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第八章人体功能化学 世界是物质的 物质是处于不停地运动变化生命 诞生发展衰落死亡 无论是低级还是高级生命 物质的一种存在形式物质的另一种存在形式人地球太阳系宇宙 1 一 为什么人要不停地呼吸 正常人每分钟约呼吸30次 每次约吸入0 4升空气 一昼夜吸入空气18000升 含24公斤 为饮食总量的10倍 其中1 5是氧气 目的在于保证食物的充分氧化而释出足够的能量 如果停止呼吸几分钟人就会死亡 耗氧率 毫升 小时 克 与寿命成反比寿命 蝙蝠 鼠 兔 羊 猪 马 牛 人 象 2 二 心脏为什么能不断跳动 心脏的正常运转是维持人体能量产生和转换的必要条件心脏跳动 血液循环 组织 器官新陈代谢1981年发现心脏中存在心脏激素 它由肽组成 几个微克就可持续维持血液的体内循环 过快的心脏跳动是生命过早终结的信号经常运动者50 60次 分 不运动者80 100次 3 三 为什么会饿 饥饿是指一段禁食期之后对食物的生理欲求 而食欲则是对现存食物的认识反应或习惯反应 胃一旦空腹就强烈收缩 拌有不适即饥饿感 解释 下丘脑中进食中枢的对血液中的营养成分如糖 脂等特别敏感 一旦浓度下降 饱感中心就会发出求食信号 浓度过高 则发出拒食信号 此外 血糖值低是饥饿的自然信号 人在清晨空腹是血糖量约为80毫克 感到饿 进食后 血糖值可达140毫克 可维持几个小时 精力充沛 4 四 为什么会口渴 所谓口渴是指有意识地想喝水 这种心理感受在控制体内水分和钠离子浓度上极为重要 它影响体内的水平衡 调节水的摄入 由饮水中枢负责 用埋藏电极刺激此中枢 动物在几秒钟内就开始喝水 注入高渗盐水 由于使水分从神经细胞中渗出 从而造成脱水 也使它们狂引 正常组织液中 Na 137毫摩尔 升 若升至139毫摩尔 升 就会刺激饮水中枢 示意口渴 止渴又分为暂时止渴和永久止渴 5 五 人为何不能靠吃草生活 1 草和粮食成分不同草的主成分是纤维素 粮食的主成分是淀粉 前者水解后得到 葡萄糖 后者为 葡萄糖 二者在结构上虽然差别甚微 只是第一个碳原子上的OH基排列不同 但性质和功能截然不同 2 人的消化液中所含的酶只能使淀粉水解成人体能吸收的葡萄糖 却不能使纤维素水解 3 牛羊的消化系统里寄生了某些微生物 可以分泌出使纤维素迅速水解成 葡萄糖的酶 目前正研究从木霉菌中提取纤维素酶 以将纤维素转化为葡萄糖 从而广泛利用木质纤维素 6 六 人为什么会晕车晕船 平衡感受器比较敏感 神经系统的反应比较急剧交感神经兴奋出汗 皮肤潮红 恶心 呕吐迷走神经兴奋心跳缓慢 慢 迷走神经 心抑制中枢 交感神经 快 心加速中枢 肾上腺素 需能量 血糖 7 七 为什么人有多食性 人类是多食性 广食性动物 除肉食 草食外也包括腐食如各种酱 酸奶酪 燕窝等 这样使人类的食物极为多样而无比丰富 人的这种多食性与人的生理特征相适应并且是在漫长的进化史中形成的 人类发现并学会了用火 开始狩猎生活 肉食随之进入食料 随后 人类逐渐接受了人工生产的各种食物 并创造烹调加工方法 从而使人类食料品种繁多 范围极广 8 多食杂食广食 草食性 肉食性 腐食性 叶食性果食性谷食性 虫食性鱼食性同食性 9 八 为什么人的体温是37 人的正常温度 口温为37 腋下比口低0 5 在一天内 体温可变化1 早晨4 6点钟最低 晚上6 8点最高 此时易发烧 此外进食 