物质和能的获取

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第五章,营,养,物,质,和,能,的,获,取,1,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）,2,3,4,一、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,5,一、,自养营养绿色植物的营养,C,、,H,、,O & N,、,P,、,K etc.,（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,(leaf veins),维管束鞘,(C4,),功能：光合作用、蒸腾作用,6,2,气孔开关的机制和调节,机制：保卫细胞内侧壁厚,.,调节水份：机制,海绵组织细胞间隙中,CO,2,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,CO,2,减少，,H,+,泵出，,K,+,逆向于细胞中积累，气孔张开。夜间则相反。,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。,7,（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？,8,（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,(tap root system),须根系,(fibrous root system),不定根,(adventitious),e.g.,榕树独木成林,9,主根 侧根 不定根,10,(1),根尖,(root tip),：,根冠,(root cup),；,分生区,(meristem zone),；,延长区,(elongation zone),；,根毛区,(root hair zone),。,(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,(Casparian band),：四面或马蹄形加厚。,中柱,(vascular cylinder),：,中柱鞘,(pericycle),、,木质部,、,韧皮部,、,髓,(pith)(,草本,),11,根冠,分生区,伸长区,成熟区,12,(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,离子浓度，,电位差(Ca,2+,SO,4,2-,K,+,NO,3,-,NH,4,+,)。,13,(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,。,14,共质体途经：,共质体,(symplast)：,细胞以胞间连丝相互连接而成为一个整体。,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。,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),15,二、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,16,（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,17,营养素类型,糖；,脂类；,蛋白质；,维生素；,矿物质；,水；,膳食纤维素,18,1.,糖类,主要,能源,（,50%,）；,能源物质：糖；,脂肪；,蛋白质；,有机酸等,19,2.,蛋白质：(,作用),构成细胞的主要成分,氨基酸,（,Amino Acid,）,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,20,3.,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,21,4.,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,22,(1),水溶性维生素：,维生素,C,、,B,P122,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,（接下页）,23,种类,B,1,脚气病（人）、,多发性神经炎,B,2,核黄素,烟酰胺,厚皮症,B,5,泛酸,B,6,吡哆素,B,12,恶性贫血,叶酸,红细胞生长发育,核苷酸合成（细胞分裂）,24,(2),脂溶性维生素,A,、,D,、,E,、,K,P122,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,25,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,Ca,2+,缺乏：,骨骼畸形（佝偻病）；,蛋黄、鱼油；,阳光（紫外线）：固醇类物质,V,D,26,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,27,5.,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,28,（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,29,2 .,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；,30,3.,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？,31,（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,32,1.,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,33,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）,34,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；,35,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,36,37,(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）,38,B.,消化道组成,食道,（自学）,胃,小肠,大肠,直肠,（自学）,肛门,（自学）,39,消化系统,40,41,42,43,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,44,45,46,食物在胃中的消化很不彻底，淀粉只分解为双糖，蛋白只分解为多肽，脂肪尚未触及。