营养的生物化学途径课件

营养的生物化学途径

BiochemistryOfNutrition

(Ⅱ)人体代谢的生物化学基础酶与激素1、酶和酶活力的调节2、食品中常用的酶3、酶在食品加工中的应用激素人体代谢的生理学基础酶与激素酶和酶活力的调节

酶：一类由活细胞产生的具有催化活性的蛋白质。酶促反应：由酶所催化的反应．底物：被酶作用的物质则称为该酶的底物。酶和酶活力的调节

(一)酶的分类（按其所参加酶促反应的性质）

1、氧化还原酶类：催化氧化还原反应。

2、转换酶类：催化功能基团的转移反应。

3、水解酶类：催化水解反应。

4、裂合酶类（脱加酶类）：

催化从底物上移去一个基团而留下双健的反应或其逆反应。

5、异构酶类：主要催化各种同分异构体的相互转变

6、合成酶类（连接酶类）：主要催化一切必须与三磷酸腺苷分子相偶合，并且由两种物质合成一种物质的反应。1、氧化还原酶类氧化还原酶类催化氧化还原反应。酚酶可以氧化酚类和醇类化合物，生成醌或酮；脂肪氧合酶可以使不饱和脂肪产生过氧化物的臭味；过氧化物酶则可以催化分解过氧化氢和其他有机过氧化物。2、转换酶类主要催化功能基团的转移反应。例如在蛋白质代谢过程中，具有重要作用的转氨酶．就是一种氨基转换酶类。3、水解酶类水解酶类主要催化水解反应。重要的水解酶有淀粉酶、脂酶、蛋白酶和核配酶等。其中．淀粉酶可以使淀粉水解，变成糊精、麦芽糖和葡萄糖；脂酶可以使脂肪水解，产生甘油二酯、甘油一酯、甘油以及脂肪酸；蛋白酶可以便蛋白质发生水解，主要生成臭味以及氨基酸；核酸酶则可以使核苷酸消化水解为核苷酸、核苷和碱基。4、裂合酶类裂合酶类又称为脱加酶类，它主要催化从底物上移去一个基团而留下双健的反应或其逆反应。重要的裂合酶有醛缩酶、水化酶及脱羧酶等。其中，醛缩酶可以使二磷酸酮糖转变为磷酸酮糖和磷酸醛糖；水化酶可以使延胡索酸加合水，转变成苹果酸；脱羧酶可以使丙酮酸脱羧．形成乙醛。

5、异构酶类

异构酶类主要催化各种同分异构体的相互转变。例如6—磷酸葡萄糖异构酶，葡萄糖—6—磷酸与果糖—6—磷酸发生互变。

6、合成酶类例如：6—磷酸葡萄糖异构酶，又称为连接酶类，它主要催化一切必须与三磷酸腺苷分子相偶合，并且由两种物质合成一种物质的反应。例如谷氨酰胺在三磷酸腺苷参与下，可以与离氨和谷氨酸转变为谷氨酰胺。(二)酶的合成与分解

酶的化学本质是蛋白质，所以其合成的过程与蛋白质的合成类似。在细胞内，酶的合成还与营养素和代谢产物的关系密切。一定的营养素的摄入，可以促进相应酶的合成。而其代谢之后的生成产物则抑制酶的合成，另外，激素通过对代谢过程的效应也对酶的合成具有很大的影响。在机体内，酶发挥催化作用的时间往注为几小时到几天，然后酶就会失去活性，作为蛋白质物质进行代谢分解。(三)酶活性的调节酶的活性就是指酶催化一定反应的能力。细胞内酶的活性随着外部条件和生理条件的变化。会出现相应的变化。一般酶的活性，主要受营养素、代谢物、激素、酸碱度、激活剂等的影响和调节。例：发酵食品的酶促反应二、激素

激素是由可以调节和控制生命体的代谢过程或生理功能的特殊组织细胞（内分泌腺）产生并具有特殊生理激动效应的有机化合物。激素由生物体内的某胞外液输送到一定的组织或细胞（激素的靶组织或靶细胞）。激素主要存在于内分泌腺体中。其他少部分激素则来自于内分泌腺以外的其他组织细胞；部分激素则是直接由存在于血液中的某些前体物质转变而来的。

脑下垂体激素

脑下垂体位于脑的底面，是一个重约0.5—0.7g形如豌豆的小器官，包括腺垂体(前叶)和神经垂体二大部分。脑下垂体可以分泌出功能各异的激素，统称为脑下垂体激素。生长激素促甲状腺激素促肾上腺皮质激素促性腺激素催产素加压素

