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第九章营养、代谢与体温调节•第一节食物的营养成分及其生理功能•一、糖类及其主要生理功能•糖类亦称碳水化合物，是人体热量最主要的来源，人体所需热量的60%～65%由糖类供给，人们日常饮食中摄取最多的糖类食物是淀粉。•人体内作为能源的糖主要是糖原和葡萄糖，糖原是糖的贮存形式，在肝脏和肌肉中含量最多，而葡萄糖是糖的运输形式，两者均可氧化而释放能量，每克葡萄糖在体内完全氧化时，可释放能量约17KJ。糖也是组成人体的重要成分之一，约占人体干重的2%。•血糖是指血液中的葡萄糖，其他各种糖类，如果糖、双糖、多糖都只有转化为葡萄糖进入血液之后才能称为血糖。正常人体的血糖浓度处于动态平衡，一旦平衡被破坏，如血糖异常升高，就会出现糖尿病。•血糖中的葡萄糖（血糖）的来源是食物，体内储藏的糖原（肝糖原）再分解和蛋白质、脂肪通过糖异生作用变成葡萄糖。•一般来说，我们体内的糖原储备是有限的，10个小时左右肝糖原就会耗尽。但机体一刻也离不开血糖，特别是脑细胞与血细胞本身没有糖原储备，一旦得不到血糖供应，就会出现脑功能障碍，如表现为瞌睡、头晕等，此时体内的蛋白质和脂肪就会被动员起来补充。二、脂肪及其主要生理功能•1、脂肪是生物体内储存能量的物质并供给能量1克脂肪在体内分解成二氧化碳和水并产生38KJ（9Kcal）能量，比1克蛋白质或1克碳水化合物高一倍多。另外提供必需脂肪酸•2.构成一些重要生理物质，脂肪是生命的物质基础是人体内的三大组成部分(蛋白质、脂肪、碳水化合物)之一。•3.维持体温和保护内脏、缓冲外界压力皮下脂肪可防止体温过多向外散失，减少身体热量散失,维持体温恒定。也可阻止外界热能传导到体内，有维持正常体温的作用。内脏器官周围的脂肪垫有缓冲外力冲击保护内脏的作用。减少内部器官之间的摩擦。•类脂：食物中有一类在理化性质上与脂肪类似的物质，称为类脂，有磷脂和胆固醇磷脂构成细胞膜的类脂层，还有线粒体、高尔基体等细胞内膜的主要成分。胆固醇又是合成胆汁酸、维生素D3和类固醇激素的原料。三、蛋白质及其主要生理功能•（一）蛋白质的营养意义•1.蛋白质是机体组织的重要组成成分，人体中的蛋白质的含量要占体重的16-19%每日约3%的蛋白质参与机体的代谢。2.构成机体内多种具有重要生理作用的物质，如：在代谢过程中，具有催化和调节作用的酶和激素，运输氧气的血红蛋白和免疫作用的抗体，肌肉纤维蛋白，胶原蛋白等3.维持体内的酸碱平衡4.参与机体的能量代谢，人体每日消耗的能量有部分来自蛋白质。•（二）.氮平衡蛋白质在消化道内被分解为氨基酸和小分子短肽，并被吸收，大部分用于合成组织蛋白，以供运动后被损肌肉组织的修复和生长，部分用于合成各种功能蛋白和蛋白质以外的含氮化合物，在一定的时间内，摄入的氮量和排出的氮量之间的关系，就称之为“氮平衡”用以衡量人体蛋白质的需要量和评价人体肌肉蛋白质的状况。•氮平衡有三种情况：•氮平衡:在一定的时间内，摄入的氮量与排出的氮量相等。则表示人体内蛋白质的合成与分解处在平衡状态。•正氮平衡:摄入氮量大于排出氮量，蛋白质的合成大于分解量，运动后被破坏的肌肉纤维就会迅速修复、增长。肌肉处于消减状态。•负氮平衡：摄入的氮量小于排除的氮量，蛋白质的合成小于分解，此时人体的肌肉蛋白为保证机体活动进行分解供能。（三）氨基酸•人体内蛋白质由20余种氨基酸按不同组合构成。人体通过食入蛋白质以获取合成机体蛋白质所需的各种氨基酸。•1.必需氨基酸:人体不能合成或合成速度远不能满足机体的需要,必须从膳食或运动营养品补充,这些氨基酸称为“必需氨基酸”。人体必需氨基酸8种:亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸。•2.非必需氨基酸:非必需氨基酸并非体内蛋白质合成不需要,而是人体内可以合成,当总氮量不足时,体内合成非必需氨基酸会受限制,从而制约人体蛋白蛋的合成。（四）蛋白质的生物价值和互补作用•不同食物来源的蛋白质其营养价值不同，取决于该蛋白质中必需氨基酸的含量与比值。当必需氨基酸的含量与比值接近人体组织蛋白质氨基酸的组成和比值时，其利用率高，营养价值就大。但是有些蛋白质，因一种或几种必需氨基酸的含量过低或过高，比值与人体组织不接近，则利用率低，生物学价值低。