营养与化学元素.ppt

第七讲 营养与化学元素,？什么是营养？什么东西有营养？,营养 动物或植物摄取和利用食物过程的总和,在动物,则典型地包括摄食、消化、吸收和同化,营养指人体摄取、消化、吸收和利用食物中营养物质以满足机体生理需要的生物学过程。营养学就是研究膳食、营养与人体健康关系的科学，广义的营养学，还包括社会、经济、文化、生活习惯和膳食心理等多种领域和学科。,生命过程就是生物体发生的各种物质转化以及能量转化的总结果。在生命活动过程中，化学元素和营养物质则通过食物链循环转化，再通过微生物分解返回环境。 危害人类健康的疾病都与体内某些元素平衡的失调有关。,生命起源,俄罗斯科学家称生命起源于泥土而非起源于海洋,/gj/oz/news/2007/10-04/1041418.shtml,太阳系探索生命起源之谜,生命化学进化过程四个阶段,化学进化学说。该学说认为：最原始的生命是由非生命物质经过一个极其漫长和非常复杂的化学进化过程逐步演变而来的。 (1) 从原始大气中的物质生成有机小分子的物质; (2) 从有机小分子物质形成有机高分子物质； (3) 从有机高分子物质组成多分子体系； (4) 从多分子体系演变为原始生命。,物质在一个相当漫长的历史长河中从低级向高级，从无生命向有生命的发展进化 . 地球本身经历了元素的进化(由宇宙中最丰富的元素氢通过核反应合成各种各样的元素，以构成星体本身) 分子的进化(由原子间的反应生成分子，由分子间的反应生成更复杂的分子，聚合物分子以及生物聚合物分子)和 生物的进化(由最原始细胞的出现进化到人)。,第一节 生物体中化学元素的分类和主要功能,存在于生物体内的元素可分为： (1) 必需元素，常量元素和微量元素； (2) 非必需元素； (3) 有毒(有害)元素。,(1) 人体必需元素,生命必需的元素共有28种，包括氢、 硼、碳、氮、氧、氟、钠、镁、硅、磷、 硫、氯、钾、钙、钒、铬、锰、铁、钴、 镍、铜、锌、砷、硒、溴、钼、锡和碘。 硼是某些绿色植物和藻类生长的必需元素，人体必需元素有27种 分为常量元素和微量元素,常量元素,占生物体总质量0.01%以上的元素。如碳、氢、氧、氮、磷、硫、氯、钾、钠、钙和镁，这些元素在人体中的含量均在0.04%62.8%之间，这11种元素共占人体总质量的99.97%。,微量元素,微量元素指占生物体总质量0.01%以下的元素。如铁、硅、锌、铜、溴、锡、锰等。 这些微量元素占人体总质量的0.03%左右。这些微量元素在体内的含量虽小，但在生命活动过程中的作用是十分重要的。,C，H，O和N四种元素约占人体体重的96 。 对于每种必需元素，都有一段其相应的最佳健康浓度，有的具有较大的体内恒定值，有的在最佳浓度和中毒浓度之间只有一个狭窄的安全限度。,每种必需元素在体内都有其合适的浓度范围。,例如，人们对碘的最小需要量为0.1 mg天，耐受量为1000 mg天，当大于10000 mg天即为中毒量。大脖子病，缺碘，加碘盐。甲亢，忌碘。 有时元素的过量可能比缺乏更令人担忧，因为某个元素的缺乏易于补充，而过量往往则难以清除，或清除过程中会产生副作用。,例如，硒是重要的生命必需元素， 成人每天摄取量以100g左右为宜，若长期低于50g可能引起癌症、心肌损害等； 若过量摄入，又可能造成腹泻，神经官能症及缺铁性贫血等中毒反应，甚至死亡,有2030种普遍存在于组织中的元素，它们的浓度是变化的，而它们的生物效应和作用还未被人们认识，有待于研究，所以称它们为非必需元素。 另外一些则是能显著毒害机体的元素。