高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座
专题十一 动物的营养及消化
[竞赛要求]
1．消化道（包括肝、胆囊和胰脏） 2．食物的机械分解和化学分解 3．吸收
4．食物的成分（水、矿质、维生素、蛋白质、碳水化合物和脂肪）
[知识梳理]
一、食物和营养素
食物的作用：作为能源、原材料（生长、发育、更新）、维生素。营养素类型：糖、脂类、维生素、蛋白质、矿物质、水、膳食纤维素
1．糖类：是生物进行各项生命活动的主要能源物质，其它的能源物质还包括脂肪、蛋白质、有机酸等。
2．蛋白质：是构成细胞的主要成分，也是细胞内的能源物质。蛋白质的基本组成单位是氨基酸，分为必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸共8种，有异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸。非必需氨基酸共12种。
3．脂肪由甘油和脂肪酸组成。脂肪酸也有必需和非必需脂肪酸，必需脂肪酸如亚油酸、亚麻酸。脂肪的功能主要是生物体储备的能源物质，其贮能的特点是浓缩形式，含水较少；含能量高，相同质量分解释放的能量是糖类和蛋白质的二倍略多；另外具有消化吸收慢的特点，较为耐饥。脂肪是生物细胞内最经济的贮能形式，动物的脂肪抗饥饿，是冬眠动物主要贮能形式。
4．维生素：生物体生长必需，自己不能合成，需量极少的有机物。功能是作为辅酶或其一部分，不能为人体提供能量。分为水溶性维生素和脂溶性维生素。
水溶性维生素包括维生素C和维生素B。维生素C的主要作用是促进细胞间质的发育和胶原纤维的产生，缺乏时产生坏血病。B族维生素的化学性质不同，但功能相似的一类物质，在细胞呼吸中起重要作用。缺乏B1患脚气病、多发性神经炎；B2是核黄素，呼吸链的FMN和FAD均为核黄素类物质；缺乏烟酰胺患厚皮炎；B5为泛酸；B6为吡哆素；缺乏B12会恶性贫血；叶酸促进红细胞生长发育、在细胞分裂时，促进核甘酸合成。
脂溶性维生素包括A、D、E、K。维生素A（视黄醛醇）具有保持上皮细胞、特别是视网膜上皮细胞的健康有关；缺乏时患干眼症、夜盲症。维生素D可促进小肠对钙、磷的吸收，缺乏时骨骼畸型，如佝偻病。阳光中的紫外线可促使皮肤内固醇类的物质转化为VD。VE（生育酚）与生育能力、肌肉发育及抗氧化有关。维生素K与凝血有关。
二、食物的消化 主要有两种方式，细胞内消化和细胞外消化，进行趋势为由细胞内消化向细胞外消化进行。细胞内消化即细胞的内吞作用，原生动物靠内吞作用形成的食物泡、小型多细胞动物（如腔肠动物、海绵动物）及主高等动物的白细胞及肠上皮细胞上普遍存在。腔肠动物以细胞内消化为主，以细胞外消化为辅；到扁形动物中，具有不完全的消化系统，以细胞外消化为主，以细胞内消化为辅；蚯蚓、昆虫和高等动物则具有完全的消化系统，完全进行细胞外消化。消化道产生分化。
三、人的消化系统
1. 消化系统的形态结构 (1) 口腔
牙齿：功能是咬断、撕裂、压碎食物。分齿冠、齿根和齿颈三部分。按位置、功能划分为门齿、犬齿、前臼齿、臼齿。按生成时间划分为乳牙、永久齿（恒齿）。
唾液腺：共有3对，分别为腮腺、颌下腺和舌下腺。功能是湿润口腔、食物，清洁口腔，杀菌，初步消化食物。
2．人的消化系统：主要包括消化道和消化腺。消化道是从口腔到肛门为止的一条长长的管道。其中以胃和小肠的功能最为重要。
消化道壁从内向外划分为四层：黏膜层、黏膜下层、肌肉层和浆膜层。 胃的作用有储存食物和消化食物，胃有物理性消化和化学性消化的作用。
小肠是消化、吸收的主要场。由十二指肠、空肠、回肠组成。其结构特点主要有：小肠是消化道中最长的一段，长约5-6米；表面积大，可达200平方米，由于形成环形皱襞、小肠绒毛和微绒毛；胰液、胆汁和肠液均可分泌到十二指肠中，所含消化酶种类较为齐全；小肠绒毛内有毛细血管和毛细淋巴管，有利于营养物质的吸收。
大肠由升结肠、横结肠和降结肠构成。主要作用是吸收部分水、无机盐（钠盐）和某些维生素，此外有排泄作用。
3．食物的消化
（1）唾液的消化：唾液淀粉酶能将淀粉和糖原分解为二糖（麦芽糖），
（2）胃液的消化：胃壁的壁细胞可分泌盐酸，主细胞分泌胃蛋白酶原、黏液腺细胞分泌黏液。盐酸可激活胃蛋白酶原，成为胃蛋白质酶；盐酸还可提供胃蛋白酶所需要的酸性环境（1.5-2.5）；盐酸能使蛋白质变性，有利于消化；盐酸还有杀菌的作用；进入十二指肠后，盐酸有促进胰液、肠液和胆汁的排放。
