 能源物质的中间代谢 代谢尾产物的排泄 第一节 营养物质的消化和吸收 一、消化 消化是食物在消化管中被分解的过程。 包括：机械性消化 化学性消化 营养物质的消化过程： 食物在口腔内经咀嚼并与唾液充分混合形成食团 吞咽后通过食道进入胃 胃壁运动与胃液混合继续进行机械性消化和化学性消化 小肠内消化是整个消化过程中最重要的阶段 营养物质的消化过程 胃内消化 胃内消化液是胃液，它是无色酸性液体，pH值为0.9-1.5。 胃液中完成化学性消化的主要成分是盐酸和胃蛋白酶。 胃的机械性消化主要是由胃蠕动完成的。 胃排空 食物由胃进入小肠的过程称胃排空。 胃排空速度依食物的物理性质和化学成分的不同而异。 通常稀的、流体食物、颗粒小的食物排空快。 三类主要食物中，糖类排空最快，蛋白质其次，脂肪类最慢，混合性质的食物由胃完全排空约需4-6h。 胃运动 胃排空影响因素 （1）胃排空促进因素 胃内物?扩张胃?壁内神经丛反射和迷走迷走反射?胃运动加强 食物扩张刺激和化学成分?胃泌素释放?胃运动加强 （2）十二指肠内抑制排空因素 肠胃反射：十二指肠内食物?酸、脂肪、渗透压、机械感受器?反射性抑制胃运动?排空减慢 小肠机械性消化指小肠紧张性收缩加速内容物的混合及转运。 小肠分节运动促使食糜与消化液充分混合，并挤压肠壁有助于血液及淋巴液回流；小肠蠕动能将内容物向下推送。 小肠机械性消化与分节运动 小肠的主要消化液是胰液、胆汁和小肠液。 小肠腔内的消化液含有多种消化酶，可以使糖、脂肪和蛋白质彻底分解为人体可以吸收的葡萄糖、甘油、脂肪酸及氨基酸等。 小肠液的分泌 二、吸收 消化管内的吸收是指食物中的某些成分或消化后的产物通过上皮细胞进入血液或淋巴的过程。 （一）吸收的部位 食物在口腔和食管基本上不被吸收； 胃可吸收酒精和少量水分； 大肠主要吸收盐类和剩余水分； 小肠具备吸收大多数营养物质的条件；营养物质吸收的主要部位是小肠。 （二）主要营养物质的吸收 1.糖类消化后的吸收-单糖 2.蛋白质消化后的吸收- 氨基酸 3.脂肪消化后的吸收-脂肪酸、甘油一酯及胆固醇等 4.水分及无机盐的吸收 第二节 糖、脂肪、蛋白质的体内中间 代谢及其与运动能力的关系 体内有许多特殊的催化剂酶 酶是由细胞产生的一种具有生物催化性能的蛋白质，它的作用就是加快体内化学反应的进行。 在酶的催化下，体内的化学反应才能适应生理功能的需要，在常温下快速地完成。 酶具有的催化作用也就是加速化学反应的能力，叫做酶的活性。 体育锻炼和运动训练能加速能量生成过程，这与组织细胞内酶系统对运动的适应性相关。 酶作用方式示意图 一、糖的分解代谢 （一） 糖的无氧酵解 （二） 糖的有氧氧化 （一） 糖的无氧酵解 葡萄糖和糖原在不需要氧的情况下分解生成乳酸，并释放能量过程，称为糖的无氧酵解。其反应在胞浆中进行。 糖的无氧酵解 糖无氧酵解时，1mol葡萄糖产生2moIATP。 在氧供应充足时，大部分乳酸又可以进一步氧化供能。 人体在从事一定持续时间的剧烈运动时，肌肉活动所需要的ATP的再合成便依赖于糖无氧酵解供能过程。 （二）糖的有氧氧化 葡萄糖或糖原在氧供应充足的条件下，氧化成CO2和H20，并生成ATP的过程，称糖的有氧氧化。 此反应主要在线粒体进行。 糖的有氧氧化过程示意图 糖的生能反应 糖的有氧氧化反应过程简式 反应过程简式如下： 葡萄糖 糖原 丙酮酸 乙酰辅酶A 三羧酸循+O2 CO2+H2O+ATP 糖有氧氧化时，1mol葡萄糖生成38moIATP。 