生长激素

人生长激素(Growthhormone,GH)研究进展

生长激素也叫做躯体刺激素，为一种蛋白质。人脑下垂体中的合成一般比较多．约／Jlo，1R，相当于干质量的10％。生长激素对于机体具有十分重要的生理作用。几乎对所有的组织代谢过程都有影响。他的主要作用是促进机体的蛋白质合成能力，促进软骨和骨骼的生长，从而是机体得以正常的生长和发育。生长激素具有升高血糖的作用，可以引起机体葡萄糖升高和摄取增加，生长激素还具有提高机体摄取和利用脂肪的能力。当机体内生长激素的平衡失调时，会出现两种相反的症状。如果分泌过多，对于儿童和少年．则会产生机体各部分过度的生长，出现“巨人症”，对于成年人。则会产生“肢端肥大症：’如果分泌过少，对于儿童和少年，则会出现机体生长迟缓、身材矮小的“株儒症”。2、促甲状腺激素

促甲状腺激素的生理作用是刺激甲状腺细胞，促进其发育和功能，增加甲状腺激素的分泌。3、促肾上腺皮质激素

促肾上腺皮质激素的生理作用主要是促进肾上腺皮质激素的分泌，另外．它还可以通过对皮质细胞的作用，使机体蛋白质的合成增加、碳水化合物的分解和氧化磷酸化作用增强。4、促性腺激素

主要有卵泡刺激素、黄体刺激素和间质细胞刺激素。卵泡刺激素对于男性，可以刺激睾丸素的发育和精子的形成，促进精子的释放；对于女性，可以刺激卵巢的发，促进卵泡的成熟。黄体刺激素能刺激哺乳动物的乳汁产生和黄体激素分泌，还可以促进乳腺中核糖核酸及蛋白质的合成，以及提高乳腺中一些代谢酶的活性。间质细胞刺激素作用在卵巢或睾丸的间质细胞处。对女性。可以促进卵泡的成熟、排卵和形成黄体。5、催产素和加压素

催产素可以作用于多种平滑肌，特别是子宫肌肉，增加它的收缩强度和频率，形成强的子宫收缩。所以它具有催产的作用，可以促进阵痛和分娩。另外，催产素作用于授乳期的成效乳腺．还可以引起排乳。加压素：抗利尿激素，主要作用是促进小动脉的收缩使肾脏的远球肾小管对水分的吸收。

[三)甲状腺激素甲状腺激素，又叫甲状腺素，它是由甲状腺分泌的。甲状腺是人体中最大的内分泌腺，位于气管上部的左右两侧，呈椭圆形，重约15—25g。可以提高血压。生理功能:(1)增强基础代谢率:促进机体组织的能量合成，从而影响各种代谢过程,进而提高碳水化合物、脂质和蛋白质的代谢。

(2)促进发育生长甲状腺素可以促进蛋白质的合成，促进骨的生长,有助于生长激素作用的发挥。（3）对高级神经活动的影响：甲状腺素对于高级神经活动具有十分重要的作用。分泌过多，会使人变得有些神经质；分泌过少，则会使人精神活动低落。（4）对儿荼酚胺释放的影响当体内甲状腺素分泌过多时，将会引发髓质激素儿荼酚胺的分泌加强、并同时成倍地增强机体组织对儿茶酚胺的感受性。(5)甲状旁腺激素

甲状旁腺位于甲状腺背面侧方，上下左右各一个，计4个，共重约o．15。甲状旁腺索：升高血清中钙高子的浓度，同时增加尿中磷酸氢根离子的排泄。降钙素：与甲状旁腺素作用相反，降低血清中的钙离子浓度。甲状旁腺素和降钙素共同调节机体中血清的正常钙离子浓度。

(四)肾上腺激素

肾上腺位于肾脏上方，左右各一个重约10-12g分别，由皮质(腺体外层部分)和髓质，腺体内层部分)构成。由肾上腺分泌的激素；统称为肾上腺激素。肾上腺激素根据其来源于皮质还是髓质而存在有很大的差别。1、儿茶酚胺：由髓质分泌，主要由肾上腺素(约80％＞和去甲肾上腺索(约20％)组成。主要生理作用：

[1)对心脏和神经系统的作用儿茶酚胺具有加强心跳、增大血流量，提升血压的作用。以及它兴奋神经系统。

(2)升高血糖作用肾上腺素可以促进机体内糖原的分解，增强机体对葡萄糖的吸收．引起血糖的升高。另外，肾上腺素还具有抑制胰岛素分泌的作用，从而也可以间接地使血糖升高。

2、醛甾酮：醛固酮，是一种典型调控电解质代谢的激素。它主要通过促进钠离子的主动性吸收、以及钠离子与其他离子如钾离子、氢离子的交换过程，保持机体内钠离子的储留．从而使细胞的外液量得以维持，并间接地施以升高血压的作用；

