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第四章《代谢与平衡》知识梳理
第1节 食物与营养
一.食物与能量
1.七大营养素：水，无机盐，糖类，蛋白质，脂肪，维生素以及膳食纤维
2.供能的营养素：糖类，脂肪，蛋白质
3.探究不同食物所含能量多少
①分别燃烧等质量的干燥花生仁，牛肉干，大米
②试管中加入等质量等温度的水，注意挡风比较水温升高多少
③结论：花生仁、大米、牛肉干分别富含脂肪、糖类和蛋白质。通过实验可知，富含脂肪的花生仁所含的能量最多。
有机物的氧化：糖类在体内完全氧化和在体外完全燃烧释放的热量是一样的，1克糖类可释放16.8千焦的热量，同理的脂肪和蛋白质体内氧化和体外完全燃烧也相同，但是等质量的脂肪完全氧化分解释放的热量更多
由于不同食物所含的营养素种类和比例不同，它们所含的能量往往不同。
二.营养素的作用
1.水：水虽然不能提供能量，但它是人体不可缺少的重要物质。水是构成细胞的主要成分，各种生物化学反应只有在水溶液中才能进行，并且体内的养分和废物必须溶解在水中才能进行运输。
2.无机盐：食物中含有很多种无机盐，其中包括钙、铁、碘、钠和磷等元素。他们不能提供能量，却是人体维持正常生理活动所必须的营养物质。
成分 作用 缺乏症状 食物来源
钙 构成骨骼和牙齿的重要成分 佝偻病、骨质疏松症 蔬菜、奶类、豆类
磷 构成骨骼和牙齿的重要成分 厌食、贫血、肌无力等 瘦肉、鱼、奶类、豆类等
铁 构成血红蛋白的重要原料 缺铁性贫血 动物肝脏、瘦肉、蛋黄等
碘 甲状腺激素的重要组成成分 地方性甲状腺肿、幼儿呆小症 海产品、菠菜、芹菜等
锌 体内多种酶的组成成分 生长发育不良、味觉发生障碍 肉类、鱼、蛋等
3.糖类：包括淀粉、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等，在大米、小麦、马铃薯和玉米食物中含量较多，是人体所需能量的主要来源
4.蛋白质：是细胞生长及组织修复的主要原料，占人体干重的50%与，蛋白质是构成人体细胞的基本物质，可以说没有蛋白质就没有生命.
5.脂肪：是生物体内贮藏能量的主要物质。只有当人体内的糖类氧化分解不足以提供人体必需的能量时，才会分解脂肪提供能量，在植物油、动物油、核桃和花生等食物中，脂肪含量较高。
6.膳食纤维：主要是由纤维素组成，是一类不能被人体消化吸收的物质主要来自于植物性食物。
7.维生素：种类很多，除维生素D以外，其他维生素都不能自己合成，必须从食物中获取。维生素不能提供能量，但他参与人体内许多重要的生理活动，对保持人的健康作用极大。
常见的维生素
种类 作用 缺乏症状 食物来源
维生素A 促进人体的正常发育，增强抵抗力，维持人的正常视觉 皮肤干燥、夜盲症、干眼症等 肝脏、鱼肝油、胡萝卜、玉米等
维生素B1 维持人体正常的新陈代谢和神经系统正常的生理功能 神经炎、脚气病、消化不良、食欲不振等 谷物的种皮、动物的肾脏等
维生素C 维持正常的新陈代谢，增强抵抗力 坏血病、抵抗力下降等 新鲜蔬菜、水果等
维生素D 促进钙、磷的吸收和骨骼的发育 佝偻病、骨质疏松症等 鱼肝油、蛋黄、肝脏等
第2节 食物的消化与吸收
一.消化系统的组成：
1.人体要通过消化系统才能利用食物中的各种营养素。人体的消化系统是由消化道和消化腺组成。
2.消化道：是一条中通的管道，从上到下有口腔、咽、食管、胃、小肠、大肠和肛门，主要是能进行食物的消化和吸收。
消 化 道 口腔 牙齿咀嚼食物，舌搅拌食物
咽 食物的通路
食道 能蠕动，将食物推入胃里
胃 通过蠕动搅磨食物，使食物和胃液充分混合
小肠 通过蠕动，促进消化、吸收营养物质，并将剩余物质推入大肠
大肠 通过蠕动，将食物残渣推向肛门，粪便通过肛门排出体外
3.消化腺：消化道外的唾液腺、肝脏、胰腺和消化道壁上的胃腺和肠腺，主要功能是分泌消化液，参与食物的消化。
4.牙：牙是人体口腔内取食和消化的重要器官，可咬切和磨碎食物。
5.牙的结构：牙本质组成了牙的主体结构，牙本质内部有一腔隙，内含牙髓，牙髓由小血管和神经组成。牙本质的外侧被牙釉质包饶，牙釉质是人体最坚硬的结构.