二、 脂肪的分解代谢 体内脂肪首先分解为甘油和脂肪酸。 甘油可经一系列反应步骤，最后经糖代谢途径氧化。 脂肪酸在体内经氧化逐步释放大量能量供ADP再合成ATP。 脂肪的分解代谢反应过程简式： 甘油 氧化 脂肪 脂肪酸 乙酰辅酶A 三羧酸循环+O2 C02+ H2OATP 脂肪酸在肌肉中能彻底氧化为CO2和H20；而在肝中氧化很不完全，生成一些中间产物，称为酮体。 在长期饥饿、剧烈运动或应激情况下，酮体生成与输出增多，抑制骨骼肌等组织对葡萄糖的摄取和利用，使血糖充分供给大脑，这对于维持机体工作能力具有重要意义。 三、 蛋白质的分解代谢 蛋白质在稀酸或酶的作用下，最终水解为氨基酸。氨基酸是组成蛋白质的基本单位。 氨基酸进行分解代谢，先通过转氨基或脱氨基作用，变成酮酸和氨。 酮酸可进入三羧酸循环进一步氧化分解为水和二氧化碳，也可经转氨基作用重新合成新的氨基酸，还可以转变为糖或脂肪。 氨具有毒性，大部分在肝脏经过鸟氨酸循环变成尿素，经血液循环送到肾脏由尿排出。 四、糖、脂肪、蛋白质与运动能力的关系 （一）糖与运动能力 （二）脂肪与运动能力 （三）蛋白质与运动能力 （一）糖与运动能力 机体内糖类的存在形式有两种： 以糖原形式贮存于组织细胞中，其中以肝脏和肌肉中含量最多，分别称为肝糖原和肌糖原。 以葡萄糖的形式存在于血液中，称血糖。 短时间剧烈运动，机体吸氧量不能满足运动的需要，所需能量主要依靠糖原的酵解提供。 长时间小强度运动中，肌糖原贮备充足，将更有利于延缓疲劳的发生。 肌糖原贮量是运动员无氧耐力和有氧耐力素质的物质基础。 经常从事体育锻炼，使体内糖原的贮备量增加，糖代谢的能力增强，运动能力提高。 正常人空腹时血糖浓度 80-120%mg，血糖相对稳定是血糖来源和去路维持动态平衡的结果。 短时间剧烈运动，血糖浓度升高，是机体由安静状态进入运动状态时，交感肾上腺系统兴奋增强的结果。 在长时间运动时，能量消耗很大，血糖浓度降低；肝脏中的糖原便转变为葡萄糖进入血液，供肌肉活动利用。 （二）脂肪与运动能力 人体安静时，肌肉所需能量的85%来自于动脉血中的自由脂肪酸的氧化。 轻度运动时，肌肉摄取自由脂肪酸与氧化能力增强，脂肪成为主要能量来源。 运动训练，特别是耐力训练，可引起机体脂肪代谢产生适应性变化。 （三）蛋白质与运动能力 机体运动时蛋白质可提供一部分能量，在体内肌糖原贮备充足时，蛋白质供能仅占总热能需要的5%左右；在肌糖原耗竭时，蛋白质供能可升至10-15。 运动时蛋白质提供能量的比例取决于运动的类型、强度和持续时间。 不同强度运动中糖和脂肪供能的百分比 超长运动中糖代谢向脂肪代谢的转化 运动强度与骨骼肌能量来源 运动持续时间与肌肉能量来源 第三节 代谢尾产物的排除 物质经过中间代谢过程产生的多种终产物（废物），通过血液循环运送到排泄器官并排出体外的过程，称为排泄。 机体主要的排泄器官 机体主要的排泄器官有：肺、消化道、皮肤和肾脏。其中，肾的排尿是最重要的排泄途径。 一、肾脏的泌尿过程 肾的基本功能单位是肾单位。 人体一对肾脏约含170万-240万个肾单位。 每个肾单位由肾小体和肾小管两部分组成。 肾脏的血液供应特点 两次形成毛细血管网： 管-球反馈示意图 肾小体构成-肾小球和肾小囊 肾小球由入球小动脉分支后所形成的毛细血管网。 肾小囊由两层上皮细胞组成，紧帖在毛细血管外的一支为脏层，与肾小管壁相连的一支为壁层，两层之间的腔隙为囊腔，它与肾小管的管腔相通。 