2、皮质醇、皮质素和皮质酮皮质醇也称氢化可的松，皮质素也称可的松，加上皮质酮这三种激素是重要的与碳水化合物代谢有关的激素。生理作用：升高血糖：通过抑制葡萄糖氧化代谢过程的发生和促进蛋白质分解为氨基酸进而发生的异生作用的进行使血糖升高。从而减少机体对氨基酸的吸收并影响到机体蛋白质的合成代谢另外，皮质醇等还可以与促肾上腺皮质激素一起促进胃液中盐酸和蛋白质的分泌、并且具有利尿的作用。（五）肾上腺皮质分泌的性激素

肾上腺皮质分泌的性激素主要是雄激素，其代表物为脱氢表雄酮和进而合成雄酮。[六)胰腺激素胰腺激素是胰腺体分泌激素的总称，包括有胰岛素、胰高血糖素等。

1、胰岛素：主要生理作用是降低血糖。一方面主要通过提高葡萄糖向细胞内的转运速度，促进组织细胞吸收葡萄糖的能力，进而加强细胞内葡萄糖向糖原合成和提高葡萄糖的氧化分解速度，来下调血糖。另外，胰岛素还可以促进葡萄糖、氨基酸和丙酮酸合成脂肪酸的过程，增强氨基酸向肝细胞的转运和机体内蛋白质的合成能力，从而间接地减少糖异生。

2、胰高血糖素胰高血糖素的生理作用与胰岛素大体相反。在机体内，陕高血糖素可以促进糖原和蛋白质的分解，同时增加糖异生，提高血糖水平。另外，在脂肪组织中还可以促进脂肪的分解，并抑制肝脏的脂肪酸合成，使机体的生成量增加。

(七)性激素

性激素分为两类，即雄激素和雌激素。

I、雄激素：由间质细胞合成并分泌出来的。包括由肇丸分离的睾酮和由尿中分离出来的雄酮，以及由肾上腺皮质分泌出来的脱氢表雄酮雄酮。在机体内，睾酮和雄酮可以相互转变，处于动态平衡状态。在肝脏中可以发生睾酮一雄酮一脱氢雄酮的反应。三种重要的雄激素成分中，以睾酮的活性最大。其次是雄酮，其活性约只有睾酮的1/4，脱氢表雄酮的活性最小，约只有雄酮的1／4。雄激素的生理作用主要可以概括为两部分，

(』)雄激素作用可以促进男性性器官的发育，包括精于的生成和第二性征的发生。

(2)促进蛋白历合成雄性激素可以增强机体的基础代谢能力，具有明显的促进肌肉、肝脏和肾脏蛋白质合成的作用，可以产生尿素氮排出减少现象。并因此可以引起肾脏肥大，减少无机质和水的排泄，促进骨仍的生长。

2、雌激素雌激素是由卵巢分泌的激素，有两种，1种是排卵后形成的黄体中所生成的黄体激素。主要的卵泡激素为雌酮、雌三醇和雌三醇，在机体内具有可以相互转变的关系。它们总称为雌激索，三种激素的活性顺序为*雌二醇最强；雌酮其次．约为雌二醇的1／6；雌二醇为2／200。生理作用：

(1)雌激素作用可以促进女性生殖器官的发育和第二性征的发生，促进卵泡的成熟，产生排卵。(2)对代谢的作用雌激家可以激活异柠檬酸脱氢酶，促进三羧酸循环。可以使子宫和胎盘的耗氧量增加，而肝脏的耗氧量却被抑制。另外，雌激素还可以增强脂肪组织的脂肪合成能力．降低血中胆甾醇的含量。黄体激素也称为孕酮或黄体素。其主要作用是促进子宫粘膜呈现分泌期状态，为受精卵着床做好准备。第二章食物的消化与吸收

消化：食物通过消化管的运动和消化液的作用被分解为可吸收成分的过程。吸收：食物的可吸收成分透过消化管壁的上皮细胞进入血液和淋巴液的过程。不被吸收的残渣则由消化道末端排出体外。一、人体消化系统：

1、消化道：1）兴奋性低，收缩缓慢。2）富于伸展性，如胃。3）有一定紧张性，能保持一定的形状和位置。4）进行节律性运动。5）对化学、温度和机械牵张刺激较敏感。2、消化腺：1）大消化腺：有大唾液腺、肝和胰腺，是体内主要的消化腺。2）小消化腺：位于消化管壁内，如食管腺、胃腺和肠腺等。

二、食物的消化：机械性消化：靠消化道的运动把大块食物磨碎叫机械性消化或物理性消化。化学性消化：通过消化液及消化酶的作用把食物中的大分子物质分解成可被吸收的小分子物质叫化学性消化。

