发布时间 : 星期三 文章高中生物第一册第4章生命的物质变化和能量转换4.4生物体内营养物质的转换素材(2)沪科版解析更新完毕开始阅读242a76aa4bfe04a1b0717fd5360cba1aa8118cfc
第4节 生物体内营养物质的转换
糖类、脂类、蛋白质之间的转化关系
①糖类代谢与脂类代谢之间的关系
应让清楚，糖类与脂肪之间的转化是双向的，但它们之间的转化程度不同，糖类可以大量形成脂肪，例如酵母菌放在含糖培养基中培养，细胞内就能够生成脂类，个别种类的酵母菌合成的脂肪可以高在这酵母菌干重的40%；然而脂肪却不能大量转化为糖类，例如某些动物在冬眠的时候，脂肪可以转变成糖类。 ②糖类代谢与蛋白质代谢的关系
首先使明确必需氨基酸和非必需氨基酸的概念：所谓非必需氨基酸是指在人体细胞中可能合成的氨基酸；所谓必需氨基酸是指在人体细胞中不能合成的氨基酸，人体的必需氨基酸共有8种，它们是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸。 然后应指出糖类与蛋白质之间的转化也可以是双向的：糖类代谢的中间产物可以转变成非必需氨基酸，但糖类不能转化为必需氨基酸，因此糖类转变蛋白质的过程是不全面的；然而几乎所有组成蛋白质的天然氨基酸通过脱氨基作用后，产生的不含氮部分都可以转变为糖类，例如，用蛋白质饲养患人工糖尿病的狗，则有50%以上的食物蛋白质可以转变成葡萄糖。 ③蛋白质代谢与脂类代谢的关系
蛋白质与脂类之间的转化依不同的生物而有差异，例如人和动物不容易利用脂肪合成氨基酸，然而植物和微生物则可由脂肪酸和氮源生成氨基酸；某些氨基酸通过不同的途径也可转变成甘油和脂肪酸，例如用只含蛋白质的食物饲养动物，动物也能在体内存积脂肪。
运动和三大营养物质
【摘要】 主要论述了糖、脂肪和蛋白质的来源、生理生化与营养功能。介绍了糖与肥胖、糖与疾病的关系，体育锻炼对血脂成分的影响，优质蛋白质的概念及食物来源。结合运动时人体代谢特点介绍了运动过程中糖的补充类型和方法；运动过程影响脂肪代谢的因素如运动强度和运动持续的时间，体内肉碱含量，糖代谢水平，氧供应量，机体内脂肪酶活性，运动训练程度与水平等以及氨基酸和蛋白质在运动中的作用。
运动和糖
一、糖类的概念和分类
※糖是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物的总称，亦可称为糖类，是由碳、氢、氧三种元素构成一大类化合物。根据分子结构可分为： 单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）：味甜、易被人体吸收；双糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）：经消化酶作用，可分解为单糖；多糖（淀粉、糖原、纤维素）：味不甜，经淀粉酶催化分解为葡萄糖。
※膳食中糖的主要来源是谷类和根茎类食品，例如各种谷类（大米、小米、面粉、玉米等）、干豆类（黄豆、蚕豆等）、硬果类（栗子、花生等）和根茎类（土豆、红薯等）含糖比较丰富，其次还可来自各种纯糖（红糖、白糖、蜜糖、麦芽糖等）。
※蔬菜、水果中除含少量单糖外，还是纤维素和果胶主要来源。
