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第四章 代谢与平衡
食物与能量
1.食物中的营养素主要有水、无机盐、糖类、蛋白质、脂肪、维生素和膳食纤维等七大类
糖类、脂肪和蛋白质等有机物都能为人体提供能量
2.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，用小刀尽量切碎。
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
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。
3.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，同等质量的蛋白质、糖类和脂肪在体内完全氧化所释放的能量脂肪>蛋白质=糖类
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。
营养素的作用
1.水：水不能提供能量，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。不能提供能量
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%以上，蛋白质是构成人体细胞的基本物质，处在长身体时期的青少年需要更多。蛋白质还可以为生命活动提供能量。在肉类、禽蛋、鱼虾、乳制品和大豆等食物的含量较高
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：主要由纤维素组成，不能被人体消化吸收的物质,主要来自于植物性食物。膳食纤维可以刺激消化腺分泌消化液，促进肠道的蠕动，有利于及时排便等。
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，参与人体内许多重要的生理活动
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
平 衡 膳 食
平衡膳食的定义:人的健康饮食要求食物种类尽量多些、数量适当、营养物质之间的比例合理，并且与身体消耗的营养物质保持相对平衡。
消化系统的组成
人体的消化系统是由消化道和消化腺组成。
1.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。
牙：牙是重要器官，可咬切和磨碎食物。幼儿时长出的一组牙称为乳牙，共有 20 颗。约 6 岁起，乳牙逐渐脱落，换上恒牙，共 32 颗， 一般恒牙脱落就不会再长出来
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.
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。
2.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。
其中胰液、胆汁、肠液流入小肠，胃液流入胃部
3.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，可以增加食物的停留时间；小肠内表面有许多皱襞，有微小凸起叫小肠绒毛（增大内表面积），小肠绒毛壁只有一层上皮细胞，增加消化和吸收的面积；绒毛内分布着丰富的毛细血管和淋巴管，有利于营养物质的吸收和运输；小肠壁上还有丰富的肠腺，能分泌多种消化液。肠壁含有平滑肌层，能使小肠蠕动，促进消化。
★小肠中与消化有关的结构：①小肠很长，约5~6m和很多皱襞；②小肠内有多种消化酶；
★小肠中与吸收有关的结构: ①小肠很长，约5~6m和很多皱襞；②小肠绒毛壁有一层上皮细胞构成，内有丰富的毛细血管网；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。
食物的消化与吸收
人体将食物中的大分子物质分解成能被身体利用的小分子物质的过程叫做消化
当食物消化后，营养物质通过消化道管壁进入循环系统的过程叫做吸收
①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、胆汁的乳化等。
②化学消化：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
营养物质的消化与吸收
淀粉、蛋白质和脂肪等大分子物质可在小肠内得到充分的消化，分别形成葡萄糖、氨基酸及甘油和脂肪酸等小分子营养物质，人体可吸收的大多数营养物质也是通过小肠壁被吸收的。小肠是食物消化和吸收的主要场所
未被小肠消化和吸收的食物残渣最后进入大肠，人类的大肠没有重要的消化功能，主要是吸收少量的水分、无机盐和维生素，最后形成粪便经肛门排出体外，即排遗
营养吸收的位置：
人的消化系统主要具有三大功能：①将食物中的大分子物质分解成能被机体利用的小分子化合物；②将这些小分子化合物吸收到血液中；③将消化后产生的食物残渣排出体外。
酶的催化作用
酶：由生物体细胞合成，大多数酶是蛋白质。
酶的性质：①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。②专一性：一种酶只能催化某种或者某一类化学反应。③多样性：酶有很多种
探究影响酶催化作用的因素
实验原理：①唾液淀粉酶能催化淀粉分解；②碘液能使淀粉变蓝
试剂加入的顺序
结论：PH对酶的活性有影响
酶的催化作用易受到温度、酸碱度等外界因素的影响，而且不同的酶所需的最适外界条件往往有所不同
注意事项：
①为什么需将试管放入盛有37℃水浴中加热？唾液淀粉酶消化作用的最适宜温度为37℃左右。
②设置B试管的目的是什么？对照
③在探究温度对酶活性的影响实验中，要先将含淀粉的试管置于不同的温度一段时间，再加同温度的唾液淀粉酶（若常温下将淀粉和酶混合再置于不同温度后实验，因为酶具有高效性，会立即催化反应，会使实验结果不准确）
血 液
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。
血浆：淡黄色半透明液体。由水、蛋白质、葡萄糖、无机盐等组成主要运载血细胞，运输养料和体内代谢出的废物。
观察血细胞
把血滴推成一层均匀的薄膜
血细胞的结构与特点：
在显微镜下，最容易找到的是数量最多的红细胞。
人体内具有造血功能的红骨髓担负着血细胞的再生任务
血液具有输送氧气、二氧化碳、各种营养物质及代谢产物的功能，还能起到防御保护和调节体温等作用。
心脏和血管
1.心脏外形像桃子，大小与本人的拳头相似，主要由心肌构成，通过不停地搏动，推动血液在心
脏和血管中沿着固定的方向不间断地流动
2.当左、右心房收缩，左、右心室舒张时，会将心房的血液压入心室，而心房和心室间的瓣膜（房室瓣）会防止血液倒流回心房，如图 4-23 所示。