一）各种消化液的成分及作用：1、唾液的成分及作用：1）成分：pH6.6-7.1，其中水分约占99%，有机物主要为黏液蛋白，还有唾液淀粉酶和少量无机盐（Na+、K+、Ca2+、Cl-、HCO3-及微量CNS-），另有少量气体如N2、O2和CO2等。正常人日分泌唾液1-1.5L。2）作用：湿润与溶解食物并刺激味蕾引起味觉；清洁和保护口腔的作用；唾液淀粉酶可使淀粉水解成麦芽糖，对食物进行化学性消化。

图2-1人体消化系统

2、胃液的成分及作用：纯净胃液是一种无色透明的酸性液体（pH0.9-1.5）。主成分是水、HCl、Na+、K+等无机物，以及胃蛋白酶、粘蛋白等有机物。1）胃酸：由胃腺壁细胞分泌，只有胃中才有此酸性分泌液。作用：激活胃蛋白酶原，为其造成适宜的酸性环境，以利水解蛋白质。抑制和杀灭胃内细菌的作用。胃酸进入小肠后能刺激胰液和小肠液的分泌，并引起胆囊收缩排出胆汁。胃酸造成的酸性环境有助于小肠对Fe2+、Ca2+的吸收。2）胃蛋白酶：主细胞分泌出来时为无活性的蛋白酶原，在HCl作用下被激活（最适pH2），是胃液中的主要消化酶。能将Pro进行初步水解。3）黏液：胃黏膜表面的上皮细胞和胃腺中的黏液细胞分泌。主成分是糖蛋白，其次为粘多糖等大分子。在正常情况下胃黏膜表面常覆盖一层黏液，弱碱性，可中和HCl和减弱胃蛋白酶的消化作用，故可保护胃黏膜，使其免于受到HCl和蛋白酶的消化作用。同时，黏液还有润滑作用，可减少胃内容物对胃壁的机械损伤，对胃有保护作用。4）内因子：正常胃液中含“内因子”。3、胆汁的成分及作用：成分为胆盐、胆色素、磷脂、胆固醇及粘蛋白等，无机物除水外，有Na+、K+、Ca2+、HCO3-。胆汁pH7.4左右。一般认为胆汁中不含消化酶。作用是实现其消化机能，对脂肪的消化吸收具有重要意义。4、胰液的成分及作用：成分是无色无臭的碱性液体，pH7.8-8.4。主成分有NaHCO3和各种消化酶。作用：对食物的消化有重要作用。胰液含大量NaHCO3能中和由胃进入小肠的盐酸，使肠内保持弱碱性环境，以利肠内消化酶的作用。乳糖酶分解乳糖。

5、小肠液的成分及作用：成分：pH7.8呈弱碱性。成人分泌1-3L/d。小肠中除含多种粘蛋白、肠激酶外，还含多种消化酶，此外还常混有脱落的上皮细胞、白细胞和微生物等。作用：进一步分解肽类、二糖和脂类使其成为可被吸收的物质。如蔗糖酶分解GF；麦芽糖酶分解麦芽糖；乳糖酶分解乳糖。6、大肠液的成分及作用：成分：分泌少量碱性液体，pH8.3-8.4，主成分为黏液蛋白，保护黏膜和润滑粪便。作用：含酶很少，没有明显的消化作用。大肠内容物主要受细菌的分解作用。细菌所含的酶能使食物残渣与植物纤维素分解。对糖类和脂肪进行发酵式分解，蛋白质进行腐败式分解。正常情况下，机体一方面通过肝脏对这些毒物进行解毒作用，另一方面通过大肠将这些毒物排出体外。大肠内细菌还能合成少量Vk和某些VB族。其中一部分可被人体吸收，对机体的营养和凝血有一定生理意义。二）各类食物的消化：