若将几种生物学价值较低的食物蛋白质混合食用，则混合后蛋白质的总体生物学价值就能大大提高，这种效果就称蛋白质的互补作用。四、维生素•维生素又名维他命，通俗来讲，即维持生命的元素，是维持人体生命活动必须的一类有机物质，也是保持人体健康的重要活性物质。（一）水溶性维生素•维生素B1，硫胺素。是葡萄糖氧化代谢过程的一种辅酶。在生物体内通常以硫胺焦磷酸盐（TPP）的形式存在。多存在于酵母、谷物、肝脏、大豆、肉类。它的生理功能是能增进食欲，维持神经正常活动等，缺少它会得脚气病、神经性皮炎等•维生素B2，核黄素，主要构成一些氧化还原酶的辅酶，是组织细胞中多种物质氧化过程所必需。多存在于酵母、肝脏、蔬菜、蛋类。人体缺少它易患口腔炎、皮炎、微血管增生症等•维生素PP,包括烟酸和烟酰胺，为辅酶，在生物氧化中起着递氢的作用。糖、脂肪及蛋白质代谢中均需要此类辅酶参加。人体每日需约20毫克。人缺乏此种维生素时，表现为神经营养障碍，初时全身乏力，以后在两手、两颊、左右额及其他裸露部位出现对称性皮炎。•维生素B12，即抗恶性贫血维生素,又称钴胺素,含有金属元素钴，是维生素中唯一含有金属元素的，促进维生素A在肝中的贮存；促进红细胞发育成熟和机体代谢。多存在于肝脏、鱼肉、肉类、蛋类。缺乏维生素B12时会发生恶性贫血•维生素C，抗坏血酸，主要功能是帮助人体完成氧化还原反应，提高人体灭菌能力和解毒能力。维生素C在促进脑细胞结构的坚固、防止脑细胞结构松弛与紧缩方面起着相当大的作用，并能防止输送养料的神经细管堵塞、变细、弛缓。多存在于新鲜蔬菜、水果。缺乏会引起坏血病，抵抗力下降（二）脂溶性维生素•维生素A，抗干眼病维生素，亦称美容维生素，维生素A（包括胡萝卜素）主要是生理功能包括•1.维持视觉•2.促进生长发育••3.维持上皮结构的完整与健全•维生素A可以调节上皮组织细胞的生长，维持上皮组织的正常形态与功能。保持皮肤湿润，防止皮肤黏膜干燥角质化，不易受细菌伤害。••4.加强免疫能力•维生素A有助于维持免疫系统功能正常，能加强对传染病特别是呼吸道感染及寄生虫感染的身体抵抗力；有助于对肺气肿、甲状腺机能亢进症的治疗。•缺乏会引起夜盲症，角膜干燥症，皮肤干燥，脱屑•维生素D，与动物骨骼的钙化有关,故又称为钙化醇。它具有抗佝偻病的作用，在动物的肝、奶及蛋黄中含量较多，尤以鱼肝油含量最丰富。多存在于鱼肝油、蛋黄、乳制品、酵母。缺乏会引起儿童的佝偻病，成人的骨质疏松症•维生素E，生育酚主要有α、β、γ、δ四种，维生素E是人体内优良的抗氧化剂，人体缺少它，男女都不能生育，严重者会患肌肉萎缩症、神经麻木症等。多存在于鸡蛋、肝脏、鱼类、植物油。••维生素K，萘醌类，是一系列萘醌的衍生物的统称，主要有天然的来自植物的维生素K1、来自动物的维生素K2以及人工合成的维生素K3和维生素K4。维生素K和肝脏合成四种凝血因子(凝血酶原、凝血因子Ⅶ，Ⅸ及Ⅹ）密切相关，又被称为凝血维生素。多存在于菠菜、苜蓿、白菜、肝脏。五、无机盐（一）钠、钾、氯（二）钙、镁、磷钙是骨骼、牙齿的重要组成部分。缺钙可导致骨软化病、骨质疏松症等，镁是维持骨细胞结构和功能所必需的元素。磷是构成骨骼及牙齿的重要组成部分。•（三）铁•铁是人体内含量最多的元素，铁与人体的生命及其健康有密切的关系。缺铁会导致缺铁性贫血、免疫力下降。•（四）碘是甲状腺激素的组成部分。缺碘会导致呆小症、儿童及成人甲状腺肿、甲状腺功能亢进等。（五）微量元素第二节能量代谢•能量代谢:•指体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移、贮存和利用。•一、能量的来源与利用•(一)能量来源•1.糖:主要(70％以上)•脑组织所需能量则完全来源于糖的有氧氧化。缺氧和血糖水平过低，均可导致意识障碍、昏迷以及抽搐。•2.脂肪：次之(30％)•3.蛋白质：很少(长期饥饿或极度消耗时，才成为主要能量来源)。（二）、ATP与能量代谢能源物质释放的能量有50%转化为热能，其余以自由能形式贮存于ATP中。除骨骼肌运动时所完成的机械外功，其余的自由能最终也转变为热能。二、能量代谢的测定原理与方法(一)能量代谢测定的基本原理机体的能量代谢也遵循“能量守恒定律”因此，测定机体在单位时间内发散的总热量或所消耗的食物量，可测算出整个机体在单位时间内能量代谢的量，即能量代谢率。