当左、右心室收缩，左、右心房舒张时，左心室便会把血液压入主动脉输 送到身体各部分，右心室则将血液压入肺动脉送往肺部，如图 4-24 所示。
心室与动脉间的瓣膜（动脉瓣）会防止血液倒流回心室。
心脏收缩后能得到充分时间的舒张，有利于血液流回心脏，也有利于心脏持久地工作
3.人体的血管分为动脉、静脉和毛细血管 3 种
（1）动脉血管：管腔较小，管壁较厚、弹性大；血流速度快。
（2）静脉血管：管腔较大，管壁较薄，弹性小；血流速度慢；大静脉管腔内有静脉瓣，防止血液倒流。
（3）毛细血管：数量大，分布广；管壁薄，只有一层上皮细胞构成；管腔小，只允许红细胞单行通过。
血液流动方向：动脉血管→毛细血管→静脉血管
4.观察小金鱼尾鳍内的血液流动
用低倍显微镜观察鱼尾毛细血管内血液流动的情况
血 液 循 环
1.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，可分为体循环和肺循环两部分。
含氧量高的血呈鲜红色，称为动脉血；含氧量较低的血呈暗红色，称为静脉血。
（1）体循环：左心室→主动脉→全身毛细血管→上下腔静脉→右心房
（2）肺循环：右心室→肺动脉→肺部毛细血管→肺静脉→左心房
【注意】：肺静脉里流的是动脉血，肺动脉里流的是静脉血
血液循环的主要功能是不断地将氧气、营养物质和激素等运送到全身各个组织器官，并将各个组织器官产生的二氧化碳和其他代谢废物运送到肾脏等排泄器官并排出体外，以保证机体各项生理活动的正常进行。
药物问题：
a.药物静脉注射到肺，经过心脏1次，肺1次；
b.药物静脉注射到全身：经过心脏2次，肺1次
急救问题：
a. 动脉出血，近心端止血
b. 静脉出血，远心端出血
c. 被蛇咬：扎在近心端，防止毒素随血液流入心脏
2.中医在诊断疾病时常把手指按放在病人腕部的桡动脉处触摸脉搏，根据“ 脉相 ”来诊断疾病
当心脏收缩时，动脉血压达到的最高值叫做收缩压。心脏舒张时，动脉血压下降到的最低值叫做舒张
压。16 ／ 10.7 千帕，表示收缩压 16 千帕，舒张压 10.7 千帕。若一个人的收缩压经常超过 18 千帕或舒张压经常超过 12 千帕（90 mmHg），则可能是高血压。若一个人的收缩压经常低于 12 千帕，则认为是低血压。
血型与输血
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）。（血清是指血液凝固后，在血浆中除去纤维蛋白原后分离出的淡黄色透明液体。）
当含有 A 凝集原的红细胞与含抗 A 凝集素的血清相遇时，就会发生凝集反应。这些红细胞凝集成团，导致血管堵塞。
输血原则：原则上应输同型血，若无同型血，必须先进行交叉配血实验，交叉配血试验主要考虑供血者的红细胞上凝集原是否会和受血者血清中的凝集素发生凝集作用，根据上述原则，可依据下表进行输血，但必须少而慢（A型血万能供血者；AB型血万能受血者）
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。
有 氧 呼 吸
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。
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。
有氧呼吸文字表达式 ：葡萄糖 + 氧气 二氧化碳 + 水 + 能量（大量）
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。
无 氧 呼 吸
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。
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。
动物无氧呼吸文字表达式 ：
植物无氧呼吸文字表达式 ：
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。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。
酵母菌酿酒
葡萄酒的酿制过程是：葡萄果汁+白糖+酵母菌放入发酵罐，先通气使酵母菌进行有氧呼吸，产生大量的能量，从而大量繁殖；然后使发酵罐密闭，使酵母菌进行无氧呼吸 获得葡萄酒。
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，蝗虫用器官呼吸
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
营养物质的利用
去处 代谢终产物
葡萄糖 （被吸收后） ①直接被组织细胞用以氧化供能②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 二氧化碳和水
脂肪 （被吸收后） ①可被组织细胞利用②由血液运输到脂肪组织贮存起来 二氧化碳和水
蛋白质 （被吸收后） ①重新合成人体所特有的蛋白质②氧化分解供能③合成糖类和脂肪 氧化碳和水以及含氮废物（比如尿素）
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
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.泌尿系统
组成：由肾脏、输尿管、膀胱和尿道组成。
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。每个肾大约有100万以上个肾单位。
尿液的形成
(1) 肾小球的滤过作用：
血液流经肾小球时，血液除血细胞和大分子蛋白质外的其他物质均可通过滤过作用进入肾小囊形成原尿。
(2) 肾小管的重吸收作用：
原尿经过肾小管时，其中对人体有用的物质，如大部分水、部分无机盐、全部葡萄糖和氨基酸等，经肾小管的重吸收作用进入肾小管外的毛细血管重新回到血液中。
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。
成分对比
排尿的意义
（1）排出代谢废物 （2）调节水和无机盐的平衡，维持组织细胞的正常生理功能。
常见的尿液疾病
尿液中有血细胞（血尿）------肾小球
尿液中有大分子蛋白质（蛋白尿）------肾小球
尿液中有葡萄糖（糖尿）------肾小管
尿毒症：慢性肾衰竭，肾功能不可逆的退化
尿液发黄除与食物有关外，主要与尿色素浓度有关
人工肾， 肾透析
类似肾单位，只有滤过作用（无重吸收）
透析液的成分：水、无机盐（略小于0.9%）、葡萄糖（与体内血糖浓度相等）
水 盐 平 衡
肾脏对体内的水和盐的浓度具有一定的调节能力
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
酵母菌的代谢类型：兼性厌氧型

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