运动可使体温升到38 40 人体的控温中枢位于下丘脑 当过热时 神经系统发出发汗指令 刺激汗腺出汗带走汽化热 同时抑制下丘脑后部的交感中枢 解除皮肤血管的收缩 加快皮肤的热散失 过冷时血管收缩 出汗停止 下丘脑激起寒颤 促进去甲肾上腺素和肾上腺素的分泌 引起细胞代谢速度加快而产生热量 体温是身体生理条件 环境温度决定的 10 数学模式计算表明 37 对恒温动物包括人最为适宜 过高的温度对人体危害甚大 到40 细菌 病毒繁殖迅速 41 组织 器官 特别是脑神经系统开始受破坏 43 如果不以酒精或冰块散热 则只能活几个小时 为了退烧服用阿斯匹林 它并不降低正常体温 而是使恒温中枢调定点降低约1 发出散热指示 11 九 人为什么只有头发长 1 体毛的作用体毛是一种衣裳 在皮肤和外界之间形成空间 避免外界气温对机体的直接影响 发毛这个作用尤其重要 因为人在活动中不宜戴又厚又重的帽子 需要头发来保护头脑这一重要器官 所以在长期进化中 别的体毛大多退化了 而发毛仍保存下来 2 体毛的退化这是进化的结果 先民们在狩猎生活中需要不断奔跑 为了散热 通过体毛退化增加汗腺以利排汗来冷却机体 此外 在家居化的过程中改变了生长激素的分泌方式 使大部分体毛退化 3 梳头梳头可以保持头发清洁 刺激毛囊 活动皮肤 对促进体表新陈代谢 改善头发营养 保护头部健康有重要意义 并且也助长了头发的生长 12 十 少年白发之因 根据各种头发的分析测定 发现黑发含铜量大于黄头发与白头发 可见铜的含量多少与白发形成有关 原来毛发中的颜色主要来源于其中所含的黑色素颗粒 而黑色素在体内的形成 以酪氨酸为主要原料 在人体表皮基底层及毛囊的黑色素细胞中 含有丰富的酪氨酸酶 它的作用是催化酪氨酸氧化 最后聚合成黑色素 酪氨酸酶含有亚铜 一般认为与下列几种因素有关 一 精神因素 精神紧张 忧愁伤感 焦虑不安 恐慌惊吓 二 营养失调 黑头发中的色素颗粒含有铜 钴 铁等元素 假如缺少这些元素往往出现白发 三 患慢性疾病 四 遗传因素 13 十一 人为什么要洗澡 1 污垢的化学作用汗液蒸发后留下蛋白质 脂肪 尿素和盐分 污垢都会在湿气中水解成各种酸 碱 腐蚀衣物的纤维 其中的蛋白质是霉菌的极好养料 发生酵解和酸败使人体发臭 衣物生虫 汗垢堵塞皮肤各腺口 妨碍汗及脂质蒸发 使毛囊发炎引起多种皮肤病症如头癣 毛囊炎等 2 洗澡的功效 1 可擦去汗垢和皮肤上的寄生虫 2 改善血液循环 使淋巴液 组织液处于积极活跃的状态 3 使毛细管道变粗 有利于白血球活动 增强机体抵抗力 4 洗澡发汗有助于医治感冒这类与散热阻畅有关的疾病 5 使人心情舒畅 肌肉放松 3 洗澡的方式17 20 的冷水浴 33 35 温水浴 42 43 热水浴 冷热交替浴 警告 未婚男性慎洗桑拿 比34 35 的恒温条件要高的多 14 十二 人为什么会有抵抗力 抵抗力即免疫力指人体有杀灭侵入的病原体并解除其毒害以及识别 处理非自身物质 如进入身体的化学物质 移植到体内的异体组织 自身长出的恶性肿瘤 衰老或受损伤细胞的能力 免疫系统主要来源于 遗传和后天培养 免疫机制 非特异性 防护 识别 清除 特异性 机体对非自身抗原识别后合成的特异免疫球胆白即各种抗体lg 爱滋病免疫系统受损 15 影响抵抗力的外因主要是温度 著名的微生物学家巴斯特指出 冷是传染病菌得以肆虐的最主要条件 当室温为18 20 时 致病微生物一般无法通过人体的上呼吸道的粘液膜 但一旦受寒 