生理,第六章,物质和能量代谢 第六章物质和能力代谢第一节物质代谢人体和其周围环境之间不停进行的物质交换过程称为物质代谢 一、人体关键营养物质的消化和吸收人体所需要的关键营养物质包含糖类、脂肪、蛋白质、水无机盐和维生素等这些物质关键于食物，经过消化器官的消化和吸收，为机体正常生命活动及运动和训练提供了必不可少的物质能量 一 关键营养物质的生理功用1.三大能源物质的生理功用糖类、脂肪、蛋白质三种营养物质在分解代谢过程中，所蕴藏的化学能被释放出来，成为机体多种生命活动及运动的能源所以，糖类、脂肪、蛋白质又被称为三大能源物质 糖类是人体最关键的供能物质，天天从糖类取得的能量，约占总能量消耗的70%，糖在氧化时所需要的o₂，少于脂防和蛋白质，因此成为人体最经济的能源比如，各器官、肌肉、大脑的活动全部需要消耗大量能量，这些能量首先要由糖供给人类合理膳食的总热量约有20%~30%由脂肪供给 蛋白质的关键生理功用在于维持机体的生长发育、组织的更新修复比如，人体的肠黏膜上皮细胞约每36小时就脱落更新，红细胞约每120天更新一次，更新时需要合成大量蛋白质 糖类可和脂类组成糖脂，和蛋白质结合成糖蛋白，这些复合物是组成生物膜、神经组织、结缔组织、血浆球蛋白 抗体 、很多酶及激素等生物活性物质的主要成份。
另外，脂肪还含有防散热及保护脏器的作用 2.水及无机盐的生理功用体液是细胞进行代谢的内部环境，其关键成份是水及多种无机盐人体多种营养物质的消化、吸收、运输及代谢废物的排泄，均经过水来进行 水含有维持物质代谢的作用水的蒸发烧大，比热大，能够调整体温，使人体不致因代谢产热而发生体温的显著改变水在体内还含有润滑的作用，如关节腔滑液、胸膜腔、腹膜腔浆液等都有此作用 无机盐的生理功用包含：维持细胞内外液的容量、渗透压及电中性； 维持神经、肉的膜电位，和维持神经肌肉细胞正常兴奋性和肌肉收缩相关，使机体含有接收环境刺激和作出反应的能力； 参加血液缓冲正确组成，和维持人体的酸碱平衡相关； 另外，无机盐参加人体体质组成，经过生物酶的调整作用，影响物质代谢过程等 3.维生素的生理功用水溶性维生素 尤其是B族维生素 参加一些辅酶的组成、一些主要化学基团的转运及体内的氧化还原反应等，在物质代谢中起主要作用脂溶性维生素含有维持上皮细胞健全和机体正常生长发育、调整钙磷代谢、促进多个凝血因子的合成、作为抗氧化剂等主要的功效 二 关键营养物质的消化和吸收食物在消化道内被分解为小分子的过程，称为消化 经过消化的食物，透过消化道黏膜，进人血液和淋巴循环的过程，称为吸收。
1.消化消化的方法有两种：一个是经过咀嚼、消化道肌肉的舒缩活动，将食物磨碎，并使之和消化液充足混合，并将食物不停地向消化道远端推送，最终把不能被消化和吸收的残渣以粪便形式排出体外，此种方法称机械性消化或物理性消化 另一个消化方法是经过消化腺分泌的消化液来完成，消化液中所含的多种消化酶，能分别将糖类、脂肪及蛋白质等物质分解成小分子颗粒，此种消化方法称化学性消化正常生理情况下，两种消化方法同时进行，相互配合，共同完成消化过程 1 消化道平滑肌的通常特征消化道平滑肌含有肌组织的共同特征，如兴奋性、自律性、传导性和收缩性，但又表现有自己的特点包含： ①消化道平滑肌的兴奋性比骨骼肌低； ②消化道平滑肌在体外适宜环境内，仍能保持进行节律性收缩； ③消化道平滑肌常常保持一定的担心性收缩，以维持消化道的形状和位置，并使消化道管腔保持一定的基础张力，产生平滑肌的收缩活动； ④消化道平滑肌含有很大的伸展性，从而使消化道能够容纳几倍于自己原初体积的食物； ⑤消化道平滑肌对电刺激不敏感，而对机械牵张、温度和化学刺激尤其敏感 2 消化液的作用消化液关键由多种消化酶、离子和水组成消化液的关键功效为： ①稀释食物，使之和血浆的渗透压靠近，以利于吸收； ②改变消化道内的pH值，使之适应于消化酶活性的需要； ③水解复杂的食物成份，使之便于吸收； ④分泌黏液、抗体和大量液体，以保护消化道黏膜预防物理性和化学性原因造成消化道损伤。
