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第五章营养—物质和能的获取●营养方式：生物划分大类群的主要标准之一▲自养营养：绿色植物（光合作用）；某些细菌（化能合成作用）▲异养营养★腐食性（吸收式、渗透式）营养细菌、真菌；某些内寄生动物（原生动物、绦虫等）；（书上提到的疟原虫—实为胞口吞噬摄食）★吞噬（动物式、全动式、掠食性）营养动物（除某些寄生虫）、食虫植物（猪笼草等）一、自养营养—绿色植物的营养二、异养营养（动物的营养）（一）食物和营养素（二）动物对食物的消化（三）人的消化系统一、自养营养——绿色植物的营养C、H、O&N、P、Ketc.（一）二氧化碳的摄取1．叶的结构和功能–结构：表皮组织：气孔，保卫细胞薄壁组织：叶肉，栅栏组织，海绵组织维管组织：叶脉(leafveins),维管束鞘(C4)–功能：光合作用、蒸腾作用2．气孔开关的机制和调节⑴机制：保卫细胞内侧壁厚......⑵调节水份：机制海绵组织细胞间隙中CO2浓度：高则气孔关闭；保卫细胞中淀粉水解，水势降低而吸水，气孔张开；保卫细胞中K+浓度：高则细胞吸水使气孔张开；低则反之。——K+进入细胞是需能的主动运输过程；白天：光合使保卫细胞中CO2减少，H+泵出，K+逆向于细胞中积累，气孔张开。夜间则相反。⑶气孔开关对水分和光合的影响相反，如何解决这一矛盾？最终气孔的开关将由特定环境下的主要矛盾是水分还是光合来决定。（二）对矿物质的需要C,H,O,P,K,N,S,Mg,Ca—必需元素（生物大分子成分或参与离子平衡）Fe,B,Cu,Zn,Mn,Cl,Mo—微量元素（酶、辅酶成分）V,Co,Se,Si,Al,Na,etc.—是否必需？（三）水和矿物质的摄取1.根的结构和功能•功能：吸收（水、无机盐）；固定（于土壤中）；储存（糖类、其他营养物质）；合成（AA、激素、生物碱等有机物）。•根系：直根系(taprootsystem)须根系(fibrousrootsystem)不定根(adventitious)e.g.榕树——独木成林(1)根尖(roottip)：根冠(rootcup)；分生区(meristemzone)；延长区(elongationzone)；根毛区(roothairzone)。(2)初生结构：–表皮(epidermis)：根表一层细胞，根毛；–皮层(cortex)：多层薄壁细胞，排列疏松(时有厚壁、厚角组织)•内皮层(endodermis)：•凯氏带(Casparianband)：四面或马蹄形加厚。–中柱(vascularcylinder)：中柱鞘(pericycle)、木质部、韧皮部、髓(pith)(草本)(3)次生结构：•形成层→次生木质部＋次生韧皮部→中柱鞘•木栓形成层：木栓+栓内层=周皮(次生保护组织)2.根吸收水和矿物质根毛总表面积巨大，利于吸收土壤水分和矿物质。(1)根毛区的吸收主要途径主动运输+表皮细胞表面渗入：膜内外的①离子浓度，②电位差(Ca2+,SO42-,K+,NO3-,NH4+)。(2)共质体途经和质外体途经：•水、矿物质是如何从根表皮细胞到根中部的呢？♣一个可能途径：按浓度梯度或主动运输等方式透过细胞膜而进入中柱的木质部，上行至叶（光合、蒸腾保持水势梯度）——该途径阻力大，速度慢，非主要途径。♣共质体途经：水和无机盐离子在互相连通的共质体中，顺离子的浓度梯度穿过胞间连丝向根的中部运输。共质体(symplast)：细胞以胞间连丝相互连接而成为一个整体。♣质外体(apoplast)途经：比共质体途经重要水渗入根毛和根表皮的细胞壁，在相邻细胞的细胞壁和细胞间隙（非细胞质）中运行(3)菌根(mycorrhizae)二、异养营养（动物的营养）（一）食物和营养素（二）动物对食物的消化（三）人的消化系统（一）食物和营养素●食物的作用▲能源；▲原材料：生长、发育、更新；▲维生素●营养素类型▲糖；▲脂类；▲蛋白质；▲维生素；▲矿物质；▲水；▲膳食纤维素1.