生物物质及生物的新陈代谢生物物质及生物的新陈代谢123人类摄入的营养物质都有哪些？人类摄入的营养物质都有哪些？水水无机盐无机盐维生素维生素糖类糖类脂类脂类蛋白质蛋白质纤维素纤维素七七大大营营养养物物质质不需要消化就可以吸收不需要消化就可以吸收必须消化才可以吸收必须消化才可以吸收人体内没有消化纤维素的酶，人体内没有消化纤维素的酶，所以人不能利用所以人不能利用4567891011121314生物大分子的结构与功能生物大分子的结构与功能 生物大分子是由某些基本结构单位按一定生物大分子是由某些基本结构单位按一定顺序和方式连接而成的多聚体（顺序和方式连接而成的多聚体（polymer），），分子质量一般大于分子质量一般大于104Da。核酸和蛋白质是生。核酸和蛋白质是生物体内主要的生物大分子，两者的存在与配物体内主要的生物大分子，两者的存在与配合是机体生长、繁殖、遗传、运动、物质代合是机体生长、繁殖、遗传、运动、物质代谢等生命活动的物质基础。谢等生命活动的物质基础。15 酶是生物催化剂，体内几乎所有的化学酶是生物催化剂，体内几乎所有的化学反应都需要特异性的酶来催化，酶结构和酶反应都需要特异性的酶来催化，酶结构和酶量的变化对物质代谢调节起着重要作用。研量的变化对物质代谢调节起着重要作用。研究证明，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，究证明，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，但近年发现一类新的生物催化剂但近年发现一类新的生物催化剂核酶，其核酶，其化学本质是核酸。化学本质是核酸。16 糖类代谢糖类代谢 17w（一）糖的主要生物学作用：（一）糖的主要生物学作用：通过氧化释放大量能量，以满足生命活动的需要通过氧化释放大量能量，以满足生命活动的需要（淀粉、糖原是重要的生物能源）。（淀粉、糖原是重要的生物能源）。也可转化为生命必需的其它物质，如蛋白质和脂也可转化为生命必需的其它物质，如蛋白质和脂类、核酸等大分子物质。类、核酸等大分子物质。纤维素是植物的结构糖。纤维素是植物的结构糖。碳水化合物可与蛋白质、脂类以共价键结合形成碳水化合物可与蛋白质、脂类以共价键结合形成肽聚糖（或糖蛋白）或糖脂，存在生物膜中，担肽聚糖（或糖蛋白）或糖脂，存在生物膜中，担负着大分子及细胞间的相互识别。负着大分子及细胞间的相互识别。1819（二）糖的分类（据分子的大小分类（二）糖的分类（据分子的大小分类):): 单糖：在温和条件下不能水解为更小的单位单糖：在温和条件下不能水解为更小的单位单糖：在温和条件下不能水解为更小的单位单糖：在温和条件下不能水解为更小的单位 寡糖（双糖）：水解时每个分子产生寡糖（双糖）：水解时每个分子产生寡糖（双糖）：水解时每个分子产生寡糖（双糖）：水解时每个分子产生2-102-102-102-10个个个个 单糖残基单糖残基单糖残基单糖残基 多糖多糖多糖多糖: : : : 能水解成多个单糖分子，属于高分子碳水化合物，能水解成多个单糖分子，属于高分子碳水化合物，能水解成多个单糖分子，属于高分子碳水化合物，能水解成多个单糖分子，属于高分子碳水化合物，分子量可达到数百万。分子量可达到数百万。分子量可达到数百万。分子量可达到数百万。