,47,48,胃溃疡与胃炎的发病机理,幽门螺旋杆菌,49,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,50,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,5-6 m,最长的部分,长度与食性（草、肉、杂食）的关系,（接下页）,51,52,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,53,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,54,55,2.,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）,56,(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,57,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,（,pH 1.5-2.5,）；,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,58,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,59,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,60,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）,61,(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）,62,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）,63,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,64,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,？,65,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,66,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？,67,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，排泄作用！,胆盐：极性分子（见下）,68,胆盐的乳化作用,胆盐分子,极性分子,亲脂端,固醇类化合物；,与脂肪小滴结合,亲水端,羟基；,外露，分隔脂肪小滴,乳化作用,脂肪,（不溶于水）,脂肪小滴,乳浊液,69,脂肪的消化,乳化的脂肪,消化（,脂酶,的作用）；,脂肪,脂肪酸,+,二酸甘油脂；,脂肪酸,+,一酸甘油脂；,脂肪酸,+,甘油,脂肪酸：极性分子，进一步乳化脂肪,脂肪的吸收,包括甘油、脂肪酸、一酸甘油脂、二酸甘油脂,直接被肠上皮细胞吸收,胞饮作用；,脂肪的去向：,肠上皮细胞内,合成脂肪,毛细血管、毛细淋巴管（乳糜管）,70,核酸酶,核酸,内切酶，,核酸,外切酶；,DAN,、,RNA,核苷酸,71,B.,小肠腺,（及小肠绒毛上皮）,分泌：,肠激（活）酶；,分解蛋白质、淀粉及双糖的酶；,无分解脂肪的酶（胰液含脂酶）,肠激,（活）,酶,（见前述）,激活胰蛋白酶原、胰糜蛋白酶原,分解蛋白质的酶,P132,图,5 - 25,；,P134,图,5 - 26,羧基肽酶、氨基肽酶：,外切酶,二肽酶：专一性、,多种,AAs,的吸收：主动运输,72,分解淀粉、双糖的酶,淀粉酶：淀粉、糖原,双糖（麦芽糖）,蔗糖酶：蔗糖,葡萄糖,+,果糖,乳糖酶：乳糖,萄糖糖,+,半乳糖,麦芽糖酶：麦芽糖,葡萄糖,至此，糖、脂肪、蛋白质充分消化,食物在消化道中的化学消化,P133,，,表,5 - 4,73,3.,食物的吸收,(1),口、咽、食道：,无吸收能力（广告）,(2),胃：,少量水分、酒精（微不足道）,(3),小肠,小肠结构和功能特点,见前述；,小肠吸收的物质,食物消化后的产物；,消化液,（,6-7,升,/,天）,中所含物质,否则：,物质、能量极大浪费；,严重影响内稳态,危及生命,74,吸收方式,被动运输, 扩散、渗透,水、部分无机盐、大部分维生素,小肠绒毛上皮细胞,毛细血管；,主动运输, 耗能,!,部分无机盐、少部分维生素；,单糖，,AAs,，,脂肪酸，甘油，乳化的一酸、二酸甘油脂及脂肪,运输途径,直接进入血液循环；,进入淋巴系统,胸导管,心脏,血循环,75,(4),大肠的吸收作用,（见前述）,水；,无机盐（主要是钠盐）；,某些维生素,76,4.,肝脏,最大腺体、最重要的器官,功能：,(1),分泌胆汁；,(2),调节体液；,(3),合成物质；,(4),排泄；,(5),造血（胚胎时期）；,(6),贮存；,(7),解毒；,(8),吞噬,77,78,79,(1),分泌胆汁,胆汁的作用,（见前述）,(2),调节体液,A.,肝脏血液循环特点,;,B.,肝脏对糖类代谢的调节,;,C.,肝脏对脂类代谢的调节,;,D.,肝脏对,AA,代谢的调节；,E.,肝脏对胆固醇的调节；,80,A.,肝脏血液循环特点,肝门脉系统,P135,图,5 - 27,结构：,动脉,消化道,1,st,毛细血管网,静脉,肝门脉,肝脏,2,nd,毛细血管网,肝静脉,大静脉,心脏,结构特点：,2,个毛细血管网；,功能特点：,2,个毛细血管网的,作用不同,第,1,个：吸收,已消化的物质；,第,2,个：物质交换,调节作用,81,B.,肝脏对糖类代谢的调节,血糖平均值：,0.1,（,0.080.14,）,g / 100 mL,进餐后,肝门脉血糖,（,0.14g,）,肝细胞,糖原,（储存）,肝静脉血糖,（,0.11g,，仅稍高于正常值）,大静脉,（此处血糖低于正常值）,大静脉血糖,（恢复正常）,82,摄食过多的危害,葡萄糖,脂肪,肝脏,（脂肪肝）,脂肪组织,发胖,饥饿时,血糖偏低,糖原,（肝脏）,葡萄糖,血液,血糖,（恢复正常）（可维持,24,小时）,血糖过低的危害,（见前述）,致命,（特别损伤脑细胞）,激素的调节作用,（第十二章,激素）,83,C.,肝脏对脂类代谢的调节,饥饿时,脂肪组织：,脂肪,甘油,+,脂肪酸,甘油,供能；,脂肪酸,供能,84,D.,肝脏对,AA,代谢的调节,调节血液中的,AAs,含量,进餐后：,（,肝门脉）,AAs,储存于肝脏；,饥饿时：,（肝脏）,AAs,血液,蛋白质代谢中的转氨、脱氨作用,转氨：,AAs,的互相转变,脱氨,AAs,葡萄糖,糖原、脂肪,（储存）,能源,（三羧酸循环）,E.,肝脏对胆固醇的调节,（见后）,85,(3),合成物质,血浆蛋白：,血纤维蛋白原、,凝血酶原、,白蛋白,、某些球蛋白,固醇类物质,（胆固醇等）,胆固醇的作用,细胞膜的成分；,固醇类激素的成分；,调节血液胆固醇含量,调节渗透压；,86,肝脏对胆固醇的调节作用,多余胆固醇,血液,胆汁（排泄）；,血液中胆固醇过高的危害,血管硬化；,胆结石,（胆固醇、胆盐、胆汁）,(4),排泄：,胆汁,（胆固醇、胆色素）,（前述）,；,(5),造血器官,:,胚胎时期,产生红细胞；,87,(6),贮存：,糖原、,AAs,、多种维生素、铁蛋白等,；,(7),解毒,有毒分子,（如：蛋白质经细菌分解的产物）,氧化,降毒；,药物,（磺胺类药物）,与乙酰辅酶结合,尿, 排出；,(8),吞噬,:,吞噬细胞,吞噬,衰老的红细胞,88,END,89,