1、糖类的消化：

淀粉

—口腔中唾液淀粉酶约水解40%—胃中盐酸水解少量

—小肠中：胰淀粉酶约水解50%，肠淀粉酶水解少量麦芽糖乳糖蔗糖

—小肠中的麦芽糖酶—小肠中乳糖酶—小肠中蔗糖酶

葡萄糖半乳糖果糖图2-2碳水化合物的消化示意图

2、脂肪的消化：脂肪胆汁、搅拌乳化脂肪

胰脂肪酶为主，肠脂肪酶为辅

脂肪+甘油约40%左右甘油一酯约60%左右。3、Pro的消化：

食物单纯蛋白质胃蛋白酶

示、胨、多肽（小肠）胰蛋白酶、胰糜蛋白酶（内肽酶）

氨基肽酶、羧基肽酶（外肽酶）α-氨基酸寡肽+二肽

（刷状缘）寡肽酶、氨基肽酶、二肽酶

α-氨基酸

图2-3蛋白质的消化示意图三、营养物质的吸收

1、小肠是营养物质吸收的主要场所：

：

图2-4小肠的构造与吸收表面积2、吸收原理：1）被动转运：包括滤过、扩散和渗透等作用。滤过靠膜两边的流体压力差，如肠腔内压力超过毛细血管压时，水分或其它物质可借压力差滤入毛细血管内。渗透则有赖于半透膜两边存在的压力差，水分从渗透压低的一侧进入渗透压较高一侧。2）主动转运：有些营养物质可由浓度较低的一侧穿过膜向浓度高的一侧转运。需耗能量及载体协助。物质主动转运中的载体是一种脂蛋白，它具高度特异性，载体转运物质时的能量来自ATP。3）胞饮作用：一种通过细胞膜的内陷将物质摄取到细胞内的过程。可使细胞吸收某些完整的脂类和蛋白质。也是新生儿从初乳中吸收抗体的方式。这种未经消化的蛋白进入体内可能是某些人食物过敏的原因。

图2-5胞饮作用示意图3、营养物质的吸收：1）糖类的吸收：2）Pro的吸收：3）脂肪的吸收：4）无机盐和V的吸收：5）水分的吸收：

第三章基础营养第一节能量一、体内能量的来源、转移、贮存和利用：

1、产能营养素的能量系数—热量及单位：能量食物在体内经酶的作用进行生化氧化所释放出的热能，营养学上称“kcal”或“KJ”来表示。1kcal=4.2kJ//1kJ=0.24kcal。能量系数（热价）：每克产能营养素在体内充分氧化时所释放的热量称为食物成分的热价。3种产能营养素的生理有效能即能量系数为：糖类：4.1*98%=4kcal/g+CO2+水脂肪：9.45*95%=9kcal/g+CO2+H2O

蛋白质：(5.65-1.3)*92%=4kcal/g+尿素等氧的热价：在代谢物质的氧化过程中，每耗1LO2所产生的热量称为氧的热价。1g糖完全氧化耗氧0.81L，氧化糖类时氧热价为5.0kcal/L/O2。1g脂肪完全氧化耗氧1.98L，脂肪氧化时氧的热价为4.7kcal/L/O2。1g蛋白质不能完全氧化，热价计算较复杂，约为4.6kcal/L/O2。一般混合食物氧的热价为4.825kcal/L/O2。

2、ATP与C~P（磷酸肌酸）：ATPADP+H3PO4+8kcal/mol

NH~PNH2

ADP+C=NHC=NH+ATP+9.5kcal/mol

N-CH3N-CH3

CH2-COOHCH2-COOH

C~PC3、体内能量的转移、贮存和利用：

图3-1能量的转移、贮存和利用二、决定人体能量消耗的因素：1、维持基础代谢所需要的能量：基础代谢：指当机体处于清醒、静卧（不受肌肉活动和神经紧张的影响）和空腹状态下（饭后12-14h，不受食物特殊动力作用）以及一定环境温度（20℃±）下维持生命所必需的最低热能需要量。1）基础代谢率：基础代谢所消耗的能量通常以每h、每M2体表面积所散发的能量来表示，称BMR。即单位时间内人体每平方米体表面积所消耗的基础代谢能量。一般情况下，每kg体重、每h基础代谢所消耗的能量为1kcal，因而基础代谢的简单计算方法为：1kcal*24h*体重（kg）。通常女性BMR约比男性低5%。2）影响基础代谢能量消耗的因素：体表面积和体型：年龄及生理状态：BMR性别因素：34环境温度：32种族：30营养状态：年龄疾病：4555657585

内分泌：

图3-2年龄与BMR2、体力活动的能量消耗：也称运动的生热效应。体力活动一般包括职业活动、社会活动、家务活动和休闲活动等，因职业不同造成的能量差别最大。表3-1建议的中国成人活动水平分级活动水平职业工作时间分类工作内容举例男（PAL）女

