人体营养的生理学基础.ppt

第二章人体营养的生理学基础第一节呼吸生理,呼吸（respiration）：机体与环境之间的气体交换过程。一、呼吸过程：三个连续的环节：1、外呼吸：指外界环境与血液在肺部实现的气体交换，包括肺通气（肺泡与外界的气体交换）和肺换气（肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换）两个过程。2、气体运输：指肺循环毛细血管与体循环毛细血管间的气体运输过程。3、内呼吸：指细胞通过组织液与血液之间的气体交换。,呼吸过程的三个环节,二、O2的运输1、O2与血红蛋白（Hb）的结合O2与血红蛋白（Hb）结合形成氧合血红蛋白（HbO2）。是疏松的氧合，而不是氧化。它的特点是：能迅速结合，也能迅速解离，不需要酶的催化，结合或解离，取决于血液中氧的分压。这一过程可用下式表示：O2分压高时（肺）Hb+O2HbO2O2分压低时（组织）,几个概念：血红蛋白的氧容量(oxygencapacity)：每100mL血液中的血红蛋白能结合O2的最大量。健康成人的Hb量平均为15g，每克Hb可结合1.34mLO2，则100mL血液中Hb能结合的最大O2量为1.34mL15=20mL。血红蛋白的氧含量(oxygencontent)：每100ml血液中的血红蛋白实际结合O2的量。血红蛋白的氧饱合度(oxygensaturation)：血红蛋白氧含量占血红蛋白氧容量的百分数。,血氧容量和血氧饱合度：分别把血红蛋白氧容量叫血氧容量，血红蛋白氧饱合度叫血氧饱和度。发绀（cyanosis）：如果每100ml血液中还原血红蛋白的含量达到5g以上时，则在毛细血管丰富的体表部位，呈现青紫色，称为发绀。出现发绀现象的原因：氧合血红蛋白与还原血红蛋白颜色不同，氧合血红蛋白呈鲜红色，还原血红蛋白呈蓝紫色。发生气体交换障碍时，还原血红蛋白的增多。如果每100ml血液中，还原血红蛋白的含量达到5g以上时，则出现“发绀”现象。,CO中毒：CO与血红蛋白结合成HbCO。CO与血红蛋白中Fe2+亲和力是O2的210倍。如果肺泡内CO分压为0.5mmHg时，则血红蛋白结合CO的量与结合的O2量相等。如果CO分压0.7mmHg（约0.1%的浓度）时，就会有生命危险。应注意的是：HbCO为樱桃红色，所以CO中毒时不出现发绀。2、氧解离曲线：表达血红蛋白氧饱合度与O2分压之间关系的曲线，称为氧解离曲线（oxygendissociationcurve）。,CO2压力右移pH温度,氧解离曲线及其主要影响因素,第二节循环生理肺静脉左心房左心室主动脉肺泡毛细血管全身毛细血管肺动脉右心室右心房上下腔静脉体循环与肺循环路径从体循环与肺循环路径可以看出：左心室收缩射出的血液富含O2和营养物质。由右心室收缩射出的血液，O2含量低。,一、体液（bodyfluid)1、体液及其分布细胞内液（intracellularfluid）：存在于细胞内的体液，占体重的40%。细胞外液（extracellularfluid）：存在于细胞与细胞之间的体液。占体重的20%，细胞外液又分为：a.血浆（plasma）：血管中的细胞外液。占体重的5%。b.组织液：血管以外细胞间隙的细胞外液。占体重的15%。,2、各种体液成分的比较低分子物质：分子量在几千以下，无机离子，葡萄糖、尿素、多肽等物，真性溶液，故可叫做晶体物质。高分子物质：主要是各种蛋白质，胶体溶液，故可叫做胶体物质。