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1、Page 1 of 4专题七专题七 动物的新陈代谢动物的新陈代谢及及其调节其调节* 知识联系框架知识联系框架甲状腺激素用 单细胞动物的物质交换胰岛素 内环境与内环境的稳态性激素 生长激素 食物的消化与营养物质的吸收反射 物质代谢过程反射弧能量代谢* 重点知识联系与剖析重点知识联系与剖析 一一、动动物物的的新新陈陈代代谢谢 1.单细胞动物的物质交换单细胞动物体内与外界环境只相隔一层细胞膜，因而体内与外界直接通过体表进行物质交换。 2.内环境与内环境的稳态内内环环境境 是指人体内 (高等的多细胞动物体内 )的细胞外液体，是人体细胞赖依生存的液体环境。 内环境就是细胞外液，主要包括淋巴、血浆和组织液
2、，它们之间的关系是：血浆和组织液之间可以通过毛细血管壁互相 渗透，组织液可以渗入毛细淋巴管成为淋巴，淋巴只有通过淋巴循环再回到血浆。 可用如下关系式表示：在研究内环境时，要搞清楚 消消化化道道的地位，消化道是动物在进化过程中形成的被围在体内的专门用于消化食物的特特殊殊 的的外外界界环环境境 。消化腺分泌的消化液已经脱离子内环境，不属于体液，也不属于细胞外液。 内内环环境境是体内细胞生存的直接环境。由于细胞与内环境之间、内环境与外界环境之间不断地进行着物质交换，因此细胞的 代谢活动和外界环境的不断变化，必然会影响内环境的理化性质，如pH值、渗透压、温度等，但内环境通过机体的调节活动 能够维持相对
3、的稳定。 下面以pH值为例作一说明： 人体在新陈代谢过程中，会产生许多酸性物质，如乳酸、碳酸；人的食物(如蔬菜、水果 )中往往含有一些碱性物质 (如碳酸钠)。这些酸性和碱性的物质进入血液，就会使血液的pH值发生变化。 但是在血液中含有许多 对对酸碱度起缓冲作用的物质 缓缓冲冲物物质质，每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱盐 组成，如H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等。 当机体剧烈运动时，肌肉中产生大量的乳酸、碳酸等物质，并且进入血液。乳酸进入血液后，就与血液中的NaHCO3发 生作用，生成乳酸钠和 H2CO3，H2CO3是一种弱酸，而且不稳定，易分解成 CO2和
4、H2O，所以对血液的 pH值影响不大。血液中增 加的C02会刺激呼吸活动的神经中枢，增强呼吸运动，增加通气量，从而将CO2排出体外。当 Na2CO3进入血液后。就与血液中 的H2CO3发生作用，生成碳酸氢盐，而过多的碳酸氢盐可以由肾脏排出。这样由于血液中缓冲物质的调节作用，可以使血液的 pH值不会发生大的变化，通常稳定在 7.357.45之间。 内内环环境境的其他理化性质，如温度、渗透压、各种化学物质的含量等，在神经系统和体液的调节之下，通过各个器官、系统 的协调活动，也都能维持在一个相对稳定的状态。 生理学家把正常机体在神经系统和体液的调节之下，通过各个器官、系统的协调活动，共同维持内环境的
5、相对稳定状态，称为 内环境的稳态。 3.物质代谢(1)营养物质的消化吸收食物中的营养成分：食物中的营养成分：在植物性食物和动物性食物中，都含有蛋白质、糖类、脂类、水、无机盐和维生素等人及其他动物所必需的营养成分。每种成分对人体都有一定的作用。在食物中除了上述六大营养要素外，还有第七营养要素第七营养要素，主要包括纤维素、半纤维素、木质素、果胶、琼脂等。这些物质不能被体内的消化酶所分解，也不能被机体吸收利用，但对于维护身体健康，具有其他营养素所不能代替的作用。这第七营养要素称为膳食纤维膳食纤维。(2)消化和吸收在食物的营养成分中在食物的营养成分中: :蛋白质、淀粉和脂肪是不溶于水的大分子有机物，必