人体致冷 就会使粘液膜丧失保卫功能 免疫球胆白lg分lgG lgM lgA lgD lgE五种lgG是血清中的主要免疫球胆白 大多数抗细菌 抗毒素 抗病毒的抗体均为lgG lgG是唯一可以通过胎盘的免疫球胆白 故有保护作用 抗原 凡能够刺激机体的免疫系统 使之发生一系列免疫反应者 16 就人体化学这一内因而言 体液中的补体 溶菌酶和干扰素对抵抗力有重要意义 干扰素 是20世纪60 70年代发现的 当病毒感染动物细胞时 细胞便会以一种神秘的物种来干扰病毒的新陈代谢 临床表明 干扰素可治疗多种由病毒感染的疾病如流感 肝炎 水痘 麻疹等 近来报道它可防癌 特别是由免疫功能受阻引起的爱滋病可能有特效 研究表明 处于那种千变万化 恶劣环境中的人的机体经常产生应急反应 免疫系统发达 身体的抵抗力能提高好几倍 大量的实践表明 适当的饥饿 寒冷 轻度冻伤 碰伤出血等 都是可行的调动免疫系统的办法 17 十三 人为什么会笑 笑可分为生理性和精神性两类 笑是人类为解决紧张感而相互联系的手段 这种生理反应也与人类的进化有关 笑一般是与愉快联系的 受中枢神经边缘大脑皮层的控制 与多巴胺 去甲肾上腺素及脑内非肽的分泌增强有关 有镇痛 打通关节 抑忧郁 美容的功效 笑与血糖值 葡萄糖 激素的分泌 5 羟色胺 有关 所以丰富的营养是精神愉快的物质基础 笑还与呼吸有关 氧化亚氮能令人捧腹大笑 称为笑气 有麻醉镇痛作用 除刺激激素分泌外 可能与呼吸运动有关 18 十四 为什么会眨眼流眼泪 眨眼 又称瞬目 是一种条件性的神经反射 正常人每分钟眨眼10 15次 每次约0 3秒 每天眨眼近万次 留下各种影像近5万种 黑眼球表面的水分易蒸发 眨眼能把泪水均匀地涂布在角膜的表面 以保持湿润而不干燥 泪水中含有球胆白和溶菌酶 对进入眼内的细菌和病毒有很好的杀灭作用 眨眼能够有效地避免灰尘杂物对眼睛的侵袭 使视网膜和眼肌得到暂时的休息 人为什么要眨眼呢 19 泪液分泌的控制中枢在下丘脑 与感情调节有关 哭泣这一生理现象是大脑的神经活动引起的 可以促进人的内分泌 并且是对于精神打击的一种保护性反应 泪液是眼中泪腺分泌的一种特殊体液 作用是润滑眼组织 维持眼球的压力以保持其充胀 洗涤眼膜 杀菌和排出进入眼内的灰尘等异物 泪液中除含有纳 钾 氨 氯离子外 还含有脂质 溶菌酶 特别是含有0 2 的锌和一些神经递质如亮氨酸脑啡呔 促乳素 具有免疫功能的蛋白质 流泪可以减轻人的痛苦 如果强忍自己悲伤的眼泪 就等于是在慢性自杀 泪液还向角膜供氧并回收二氧化碳等排泄物 最终流入鼻腔 成为鼻涕 流泪的原因及作用 20 十五 人为什么爱欣赏音乐 对人们身心健康最为有利的音响莫过于音乐 音乐能根据需要造成热烈和宁静 兴奋和肃穆 激昂和催眠 浪漫和庄严的不同气氛 音乐会导致既定频率的脑生物电流改变 从而引起人的精神反应发生变化 可治疗精神或心理疾病 人的机体的节律受位于下丘脑节律中心的控制 使心脏搏动 肺的舒缩 肠胃的蠕动 各种神经活动等大约一百多种生理活动均具有一定节律 在各器官及组织的活动节律中 心搏最为重要 每分钟60拍的音乐与人的正常生理节律合拍 最有利于保持身心平衡 血流 呼吸的平稳 快节奏使人兴奋 慢节奏有催眠功效 音乐的振动 使脑内大部分组织的生物电流呈同步化 起到对细胞按摩的作用 协调了肌肉张力和血流的速度 促使人体分泌有益健康的激素 提高酶的活性 故有强体美容之功效 同时音乐还能唤起人的美好向往和幸福的共鸣 