1 1 1 1、单糖、单糖、单糖、单糖 植物体内的单糖主要是戊糖、己糖、植物体内的单糖主要是戊糖、己糖、植物体内的单糖主要是戊糖、己糖、植物体内的单糖主要是戊糖、己糖、庚糖庚糖庚糖庚糖 戊糖主要有核糖、脱氧核糖戊糖主要有核糖、脱氧核糖戊糖主要有核糖、脱氧核糖戊糖主要有核糖、脱氧核糖（木糖和阿拉伯糖木糖和阿拉伯糖木糖和阿拉伯糖木糖和阿拉伯糖） 己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（甘露糖、山梨糖）甘露糖、山梨糖）甘露糖、山梨糖）甘露糖、山梨糖） 2021 以游离状态存在的双糖有蔗糖、麦芽糖和乳糖以游离状态存在的双糖有蔗糖、麦芽糖和乳糖以游离状态存在的双糖有蔗糖、麦芽糖和乳糖以游离状态存在的双糖有蔗糖、麦芽糖和乳糖 。还有以结合形式存在的纤维二糖。还有以结合形式存在的纤维二糖。还有以结合形式存在的纤维二糖。还有以结合形式存在的纤维二糖。蔗糖是由蔗糖是由蔗糖是由蔗糖是由-D-D-D-D-葡萄糖和葡萄糖和葡萄糖和葡萄糖和-D-D-D-D-果糖各一分子按果糖各一分子按果糖各一分子按果糖各一分子按 、（11112 2 2 2）键型缩合、失水形成的键型缩合、失水形成的键型缩合、失水形成的键型缩合、失水形成的 。它。它。它。它是植物体内糖的运输形式是植物体内糖的运输形式是植物体内糖的运输形式是植物体内糖的运输形式 。2、双糖、双糖12非还原糖22麦芽糖是由两个葡萄糖分子缩合、失水形成麦芽糖是由两个葡萄糖分子缩合、失水形成麦芽糖是由两个葡萄糖分子缩合、失水形成麦芽糖是由两个葡萄糖分子缩合、失水形成的。其糖苷键型为的。其糖苷键型为的。其糖苷键型为的。其糖苷键型为（14141414）。麦芽糖分子）。麦芽糖分子）。麦芽糖分子）。麦芽糖分子内有一个游离的半缩醛羟基，具有还原性内有一个游离的半缩醛羟基，具有还原性内有一个游离的半缩醛羟基，具有还原性内有一个游离的半缩醛羟基，具有还原性。 1423半乳糖半乳糖葡萄糖葡萄糖乳糖：乳糖：是还原糖是还原糖存在哺乳动物的乳汁中，及高存在哺乳动物的乳汁中，及高等植物的花粉管及微生物中等植物的花粉管及微生物中24253、多糖、多糖 淀粉（淀粉（starch） 糖原糖原(glycogen)葡聚糖（葡聚糖（dextran）（细菌和酵母中葡萄糖的储存形式）（细菌和酵母中葡萄糖的储存形式）纤维素纤维素(cellulose)是一种结构多糖是一种结构多糖 是植物体内最重要的贮藏多糖是植物体内最重要的贮藏多糖 。用热。用热水处理淀粉时，可溶的一部分为水处理淀粉时，可溶的一部分为“直链淀直链淀粉粉”，另一部分不能溶解的为，另一部分不能溶解的为“支链淀粉支链淀粉”。淀粉淀粉2627糖原糖原 糖原是动物体内重要的贮藏多糖，相当于植物糖原是动物体内重要的贮藏多糖，相当于植物体内贮存的淀粉，也叫动物淀粉。高等动物的体内贮存的淀粉，也叫动物淀粉。高等动物的肝脏和肌肉组织中含有较多的糖原。其结构与肝脏和肌肉组织中含有较多的糖原。其结构与支链淀粉相似。支链淀粉相似。遇碘显红色遇碘显红色2829 食物中的糖类绝大部分是淀粉，此外食物中的糖类绝大部分是淀粉，此外还有少量的蔗糖、乳糖等。还有少量的蔗糖、乳糖等。30糖的消化和吸收糖的消化和吸收 淀粉的酶促水解淀粉的酶促水解：水解淀粉的酶有水解淀粉的酶有与与淀粉淀粉酶酶，它，它们水解淀水解淀粉的粉的-1，4糖苷键，产物为麦芽糖。糖苷键，产物为麦芽糖。 -淀粉酶可以水解淀粉或糖原淀粉酶可以水解淀粉或糖原的任何部位，而的任何部位，而-淀粉酶只能从非还原端开始水解。淀粉酶只能从非还原端开始水解。 