3 营养物质在消化道各部位消化简述消化过程由口腔开始，多种营养物质在消化道各部位停留的时间不一样、各部位产生的消化液成份和量和各部位机械运动程度不一样，造成营养物质在消化道各部位的消化程度差异颇大 口腔内消化：食物在口腔内经过咀嚼被磨碎，由唾液湿润，形成食团，便于吞咽从吞咽开始至食团入胃所需的时间，和食物的性状及人体体位相关因为食物在内口腔内停留时间很短，仅有少许淀粉在唾液淀粉酶作用下分解为麦芽糖 胃内消化：食物入胃后，受到胃液的化学性消化和胃壁肌肉运动的机械性消化的共同作用胃液的pH值为~，含有较强的酸性，不但能够激活胃蛋白酶，而且在进入小肠后能引发促胰液素的分泌，从而促进胰液、胆汁和小肠液的分泌 胃液中完成化学性消化的关键成份是盐酸和胃蛋白酸 胃蛋白酸的作用是蛋白质消化的初级阶段，其最主要的特点是能够消化胶原蛋白，将蛋白质降解为蛋白胨和少许多肽胃液分泌的自然刺激是进食 食物入胃后约5分钟，胃即开始蠕动，以利于食物和胃液混合，帮助化学性消化过程食物由胃进入十二指肠的过程称为胃排空食物的排空速度和食物的物理性状及化学组成相关 三种关键食物中，糖类排空速度最快，蛋白质次之，脂防类最慢。
混合食物完全排空通常需要4-6小时小肠内消化是整个消化过程中最主要的阶段，食物消化的关键部位在小肠食糜受到小肠的机械性消化及胰液、胆汁和小肠液的化学性消化的作用实物经过小肠后消化过程基础完成 胰液是由胰腺分泌的含有很强消化能力的消化液，呈碱性胰液中含有浓度较高的碳酸氢盐，能够中和进入十二指肠的胃酸，并提供多种消化酶的最适宜pH值环境 消化酶能够分解碳水化合物、脂类、蛋白质三大基础营养物质，因此是全部消化液中最主要的一个 胆汁由肝细胞分泌，包含胆盐、胆色素等 胆盐能乳化脂肪，增加脂肪酶的作用面积，加速脂肪的分解； 促进脂溶性维生素吸收； 促进胆汁的本身分泌：肠一肝循环 小肠液为一个弱碱性液体，渗透压和血浆相等大量的小肠液能够深入中和胃酸，稀释消化产物，降低其渗透压，有利于吸收过程真正由小肠分泌的酶关键是肠激活酶，含有激活胰蛋白酶原为活性胰蛋白质，促进蛋白质消化的作用 小肠的机械性消化包含担心性收缩、分节运动及蠕动三种形式 小肠的担心性收缩能加速内容物的混合及转运； 以环形肌为主的节律性收缩和舒张，即分节运动，促进食糜和消化液充足混合，并挤压肠壁促进血液及淋巴液的回流； 小肠的蠕动有利于将其的内容物向大肠推送。
大肠内消化：人类的大肠内没有主要的消化活动大肠的关键功效在于为消化后的食物残渣提供临时贮存场所大肠液中的黏液蛋白对肠黏膜含有保护作用，并含有润滑粪便的作用食物残渣进入大肠后，经过大肠的机械运动被向肛门方向推送，最终经过排便反射将粪便排出体外 2.吸收食物的成份或其消化后的产物经过消化道上皮细胞进入血液或和淋巴的过程称为吸收 1 吸收的部位消化道的不一样部位，对物质的吸收能力和吸收速度显著不一样，这关键取决于各部位的组织结构，和食物在各部位被消化的程度和停留的时间，口腔及食道不含有吸收能力胃黏膜无绒毛，且上皮细胞间紧密连接，只能吸收酒精和少许水分 小肠是吸收的关键部位，糖类、脂肪和蛋白质的消化产物大部分在十二指肠和空肠吸收，回肠能够吸收胆盐和维生素B12大肠关键吸收水分和盐类，通常认为，结肠可吸收其肠腔内80%的水和90%的Na+及cl- 2 小肠吸收的特点环形皱襞、绒毛及微绒毛共同作用使得小肠含有巨大的吸收面积 另外，绒毛内丰富的毛细血管和淋巴管，食物在小肠停留的时间较长 3~8小时 ，和食物在小肠内已被消化为利于吸收的小分子物质，这些有利条件都有助于小肠的吸收作用 3 小肠内关键营养物质的吸收水、无机盐、维生素可不经消化被小肠直接吸收入血。