6.龋齿：俗称蛀牙，形成过程是：食物残留在牙面上，牙釉质受到破坏，随后牙本质受到破坏，最后是牙髓受到破坏，它是青少年中发病率很高的牙病。
消化道与消化腺的结构与功能：
①胃是消化道中最膨大的部分,胃的内表面有许多皱襞，其中有许多胃腺，能够分泌胃液。胃液具有杀菌、消化和保护胃壁的作用。
②小肠长约5-6米，是消化系统中最长的部分，小肠的起始部分是十二指肠，小肠内表面有许多皱襞，有微小凸起叫小肠绒毛，小肠绒毛壁只有一层上皮细胞
③肝脏是人体最大消化腺，分泌的胆汁流入胆囊浓缩和贮存。成年人每天分泌的胆汁约有一升。胰腺分泌胰液帮助消化，进食后，胆汁和胰液经胆总管和胰管流入十二指肠帮助消化
二.食物的消化与吸收：
1.消化的定义：人体将食物的大分子物质分解成能够被人体吸收的小分子物质的过程
2.物理消化：物理消化过程中食物被软化和细化，如口腔中被切割、研磨成小碎块，胃肠的蠕动等。
3.化学消化：食物中的大分子物质经过消化液作用后分解成能被机体吸收利用的小分子物质，即营养物质
4.淀粉、脂肪和蛋白质的消化过程：
5.小肠适于消化吸收的结构特点：
（1）人体消化道最长部分，小肠长5~6米。
（2）皱襞和绒毛大大增加了小肠内表面积。
（3）小肠中有多种消化液。
（4）丰富的毛细血管和毛细淋巴管且它们的管壁很薄，只由一层细胞构成，有利于营养物质吸收。
6.营养吸收的位置：
五.酶的催化作用：
1.酶：由生物体细胞合成，大多数酶是蛋白质。消化液中含有的酶叫消化酶，消化酶的种类有很多，一般根据其来源和催化的物质所命名。
2.探究馒头在口腔中的变化实验
3.酶的性质：不同的酶催化体内不同的化学反应。
酶具有高效性：可以使体内的化学反应迅速进行，保证各项生命活动的正常进行。
酶具有专一性：一种酶只能催化某种或者某一类化学反应。
4.消化液中的消化酶及作用：
（1）唾液：唾液淀粉酶，初步分解淀粉变成麦芽糖
（2）胃液：胃蛋白酶，初步消化蛋白质变成多肽
（3）胆汁：不含消化酶，乳化脂肪使其变成小分子脂肪微粒
（4）胰液与肠液：含有多种消化酶，彻底分解淀粉，脂肪，蛋白质
第3节 体内物质的运输
一.血液的成分：
1.血液的功能：经消化系统吸收的营养物质是通过血液和淋巴循环流向全身。成年人的血液总量约为体重的7%~8%。
2.血液的组成：如果在装有新鲜血液的试管中加入抗凝血剂，并静置一段时间，血液就会分层上下两层：上层是透明、淡黄色的液体，叫做血浆，下层则是呈暗红色的血细胞。
3.血浆：
①形态：淡黄色半透明液体。
②组成：水、蛋白质、葡萄糖、无机盐等。
③功能：运载血细胞，运输养料和体内代谢出的废物。
4.血细胞的结构与特点：
二.血型与输血：
1.输血的前提：人的血量必须保持相对稳定，才能保证机体生理活动的正常进行。一个人大量失血时，就需要通过输血来补充血量。但输血前必须先检验献血者和受血者的血型。如果他们血型不相符，红细胞可能会凝集到一起。
2.凝集原和凝集素：红细胞膜上存在着叫凝集原的蛋白质类物质（决定血型的物质），而血清中含有与之对应的特异性蛋白质类物质，称为凝集素（可与对应的凝集原发生凝集）
【不同血型与血清的凝集状态】
3.输血原则：原则上应输同型血，若无同型血，不得已要进行异型血输血时，必须先进行交叉配血实验，观察供血者血细胞与受血者血浆是否会发生凝集，根据上述原则，可依据下表进行输血，但必须少而慢
4.无偿献血：我国实行无偿献血制度，提倡18～55周岁的健康公民自愿献血。健康成年人每次献血200～300毫升是不会影响健康的，作为一个健康的公民，应当积极参加无偿献血，为挽救他人的生命奉献爱心。
三.血管与动静脉血：
1.人的血管分为动脉、静脉、毛细血管三种。动脉分流，静脉合流
2.动脉:把血液运送到全身各处的血管
(1)特点：管壁较厚、弹性大，管内血流速度快。