如，血液中非常低浓度的铅、镉或汞，具有有害的作用，就可称为有毒元素，亦称有害元素。,人体必需元素的生物功能,（一）组成生物体内的蛋白质、脂肪、碳水化合物和核糖核酸的提供基础的结构单元，也是组成地球上生命的基础。这些元素包括碳、氢、氧、氮、硫、磷。,（二）钠、钾和氯离子的主要功能是调节体液的渗透压，电解质的平衡和酸碱平衡，通过钠-钾泵，将钾离子、葡萄糖和氨基酸输入细胞内部，维持核糖体的最大活性，以便有效地合成蛋白质。钾离子也是稳定细胞内酶结构的重要辅因子。同时，钠离子、钾离子还参与神经信息的传递。,Na+-K+泵作用是：维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；维持低Na+高K+的细胞内环境，维持细胞的静息电位。 乌本苷、地高辛等强心剂能抑制心肌细胞Na+-K+泵的活性；,逆浓度差将细胞内的Na+移出膜外，同时把细胞外的K+移入膜内，因而保持了膜内高K+和膜外高Na+的不均衡离子分布。,（三）钙和氟是骨骼、牙齿和细胞壁形成时的必要结构成分（如磷灰石、碳酸钙等），钙离子还在传送激素影响、触发肌肉收缩和神经信号、诱发血液凝结和稳定蛋白质结构中起着重要的作用。,（四）镁离子参与体内糖代谢及呼吸酶的活性，是糖代谢和呼吸不可缺少的辅因子，与乙酰辅酶A的形成有关，还与脂肪酸的代谢有关。参与蛋白质合成时起催化作用。与钾离子、钙离子、钠离子协同作用共同维持肌肉神经系统的兴奋性，维持心肌的正常结构和功能。(另一个有镁参与的重要生物过程是光合作用，在此过程中含镁的叶绿素捕获光子，并利用此能量固定二氧化碳而放出氧。 ),（五）铁（II，III）的主要功能是作为机体内运载氧分子的呼吸色素。例如，哺乳动物血液中的血红蛋白和肌肉组织中的肌红蛋白的活性部位都由铁（II）和卟啉组成。其次，含铁蛋白（如细胞色素、铁硫蛋白）是生物氧化还原反应中的主要电子载体，它是所有生物体内能量转换反应中不可缺少的物质。,（六）铜（I、II）的主要功能与铁相似，起着载氧色素（如血蓝蛋白）和电子载体（如铜蓝蛋白）的作用。另外，铜对调节体内铁的吸收、血红蛋白的合成以及形成皮肤黑色素、影响结缔组织、弹性组织的结构和解毒作用都有关系。,（七）锌离子是许多酶的辅基或酶的击活剂。维持维生素A的正常代谢功能及对黑暗环境的适应能力，维持正常的味觉功能和食欲，维持机体的生长发育特别是对促进儿童的生长和智力发育具有重要的作用。,（八）锰（II、III）是水解酶和呼吸酶的辅因子。没有含锰酶就不可能进行专一的代谢过程，如尿的形成。锰也是植物光合作用过程中光解水的反应中心。此外，锰还与骨骼的形成和维生素C的合成有关。,（九）钼是固氮酶和某些氧化还原酶的活性组分，参与氮分子的活化和黄嘌呤、硝酸盐以及亚硫酸盐的代谢。阻止致癌物亚硝胺的形成，抑制食管和肾对亚硝胺的吸收，从而防止食道癌和胃癌的发生。,（十）钴是体内重要维生素B-12的组分。维生素B-12参与体内很多重要的生化反应，主要包括脱氧核糖核酸（DNA）和血红蛋白的合成，氨基酸的代谢和甲基的转移反应等。,（十一）铬（III）是胰岛激素的辅因子，也是胃蛋白酶的重要组分，还经常与核糖核酸（RNA）共存。它的主要功能是调节血糖代谢，帮助维持体内所允许的正常葡萄糖含量，并和核酸脂类、胆固醇的合成以及氨基酸的利用有关。,（十二）钒、锡、镍是人体有益元素，钒能降低血液中胆固醇的含量。锡可能与蛋白质的生物合成有关。镍能促进体内铁的吸收、红细胞的增长和氨基酸的合成等。