血浆与组织液：是细胞外液，a、晶体物质的成分和浓度基本相同。b蛋白质基本上不能通过毛细血管壁。血浆中约含血浆蛋白7g%，而组织液中只含蛋白质1-3g%。,细胞内液与细胞外液：a、蛋白质和糖原等大分子物质不能通过细胞膜，细胞内液中的蛋白质浓度高于细胞外液，一般都在20g%以上。b正离子不同：内液以K+为主，外液以Na+为主。“钠泵”，保证Na+、K+在细胞内，外的不平衡分布。c负离子也不相同。外液主要是C1-，内液中以有机磷酸离子（HPO42-）和带负电荷的蛋白质为主。,3、内环境的动态相对恒定十九世纪的法国生理学家贝尔纳，把细胞外液称为生物体的“内环境”。所谓“交换”是两方面的：第一方面：血液循环毛细血管壁细胞膜营养物质O2血液全身各处组织液细胞另一方面：细胞膜毛细血管壁血液循环代谢废物CO2细胞液血液肺、肾排出,内环境的成分必须保持相对的恒定：内环境中必须要有足够浓度的各种营养物质和氧,且代谢产物和CO2的浓度也不能过高。新陈代谢和细胞的各种生理活动，必须在一定的温度，一定的PH和一定的离子浓度下才能正常进行。细胞外液必须保持一定的渗透压，细胞才不致胀大或皱缩。,二、血液:1、血液的组成血浆白蛋白：分子量较小但含量最多4.0-5.5g%1球蛋白血浆蛋白血浆球蛋白：2.0-3.0g%2球蛋白球蛋白球蛋白血浆纤维蛋白原：分子量最大非蛋白质含N化合物：都是和蛋白质代谢有关的物质。如：氨基酸、多肽、尿素、尿酸、肌酸、肌酐、胆红素等。血浆不含N的有机化合物：如葡萄糖、甘油三酯、胆固醇、磷脂和游离脂肪酸等。无机盐：血浆中的无机盐是形成血浆渗透压和维持人体水平衡的重要因素。有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CI-、HCO3-、HPO42-、SO42-等。,红细胞（99%）嗜中性粒细胞嗜酸性粒细胞因其在细胞质中有颗粒，所以总称粒细胞血细胞白细胞嗜碱性粒细胞淋巴细胞单核细胞血小板,血液的组成,2、几种主要成分说明：（1）血浆的成分十分复杂，但是成分相当恒定。（2）球蛋白几乎全部是抗体，又可叫做免疫球蛋白。（3）血液中的尿素、尿酸、肌酐等的代谢产物废物，不断排除体外。（4）红细胞：a.红细胞的数量与功能：成年男子为12-16g/100mL，成年女子为11-15g/100mL,新生儿可达20g/100mL。主要的功能是运输O2和CO2。b.红细胞的生成：造血干细胞（hemopoieticstemcell）是一种未分化的原始细胞，它可以分化繁殖成各种血细胞。在促红细胞生成素的作用下，造血干细胞经过5-10天的分化，生成红细胞。,（5）a.嗜中性粒细胞的主要功能是吞噬细菌。b.嗜酸性粒细胞：它和变态反应有关，能吞噬对人体有害的抗原抗体复合物。c.单核细胞：有很强的吞噬能力，不但吞噬细菌和异物，也能吞噬自身衰老伤残的细胞。d.淋巴细胞：功能是合成抗体及完成细胞性免疫。,(6)血浆的渗透压：组织液的渗透压和血浆的渗透压相等，人体一切细胞的渗透压都和血浆的渗透压相等。等渗溶液是：0.9%的NaCl溶液，又叫生理盐水；5%的葡萄糖溶液。(7)血浆的pH值：血浆的正常pH值是7.35-7.45。pH6.9或7.8都将危及生命。,(8)血浆中蛋白质的生理功能：形成血浆的胶体渗透压;调节血液的酸碱度;运输作用：白蛋白、球蛋白和球蛋白可作为载体运输激素、脂类、离子、维生素及代谢物质；免疫功能：抵抗病原微生物的防御功能；参与凝血、抗凝血以及纤溶过程。