胃蛋白酶为内切酶，只能从蛋白质的内部、某些特定的位置（酪氨酸、苯丙氨酸等）将蛋白质切断，成为多肽。
凝聚酶使蛋白质凝聚成块，易于消化。 黏液的主要作用是保护胃壁。
胃液分泌的调节：神经诱导占25%，激素调节占75%。促胃激素促进胃液分泌，肠抑胃素抑制胃液分泌，二者表现为拮抗作用。
（3）小肠中消化
消化腺有胰腺、肠腺、小肠绒毛上皮。
胰脏分泌胰液，由胰管流入十二指肠；胰岛分泌胰岛素，进行血液。其分泌调节受激素及肠促胰液肽作用。
胰淀粉酶：将淀粉、糖原分解为二糖（麦芽糖），较唾液淀粉酶的作用更为重要。胰蛋白酶原和胰糜蛋白酶原分泌出来后，均无活性，受到肠激酶（小肠分泌）的作用后，胰蛋白原立即转化为有活性的胰蛋白酶，而胰糜蛋白酶原遇胰蛋白酶即被激活而成胰糜蛋白酶。两种酶均为内切酶，胰蛋白酶从赖氨酸、精氨酸的羟基端肽键切开；胰糜蛋白酶从酪氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸的羟基端肽键切开。
氨基肽酶和羧基肽酶：为外切酶，分别从肽链的氨基端和羧基端顺序将氨基酸逐个切下。 脂酶：消化脂肪。胆汁的成分有胆固醇（排泄作用）、胆色素（红细胞分解产物，有排泄作用）、胆盐（乳化作用）。
核酸酶：有内切核酸酶和外切核酸酶，能将DNA和RNA分解为核苷酸
小肠腺（及小肠绒毛上皮）分泌肠激（活）酶，功能是分解蛋白质、淀粉及双糖的酶；无分解脂肪的酶（胰液含脂酶）。肠激（活）酶主要激活胰蛋白酶原、胰糜蛋白酶原。分解
蛋白质的酶有羧基肽酶、氨基肽酶（匀为外切酶）和二肽酶（有专一性、多种）。氨基酸的吸收为主动运输
分解淀粉、双糖的酶：
淀粉酶将淀粉、糖原分解为双糖（麦芽糖）；蔗糖酶将蔗糖分解为葡萄糖和果糖；乳糖酶将乳糖分解为萄糖糖和半乳糖。麦芽糖酶将麦芽糖分解为葡萄糖。
4．食物的吸收
(1) 吸收部分：口、咽、食道：无吸收能力；胃能吸收少量水分、酒精；小肠吸收的物质包括食物消化后的产物、消化液（6-7升/天）中所含物质。大肠的能吸收水、无机盐（主要是钠盐）和某些维生素。 （2）吸收方式：
被动运输 ：以扩散、渗透方式运输，如水、部分无机盐、大部分维生素，通过小肠绒毛上皮细胞进入毛细血管。
主动运输 ：消耗能量。如部分无机盐、少部分维生素；单糖，氨基酸， 脂肪酸，甘油，乳化的一酸、二酸甘油脂及脂肪
（3）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。
5． 肝脏的功能
肝脏是人体内最大腺体、最重要的器官，其主要功能有： (1) 分泌胆汁：胆汁的作用（见前述）。 (2) 调节体液
① 肝脏血液循环特点 肝门脉系统：结构由动脉→消化道→毛细血管网→静脉→肝门脉→肝脏→毛细血管网→肝静脉。结构特点是有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；
② 肝脏对糖类代谢的调节
血糖平均值是0.1（0.08~0.14）g / 100 mL。进餐后肝门脉血糖升高（可达0.14g），流入肝细胞后，合成肝糖原储存，致使肝静脉血糖下降（0.11g，仅稍高于正常值）。大静脉中的血糖由于组织吸收，含量较低。肝静脉与大静脉血糖混合后，使其恢复正常。
摄食过多，会使葡萄糖转变为脂肪，导致脂肪肝或发胖。饥饿时时，血糖偏低，此时肝糖原分解，释放出葡萄糖，使血糖恢复正常（可维持24小时）。但血糖过低是致使的，特别是脑细胞，脑细胞不储存所需的葡萄糖，也不能以脂肪或氨基酸作为能源，对血糖特敏感。
③ 肝脏对脂类代谢的调节
饥饿时，脂肪组织中的脂肪分解为甘油和脂肪酸，甘油和脂肪酸均可供能。
④肝脏对氨基酸代谢的调节
调节血液中的氨基酸的含量：进餐后，肝门脉中的氨基酸可储存于肝脏；饥饿时，肝脏把氨基酸再释放到血液。 蛋白质代谢中的转氨、脱氨作用均在肝脏中发生，转氨基是氨基酸间
的互相转变；氨基酸只有脱氨基后才能转变为葡萄糖，然后转化为糖原或淀粉储存。
⑤ 肝脏对胆固醇的调节（见后） (3) 合成物质
肝脏有合成血浆蛋白如血纤维蛋白原、 凝血酶原、白蛋白 、某些球蛋白的功能。肝脏也能合成固醇类物质如胆固醇等。胆固醇是细胞膜的成分、是固醇类激素的成分。肝脏还具有调节血液胆固醇含量即调节渗透压的作用。血液中胆固醇过高会引起血管硬化、胆结石（胆固醇、胆盐、胆汁）。
(4) 排泄：胆汁（胆固醇、胆色素）。
(5) 造血器官：胚胎时期, 产生红细胞。
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