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※糖在人体内的存在形式有3种，即肌糖原、肝糖原和血糖。糖在人体内总贮量为500克左右，其中肌糖原在人体内的贮量为400克左右，肝糖原在人体内的贮量为100克左右，血糖在人体内的贮量为5克左右。
※训练水平较高的运动员肌糖原贮量可高达600～800克左右，肌糖原贮量愈高，运动员运动至疲劳的时间愈长，冲刺能力愈强，运动水平愈高。 （一）供给能量
※这是糖类在体内最重要的生理功能。糖是机体最主要的供能物质。它在人体内消化后，主要以葡萄糖的形式被吸收，葡萄糖能迅速氧化给机体供能。
※每克葡萄糖完全氧化可释放能量4千卡，即使在缺氧的条件下也能通过酵解作用为机体供能。它不但是肌肉活动时最有效的燃料，而且是心肌收缩时的应急能源，脑组织和红细胞也要靠血液中葡萄糖供给能量。
※由糖参与构成的糖蛋白、黏蛋白、糖脂和核酸等参与构成细胞核、细胞膜、细胞间质和结缔组织、神经鞘等，某些糖类还是构成一些具有重要生理功能的物质如抗体、酶、血型物质和激素的组成成分。
※三羧酸循环是糖、脂肪、糖白质分解代谢中彻底氧化释放能量的一个共同途径。若缺乏糖，脂肪分解不能经三羧酸循环而完全氧化，因而形成丙酮、β-羟丁酸和乙酰乙酸（即所谓的酮体）。当酮体在血液中达到一定浓度即发生酮病，引起酸中毒。体内糖代谢正常进行，将会减少酮体的生成。
※当蛋白质与糖一起被摄入时，氮在体内的贮留量比单独摄入蛋白质时要多。主要因为糖的氧化增加了ATP的形成，有利于氨基酸的活化以及蛋白质合成。当能量不足时，增加糖的供给量，可见氨基酸在血中的含量降低，且对其他组织的供应和尿素氮的排出减少，保留的氮重新被利用。这种糖节省蛋白质消耗的特异作用称为糖对蛋白质的保护作用。
※当肝糖原储备较充足时，肝脏对某些化学毒物如四氯化碳、酒精、砷等有较强的解毒能力；对各种细菌毒素的抵抗力增强。摄入足够的糖可使肝脏中肝糖原丰富，在一定程度上即可保持肝脏免受有害因素的损害，又能保持肝脏正常的解毒功能。
※摄入含糖食物，容易增加饱腹感，尤其是吸收缓慢和抗消化吸收的糖，更能延长饥饿到来的时间。
由于在长时间耐力运动和比赛中体内要消耗大量肌糖原和肝糖原，在运动前和运动后补充适量的糖是有好处的，可以防止低血糖发生，使血糖维持在较高水平上，推迟疲劳的产生，保持良好的耐力和最后冲刺的能力。关于服糖的类型、数量和补糖的方法目前已有不少研究。 ※补充淀粉或葡萄糖有利于肌糖原的合成；
※补充果糖有利于肝糖原的合成，补给果糖时肝糖原合成的速度比以同样的方式补充葡萄糖提高3.7倍。
※目前给高水平运动员补糖大多补充低聚糖(含3～8 分子葡萄糖)，补充低聚糖有血液渗透压较小又易消化等优点。 1.运动前补糖
※在赛前补充糖时，每千克体重约补充１克糖为宜，一次补糖的总量应控制在60克之内，补糖量不超过2克/千克体重。
※可在大运动量前数日内增加膳食中糖类至总能量的60%~70%（或10克/千克体重）；在赛前1~4小时补糖1~5克/千克体重（宜采用液态糖）；不宜在赛前30～90分钟内吃糖，以免血糖有下降；在赛前15分钟或赛前２小时补糖，血糖升高快，补糖效果较佳，有利于提高运动员运动能力。
每隔30~60分钟补充含糖饮料或容易吸收的含糖食物，补糖量一般不大于60克/千克体
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重，多数采取饮用含糖饮料的方法，少量多次；也可补充易消化的含糖食物。