糖类主要能源（＞50%）；能源物质：糖；脂肪；蛋白质；有机酸等2.蛋白质：作用●构成细胞的主要成分氨基酸（AminoAcid）—必需、非必需AA；●能源禁食的危害脑唯一的能源—葡萄糖；禁食：细胞内蛋白质、AAs→糖原、葡萄糖（供能）→细胞（身体）损伤3.脂肪●组成：甘油+脂肪酸●必需、非必需脂肪酸●能源P120,表5-2▲特点：浓缩—含水少；高能—糖、蛋白质的2倍略多；消化吸收慢—耐饥▲最经济的储能形式植物种子、果实、根；动物脂肪—抗饥饿、冬眠4.维生素●定义：▲必需；▲量极少；▲自身不能合成；▲从食物中摄取、共生微生物提供●作用：辅酶分子或其一部分；不是供能物质●类型：水溶性维生素；脂溶性维生素(1)水溶性维生素：维生素C、BP122表5-3；图5-14●维生素C（抗坏血酸）▲作用：细胞间质的发育；胶原纤维的产生；▲缺乏：坏血症●维生素B（B族维生素）▲性质：化学结构不同,功能很相似,一类物质▲作用：细胞呼吸▲种类B1—脚气病（人）、多发性神经炎B2—核黄素、烟酰胺—厚皮症B5—泛酸B6—吡哆素B12—恶性贫血叶酸—红细胞生长发育、核苷酸合成（细胞分裂）(2)脂溶性维生素—A、D、E、KP122表5-3；P125图5-15无脊椎动物体内就存在—但无维生素作用●生物体结构、物质两种进化方式▲产生新的器官、物质—执行新功能；▲原有器官、物质改造—赋于新功能举例：脂溶性维生素；呼吸系统：鼻腔、口腔、肺；基因优、缺点：经济、快速；常不完善●维生素A（视黄醛醇）▲功能：上皮细胞（特别视网膜上皮）健康▲缺乏：干眼症；夜盲症（甚至全盲）●维生素D▲功能：促进小肠吸收Ca2+▲缺乏：骨骼畸形（佝偻病）；▲蛋黄、鱼油；▲阳光（紫外线）：固醇类物质→VD●维生素E（生育酚）功能：▲生育能力▲肌肉发育；▲抗氧化—保护细胞膜；●维生素K：功能—血凝；(3)维生素缺乏症的起因●食物中缺乏；●不能吸收；●不能转化为活性分子5.矿物质●定义什么是矿物质？—C、H、O？●类型▲需要量大：Na，Cl，K，P，Mg，Ca▲需要量少：Fe，Mn，I；▲痕量（微量）：Cu，Zn，Mo，Se，Co（二）动物对食物的消化进化趋势:细胞内消化→细胞外消化1.细胞内消化—内吞作用（吞噬作用）●单细胞动物（原生动物）食物泡、溶酶体P126图16-a●小型多细胞动物（海绵、腔肠）●高等动物—内吞（吞噬）作用普遍存在；白细胞、肠上皮等2.过渡类型●腔肠动物P126图16-b细胞内消化为主,细胞外消化为辅；●蜗虫（扁形动物门）P127图5-17▲不完全消化系统;▲细胞外（消化道内）消化为主，细胞内消化为辅；3.细胞外消化—蚯蚓、昆虫、高等动物●完全消化系统;●完全细胞外消化;●消化道产生分化;●机械消化：消化道蠕动；砂囊（蚯蚓）P127图5-18口器（蝗虫）；牙齿（高等动物）4.食物的储存：嗉囊（蚯蚓、昆虫）、胃（高等动物）★储存食物的意义何在？（三）人的消化系统1.消化系统的形态结构2.食物的酶消化（化学消化）3.食物的吸收4.肝脏1.消化系统的形态结构（略讲）P128图5-19(1)口腔(2)消化道(1)口腔（自学为主）●牙齿●舌●唾液腺●吞咽反射●牙齿（自学）P128，图20-2▲功能▲结构▲种类★按位置、功能划分门齿；犬齿；前臼齿；臼齿★按生成时间划分乳牙;永久齿（恒齿）●唾液腺（自学）▲数目：3对P129图20-2腮腺，颌下腺，舌下腺；▲功能湿润口腔、食物，清洁口腔，杀菌，初步消化，散热；●吞咽反射（自学为主）P128图5-21★吞咽与呼吸的矛盾何在？如何产生的？（结合前述“进化方式”）★矛盾如何解决的？—吞咽反射★软颚：上举—封闭鼻腔；★舌：上举—封闭口腔；★喉：上举—会厌软骨封闭气管(2)消化道A.管壁构造—四层（自学）P130图5-23●粘膜层（上皮组织）●粘膜下层（疏松结缔组织）●肌肉层（肌肉组织）●浆膜（上皮组织）B.