水解淀粉中水解淀粉中-1，6糖苷键的酶是糖苷键的酶是-1，6糖苷酶。淀粉酶水解的糖苷酶。淀粉酶水解的产物为糊精和麦芽糖的混合物。产物为糊精和麦芽糖的混合物。 是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的-1-1-1-1，4 4 4 4 糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键。 直链淀粉直链淀粉直链淀粉直链淀粉 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖+ + + +麦芽糖麦芽糖麦芽糖麦芽糖+ + + +麦芽三糖麦芽三糖麦芽三糖麦芽三糖+ + + +低聚糖的混合物低聚糖的混合物低聚糖的混合物低聚糖的混合物 支链淀粉支链淀粉支链淀粉支链淀粉 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖+ + + +麦芽糖麦芽糖麦芽糖麦芽糖+ + + +麦芽三糖麦芽三糖麦芽三糖麦芽三糖+ + + + - - - -极限糊精极限糊精极限糊精极限糊精l l 极限糊精极限糊精极限糊精极限糊精是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。l l - - - -极限糊精极限糊精极限糊精极限糊精是指含是指含是指含是指含-1-1-1-1，6 6 6 6糖苷键由糖苷键由糖苷键由糖苷键由3 3 3 3个以上葡萄糖基构个以上葡萄糖基构个以上葡萄糖基构个以上葡萄糖基构成的极限糊精。成的极限糊精。成的极限糊精。成的极限糊精。 - -淀粉酶（淀粉酶（淀粉酶（淀粉酶（ - amylase- amylase）31uu 是淀粉外切酶，水解是淀粉外切酶，水解是淀粉外切酶，水解是淀粉外切酶，水解-1-1-1-1，4 4 4 4糖苷键，从淀粉分子外糖苷键，从淀粉分子外糖苷键，从淀粉分子外糖苷键，从淀粉分子外 即非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，即非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，即非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，即非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，每次水解每次水解每次水解每次水解出一个麦芽糖分子。出一个麦芽糖分子。出一个麦芽糖分子。出一个麦芽糖分子。 直链淀粉直链淀粉直链淀粉直链淀粉 麦芽糖麦芽糖麦芽糖麦芽糖 支链淀粉支链淀粉支链淀粉支链淀粉 麦芽糖麦芽糖麦芽糖麦芽糖+ + + +- - - -极限糊精极限糊精极限糊精极限糊精uu - - - -极限糊精是指极限糊精是指极限糊精是指极限糊精是指- - - -淀粉酶作用到离分支点淀粉酶作用到离分支点淀粉酶作用到离分支点淀粉酶作用到离分支点2-32-32-32-3个葡萄个葡萄个葡萄个葡萄糖基为止的剩余部分。糖基为止的剩余部分。糖基为止的剩余部分。糖基为止的剩余部分。u 两种淀粉酶降解的最终产物都有麦芽糖。两种淀粉酶降解的最终产物都有麦芽糖。 - -淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶( ( - amylase)- amylase)32 两种淀粉酶性质的比较两种淀粉酶性质的比较 -淀粉酶淀粉酶不耐酸，不耐酸，pH3pH3时失活时失活耐高温，耐高温，7070 C C时时1515分钟仍保持活性分钟仍保持活性广泛分布于动植物广泛分布于动植物和微生物中。和微生物中。 - -淀粉酶淀粉酶耐酸，耐酸，pH3pH3时仍保持时仍保持活性活性不耐高温，不耐高温，7070 C15C15分钟失活分钟失活主要存在植物体中主要存在植物体中33 l 催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。一步。u 淀粉的彻底水解需要上述淀粉的彻底水解需要上述水解酶水解酶的的共同作用，其最终产物是共同作用，其最终产物是葡萄糖。葡萄糖。 麦芽糖酶麦芽糖酶34淀粉除了进行水解以外，还进行淀粉的淀粉除了进行水解以外，还进行淀粉的磷酸解作用，它包括的酶常有：磷酸解作用，它包括的酶常有：磷酸化酶磷酸化酶转移酶与脱支酶转移酶与脱支酶35 催化淀粉催化淀粉非还原末端非还原末端的葡萄糖残基转移给的葡萄糖残基转移给P P，生成，生成G-1-P,G-1-P,同时产生一个新的非还原末端，重复上述过程。同时产生一个新的非还原末端，重复上述过程。 直链淀粉直链淀粉 G-1-PG-1-P 支链淀粉支链淀粉 G-1-P + G-1-P + 磷酸化酶极限糊精磷酸化酶极限糊精l 磷酸化酶不能将支链淀粉完全降解，只能降解到距分支磷酸化酶不能将支链淀粉完全降解，只能降解到距分支点点4 4个葡萄糖残基为止，留下一个大而有分支的多糖链，称为个葡萄糖残基为止，留下一个大而有分支的多糖链，称为磷酸化酶极限糊精磷酸化酶极限糊精。磷酸化酶磷酸化酶36 磷酸化酶、转移酶、脱支酶共同作用将支磷酸化酶、转移酶、脱支酶共同作用将支链淀粉彻底降解为链淀粉彻底降解为G-1-PG-1-P。转移酶转移酶磷酸化酶磷酸化酶G-1-P 转移酶与脱支酶转移酶与脱支酶脱支酶脱支酶：又称：又称1 1，4 14 1，4 4葡聚糖转移酶葡聚糖转移酶37 糖原的降解糖原的降解糖原主要为肝脏和骨骼肌中的贮能物质，糖原主要为肝脏和骨骼肌中的贮能物质，在在肌肉中贮存糖原是为了肌肉收缩提供能源，而在肝脏中肌肉中贮存糖原是为了肌肉收缩提供能源，而在肝脏中贮存糖原是为了维持血糖平衡。贮存糖原是为了维持血糖平衡。糖原降解糖原降解主要有主要有糖原磷酸化酶和糖原脱支酶糖原磷酸化酶和糖原脱支酶催催化进行。化进行。 糖原糖原 +Pi 糖原糖原 + G-1-P （ n残基）残基） （n-1残基）残基） G-1-P磷酸葡萄糖变位酶G-6-PG-6-P肝脏G+Pi肌肉肌肉进入糖酵解进入糖酵解（葡萄糖（葡萄糖-6-磷酸酶）磷酸酶）糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶：从非还原端催化从非还原端催化1-41-4糖苷键的磷酸解。糖苷键的磷酸解。糖原的磷酸解具有重要的生物学意义糖原的磷酸解具有重要的生物学意义38w吸收吸收 葡萄糖和其它单糖主要是在小肠黏膜葡萄糖和其它单糖主要是在小肠黏膜被吸收的。其吸收的机制是单糖与细胞壁被吸收的。其吸收的机制是单糖与细胞壁上的载体蛋白结合后，经载体蛋白的构象上的载体蛋白结合后，经载体蛋白的构象变化将葡萄糖等单糖转运到细胞内，这种变化将葡萄糖等单糖转运到细胞内，这种载体蛋白只能与吡喃构型在第载体蛋白只能与吡喃构型在第2和第和第5位碳位碳原子上有游离羟基的单糖结合，载体与单原子上有游离羟基的单糖结合，载体与单糖的结合或分离直接与糖的浓度有关。