,三、心肌代谢非常复杂。各种因素：pH值、温度、各种粒子浓度等。pH7.357.45之间，若偏酸，心肌收缩力减弱，甚至停止于舒张状态；若偏碱，则心肌收缩力加强，甚至停止于收缩状态。温度：在一定范围内，温度升高，心肌细胞活动增强，心率加快（发烧），体温降低，心肌兴奋性降低，心率降低。K+Ca+Na+:,四、血液循环的主要功能:运输功能：通过血液完成体内运输，保证了机体新陈代谢的顺利进行。维持内环境的相对稳定：体温的调节、酸碱度的调节、渗透压的调节。传递信息：运送体内各种内分泌的激素，作用到相应的靶细胞，以实现机体各种生理活动的体液调节。防御和保护作用：血浆中含有多种免疫物质和凝血物质。,第三节消化与吸收生理消化:食品在消化道内被分解为可吸收的小分子物质的过程。机械性消化:通过消化管壁肌肉的收缩活动，将食物磨碎，使食物与消化液充分混合。化学性消化：通过消化腺分泌的消化液中消化酶对食物进行化学分解，使之成为可被吸收的小分子物质的过程。,口腔:磨碎、湿润、溶解食物。唾液腺（腮腺、下颌腺、舌下腺）分泌唾液淀粉酶、溶菌酶等。食管：机械蠕动，运送食物。胃：分泌盐酸、胃蛋白酶、黏液等，贮存、搅拌、粉碎食物。胰：分泌消化酶（胰淀粉酶、胰脂肪酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶等）。,肝脏和胆囊：分泌胆汁，促脂肪吸收。十二指肠和小肠：分泌消化酶（淀粉酶、酞酶、脂肪酶、蔗糖酶、麦芽糖酶、乳糖酶等），是蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和水消化吸收的主要部位。大肠：分泌黏液，贮存粪便。直肠和肛门：排出粪便。食物残渣通过消化道的时间约为24小时。,一、口腔内的消化：1、唾液的分泌：唾液腺：舌下腺、腮腺与颌下腺。2、唾液的成分和作用：（1）成分：pH6.77.1。水分99%，有机物主要有粘蛋白、唾液淀粉酶、溶菌酶和免疫球蛋白等，无机物主要有：K+、HCO3-、Na+、硫氰酸盐、氯化物等。,（2）生理作用：a、湿润口腔和溶解食物。b、化学消化作用：唾液淀粉酶分解淀粉为麦芽糖。c、保护口腔清洁：稀释中和有害物质；溶菌酶和免疫球蛋白的杀菌作用d、粘蛋白有润滑、中和胃酸作用。,3、唾液分泌的调节（1）非条件反射（unconditionedreflex）：食物对口腔粘膜的机械、化学、温度所引起的唾液分泌；（2）条件反射(conditionedreflex)：食物的外观、颜色、气味、进食环境及语言文字描述所引起的唾液分泌。,消化系统,大唾液腺,二、食物在胃中的消化：1、胃液的成分和作用：（1）成分：pH约为0.91.5。人每昼夜分泌胃液约1.2.5L。成分包括无机物，如：HCI，Na、K的氯化物等，有机物，如：粘蛋白和胃蛋白酶原等。（2）盐酸的作用：激活胃蛋白酶原；使蛋白质变性而易于水解；可杀死进入胃内的细菌；进入小肠后，可促进胰液、肠液的分泌及胆汁的分泌和排放；酸性环境有助于铁和钙吸收。,（3）胃蛋白酶的作用：水解蛋白质，最适pH值为23.5。（4）胃粘液的作用：a、润滑食物。b、保护胃膜。c、中和胃酸。（5）内因子的作用：胃腺的壁细胞能分泌一种与VB12吸收有关的“内因子“。它是分子量为5300060000的糖蛋白。,胃,2、胃液的分泌：（1）基础胃液分泌：空腹12-24小时后的胃液分泌称基础胃液分泌，或称非消化期胃液分泌。