消化道组成●食道（自学）●胃●小肠●大肠●直肠（自学）●肛门（自学）●胃▲功能★储存食物★消化食物：机械消化：肌肉质囊（压碎、搅拌）化学消化（酶消化）盐酸、胃蛋白酶▲反刍胃：牛、羊P129图5-22骆驼P216图9-13B四个部分★食道末端→特化→前三部分瘤胃共生细菌、原生动物→消化纤维素网胃：作用同上瓣胃：作用同上；骆驼：特化→20-30个水囊★皱胃：真正的胃●小肠（自学为主）▲组成：十二指肠、空肠、回肠▲功能：主要的消化、吸收器官▲消化液：胆汁、胰液、肠液▲形态特点—利于消化和吸收★肌肉发达：蠕动—机械消化;★长：食物停留时间最长人—5-6m,最长的部分；长度与食性（草、肉、杂食）的关系★表面积大人：环状皱褶、绒毛、微绒毛，600倍P130图5-23蚯蚓：肠沟（盲道）P127图5-18B鱼等：幽门盲囊鲨鱼等：螺旋瓣P131图5-24★多种消化液：进入小肠；★小肠绒毛神经丛、毛细血管、淋巴管丰富；★进入小肠的食物多已初步消化为较小的分子●大肠（升结肠、横结肠、降结肠）▲盲肠、阑尾—马、兔：共生微生物（消化纤维素）★盲肠与反刍胃哪个更合理、先进？Why？▲特点：蠕动慢；▲功能★回收水分、无机盐（钠盐）、某些维生素腹泄（细菌、受凉等）；便结（蠕动太慢，多食纤维素食物）★排泄：多余Ca盐、Fe盐★共生菌：提供多种维生素、抑制有害菌2.食物的酶消化（化学消化）(1)唾液消化；(2)食物在胃中的消化；(3)食物在小肠中的消化和吸收(1)唾液消化（自学）●作用小（Why？）●唾液淀粉酶：淀粉、糖原→双糖（麦芽糖）(2)食物在胃中的消化●胃液的成分及作用●胃壁的保护●胃液分泌的调控●胃液的成分及作用▲盐酸▲胃蛋白酶原▲粘液▲凝聚酶▲盐酸：作用★激活胃蛋白酶原（无活性）→胃蛋白酶（结构变化→有活性）；★提供胃蛋白酶需要的酸性环境（pH1.5-2.5）；★使蛋白质变性→易水解；★杀菌；★进入十二指肠后，促进胰液、肠液、胆汁的排放▲胃蛋白酶P132图5-25（肽链）内切酶★只能从肽链内部、某些特定的位置→切断（分解）肽链→多肽；（胃蛋白酶—酪AA、苯丙AA等）★不能从两端将肽链分解为单个的AA▲凝聚酶：使乳中蛋白质凝聚成块—易消化；（非哺乳动物很少有）为何严格讲凝聚酶不是酶？▲粘液：保护作用●胃壁的保护（自学）盐酸、胃蛋白酶为何不侵害胃壁自身？▲胃蛋白酶原—无活性胃腔：胃酸作用胃蛋白酶（激活）▲粘液的保护作用▲粘膜细胞的保护作用：排列紧密、分泌碱性粘液●胃溃疡—原因不明●胃液分泌的调控▲神经诱导（条件反射）—25%▲激素诱导—75%★促胃液素（自学）食物→刺激胃、小肠粘膜细胞→促胃液素→血液→胃壁→促进胃液分泌★肠抑胃素（自学）脂肪→十二指肠→肠抑胃素→血液→胃壁→抑制胃液分泌为何先进食高脂肪食物会降低食欲？什么叫颉抗作用？（不仅指促胃液素与肠抑胃素）(3)小肠中的消化●小肠：最重要的消化、吸收器官（见前述：小肠结构特点）●消化腺：胰脏、小肠腺、小肠绒毛上皮●消化液▲胰脏和胰酶;小肠腺（及小肠绒毛上皮）A.胰脏和胰酶●胰脏的功能；●胰液分泌的控制；●胰液中的酶及其功能●胰脏的功能▲分泌消化液：胰液→胰管→十二指肠；▲分泌激素：胰岛（内分泌腺）（详见第12章）●胰液分泌的控制▲激素调控；▲肠促胰液肽—小肠粘膜细胞分泌酸性食物（胃酸，盐酸）→刺激→小肠粘膜细胞→肠促胰液肽→血液→胰脏→促进胰液分泌●胰液中的酶及其功能消化：淀粉（糖）、脂肪、蛋白质、核酸▲胰淀粉酶；▲胰蛋白酶原、胰糜蛋白酶原；▲羧基肽酶、氨基肽酶；▲脂酶；▲核酸酶▲胰淀粉酶：淀粉、糖原→双糖（麦芽糖）；★比唾液淀粉酶重要得多，Why？▲胰蛋白酶原、胰糜蛋白酶原（无活性）★肠激酶（小肠分泌）的激活作用胰蛋白酶原→胰蛋白酶（有活性）胰糜蛋白酶原→胰糜蛋白酶（有活性）★内切酶P132图5-25胰蛋白酶—赖AA、精AA胰糜蛋白酶—酪、亮、苯丙AA等▲羧基肽酶、氨基肽酶P132图5-25（肽链）外切酶能分别从肽链两端（羧基端、氨基端）顺序将AAs逐个地切（分解）下来什么是内切酶和外切酶？两者作用有和不同？▲脂酶★作用：消化脂肪—需要胆汁帮助★胆汁成分胆固醇：排泄作用！胆色素：红细胞分解产物，排泄作