单糖的结合或分离直接与糖的浓度有关。单糖转运的同时还有钠离子的转运。糖转运的同时还有钠离子的转运。39消化道不同部位糖的消化和吸收见下图：消化道不同部位糖的消化和吸收见下图：40 研究发现各种单糖的吸收速率是不同的，其顺序是：研究发现各种单糖的吸收速率是不同的，其顺序是：D-半乳糖半乳糖D-葡萄糖葡萄糖 D-果糖果糖D-甘露糖甘露糖D-木糖木糖D-阿拉伯糖。阿拉伯糖。 葡萄糖和半乳糖吸收率高是由于小肠黏膜的细胞膜上葡萄糖和半乳糖吸收率高是由于小肠黏膜的细胞膜上有一种专一性的运载蛋白和有一种专一性的运载蛋白和Na+ 参与了转运作用。由于参与了转运作用。由于Na+与运载蛋白的结合，使运载蛋白的构型改变，从而适宜与运载蛋白的结合，使运载蛋白的构型改变，从而适宜于与于与D-型半乳糖和型半乳糖和D-型葡萄糖结合，使其易于通过小肠黏型葡萄糖结合，使其易于通过小肠黏膜细胞膜进入毛细血管。膜细胞膜进入毛细血管。 一般具有下列结构的糖才能与运载蛋白结合：一般具有下列结构的糖才能与运载蛋白结合：O COH即即-D型羟基与型羟基与5-羟甲基或甲基是运羟甲基或甲基是运载蛋白需要的必须载蛋白需要的必须基团。基团。 OH41 食物中的淀粉等经过消化分解成葡萄糖，食物中的淀粉等经过消化分解成葡萄糖，葡萄糖被小肠上皮细胞吸收以后，有以下三种葡萄糖被小肠上皮细胞吸收以后，有以下三种变化：变化：1、一部分葡萄糖随血液循环运往全身各处，最终生成、一部分葡萄糖随血液循环运往全身各处，最终生成二氧化碳和水二氧化碳和水 。2、被肝脏和肌肉等组织合成糖原而储存起来。、被肝脏和肌肉等组织合成糖原而储存起来。3、转变成脂肪和某些氨基酸等。、转变成脂肪和某些氨基酸等。42434445464748495051淀粉淀粉血液中葡萄糖血液中葡萄糖消化消化吸收吸收COCO2 2+H+H2 2O+O+能量能量肝糖原肝糖原肌糖原肌糖原脂肪、某些氨基酸等脂肪、某些氨基酸等氧化分解氧化分解合成合成合成合成分解分解转变转变葡萄糖在人和动物体内的变化如下：葡萄糖在人和动物体内的变化如下：葡萄糖在人和动物体内的变化如下：葡萄糖在人和动物体内的变化如下：52糖在体内的动态：糖在体内的动态： 血液中的糖多为葡萄糖，故也称为血糖。糖在体内的血液中的糖多为葡萄糖，故也称为血糖。糖在体内的运输形式包括糖的氧化、还原以及碳链的转化。一般情况运输形式包括糖的氧化、还原以及碳链的转化。一般情况下，体内糖的合成和分解应是恒定的，正常情况下，体内下，体内糖的合成和分解应是恒定的，正常情况下，体内的血糖水平为的血糖水平为80120mg/100ml（4.3-6.7mMOL）（空腹）（空腹）。这个值称为糖的肾糖阈。这个值称为糖的肾糖阈。 血糖的来龙去脉：血糖的来龙去脉： 来来 去去 食物中糖食物中糖 氧化分解氧化分解 肝糖原肝糖原 血糖血糖 合成糖原合成糖原 非糖物质非糖物质 非糖物质非糖物质 尿糖尿糖53解释下列生活中的问题：解释下列生活中的问题：1 1、为什么有些喜食甜食和零食的人易发胖？、为什么有些喜食甜食和零食的人易发胖？2 2、怎样理解食用含脂肪多的食物时，食用量少而能保持、怎样理解食用含脂肪多的食物时，食用量少而能保持较长时间的体力？较长时间的体力？ 摄入的糖类过多，超过能量的消耗量的部分在体内摄入的糖类过多，超过能量的消耗量的部分在体内转化成脂肪贮存起来了。