21 不同的旋律 不同乐器奏出的不同曲调 对各人的血液循环的作用不同 对人的血液循环影响最大的是风琴的乐音 研究表明 演奏古典乐曲为主的演员大都心情平稳愉快 而演奏现代通俗快乐曲的演员 60 心情急躁 22 消沉 10 神经过敏 此外 在50分贝以下的轻音乐中 背景音乐 人体各种功能会发挥极佳效果 欣赏音乐五忌 1 空腹忌听进行曲3 生气忌听摇滚乐2 吃饭忌听打击乐4 悲愁忌听忧伤乐5 睡前忌听交响乐 音乐背景下的运动非常有利于健康 22 十六 人为什么要睡觉 人的一生中 将近三分之一的时间是用于睡觉的 有极少数人睡眠反常 睡觉的功能究竟是什么呢 体力恢复观点 在睡眠的最初数小时内 大脑基底部的脑垂体会释放大量的生长激素 它能促进体内蛋白质的代谢 从而促进体内组织的生长和修复 晚10 凌晨1点最佳睡眠时间 美国波士顿哈特曼认为睡觉有两个功能 一是消除体力疲劳 二是消除精神疲劳消除体力疲劳主要发生在睡眠初期的所谓慢波睡眠中 而恢复精神疲劳主要发生在深睡以后的快动眼睡眠期 瞌睡 浅睡 深睡 深睡以后慢波睡眠快波睡眠 消除体力疲劳 恢复精神疲劳 23 十七 人为什么会睡眠 科学家认为人在醒着的时候 逐渐积累一种具有催眠作用的特殊化学物质 当积累到一定量时 就会促使人入眠 瑞典科学家首先从困倦家兔的血液中 用新的生物化学方法分离出一种能促进睡眠的物质 他们还确定这种物质是由九个氨基酸组成的多肽 取名为 促睡眠肽 此外 美国哈佛大学的约翰 巴佩海默从缺乏睡眠的山羊脑中抽出的脑脊液 具有催眠作用 并证明它是一种小分子多肽 分子量350 500 定名为 S 促睡眠肽 前者取自动物血液 在15分钟内立即起作用 而后者一般要两个小时才发挥作用 从成年男子清晨排除的尿液中提取出一种促睡眠的有效成分 称为 SPU因子 据推测 可能是这种因子使脑中产生某种起作用的物质而导致睡眠 不仅如此 还有人发现在大脑松果体中有一种叫AUT的有机化合物 也是一种促催眠物质 功效非常显著 24 十八 人为什么会做梦 1 刚入睡时或睡眠比较深熟时 发生的梦境形象淡漠零乱碎2 将醒来时 大脑皮质的抑制很浅 这时发生的梦比较接近于现实生活 梦的连贯性较好 醒来时 记忆的较清楚 3 经常见到的 接触到的刺激强 在梦里回忆起来弱而模糊4 过去已久 只见过一次或不注意的事物 醒着时不会出现 睡着时弱刺激扩大得到清晰的形象 人做梦 是大脑在打扫房间 大脑将白天获得的信息和情感进行加工和整理 同已有的回忆相比较评价其意义 决定储存还是消掉 故每天所获得的感官印象中 只有1 最终被长期记忆 从睡眠实验里得出 人的精神负荷越重 做梦也就越多 心灵的创伤不是靠时间 而是通过梦来治愈的 通过做梦渐渐减弱 直接消除那些痛苦的回忆 25 十九 人为什么会越长越高 在影响人体身高增长的因素中 后天因素占80 先天因素 即遗传因素 占20 后天性因素包括运动 情绪 营养 生活方式和医疗条件等 1 营养情况的普遍改善 2 刺激加强 物理 信息 教育 3 性激素4 异地婚姻 的不断增多 即父母出生地点之间的距离越远孩子的生长越快 注意 1 女人比男人要矮10 15cm2 晚上比早上要矮1 2cm3 老人比青年时要矮2 10cm原因 1 软骨的体液2 脊柱弯曲 26 二十 衰老自何时始 美国老年病学家唐纳登克拉博士提出了一个新的见解 衰老是从青春期开始的 脑垂体释放出衰老素 一些科学家发现 从十几岁起人的免疫功能开始下降 