,（十三）硅是骨骼、软骨形成的初期阶段所必需的组分。同时，能使上皮组织和结缔组织保持必需的强度和弹性，保持皮肤的良好的化学和机械稳定性以及血管壁的通透性，还能排除机体内铝的毒害作用。,（十四）硒是谷胱甘肽过氧化物酶的必要构成部分，具有保护血红蛋白免受过氧化氢和过氧化物损害的功能，同时具有抗衰老和抗癌的生理作用。,（十五）碘参与甲状腺素的构成。溴以有机溴化物的形式存在于人和高等动物的组织和血液中。生物功能有待进一步确证,（十六）砷是合成血红蛋白的必需成分。,古人所指的毒，主要是指剧毒的砒霜，即三氧化二砷，古代的生产技术落后，致使砒霜里都伴有少量的硫和硫化物。其所含的硫与银接触，就可起化学反应，使银针的表面生成一层黑色的“硫化银”，到了现代，生产砒霜的技术比古代要进步得多，提炼很纯净，不再参有硫和硫化物。银金属化学性质很稳定，在通常的条件下不会与砒霜起反应。,古人用银器验毒是受到历史与科学限制的缘故。有的物品并不含毒，但却含许多硫，比如鸡蛋黄，银针插进去也会变黑。相反，有些是很毒的物品，但却不含硫，比如毒蕈、亚硝酸盐、农药、毒鼠药、氰化物等，银针与它们接触，也不会出现黑色反应。因此，银针不能鉴别毒物，更不能用作验毒的工具。,微量元素在不同体内部位的水平与人体健康关系极大。有些疾病的发生和微量元素的平衡失调关系密切。例如我国地方病-克山病是与缺硒有关的心肌坏死；地方性甲状腺肿、地方性克汀病则是由于严重缺碘引起的等等。 人体中也含有非必需微量元素，甚至有害元素如Cd，Hg，Pb, F等，这和食物、水质及大气的污染关系甚大。,第二节 营养与健康,世界卫生组织给予健康的定义是：“一个人只有在躯体健康、心理健康、社会适应良好和道德健康四个方面健全，才是健康的人。” 近代营养学是在生理学和生物化学的基础上逐渐形成的，它是一门综合性的学科。营养学研究不同人的不同营养需求，以便使儿童发育健壮、聪明，使成年人精力充沛，使老年人健康长寿。营养学是以新陈代谢为基础的生物化学。营养素就是食物的组分，主要包含糖类、脂肪、蛋白质、维生素、无机盐和水等六类物质。人从食物中摄取这些营养素。,糖类, 糖类包括葡萄糖、果糖、乳糖、淀粉、纤维素等，它们是人体重要的能源和碳源。糖分解时释放能量，供生命活动的需要，糖代谢的中间产物又可以转变成其他的含碳化合物如氨基酸、脂肪酸、核苷等。糖的磷酸衍生物可以生成DNA，RNA，ATP等重要的生物活性物质。植物光合作用产生的糖类是动物的重要营养来源。,ATP中文名三磷酸腺甘（甘表示核糖分子，腺表示腺嘌呤，） 每个ATP分子由一个核糖分子与一个腺嘌呤，三个磷酸分子缩水化合， 其中三个磷酸分子之间有两个高能磷酸键，,脂肪, 脂肪属于类脂物质。脂类具有重要的生物功能，它是构成生物膜的重要物质，几乎细胞所含有的磷脂都集中在生物膜中。类脂物质，主要是油脂，是肌体代谢所需燃料的贮存形式和运输形式。 人类的一些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝等都与脂类代谢紊乱有关。 植物油与动物油脂.,蛋白质, 蛋白质是最基本而必不可少的，只要维持蛋白质的供给，肌体就能存活。蛋白质是我们日常膳食中氮的主要来源。 人类究竟需要什么样的蛋白质呢?人类的必需氨基酸有8种，赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸。 动物蛋白与植物蛋白.,蛋白质的营养价值决定于所含的氨基酸种量和数量。