（二）、能量代谢的测定方法1.直接测热法：直接测量从机体体表、呼出气、尿液和粪便排出的总热量。如果不做外功，该热量就是机体代谢的全部热量。2.间接测热法：测定被试者单位时间内O2耗量和CO2产生量,计算出呼吸商,再从表中查出在该呼吸商时的氧热价,再乘以单位时间内O2耗量间接测热法原理：是利用“定比定律”，测算出一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少，再计算出它们所释放出的热量。为此，必须先了解与其相关的几个概念：食物的热价、氧热价和呼吸商。（一）.食物的热价:1ｇ食物在氧化时所释放出来的热量，称为食物的热价。物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量。生物热价：指在体内氧化时所产生的热量。糖与脂肪：物理热价＝生理热价蛋白质：物理热价＞生理热价（∵蛋白质在体内不能被彻底氧化分解，有一部分以尿素的形式由尿中排泄）。（二）.氧热价：某种食物氧化时,每消耗1L氧所产生的热量称为该种食物的氧热价。三、影响能量代谢的因素(一)肌肉活动肌肉活动对能量代谢的影响最大。表7-3机体不同状态时的能量代谢率───────────────状态产热量(KJ/m2.min)───────────────躺卧2.73开会3.40擦窗子8.30洗衣9.89扫地11.37打排球17.05打篮球24.22踢足球24.98持重机枪跃进42.39───────────────(二)精神活动人在平静地思考问题时，能量代谢受到的影响不大，其产热量一般不超过4%。但精神处于紧张状态(烦躁、恐惧、情绪激动等)时，由于会导致无意识的肌肉紧张性增强、交感神经兴奋及促进代谢的内分泌激素释放增多等原因，产热量可显著增加。(三)食物的特殊动力效应人进食后一段时间内(从进食后1h开始,持续7～8h),即使同样处于安静状态,但产热量却比进食前有所增加，这些“额外”热量是由进食引起的。食物能使机体产生“额外”热量的现象称为食物的特殊动力效应。各种营养物质的食物特殊动力效应不同，进食蛋白质时产热量增加30％，混合性食物增加10％，糖和脂肪增加4～6％。(四)环境温度1.人体安静时的能量代谢,在20～30℃的环境中较为稳定。2.环境温度超过30℃，能量代谢率增加。3.当环境温度低于20℃时，随着温度的不断下降，机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，同时增加能量代谢率。四、基础代谢(一)概念1.基础代谢：机体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢。基础状态：①清晨空腹，即禁食12～14h，以排除食物特殊动力效应的影响。②平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响。③清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响。④室温20-25℃，排除环境温度的影响。2.基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢。(二)BMR的测定和正常值1.BMR的测定:(通常采用简易法)①把基础状态下的呼吸商定为0.82、氧热价为20.20KJ。②测出1h内(测6min的耗氧量×10)的耗氧量。③测出体表面积。④按下面公式计算出BMR实测值：BMR实测值＝20.195×耗氧量/体表面积⑤对照表7-4的BMR平均值,按下面公式计算出BMR相对值：BMR相对值＝BMR实测值-BMR平均值BMR平均值2.BMR正常值：＝±10％～±15％＞±20％→可能是病态甲亢：+25％～+80%；甲减：-20%～-40%发烧：体温每升高1℃，BMR升高13%.×100%第二节体温调节概念：指身体深部的平均温度，即体核温度。意义：体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活动正常进行的必需条件。体温过高、过低都会