6、须经过消化，转变成能溶于水的小分子有机物才能被吸收。激素调节神经调节动物的新陈代谢及其调节物质代谢Page 2 of 4水、无机盐和维生素(脂溶性维生素如 VD、VA等也不经消化就能被直接吸收)这三类营养物质是都能溶于水的小分子有机物，不经过消化就可被直接吸收。动物的消化方式有细胞内消化和细胞外消化两种动物的消化方式有细胞内消化和细胞外消化两种: :单细胞动物的消化方式是细胞内消化；低等的多细胞动物兼有两种消化方式，如水螅、海蜇、海葵、珊瑚等腔肠动物；高等的多细胞动物消化方式只有细胞外消化，但还保留着细胞内消化方式，如白细胞吞噬细菌，这种方式的生理意义是免疫，对保护机体的健康是非常有利的。高等
7、动物的细胞外消化有两种形式：高等动物的细胞外消化有两种形式：物理性消化和化学性消化。物理性消化物理性消化是指牙齿的咀嚼、舌头的搅拌、胃肠的蠕动等，物理性消化只改变食物的形态，但不改变食物的分子结构；化学性消化化学性消化是指在消化酶的作用下，将大分子的不溶于水的脂肪、蛋白质和淀粉，分解成为能溶于水的小分子有机物的过程，化学性消化改变了食物的分子结构。营养物质吸收的主要场所是小肠:小肠几乎能吸收所有经过消化后的营养物质。胃和大肠也具有一定的吸收功能，但对葡萄糖、氨基酸及甘油和脂肪酸是不能吸收的。(3)物质代谢过程物质代谢物质代谢包括糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪的代谢。这三类营养物质的代谢枢纽代谢枢纽
8、是呼吸作用呼吸作用，主要是通过呼吸作用的中间产物中间产物，如丙酮酸、乙酰辅酶 A、柠檬酸等中间产物。糖类转变成蛋白质必须通过转氨基作用转氨基作用，将氨基转移给糖代谢的中间产物就能产生新的氨基酸，如将氨基转给丙酮酸即为丙氨酸。蛋白质转变成糖类必须经过脱氨基作用脱氨基作用，形成的不含氮部分才能转变成糖类。糖类转变成脂肪必须通过乙酰辅酶乙酰辅酶 A A。脂肪转变成乙酰辅酶乙酰辅酶 A A 后才能进入呼吸作用，继而再转变成糖类和蛋白质。在蛋白质代谢过程中，氨基酸经脱氨基作用形成的含 N 部分是 NH3，NH3对人体是有毒的，但在肝脏中通过肝脏的解毒作用转变成尿素，尿素基本对人体无害，再通过循环系统运至
9、肾脏，以尿液的形成排出体外，或运至皮肤的汗腺以汗液的形式排出体外。 4.能量代谢(1)气体交换的过程在高等的多细胞动物和人体内，气体交换包括 4 个连续的过程：肺的换气，通过呼吸运动完成；肺泡内气体与血液之间的气体交换，通过气体扩散完成；气体在血液中的运输，通过循环系统完成；血液与组织细胞间的气体交换，通过气体扩散完成。如图右所示。在图中 A 处发生的整个过程称为外呼吸外呼吸。外呼吸外呼吸是指机体的内环境与外界环境之间进行气体交换的过程，它包括肺泡肺通气和肺泡内气体与血液之间的气体交换。通过外呼吸血液由含 O2少、含 CO2多的静脉血变成含 O2多、含 CO2少的动脉血。在图中 B 处发生的是
10、内呼吸内呼吸。内呼吸内呼吸是指组织细胞与血液之间的气体交换过程和 O2在细胞里的利用过程。通过内呼吸，血液性质由动脉血转变成静脉血。在整个气体交换过程中，肺泡里的气体交换和组织里的气体交换原理都是气体扩散气体扩散，O2和 CO2通过细胞膜的方式是自由扩散自由扩散，不消耗 ATP。但外呼吸中的肺通气必须通过呼吸运动完成，是一个耗能的过程，内呼吸中的氧气的利用实际就是有氧呼吸的过程，在这个过程中是要产生 ATP 的。(2)能量的释放、转移和利用在生物体氧化分解有机物的过程中，必定伴随着能量的释放。释放出的能量分为两部分：释放出的能量分为两部分：一部分能量是不可转移的，以热能的形式释放出去；另一部分