凡含有各种必需氨基酸的蛋白质，能维持生命体的正常生长的蛋白质，完全蛋白质；缺少一种或一种以上必需氨基酸的蛋白质称不完全蛋白质。日常食用的豆腐、大豆、瘦肉、鱼、蛋白、奶等都含较多的蛋白质。人们膳食中的蛋白质有很大一部分由米、麦等粮食中得来。大豆是我国最经济的蛋白质来源，大豆蛋白质的氨基酸种类完全。因此，大豆是完全蛋白，营养价值相当高。米、麦蛋白的营养价值亦很高。如果利用蛋白质的互补作用，则其生理价值(指由食物摄人的总氮量在身体内存留的百分数)还可增高，例如加入少量鸡蛋蛋白可提高大豆蛋白质的生理价值。,所谓粮食质量的提高，主要是指增加蛋白质在粮食中所占的比重。各种农作物中，蛋白质含量高者首推大豆。营养学认为，动物蛋白在总蛋白量中至少占13，若达不到时尽可能多吃些豆制品，使二者加起来占总蛋白质的13到12。,维生素, 维生素是维持正常生命过程所必需的一类有机物，需要量很少，但对维持健康十分重要（防止坏血病的物质就是维生素C。维生素B1，防止“脚气病”）。其主要功能是通过作为辅酶的成分调节机体代谢。长期缺乏任何一种维生素都会导致某种营养不良症及相应的疾病。,有些维生素在体内有协同作用，如维生素C能提高对铁的吸收率；维生素D其主要功能是调节钙、磷代谢，维持血液钙、磷浓度正常，从而促进钙化，使牙齿、骨骼正常发育。植物体内不含维生素D，仅动物体内才含有，鱼肝油含量最丰富，蛋黄、牛奶中也都含有维生素D。,人类每日必须从膳食中(或维生素制剂中)摄入一定数量的各种维生素。老年人需要较多的B族维生素和维生素C，对维生素D需要很少。需要视力集中的人如射手、领航人员、精细机器制造工人，一般皆需要摄取较多的维生素A；对暗适应力低的病人和眼角膜干燥的病人，同样需要较多的维生素A。膳食中糖类比例较大的人和食欲不好的及神经性疾患的病人需要较多的维生素B1；化工厂和高温车间工人需要较多的维生素C。,各种维生素的摄食量虽然应适当充足，但并非愈多愈好。过量的维生素A，D和烟酰胺都有毒性，例如，维生素D摄食过量会引起乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻等，还可使总血脂和血胆固醇量增加，妨碍心血管功能。过量维生素D之所以产生毒性，主要是因它不易排泄，肌体只能从胆汁排出一部分过多的维生素D。维生素C，B1，B2，B6等虽然无毒性，但超过肌体所能利用和储存的量即由尿和其他体液排泄出体外。这再一次证明，生命体对任何营养素的需求都是有其浓度范围的。, 无机盐又称矿物质，人体及动物所需的矿质元素有K，Na，Ca，Fe，Mg，Cu，Mn，Co，P，S，C1，I，F，Se等，它们是构成骨、齿和体液(血液、淋巴)的重要成分。体内许多生理作用也靠无机盐来维持。 膳食中长期缺乏某些无机盐会出现营养不良症状。食物中缺铁，血液的血红蛋白就变得不足，经血流运送到各部位的氧气也就减少，这种情况被称为缺铁性贫血。钙是骨骼的主要成分，缺钙会得佝偻病和龋齿。,缺碘最严重的危害是影响儿童的智力，甚至会使其终生难以得到改善。碘缺乏会导致地方性甲状腺肿(俗称大脖子病)。海带被认为是营养价值较高的食品，不仅含碘丰富，可防治甲状腺肿大，促进智力发育，且蛋白质含量较高，具有18种氨基酸，此外，其中Ca，P，Fe等矿物质及维生素的含量也较丰富。,随着我国国民温饱问题的基本解决，人们在饮食上注重营养是必然的趋势。但要做到膳食平衡，饮食有节。现在认识是，多样化的膳食既是获得各种适量基本营养素的最好方法，同时也是避免食品中有毒物质达到有害剂量的有效方法之一。