（2）消化期胃液分泌：头期、胃期和肠期。A胃液分泌的头期（cephalicphase）：饭前看到、闻到或进食动作。头期胃液分泌的特点：a.持续时间较长。b.分泌量、酸度、胃蛋白酶含量高。c.分泌反应的强弱与情绪、食欲有很大关系。,B胃分泌的胃期(gastricphase)：因食物刺激胃而引起的胃液的分泌。C胃液分泌的肠期(intestinalphase)：进入小肠后，继续刺激胃腺分泌少量的胃液。,三、食物在小肠内的消化（一）胰液及其分泌1、胰液的成分：无色、透明的碱性液体，pH约为7.88.4，含有无机物和有机物。无机物中碳酸氢钠最多。有机物中以消化糖、脂肪和蛋白质的酶最为重要。2、胰液的作用碳酸氢盐的主要作用是中和进入十二指肠的胃酸。,消化糖类的酶有胰淀粉酶和麦芽糖酶，它们的最适PH值为6.7-7.0。消化脂类的酶有胰脂肪酶，最适PH为7.6-8.5，胆盐作用，活性大增。消化蛋白质的酶有胰蛋白酶和糜蛋白酶，胰蛋白酶原在盐酸和肠致活酶激活下，变成有活性的胰蛋白酶。胰蛋白酶还可激活无活性的糜蛋白酶原，使它变成有活性的糜蛋白酶。,（二）胆汁的分泌1、胆汁的性质：是由肝脏分泌的，每日分泌多达8001000mL。稠而味苦，颜色与所含胆色素种类、浓度有关。初为弱碱性（PH7.4）的金黄色液体。后为棕黄色粘稠的微酸性液体（PH6.8）。2、胆汁的成分：水，胆色素、胆盐、脂肪酸、胆固醇、卵磷脂以及多种无机盐。,3、胆汁的作用（1）乳化脂肪：胆盐可激活胰脂肪酶。胆盐、胆固醇和卵磷脂都可作为乳化剂。（2）促进脂肪的吸收：胆盐、胆固醇和卵磷脂是脂肪乳化成极小的微粒，以增加与胰脂肪酶的接触面积，有利于脂肪的分解和吸收。（3）促进脂溶性维生素的吸收：胆汁通过促进脂肪分解产物的吸收，对脂溶性维生素的吸收也有推进作用。,（三）小肠液的分泌1、小肠液的性质和成分：弱碱性（PH7.6）。有时是较稀的液体，有时由于含粘蛋白而很粘稠。常混有脱落的上皮细胞、白细胞和微生物等。还含有多种消化酶，不是有肠腺分泌，是由上皮细胞分泌的，在消化中不起作用。2、小肠液的作用进一步分解糖、脂肪、蛋白质，使它们成为可吸收的物质。,四、食物在大肠内的消化1.大肠的功能：（1）吸收肠内容物中的水分和电解质，参与机体对水、电解质平衡的调节；（2）完成对事物残渣的加工，形成粪便，暂时贮存在大肠内或排出体外；（3）大肠内的共生菌能产生维生素B复合物和维生素K。2.大肠液是浓稠的碱性粘液（pH8.38.4），主要作用在于其中的粘蛋白，保护肠粘膜不受损伤，并润滑粪便，有利于粪便在肠内的移动。,五、食品的消化、碳水化合物的消化食物中的糖，主要是多糖淀粉，淀粉的消化是从口腔开始的，受唾液淀粉酶的作用，有一小部分可分解为麦芽糖，但由于食物在口腔内停留时间很短，因此在口腔内受唾液淀粉酶的作用时间不长。食物经吞咽入胃，在未受胃酸之前，唾液淀粉酶对淀粉有消化作用，食物在胃酸的作用下，变成食糜，逐渐排入小肠。在小肠内食糜中的淀粉及一部分已被水解而生成的麦芽糖，分别受到胰液淀粉酶、胰麦芽糖酶和肠麦芽糖酶的作用，分解成为葡萄糖。所以淀粉的消化主要在小肠。,唾液、胰、肠淀粉酶淀粉麦芽糖葡萄糖（口腔、胃、小肠）肠蔗糖酶蔗糖葡萄糖+果糖肠乳糖酶乳糖葡萄糖+半乳糖麦芽糖酶麦芽糖葡萄糖,、脂类的消化食物中脂肪，在口腔内不起化学变化，在胃内基本上也不起化学变化。