尿生成过程 肾小球的滤过作用 肾小管集合管的重吸收 肾小管集合管的分泌 （一）肾小球的滤过作用 血液流经肾小球毛细血管时，除血细胞和大分子蛋白质外，其他物质都可以滤入肾小囊的囊腔而成为原尿，这一过程称为肾小球的滤过。 在正常情况下原尿中不含有血浆蛋白，但其他晶体物质的浓度，包括葡萄糖、氯化物等均与血浆中各成分的浓度基本相同。 肾小球的滤过作用 决定和影响滤过的因素 滤过膜 有效滤过压 肾血浆流量 指标 肾小球滤过率 滤过分数 肾血浆流量 滤过的动力有效滤过压 （二） 肾小管和集合管的重吸收作用 重吸收指小管液的内容物经肾小管上皮细胞重新转移出管腔并返回血液的过程。 人的两肾每昼夜产生的原尿可达180L，而人体最后排出的终尿仅为1.5L，相当于原尿的1%左右。 原尿流经肾小管和集合管时，99%的水和各种物质大部分被重吸收。 重吸收具有明显的选择性： 对机体有重要生理作用的物质全部或大部分被重吸收。 对机体生理意义不大的物质则重吸收较少或不重吸收。 近球小管的重吸收 1、Na+和Cl- 远曲小管和集合管的重吸收 肾小管对葡萄糖的重吸收也是有限度的，这个限度称为肾糖阈，一般为160-180mg?dL-1。 超过此值时，原尿中的葡萄糖则不能全部被重吸收，此时尿中出现葡萄糖，这样的尿称为糖尿。 （三） 肾小管和集合管的分泌与排泄作用 肾小管和集合管的分泌是指其管腔上皮细胞通过新陈代谢，将所产生的物质分泌到滤液中的过程。 肾小管和集合管的排泄是指其管腔上皮细胞将血液中的某些物质直接排入滤液中的过程。 肾小管和集合管的分泌与排泄 1、泌H+ 近球小管：H+-Na+交换 远曲小管和集合管：H+泵 2、泌NH3 肾小管上皮细胞生成和分泌NH3 3、泌K+ 细胞重吸收Na+、分泌K+，既K+-Na+交换 二、运动对尿成分的影响 （一）尿量 （二）尿乳酸 （三）运动性蛋白尿 （一）尿量 剧烈运动时因肾血流量相应减少，使肾小球滤过率降低而导致尿量减少。 运动后的尿量主要受气温、运动强度、运动持续时间、泌汗和饮水等的影响。 在夏天运动因大量出汗，尿量减少更为明显。 （二）尿乳酸 正常尿液中乳酸含量约为0.05mg?dl-1 剧烈运动时，由于体内糖的无氧分解增多，血中乳酸含量明显提高，致使一部分乳酸随尿排出，最高时，尿乳酸含量可达140-280mg?dl-1。 剧烈运动后，尿乳酸的排出量增加，对维持内环境pH值的稳定有重要意义。 （三）运动性蛋白尿 当机体对大运动量训练不适应，或者在进行长时间、大强度的运动后，尿中可能会出现蛋白成分，这种尿称为运动性蛋白尿。 在运动结束并经过一段时间（一般在24h内）休息后可自行消失。 复习思考题 1.名词解释：物质代谢 运动性蛋白尿 排泄 氮平衡 2.试述小肠作为食物主要消化、吸收部位的原因？ 3.简述糖类在体内分解代谢的方式和特点。 4.简述肾的泌尿过程。 5.简述糖与运动能力的关系。 酮体 蛋白质分解代谢的过程 糖原 血糖 肾小球毛细血管网 压力高 有利于滤过 管周围毛细血管网 血压较低 血浆胶渗压高 ，有利于重吸收 2、水 3、HCO3 4、K 5、葡萄糖 A：远曲小管前段： NaCl同向转运 B：远曲小管后段与集合管： Na通道 肾糖阈与糖尿 * 人体生理学 * 第一节 营养物质的消化和吸收 第二节 糖、脂肪、蛋白质的体内中间 代谢及其与运动能力的关系第三节 代谢尾产物的排除 食物 消化 动力 分泌 吸收 呼吸道 壁 血液 小肠机械性消化 小肠化学性消化 皱褶 粘膜 粘膜下