(2)分布：一般分布较深处，也有较浅处。如颈部与腕部的动脉。
3.静脉:把血液运回心脏的血管
（1）特点：管壁较薄 、弹性小 ，管内血流速度慢。分布有较深处、也有较浅处。
（2）作用：将血液送回心脏的血管。通常静脉内含有防止血液倒流的静脉瓣。
4.毛细血管:连通于最小的动脉与静脉之间的血管，数量最大，分布最广，管壁非常薄，管腔最小，血流速度最慢。红细胞单行通过毛细血管。血液通过毛细血管与组织细胞之间进行物质交换。
5.动静脉血:含氧量高的为动脉血，含氧量低的为静脉血
四.心脏及其结构：
1.整体结构：上房下室，左右互倒
心室：将血液从心脏泵出
心房：血液从身体回流回的地方，血液可流向心脏
主动脉：连接左心室，将血液泵到全身各处
肺动脉：连接右心室，将血液泵到肺部
上腔和下腔静脉：将全身的血液回流至心脏（肺部除外）
肺静脉：将肺部的血液回流至心脏
（7）房室瓣：位于心房和心室之间的瓣膜（只能向心室开）
（8）动脉瓣：位于心室与动脉之间的瓣膜（只能向动脉开）
2.心脏的工作原理
3.心脏收缩舒张一次的时间是不同的，这样有充分的时间舒张，有利于血液流回心脏，也有利于心脏持久的工作。
五.血液循环：
1.定义：血液在由心脏和全部血管组成的封闭管道中，按一定方向周而复始地流动，叫做血液循环。血液在一次完整的循环过程中要流经心脏两次，分为体循环和肺循环两部分
2.体循环
路径：左心室→主动脉→各级动脉→全身毛细血管网→各级静脉→上、下腔静脉→右心房。
影响：动脉血变成了静脉血(含氧较少颜色暗红)。
3.肺循环
路径：右心室→肺动脉→肺部的毛细血管网→肺静脉→左心房。
影响：静脉血变成了动脉血(含氧较多颜色鲜红)。
第4节 能量的获得
一.有氧呼吸：
1.呼吸作用：细胞内氧化分解糖类、蛋白质、脂肪等有机物，并释放出能量的过程。
2.有氧呼吸：在氧气的参与下，有机物的分解较为彻底，并释放出较多的能量的呼吸作用方式，大多数生物均以有氧呼吸作为呼吸作用的主要方式，无氧呼吸只是作为一种暂时补充，它释放的能量比有氧呼吸要少得多。
3.呼吸运动与呼吸作用：
4.有氧呼吸文字表达式 ：葡萄糖 + 氧气 二氧化碳 + 水 + 能量（大量）
5.糖类是人体最主要的能量来源：在一般情况下，人体每天进行各种生理活动所需的能量大多来源于糖类，也有一部分来源于脂肪，极少数来源于蛋白质。
二.无氧呼吸：
1.无氧呼吸：指在无氧条件下，通过酶的作用，细胞把糖类等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放少量能量的过程。
2.剧烈运动时，肌肉细胞急需大量的能量，但仅靠呼吸运动和血液循环不能满足肌肉组织对氧的需求，所以细胞就会进行无氧呼吸。
3.动物无氧呼吸文字表达式 ：葡萄糖乳酸 + 能量（少量）
4.植物无氧呼吸文字表达式 ：葡萄糖酒精 + 二氧化碳+能量（少量）
4.微生物获得能量的方式：微生物获得的能量有有氧呼吸、无氧呼吸两种呼吸类型。其中微生物的无氧呼吸被称为发酵（如下图）。如酵母菌在有氧的情况下进行有氧呼吸，在无氧的情况下则进行无氧呼吸。
三.多样的呼吸器官：
1.低等无脊椎动物如草履虫、变形虫等，大多数没有专门的呼吸器官，它们只靠体表与外界环境进行气体交换。
2.较为高等的无脊椎动物开始，已经出现了专门用于呼吸的器官，如对虾用腮呼吸，蝗虫用气管 呼吸
3.鱼类使用腮进行呼吸
4.两栖动物使用肺呼吸，皮肤辅助呼吸
5.爬行类、鸟类和哺乳类使用肺呼吸，鸟类使用气囊辅助呼吸
四.营养物质的利用：
1.糖类的代谢：吸收到体内的葡萄糖，一部分直接被组织细胞用以氧化供能，多余的部分会在肝脏或肌肉等组织细胞中合成糖元或在体内转变为脂肪，作为能源物质储备着。（如图是血糖的转化）