在小肠内，脂肪受胆汁、胆盐的作用，使脂肪乳化变成细小的脂肪微粒，这样就增加了脂肪与酶的接触面积，以利于脂肪水解，脂肪微粒经胰脂肪酶的水解作用，主要分解为脂肪酸与甘油。胆盐胰、肠脂肪酶脂肪脂肪微粒甘油+脂肪酸（小肠）（小肠）,、蛋白质的消化食物中的蛋白质在胃内被胃蛋白酶分解为蛋白、蛋白胨以及少量的多肽和氨基酸，而大部分蛋白质在小肠内被胰蛋白酶、糜蛋白酶分解为多肽，再被肠蛋白酶分解为氨基酸。胃蛋白酶胰蛋白酶肠蛋白酶蛋白质蛋白和胨多肽氨基酸（肠激活酶激活）蛋白质的消化主要经过以下过程的作用1、胃液的作用。2、胰液的作用。3、肠黏膜细胞的作用。4、核蛋白的消化。,六、吸收概念：各种营养物质的消化产物，水、维生素和无机盐经过肠粘膜的上皮细胞，进入血液的过程，叫做吸收。在口腔和食管，食物一般不被吸收。在胃内，吸收液很少。小肠是主要的吸收部位，每日约吸收数百克糖类，100g或更多脂肪，50100g氨基酸，50100g各种离子及78L水。大肠主要吸收水和无机盐。,小肠是消化、吸收的主要部位：在小肠完全被消化到可以吸收的水平。小肠特点：a.吸收面积广：全长280cm，平均内径4cm，再加上小肠粘膜皱褶、绒毛结构，使面积增加600倍，达200m2以上。b.有充分的吸收时间：食糜停留时间为3-8hr。c.有吸收的结构和功能条件：绒毛结构、细胞内酶，小肠蠕动等都可促进消化产物的吸收。,绒毛结构,（一）吸收机理1、被动性转运简单扩散：是由物质浓度高的一方移向物质浓度低的一方。通过膜的物质流动量与膜两侧的浓度梯度、温度，分子大小及膜面积有关。关于膜的透性，以下几点应该清楚：a.膜流量的计算：物质通过膜是双向的，所以计算膜流量应该是二者的差值，即F=细胞外液-细胞内液,F=AKp（Co-Ci）A为膜面积Kp膜透性的常数值Co-Ci细胞外液-细胞内液b.膜的透性与分子大小有关。有的物质易于通过，而有的物质则难于通过。比如：O2、CO2、脂肪酸、醇类都易通过膜，而一些大分子物质则不能通过。c.膜的透性随功能状况的改变而改变。有些物质，在膜功能良好时，不能透过；而在膜功能状况下降时，则能透过。,易化扩散：也是由物质浓度高的一方移向物质浓度低的一方，但需要用蛋白来作载体。a.有特异性：某种载体蛋白只能载运某种特异物质，并不是说所有物质通过一种载体蛋白就可载运。b.有饱合现象：因为一种膜，膜内的载体蛋白的数量和运载能力是一定的。c.存在竞争现象d.存在非竞争性抑制,2、主动性转运：又称逆浓度梯度转运，它是在蛋白载体参与下，物质由浓度低的一侧运输到浓度高的一侧，需要耗能。说明两点：消耗的能量由三磷酸腺苷提供。“蛋白载体”就是细胞膜上的“泵”。,各种主要营养物质的吸收,（二）各种主要营养物质的吸收、碳水化合物消化产物的吸收碳水化合物的吸收几乎完全在小肠，且以单糖形式被吸收。肠道内的单糖主要有葡萄糖及少量的半乳糖和果糖。,、脂类消化产物的吸收脂类的吸收主要在十二指肠的下部和空肠上部，脂肪消化后形成甘油、游离脂肪酸、单酰甘油脂以及少量二酰甘油脂和未消化的三酰甘油脂。各种脂肪酸的极性和水溶性均不同，其吸收速率也不相同。吸收率的大小依次为：短链脂肪酸中链脂肪酸不饱和长链脂肪酸饱和长链脂肪酸。,、蛋白质消化产物的吸收天然蛋白质被蛋白酶水解后，其水解产物大约1/3为氨基酸，2/3为寡肽。这些产物在肠壁的吸收远比单纯混合氨基酸快，而且吸收后绝大部分以氨基酸形式进入门静脉。各种氨基酸都是通过主动转运方式吸收，吸收速度很快，它在肠内容物中的含量不超过7%。