30岁是人体生理发达程度超过顶点的年龄 此后每年丧失生理功能0 8 0 9 40多岁就出现全面衰老的征象 0 12儿童期12 18少年期18 28青年早期28 40青年成熟期40 50中年早期50 60中年成熟期60 70老年早期70 80老年益壮期80 90真正老年期90 100迟暮期100以上天年期 诞生 发育 高峰 衰老 死亡 27 二十一 衰老有可能推迟吗 许多科学家相信 在正常的新陈代谢过程中 由于受到射线照射 服用各种化学药剂 以及食物中含铁量过多等因素 人体内会产生有害的自由原子基团R 会加速人的衰老 称之为体内垃圾 最近 生物化学家里歇教授从灌木中提取一种叫 去甲二氢菊木酸 的物质 这种物质能够消除动植物体内的自由基 科学家发现 人体内有一种与利用氧气有关的酶 过氧化物岐化酶 这种酶能对自由基起 解毒 作用 阻止自由基对细胞的破坏 过氧化物岐化酶 SOD 和抗氧化剂能有效地清除体内自由基 防衰老1 人参 灵芝 山药 何首乌 白术 银杏 刺五加 杜仲等有显著的抗氧化作用 2 绞股蓝 五味子 山楂 大枣等 能提高人体SOD活性 28 二十二 人体有没有生物钟 大量生物习性表明 生物体内似乎有着精确的计时装置 在控制着生命的活动 1904年奥地利科学家指出 发病期 死亡期往往与出生日23天的周期节律有关 德国科学家也独立地发现人体的生理 体力存在23天的周期 情绪存在28天的周期 智力存在33天的周期 此外 女性的月经存在28天的周期 人的血压 体温 心跳 脑电波 血液中的钙 钠离子的浓度等 都有明显的周期性 29 有一种观点认为 人体节律是外源性的 如电场变化 地磁变化 重力场变化 宇宙射线 其他行星运动周期 光的变化 月球引力等极为敏感 这表明生物钟是由外界信息的周期性所决定的 第二种理论是内源说 激素影响人的生理功能 并对神经系统产生影响 情绪产生周期性变化 女性细胞有28天的情绪节律 男性细胞有23天的体力节律 它们分别受到女性激素和男性激素的影响 第三种学说是人体与环境相互作用学说 有机体的基因上留下了自然节律的烙印 表现出天生的节律来 但这种节律又受到环境的影响 人体能根据环境状况加以调节 人类应认识节律现象 自觉地调节工作 提高效率 减少事故 改善健康 30 二十三 为什么女子的寿命比男子长 1 女子的能量消耗比男子少8 12 寿命也就比较长 2 她们比较爱哭 在因悲痛而流出来的眼泪中 含有有毒的物质 3 男子的性染色体为XY 女子为XX 因为人的免疫能力存在于基因之中 而基因又存在于X型染色体里 4 女性卵巢分泌的雌激素具有软化血管 抗动脉硬化和抗衰老等多种功能 5 月经流血 亚麻酸的合成比男人多 6 在控制系统中阴性是封闭型的 起保存整个系统基本特征的作用 阳性则可帮助生物适应新的环境 31 二十四 血型与遗传 血型是指红细胞上所含的抗原不同而言 红细胞只含有A抗原的称为A型 其血清中含有B抗体红细胞只含有B抗原的称为B型 其血清中含有A抗体红细胞既有A抗原又有B抗原的称为AB型 血清中无A B抗体红细胞中A B抗原都没有的称为O型 血清中含有A B抗体 ABO血型受ABO三种基因控制 控制ABO血型的基因可有六种不同组合既有AA AO BB BO AB OO 而每个人只有其中一对 A基因和B基因是显性 O基因是隐性 32 父母的生殖细胞各提供一对基因中的一个 重新组成一对基因 表现型遗传型AAA AOBBB BOABABOOO 由于