11、能量为可转移的能量，用于合成 ATP。所以在生物体内合成合成 ATPATP 的过程是一个能量的转移能量的转移过程，不能单纯地理解为贮存能量；在整个新陈代谢过程中能量的贮存能量的贮存应在同化作用同化作用过程中。Page 3 of 4ATPATP 水解水解的过程，就其反应式而言是一个释放能量的过程，但在整个新陈代谢过程中，应属于能量的利用能量的利用过程。在动物体内ATP 水解释放的能量用于：肌肉的收缩、神经传导和生物电、吸收与分泌、合成代谢等；在植物体内用于：细胞的分裂、植株的生长、新物质的合成、矿质元素的吸收等。(3)磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸是高等动物体内的一种高能磷酸化合物，在体内的含量较 A
12、TP 丰富，是高能磷酸键的一种贮存形式，但不能直接用于各项生命活动。当细胞中的 ATP 迅速而大量地消耗时，贮存在磷酸肌酸中的高能磷酸键可迅速转移到 ATP 中，满足生理活动的需要。在细胞内的 ATP 富余时，ATP 中的高能磷酸键可转移到磷酸肌酸中贮存起来以备急需。磷酸肌酸与 ATP 之间的关系可用下式表示：(4)剧烈运动时的供能系统ATP 在高等动物体的贮存量是有限的，在剧烈运动时只能维持 3 3 秒钟秒钟的消耗，但细胞中的 ATP 是用不完的，因为有一个 ATP 的再生系统。在刚开始剧烈运动时，由于有氧呼吸过程还未及时作出反应，ATP 的大量消耗依赖于磷酸肌酸中高能磷酸键的迅速转移来维持
13、ATP 的供应，但磷酸肌酸也只能维持十几秒钟的时间，这是剧烈运动过程中第一阶段的供能系统，称为 ATPATP磷酸肌酸供能系统磷酸肌酸供能系统。如果运动继续下去，就要依靠无氧呼吸无氧呼吸释放少量的能量来维持剧烈运动的需要，这是剧烈运动过程中的第二阶段供能系统，称为无氧呼吸供能系统无氧呼吸供能系统。但无氧呼吸释放的能量很少，也不能长时间供能，无氧呼吸的产物乳酸在动物体内的积累会降低内环境的 pH值，过多的乳酸积累会导致酸中毒。由于在第一阶段和第二阶段的运动过程中，积累了大量的 ADP 和 NAD+(H被消耗后产生的一种物质)两种物质，这两物质对有氧呼吸过程有强烈的促进作用，这样经过将近 1 分钟时
14、间的适应，有氧呼吸速度明显加快，如果剧烈运动持续进行下去，能量主要由有氧呼吸提供。如图所示：在剧烈运动过程，由于高等动物个体的生理性适应，交感神经兴奋性增加，副交感神经兴奋性降低，心跳加快加强，血液循环的速度加快，运输氧的能力得到加强。血液中 CO2的增加刺激呼吸中枢使呼吸运动加快加深，气体交换量也成倍增加。机体供氧量的成倍增加为高强度的有氧呼吸创造了条件。* 重点知识联系与剖析重点知识联系与剖析 二二、动动物物新新陈陈代代谢谢的的调调节节 1.激素和酶的关系激素和酶都是由生物体内的活细胞产生的，酶一般都是蛋白质，但激素不定是蛋白质，如胰岛素、生长激素是蛋白质，但性 激素不是蛋白质。酶的生理功
15、能是催化生物体内的各种化学反应，使生物体内的各种化学反应能够顺利进行，激素的生理功能是对 生物体的各种化学反应进行调节，促进或抑制这些反应的过程，从而达到某种生理效应。2.外分泌腺和内分泌腺 外分泌腺外分泌腺是有导管的，腺细胞的分泌物进入导管，通过导管排到腺体外，如胰腺的 外分泌部、唾液腺、汗腺等。 内分泌腺内分泌腺是没有导管的腺体，其腺细胞的分泌物直接进人血液，通过血液运输到其 他的器官并在那 里发挥效应，如胰腺的内分泌部胰岛，还有甲状腺、垂体等。 3.甲状腺激素 甲状腺激素是一种含碘的氨基酸氨基酸，在化学上应归为胺类物质。 合成和分泌甲状腺激素的器官是甲状腺甲状腺，但甲状腺的活动要受到垂体垂体和下丘脑下丘脑的调 节。 下丘脑下丘脑通过分泌促甲状腺激素释放激素促甲状腺激素释放激素来促进垂体合成和分泌促甲状腺激素，垂体垂体 能通过合成和分泌促甲状腺激素促甲状腺激素来影响甲状腺的活动，但体