,、维生素的吸收水溶性维生素一般以简单扩散方式充分吸收，特别是相对分子质量小的维生素更容易吸收。脂溶性维生素因容于脂类物质，它们的吸收与脂类相似。脂肪可促进脂溶性维生素的吸收。、水与矿物质的吸收大部分水分的吸收是在小肠内进行，未被小肠吸收的剩余部分则由大肠继续吸收。矿物质可以通过吧单纯扩散方式被动吸收，也可以通过特殊转运途径主动吸收。,第四节泌尿生理,排泄（excretion）：是指体内分解代谢的终产物排出体外的过程。肾脏是人体重要的排泄器官。一、尿的正常化学成分1、24小时内，正常人排出尿量约为12L。2500ml以上，为多尿；100500ml，为少尿；不到100ml，为无尿。每天需要从尿中排出约3060g的固体物质，至少需要450550ml的尿量才能排出。酸性，pH值5.07.0，最大的变动范围可达4.58.2。尿中约有9597%水，35%是溶质。,二、肾脏的结构特点肾小球肾小体肾小囊近曲小管肾单位近球小管髓袢降支粗段肾小管髓袢的细段髓袢髓袢升支粗段远球小管远曲小管,三、尿的生成（一）肾小球的滤过作用肾小球的滤过作用（glomerularfiltration）：血液流经肾小球毛细血管时，大分子物质不能滤出，部分水、电解质和小分子有机物，皆可滤入肾小囊内，成为肾小球滤液，或称原尿，这是尿生成的第一步。,（二）肾小管与集合管的选择性重吸收作用1、选择性重吸收作用肾小球滤液经过肾小管和集合管时，水和各种溶质将全部或部分地被重新吸收回血液，这个过程叫做肾小管和集合管的重吸收作用。,2、选择性重吸收的机理（1）主动性吸收：人体需要的物质如葡萄糖、氨基酸、蛋白质、K、Na、Ca2等都是主动吸收。需要耗能。（2）被动性吸收：水、CI、尿素的吸收都属于被动吸收。,3、几种物质的重吸收（1）Na的重吸收：由两肾滤过的Na总量大约为540g/天，由尿排出的仅为35g/天，不到滤过量的1%.（2）葡萄糖的重吸收：肾糖阈（肾脏回收糖的阈值）：肾小管对葡萄糖的重吸收有一定的限度，当血浆中葡萄糖浓度超过160180mg/100ml时，尿中出现葡萄糖，即出现糖尿，通常将这种血糖浓度称为肾糖阈。糖尿病患者，正常人，一般孕妇都有生理性的糖尿或蛋白尿。,（3）K的重吸收：肾小球滤过的K为28g/天，尿排出的仅为24g/天。（4）水的重吸收：肾小球滤过液体180L/天，平均尿量为1.5L。被吸收的水可分为两部分：水必然性重吸收；水调节性重吸收。,（三）肾小管和集合管的分泌和排泄肾小管和集合管的分泌，是指小管上皮细胞将它生成的物质分泌到小管液中去的过程，例如：H、NH3等的分泌。肾小管和集合管的排泄，是指小管上皮细胞将血液中某些物质排入小管液中去的过程。,1、H的分泌：进行HNa交换完成。过程：碳酸酐酶，催化CO2、H2O生成H2CO3，H2CO3解离为H和HCO3，H被肾小管细胞主动分泌入管腔，而HCO3则留在细胞内。在H分泌的同时，小管液中的Na顺电位梯度扩散进入细胞，这一过程称为HNa交换。,2、NH3的分泌：在小管内与H结合成NH4，NH4与酸根结合成铵盐（如：NH4CI），随尿排出。3、K的分泌：以KNa交换形式进行。KNa交换增多时，HNa交换就减少，HNa交换增多时，KNa交换就减少。酸中毒时，HNa交换加强，KNa交换减少，所以酸中毒时，常伴有血钾升高。高血钾时，KNa交换加强，HNa交换减少，所以高血钾时，可伴有酸中毒。,