转化成脂肪贮存起来了。 脂肪也能氧化分解释放能量供生命活动需要，而且单脂肪也能氧化分解释放能量供生命活动需要，而且单位质量的脂肪所完全氧化释放出的能量比其它有机物高得位质量的脂肪所完全氧化释放出的能量比其它有机物高得多。多。54三大营养物质代谢的关系三大营养物质代谢的关系(2) 糖类、脂质和蛋白质是可以转化的。糖类、脂质和蛋白质是可以转化的。(3) 三者之间的转化是有条件的三者之间的转化是有条件的 糖类供应充足，可大量转化成糖类供应充足，可大量转化成 脂类。而脂类却不能大量转化成糖类。脂类。而脂类却不能大量转化成糖类。 (4) 三大营养物质之间的相互制约：三大营养物质在人和动物三大营养物质之间的相互制约：三大营养物质在人和动物需要能量时，氧化分解供能的顺序是需要能量时，氧化分解供能的顺序是糖类、脂类、蛋白质糖类、脂类、蛋白质。 （1）55三大营养物质代谢与人体健康三大营养物质代谢与人体健康 低血糖 正常人的血糖含量保持相对稳定，为正常人的血糖含量保持相对稳定，为 80120mg/dL。 饥饿初期：血糖含量降低，饥饿初期：血糖含量降低，肝糖元肝糖元分解成葡萄糖，分解成葡萄糖，使血糖含量恢复正常。使血糖含量恢复正常。 长期饥饿或肝功能减退：血糖含量低于长期饥饿或肝功能减退：血糖含量低于 5060mg/dL时，会出现低血糖早期症状；吃多糖食物或时，会出现低血糖早期症状；吃多糖食物或喝浓糖水，可恢复正常喝浓糖水，可恢复正常 。 继续发展：血糖含量低于继续发展：血糖含量低于45mg/dL时，出现时，出现低血糖晚期症状，需输入低血糖晚期症状，需输入 葡萄糖葡萄糖溶液。溶液。56 一般情况下，如果一个人多食少动，使得摄入的供一般情况下，如果一个人多食少动，使得摄入的供能物质能物质(如糖类如糖类)多，而消耗的供能物质少，处于供过于求多，而消耗的供能物质少，处于供过于求的状态，不但由食物中来的脂肪可以储存在体内，而且体的状态，不但由食物中来的脂肪可以储存在体内，而且体内过多的葡萄糖、蛋白质也可以转变成脂肪储存于体内，内过多的葡萄糖、蛋白质也可以转变成脂肪储存于体内，这样就导致了肥胖。这样就导致了肥胖。 一个人是否肥胖，可以用标准体重来衡量。凡是体重一个人是否肥胖，可以用标准体重来衡量。凡是体重超过标准体重超过标准体重10%的人为超重，体重超过标准体重的人为超重，体重超过标准体重20%的的人就是肥胖。中国人标准体重的简便计算公式如下人就是肥胖。中国人标准体重的简便计算公式如下:男性男性 标准体重标准体重(kg)=身高身高(cm)-105女性女性 标准体重标准体重(kg)=身高身高(cm)-100小资料小资料小资料小资料57脂肪肝脂肪肝 肝功能不好，磷脂合成减少，使脂蛋白肝功能不好，磷脂合成减少，使脂蛋白合成受阻，脂肪不能从肝脏排出合成受阻，脂肪不能从肝脏排出 。蛋白质蛋白质 蛋白质在生命活动中具有多方面的蛋白质在生命活动中具有多方面的生理作用，但不可贮存，必须生理作用，但不可贮存，必须每天摄每天摄取取。 动物性食物中动物性食物中氨基酸氨基酸种类比较齐全；种类比较齐全；植物性食物中缺少人体的某些植物性食物中缺少人体的某些必需氨基必需氨基酸。酸。水、无机盐、维生素、纤维素等与人体健康的维持密切相关。水、无机盐、维生素、纤维素等与人体健康的维持密切相关。水、无机盐、维生素、纤维素等与人体健康的维持密切相关。水、无机盐、维生素、纤维素等与人体健康的维持密切相关。 58