2.糖元：是由多个葡萄糖分子结 合在一起形成的 多糖化合物。
3.血糖：血浆中的葡萄糖，血糖含量通常情况下保持相对稳定，质量分数为0.1%。
4.糖类的代谢终产物：二氧化碳和水。
5.脂肪的代谢终产物：二氧化碳和水。
6.蛋白质的代谢终产物：二氧化碳和水以及含氮废物（比如尿素）。
7.糖类、脂肪、蛋白质之间的转化：
8.人体每天都需要大量氧气来氧化分解各种营养物质，以产生足够的能量，维持生命活动： 获得的能量 = 消耗的能量 + 贮存的能量
第5节 体内物质的动态平衡
一、泌尿系统：
1.排泄：人体将体内所产生的代谢终产物排出体外的过程。
2.排泄的三种方式：
（1）排尿：排出绝大部分代谢终产物包括尿素、尿酸和多余的水、无机盐；
（2）排汗：排出一部分水、少量无机盐、尿素；
（3）呼吸：排出二氧化碳和少量水分。
【注意】排便的过程属于排异，食物残渣一直在消化道内，属于体外。
3.泌尿系统
（1）组成：由肾脏、输尿管、膀胱和尿道组成。
（2）功能：肾脏——形成尿液； 输尿管——输送尿液；
膀胱——暂时贮存尿液； 尿道——排出尿液。
4.肾脏：肾脏是人体最主要的排泄器官，位于人腰后部脊柱两侧，左右各一个。每个肾脏由肾实质和肾盂组成。肾实质由外到内分为皮质和髓质。肾脏的基本结构和功能单位是肾单位，每个肾大约有100万以上个肾单位。肾单位主要由肾小体和肾小管组成，其中肾小体是由肾小球和肾小囊组成。
5.尿液的形成：肾脏就像一部过滤机，当血液流经肾脏时，通过一个个微小的 “过滤器”——肾单位进行工作。血液流经肾单位，通过肾小球的滤过作用，在肾小囊腔形成原尿；原尿流经肾小管时通过重吸收作用，形成尿液，由收集管收集进入肾盂。原尿与血浆相比，除缺少大分子的蛋白质外，其余的成分如水、葡萄糖、无机盐、尿素等物质完全相同；尿液与原尿相比，除缺少葡萄糖和小分子的蛋白质外，水、无机盐、尿素所含比例增多。
6.人工肾
（1）当人的肾功能发生某些障碍，不能及时将溶于水中的尿素等代谢废物排出时，人体就会中毒，甚至死亡。人工肾是一种替代肾脏功能的机器，其主体结构是一个透析器。血液透析时，用插管将病人的血液引入透析器，经透析后，再将净化的血液送回病人的静脉中，达到帮助人体排出尿素等废物的目的。
二、水盐平衡：
1.原因：人体细胞周围的液体--细胞外液，含有一定量的无机盐，而且它们的含量必须保持相对稳定，细胞才能正常生活。
1.如何维持水盐平衡：盐浓度低可以多排水少排盐，盐浓度高可以多排盐少排水
（1）水的获取：来自饮水；来自食物；来自物质代谢。
（2）水的排出：由肺排出（呼吸）；由皮肤排出（排汗）；由肾排出（排尿）；
由大肠排出（排便）。
盐的获取：来自食物
（4）盐的排出：由皮肤排出（排汗）；主要是由肾排出（排尿）；
（5）排泄的三种途径：
①皮肤以汗液的形式排出一部分水、少量尿素和少量无机盐；
②呼吸系统以气体的形式排出二氧化碳和少量的水；
③泌尿系统以尿液的形式排出大部分的水、无机盐及尿素、尿酸。
三、代谢的多样性：
1.代谢：人体与外界环境物质和能量的交换。
2.代谢的类型：
（1）同化作用：指的是生物会不断的从外界吸收营养物质，合成新的自身组成的物质，并贮存能量的过程，例如植物的光合作用，人体对食物的消化和吸收的过程都是同化作用。
（2）异化作用：指的是生物体不断的氧化分解自身组成物质，释放能量，不断排出代谢废物的过程。如呼吸作用是生物异化作用的主要方式。
（3）自养和异养：按照同化方式的不同分为两种，
自养：可自身利用无机物合成制造有机物来获得营养的生物（如光合作用的植物）
异养：需要通过摄取现成的有机物获得营养，不能直接把无机物合成有机物

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