人体营养的生理学基础.ppt

1、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

2、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+O2 HbO2 O2分压低时（组织）,几个概念： 血红蛋白的氧容量(oxygen capacity)：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(oxygen content)：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(oxygen saturation)：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

3、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

4、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（oxygen dissociation curve）。,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（body fluid) 1、体液

5、及其分布 细胞内液（intracellular fluid）：存在于细胞内的体液，占体重的40%。 细胞外液（extracellular fluid）：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

6、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

7、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

8、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

9、，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（hemopoietic stem cell）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

10、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

11、。 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

12、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

13、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（

14、unconditioned reflex）：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(conditioned reflex) ：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

15、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（cephalic phase）：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

16、。,B胃分泌的胃期(gastric phase)：因食物刺激胃而引起的胃液的分泌。 C胃液分泌的肠期(intestinal phase)：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

17、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

18、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

19、）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

20、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

21、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 ：

22、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

23、（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

24、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

25、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

26、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（glomerular filtration）：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