轻75%时间坐或站立办公室工作/修理电器钟表1.551.5625%时间站着活动售货员/酒店服务员/讲课等

中25%时间坐或站立学生日常活动、机动车驾驶1.781.6475%时间特殊职业活动电工安装、车床操作等

重40%时间坐或站立非机械化农业劳动、炼钢2.101.8260%时间特殊职业活动舞蹈/体育运动/装卸/采矿等3、食物特殊动力作用的能量消耗：进食后，机体向外散失的热量比进食前有所增加，即人体热能消耗增加，这种由于摄取食物而引起机体能量代谢额外增加的现象就是食物特殊动力作用。食用普通混合膳食时，食物特殊动力作用相当于每日基础代谢的10%或全日总能耗的6%，约150-200kcal的能量。4、生长发育：正在生长发育的机体需额外能量维持机体的生长。5、人体的能量需要：3个月婴儿120kcal/kg；3-5月115；6-8月110；9-11月105；1-3岁100；>3岁后每增加3岁，每kg体重所需热能减去10kcal，而成年人所需Q仅为42kcal/kg。成年期，BMR下降相应调整热能供给，20-39岁基础代谢比较稳定，一般以这个时期热能供给量为标准，>40岁，一般以10年为一段，依次分别递减5%、10%、20%和30%。也有个体差异。三、能量需要量的测定及推算：食物中所含的能量，有一部分以热能形式向外界散发，不能被机体利用，仅有助于体温维持；另一部分约有45%±储存于ATP中，供机体在各种生命过程中能量消耗之用，这些能量经组织细胞利用后，绝大部分最后也将转变为热能而散失。所以，测定机体向外散放的热能可代表机体能量代谢或能量消耗，实际就是其能量的需要量。一般可采用以下几种方法：气体代谢法、双标记法、心率监测法、活动时间记录法和要因计算法。四、能量代谢失衡：1、体质指数：BMI=体质量（kg）/身高（m2）。2、长期能量摄入不足：会动用机体储存的糖原及脂肪，发生Pro-Q营养不良，临床主要表现消瘦、贫血、神经衰弱、皮肤干燥、脉搏缓慢、工作能力下降、体温低、抵抗力低，儿童出现生长停顿等。3、长期能量摄入过多：会造成人体超重或肥胖，血糖升高，脂肪沉积，肝脂增加肝功能下降，过度肥胖还造成肺功能下降，易造成组织缺氧。肥胖并发症主要有脂肪肝、糖尿病、高血压、胆结石、心脑血管疾病及某些癌症。五、能量的参考摄入量（DRIs）及食物来源：1、能量的推荐摄入量：能量需要量是指维持机体正常生理功能所需要的能量，即长时间保持良好的健康状况、具有良好的体型、机体构成和活动水平的个体达到能量平衡，并能胜任必要的经济和社会活动所需要的能量摄入。2、能量的食物来源：糖、脂肪、蛋白质普遍存在于各种食物中，但动物性食物一般比植物性食物有较多的脂肪和蛋白，植物性食物中粮食以糖类和蛋白为主，油料作物有丰富的脂肪，其中大豆有大量油脂个蛋白质，至于水果、蔬菜类一般含能较少，但硬果例外，如核桃、花生等含大量油脂，有很高的热能。营养的生物化学途径

BiochemistryOfNutrition(4)人体代谢的生物化学基础酶与激素1、酶和酶活力的调节2、食品中常用的酶3、酶在食品加工中的应用激素人体代谢的生理学基础酶与激素酶和酶活力的调节

酶：一类由活细胞产生的具有催化活性的蛋白质。酶促反应：由酶所催化的反应．底物：被酶作用的物质则称为该酶的底物。

人体代谢的生理学基础

能量和代谢平衡(EnergyMetabolism)3.1消化系统消化道消化器官3.2吸收过程吸收部位吸收机制3.3中间代谢与能量需要代谢原理能量平衡与能量值能量和基础代谢1、体内能量的来源、转移、贮存和利用2、决定人体能量消耗的因素3、能量需要量的测定及推算4、能量代谢失衡5、能量的参考摄入量及食物来源能量与基础代谢能量和基础代谢1、产能营养素的能量系数—热量及单位：能量食物在体内经酶的作用进行生化氧化所释放出的热能，营养学上用“kcal”或“KJ”来表示。1kcal=4.2kJ//1kJ=0.24kcal。2、ATP与CP（磷酸肌酸）：ATP是一种重要的储能、供能物质，体内能量的利用过程主要通过ATP的合成与分解来实现。所以ATP常被称为能量的“通货”。

ATP生成后，当其浓度很高时，它可将高能磷酸键转移给肌酸，以暂时贮存能量，而当细胞内ATP有少量消耗时，磷酸肌酸又生成新的ATP。决定人体能量消耗的因素1、维持基础代谢所需要的能量：2、体力活动的能量消耗：3、食物特殊动力作用的能量消耗：4、生长发育：正在生长发育的机体需额外能量维持机体的生长。5、人体的能量需要：决定人体能量消耗的因素1、维持基础代谢所需要的能量：基础代谢：指当机体处于清醒、静卧（不受肌肉活动和神经紧张的影响）和空腹状态下（饭后12-14h，不受食物特殊动力作用）以及一定环境温度（20℃±）下维持生命所必需的最低热能需要量。1）基础代谢率：基础代谢所消耗的能量通常以每h、每M2