食物中的铁绝大部分是三价的高铁形式，但有机铁和高铁全部不易被吸收，须还原为亚铁后才能被吸收亚铁的吸收速度比相同量的高铁要快2~5倍维生素c能将高铁还原为亚铁而促进铁的吸收所以，运动员在大运动量训练期间，补充铁的同时一定要注意补充维生态c 糖类只有分解为单糖时才能被小肠上皮细胞吸收蛋白质经消化分解为氨基酸后，几乎全部被小肠吸收脂肪的消化产物和胆盐结合形成水溶性复合物，才能被吸收入毛细淋巴管或是直接进入门静脉另外，有些未经消化的天然蛋白质或蛋白质分解的中间产物，也可被小肠黏膜吸收，但其量极小 三 肌肉运动对消化和吸收机能的影响肌肉运动能够产生骨骼肌血管扩张、血流量增加，内脏血管收缩、血流量降低的效应，造成胃肠道血流量显著降低，消化腺分泌消化液量下降； 运动应激亦可致胃肠道机械运动减弱，使消化能力受到抑制 为了处理运动和消化机能的矛盾，一定要注意运动和进餐之间的间隔时间饱餐后，胃肠道需要血液量较多，此时立刻运动，将会影响消化，甚至可能因食物滞留造成胃膨胀，出现腹痛、恶心及呕吐等运动性胃肠道综合征猛烈运动结束后，亦应经过合适休息，待胃肠道供血量基础恢复后再进餐，以免影响消化吸收机能。
二、关键营养物质在体内的代谢 一 糖代谢——糖类是人体基础的供能物质1.人体的糖贮备及其供能形式人体贮备的糖类物质关键是由食物取得的糖原及葡萄糖 人体所需能量的70%左右是由食物中的糖类物质所提供食物中的糖大多是多糖或双糖，经消化道分解成单糖并被吸收入血液后，一部分合成肝糖原； 一部分随血液运输到肌肉合成肌糖原贮存起来； 一部分被组织直接氧化利用：另一部分维持血液中葡萄糖的浓度 人体的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形式存在，并以血糖为中心，使之处于一个动态平衡 葡萄糖是人体内糖类的运输形式，而糖原是糖类的贮存形式 1 糖原脑组织中糖原含量甚少，而肝脏和肌肉中以糖原方法贮存的糖类较高 肌糖原既是高强度无氧运动时机体的主要能源，又是中大强度有氧运动时的关键能源糖原储量 尤其是肌糖原 的增多，有利于大强度耐力项目运动成绩的提升 2 血糖血液中的葡萄糖又称血糖血糖是包含大脑在内的中枢神经系统的关键能源运动员平静状态下的血糖浓度和常人无异血糖浓度是人体糖的分解及合成代谢保持动态平衡的标志饥饿长时间运动时，血糖水平下降，运动员会出现工作能力下降及疲惫的征象 肝糖原可快速分解入血以补充血糖，维持血糖的动态平衡。
2.糖在体内的分解代谢 人体各组织细胞全部能有效地进行糖的分解代谢 糖在人体的关键分解路径有两条：在不需氧的情况下进行无氧酵解和在耗氧情况下进行有氧氧化 1 糖酵解糖在人体组织中，不耗氧而分解成乳酸； 或是在人体缺氧或供氧不足的情况下，糖仍能经过一定的化学改变，分解成乳酸，并释放出一部分能量的过程该过程因和酵母菌生醇发酵的过程基础相同，故称为糖酵解 糖酵解是一系列酶促反应的过程在猛烈运动时，体内供氧不足，糖进行无氧分解，经过一系列反应生成乳酸 糖原或葡萄糖→丙酮酸→乳酸一分子葡萄糖生成2分子乳酸，并释放能量这些能量由二磷酸腺苷 ADP 接收并生成三磷酸腺苷 糖酵解也是人体一些组织、细胞 如红细胞 正常生理情况下的关键供能路径糖酵解过程ATP的生成量少，但酵解酶浓度高，反应速度快，在猛烈运动中能够快速提供肌肉收缩的能量 经糖酵解产生的乳酸，一部分在供氧充足时继续氧化分解，通常发生在心脏、静息的骨骼肌或恢复时的骨骼肌； 另一部分扩散入血，在肝脏重新转变成糖原或葡萄糖，循环利用，。