运动后补糖时间越早越好。理想的是在运动后即刻、头2小时以及每隔1~2小时连续补糖，运动后6小时以内，肌肉中糖原合成酶活性高，可使肌糖原的恢复达到最大，补糖效果最佳。 很多人都认为，吃糖对人体有害无益，但不少学者就这一问题分别从食品营养与卫生、人体生物学、基础及临床医学、运动生理学等不同学科，对食糖与健康的关系进行了科学的论证，做出了“适量吃糖，有利于人体健康”这一论断。其理由有： ※糖是人体重要的结构物质，其生理功能具有不可替代性。 ※糖是经绿色植物光合作用合成的有机物。
※糖在人体内的代谢过程中，经过“燃烧”释放能量，供人体运动及生长需要，人的脑组织仅依靠葡萄糖供能，这是其他任何能量无法替代的。
※糖还参与人体多种重要的生命活动，它与体内的其他物质结合构成酶、抗体、激素等，对调节人体的生理功能具有十分重要的意义。
※ “食糖容易引起肥胖，增加心血管及糖尿病的发病率”是一种误解。
※专家们指出，肥胖除了遗传因素和内分泌因素外，重要的病因是人体总能量的摄入大于支出。为人体提供能量的物质除食糖外，还有脂肪和蛋白质。
※代谢试验表明，人体对于来自糖的多余能量的储存能力是有限的，而过多的脂肪释放的能量却不能促进其完全的“燃烧”，而直接以脂肪的形式在体内储存。由此得出结论，膳食中最易导致肥胖的是脂肪，而不是糖。 1. 糖与糖尿病的关系
※ 现代医学认为，糖尿病的发病原因除遗传、精神疲劳和感染外，肥胖也是重要的发病因素。糖既不能直接诱发肥胖，其导致糖尿病的主因也就无从谈起。 2. 糖与心脑血管疾病的关系
※ 心脑血管疾病的病理基础是高血压和高血脂症。引起高血压发病的膳食营养因素主要是能量过剩引起的肥胖和高盐、饮酒等不良饮食习惯。 3. 糖与高血脂症的关系
※ 高血脂症与膳食中总脂肪，特别是不饱和脂肪酸和胆固醇的摄入量高有密切的关系，二者与糖的摄入无明显的因果关系。
※ 血糖指数是根据进食某一种含糖食物后与进食参考食物 (葡萄糖或白面包) 后血糖反应的比较值，是对食物进行分类的一种方法。
※ 按空腹状态下进食50克被试食物后血葡萄糖曲线内增加的面积与等量参考食物对比进行计算。
※ 虽然影响含糖食物血糖指数的因素很多，如食物颗粒大小、结构特征、黏度、可溶性纤维、烹调加工程度、是否含果糖与乳糖、淀粉中支链淀粉与直链淀粉的比例、淀粉中的蛋白质和脂肪的干扰、抗营养素如植酸和植物凝集素以及水果的成熟程度等都可影响，但血糖指数是近年来营养学界公认并可被接受的含糖食物的分类方法。
也可把血糖指数看作是含糖食物消化速率、引起血糖浓度上升速度的一个指标。进食同样数量食物时，其消化速率愈快，引起的血糖浓度上升的幅度愈高，血糖指数越大，对胰岛细胞分泌胰岛素的刺激作用也就愈明显。久而久之，会降低人体组织细胞对胰岛素的敏感性，产生胰岛素抵抗，导致血糖升高，甚至可能与糖尿病的控制有关。因此，为了提高人体的健康水平，在可选择的情况下，尽量选用血糖指数较低的含糖食物。 一、脂类的概念和分类
脂类包括中性脂肪和类脂质。脂肪仅指中性脂肪，是甘油和三分子脂肪酸组成的酯。脂肪在常温下有固态脂肪和液态脂肪的区别，动物脂肪为固态称为脂，植物脂肪为液态称为油；
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植物脂肪的营养价值高于动物脂肪。通常说的膳食脂类主要包括：甘油三酯、磷脂和胆固醇。 磷脂主要有卵磷脂和脑磷脂，它们是神经细胞的“营养因子”，有人称卵磷脂和脑磷脂为脑黄金，在坚果中含量丰富。