体表面积所散发的能量来表示，称BMR。即单位时间内人体每平方米体表面积所消耗的基础代谢能量。一般情况下，每kg体重、每h基础代谢所消耗的能量为1kcal，因而基础代谢的简单计算方法为：1kcal*24h*体重（kg）。通常女性BMR约比男性低5%。2）影响基础代谢能量消耗的因素：包括体表面积和体型、年龄及生理状态、性别因素、种族、营养状态、疾病及内分泌。能量代谢失衡

长期能量摄入不足：会动用机体储存的糖原及脂肪，发生Pro-Q营养不良，临床主要表现消瘦、贫血、神经衰弱、皮肤干燥、脉搏缓慢、工作能力下降、体温低、抵抗力低，儿童出现生长停顿等。长期能量摄入过多：会造成人体超重或肥胖，血糖升高，脂肪沉积，肝脂增加,肝功能下降，过度肥胖还造成肺功能下降，易造成组织缺氧。肥胖并发症主要有脂肪肝,糖尿病、高血压、胆结石、心脑血管疾病及某些癌症。

糖、脂肪、蛋白质普遍存在于各种食物中，但动物性食物一般比植物性食物有较多的脂肪和蛋白，植物性食物中粮食以糖类和蛋白为主，油料作物有丰富的脂肪，其中大豆有大量油脂蛋白质，至于水果、蔬菜类一般含能较少，但硬果例外，如核桃、花生等含大量油脂，有很高的热能。能量的食物来源

生物大分子核酸蛋白质聚糖

结构单位核苷酸氨基酸单糖连接键3’,5’-磷酸二酯键肽键糖苷键游离末端5’磷酸，3’羟基氨基端，羧基端非还原端，还原端多聚体合成方向5’→3’N→C非还原端→还原端寡聚体数*66＞

1056(n=3)三种生物大分子结构特点（*由3个不同的氨基酸、核苷酸和已糖分别通过肽键、磷酸二酯键所组成的寡聚体数目）第4章碳水化合物

JamesN.Bemillerand,Royl.Whistler印第安纳州希拉菲特普渡大学4.1概述：碳水化合物的定义与分类4.2、食品中的主要糖类和功能：功能性低聚糖——果胶4.3、碳水化合物在人体内的动态变化：糖代谢异常4.4、碳水化合物的来源碳水化合物在自然界分布很广。人类所需的碳水化合物主要由植物性食品来提供，如米面、杂粮、根茎、果实、蜂蜜等食物中，碳水化合物含量都很丰富，特别是谷类中淀粉约占70%。动物性食品中只肝脏含有糖原，乳中有乳糖，其它则含量甚微。体内糖原可由蛋白质或脂肪等非糖物质异生，正常情况下，不致发生缺乏。膳食中碳水化合物供给量主要与民族饮食习惯、生活水平、劳动性质及环境因素有关。一般供热约占全日总能量的55%-65%。提倡以谷类为主的多糖食物。概述：碳水化合物的定义与分类碳水化合物由C、H、O三种元素组成,是粮谷类、薯类、某些豆、蔬菜水果的主要组成分，对人体有多种重要的生理功能，是人类主要的供能物质。食物中的碳水化合物可分为两大类：一类是人类机体的消化能力可利用的碳水化合物；糖类（单糖、双糖、低聚糖）能为人类利用的碳水化合物右旋糖酐（葡聚糖）淀粉类

不能为人类利用消化的碳水化合物膳食纤维（果胶、树胶、海藻酸盐及半纤维素）。

粗纤维（纤维素和木质素）。还有一些碳水化合物本身不能算是糖类，而是多元醇，它们在人体内的代谢仍沿着糖的代谢通路进行。食品中的主要糖类1、葡萄糖：是淀粉、糖原、纤维素等多糖物质的基本单位，血液中的正常成分。2、果糖：代谢不受胰岛素制约。肝脏可将果糖迅速转化,是实际利用果糖的唯一器官。3、蔗糖：存在于甘蔗、甜菜及有甜味的果实之中，在许多水果和蔬菜中含有。4、麦芽糖：大量存在于发芽的谷粒，特别是麦芽中。5、乳糖：是唯一没有在植物中发现过的糖，而是哺乳动物乳汁中主要的糖。6、淀粉：以颗粒形式大量存在于植物种子、根茎及干果中。7、糖原：是人和动物体内贮存的多糖，以动物肝脏和贝壳软体动物中含量最多。8、糊精：多以液化型淀粉酶水解淀粉或以稀酸处理淀粉所得。9、纤维素、半纤维素和木质素：植物支持组织。10、果胶、树胶和海藻胶：果胶多存在于果蔬等软组织中的不可消化的多糖。树胶亦称植物胶，包括植物分泌胶如阿拉伯胶和黄蓍胶、种子胶如瓜尔豆胶和角豆胶等。也包括来自海藻类的海藻胶如琼脂和红藻胶及来自微生物的黄原胶等。（一）单糖

1、单糖的种类及结构单糖是一类不能通过水解分解成更为简单的碳水化合物的碳水化合物分子.