,肥胖与健康 肥胖是许多慢性病如：高血压、心脏病、脑中风的主要危险因素，肥胖对健康的不利影响有：（1）内分泌障碍，易患糖尿病。（2）心脑血管疾病。肥胖者爱吃肉、油炸食品，进入机体的脂肪增多，形成的胆固醇沉着在动脉血管壁不易重返血液，而使动脉硬化，继而引起血管狭窄或闭塞。因此肥胖者易患高血压、心肌梗死、脑溢血等疾病。（3）易患关节炎。肥胖的人因体重大，关节超负荷，因此易患关节炎。（4）体能指标不达标。肥胖的人体重超常，额外增加了心脏的负担，常有压迫感，稍一活动就心慌气短。 减肥与健康,第三节 树立平衡营养观念,从实用营养学看，较易缺乏的元素有钙、铁和碘。 体质强弱、智力高低、免疫能力优劣以及人体衰老的迟早、癌瘤的形成等都与营养质量、各种营养素之间的配比有一定的关系。合理的营养可以防治多种疾病。营养学家主张用食物来满足对营养的需求。营养学家承认有科学实验依据的保健品，实验依据不只是含量测定，而必须有生物效应试验和人体应用观察，要有充足的数据说明其服用剂量能达到预期效果，当然还必需有可靠的卫生质量保证。但是营养学家提倡的仍然是合理的膳食，合理膳食是营养之本。,合理膳食,合理膳食就是要树立平衡营养观念。所谓平衡营养，就是指通过食物补充人体所需的热能和营养素，以满足人体的正常生理需要，并且各种营养素之间比例要适当，以利于营养素的吸收和利用。很多专家与学者的共识是：营养紊乱和营养过剩已成为诱发危及生命疾病的原因。例如锌过高可影响铁的吸收；维生素A，D过多也会中毒；适量的维生素A，E或锌会促进免疫功能的提高，而过高则可抑制等。因此，树立科学的营养观念-平衡营养观念，正是指导人们合理膳食，正确补充营养素。,人体对营养的需要是多方面的，营养平衡就是要按各类人体不同需要，科学地安排搭配蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、纤维素等各种营养成分。例如人体既需要动物蛋白，也要有植物蛋白。我们摄取的大多数氮正是来源于吃的植物蛋白和动物蛋白。人体内没有氨基酸的贮存形式，这与糖类、类脂物不同，,糖类和类脂质分别以糖原和脂肪的形式贮存在体内。健康的成人体内保持着氮的平衡，即排出的氮和通过食物吸收的氮一样多。正在成长的少年儿童处于氮的正平衡，即吸收的氮比排出的氮多，因为他们需要氨基酸合成新的组织。氮的负平衡则是排出的氮比吸收的氮多，常由于营养不良、饥饿等状况引起的。,健康长寿是人类的共同愿望，大量研究表明，肌体的衰老受各种因素的影响，而其中饮食状况是一项很重要的因素。可以说，人类健康长寿最关键的因素之一是维系人体内几十种元素的平衡。若体内元素平衡失调，就会导致患某种疾病，而治疗疾病就是补充和调节人体元素平衡。 人体内元素的平衡有两种含义，一是某个元素在人体内含量要适宜；二是人体内的各种元素之间要有一个合适比例才能协调工作，才会有益于健康。,多样化的膳食就是获得各种适量营养素的最好方法。随着对必需营养素及其相互关系知识的丰富和深入，对有效地利用食物资源、科学加工食品、合理调配膳食和充分发挥营养效能等，提供了科学基础。 人在生命活动过程中，通过食物和食物链方法以补充和调节体内元素的平衡，对预防疾病，维护健康意义重大。,第四节 关于心理健康,1 大学生心理健康的现状 全国大学生心理障碍率20.23%. 有的学校的调查数据为:严重心理障碍率:13.1%;一般心理障碍率:18.3% 精神疾病已成为大学生休学,退学,死亡的主要原因之一. 对大学生最易造成困扰的是人际关系,如同学关系,恋爱关系,舍友关系,乡