胆固醇酯是人体内又一类脂类化合物。关于胆固醇的利弊争论颇多，如胆固醇可引起心脑血管疾病,危害人体健康。但胆固醇也有其重要的生理功能，如胆固醇可转化为雄性激素、雌性激素、维生素D、胆汁酸、胆盐等生理生化活性物质。 （一）脂肪是组成人体组织细胞的重要组成成分
细胞膜具有由磷脂、糖脂和胆固醇组成的类脂层，脑和外周神经组织都含有鞘磷脂。磷脂对动物的生长发育非常重要，固醇是体内合成固醇类激素的重要物质，中性脂肪构成机体的储备脂肪，例如皮下脂肪等。脂肪一方面在机体需要时可被动用，参加脂肪代谢和供给能量，同时也可隔热保温和支持保护体内各种脏器以及关节等。
维生素Ａ、Ｄ、Ｅ、Ｋ都溶于脂肪，称为脂溶性维生素。脂肪中往往含有一定数量的脂溶性维生素，膳食中含有一定数量的脂肪可以促进脂溶性维生素的吸收。
每克脂肪在体内可供给９千卡（37.62千焦尔）能量。一般膳食中所含的总能量约有17％～30％来自脂肪。由于脂肪富含能量，所以是一种比较浓缩的食物，可缩小食物的体积，减轻胃肠负担。脂肪在胃中停留时间较长，因此富含脂肪的食物具有较高的饱腹感。
在肾脏、心脏周围沉积着一层脂肪垫，维系和固定着这些重要的脏器，保护这些器官免受振荡和运动损伤。
亚油酸、亚麻油酸，花生四烯酸等不饱和脂肪酸为人体所必需，在体内不能自行合成，必需由食物中的脂肪供给，故称为“必需脂肪酸”，必需脂肪酸是细胞的组成成分，对细胞膜和线粒结构的维持具有重要意义，对胆固醇的代谢和运输、对毛细血管壁的完整性都有重要作用；还有促进发育，保护皮肤和降低胆固醇等生理作用。人体缺乏必需脂肪酸（主要是亚油酸）将引起皮肤病、生育异常和代谢紊乱，甚至危及生命。
运动中，人体组织内的甘油三酯被动员后，游离脂肪酸（FFA）在血液中的浓度变化可分为三个时期：①循环期：在运动开始后的前10分钟，血浆中的游离脂肪酸和甘油为肌肉利用而浓度下降；②代谢期：运动30分钟左右血浆中游离脂肪酸和甘油水平逐渐升高并超出正常含量；③恢复期：运动后，血浆游离脂肪酸和甘油水平上升至最高水平，然后再恢复到正常值。
运动过程中脂肪代谢的速度受肌肉氧化脂肪酸的能力和肌细胞转运脂肪酸过程的快慢的影响。在运动过程中脂肪组织动员脂肪的分解较慢，常在运动30～60分钟后脂肪分解为甘油和脂肪酸的速度才达到最大，血浆游离脂酸浓度达到最高水平，血浆游离脂肪酸才成为肌肉收缩的主要能源。影响运动中脂肪代谢的因素有以下几个方面： 1. 运动强度和运动持续的时间对脂代谢的影响
剧烈运动抑制脂肪组织的分解；在低强度运动（25%最大吸氧量运动）中，脂肪组织的分解受到强烈刺激，血浆游离脂肪酸进入血浆并氧化供能是最多的；随着运动强度的增加，脂肪酸氧化供能逐渐下降；但脂肪在65%最大吸氧量的运动强度时氧化率最高，随着运动强度增加到85 %最大吸氧量运动，脂肪氧化减少。由于脂肪动员达到最大反应速度需30～60分钟，所以，要有效的消耗肌体储存的脂肪，要选择时间为30～60分钟以上的中等强度的运动。 2. 肉碱对脂代谢的影响
游离脂肪酸从骨骼肌细胞质进入线粒体分解需要肉碱的转运系统。肉碱可以促进游离脂肪酸转移进入线粒体进行氧化代谢。 3. 糖代谢水平对脂代谢的影响
糖代谢利用增加时，脂肪分解受到抑制。 4. 氧供应量对脂代谢的影响
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