单糖的种类

葡萄糖(Glc)半乳糖(Gal)

甘露糖(Man)N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)

岩藻糖(Fuc)N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)

木糖(Xyl)唾液酸(SA)2、单糖的连接方式

O-糖苷键：

1→2,

1→2,

1→3,

1→3

1→4,

1→4,

1→6,

1→6

单糖结构

-D-葡萄糖

-D-半乳糖D-甘露糖D-木糖

（Glc，▲）(Gal，●)(Man，○)(Xyl，)

-D-N-乙酰葡糖胺

-D-葡糖醛酸

-L-艾杜糖醛酸

-D-葡糖胺

（GlcNAc,■）（GlcUA,)(IdoUA，)（GlcN）

-D-N-乙酰半乳糖胺

-L-岩藻糖唾液酸

-D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸（GalNAc，□)(Fuc，△)(SA，◆)GlcNAc-UDP

(*单糖的英文缩写及代表符号在括号标明)低聚糖由2-10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖，分功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。目前研究的功能性低聚糖有水苏糖、棉子糖、异麦芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖等有整肠功能，增强机体免疫力的作用，防止肥胖症和预防龋齿作用。

（三）聚糖(低聚糖,多糖)的一级结构及空间结构

由2-10个糖单位通过糖苷键连接的碳水化合物称为低聚糖多糖是单糖的聚合物聚糖的一级结构是指单糖的排列顺序及糖苷键的性质。*聚糖的二级结构聚糖的二级结构涉及糖环构象、糖苷键旋转角度及各原子之间的相互作用等。二、聚糖的分离及分析基本过程(以糖蛋白为例）

1．糖蛋白的分离纯化

2．糖链的释放及获得寡糖片段

3．糖链及寡糖片段的分离纯化

4．聚糖一级结构的测定三、糖的主要功能1、能量供给：2.抗生酮作用：如缺乏碳水化合物，脂肪在体内大量氧化代谢不完全而形成丙酮、β-羟丁酸和乙酰乙酸，在体内达到一定浓度即发生酮病。3、节省蛋白质：碳水化合物对蛋白质在体内的代谢过程也很重要，当蛋白质与碳水物一起被摄入时，N在体内的贮留量比单独摄入时要多，主要是增加了ATP的形成，有利于AA的活化以及合成蛋白质。4、保护肝脏、加强肝功：摄入足够的碳水物可增加肝糖原的贮存，提高机体对毒物的解毒能力，保护肝脏少受化学药品的毒害。5、构成组织：糖类也是机体的重要组成分（如粘多糖、糖蛋白和糖苷脂等），构成生理上极为重要的物质。如糖脂是细胞膜与神经组织的结构成分；糖蛋白是构成软骨、骨骼和眼球角膜及玻璃体的组成分；糖还参与形成DNA、RNA。6、提供膳食纤维：由于膳食纤维在肠内相对地不溶解，但结肠中的细菌酶可使其部分分解，产物为短链脂肪酸、水、CO2、H2

和CH4。一般约50%-90%的膳食纤维可被降解。此外，膳食纤维吸水力很强，可促进胃肠蠕动，可吸附肠道中胆酸使之由粪便排出，从而使血清胆固醇下降，减少胆固醇沉积在血管壁的量，利于防止动脉硬化，还可改变消化系统中的菌群，并可使糖尿病人降低血糖含量，改善症状。1、糖在体内的转移、贮存和利用进入血液被氧化利用;合成糖原贮存，转变为非糖物质血糖浓度的调节：

血糖在24h内稍有变动，正常空腹血糖浓度为80-120mg%，血糖浓度由血糖来源和去路两个方面的动态平衡决定。1）肝脏：通过肝细胞中的酶是体内调节血糖最主要的器官，。2）肌肉：肌肉等组织对血糖的摄取和利用也对血糖浓度发生一定影响。3）激素调节：胰岛素有降低血糖的功能；肾上腺素、胰高血糖素等则可升高血糖浓度。两类激素相互联系、相互制约，共同维持血糖浓度的相对恒定。糖在人体内的动态变化糖代谢异常1、高血糖：空腹血糖>130mg%，原因可能是生理性的如饮食性糖尿或情感性糖尿，血糖可暂时性升高。属于内分泌障碍或肾阈降低出现肾性糖尿则是病理行的。2、低血糖：血糖<70mg%，功能性低血糖可能由于G来源减少或需要量增加时出现。有时由于内分泌失调或某些重要器官发生损害时可引起病理性低血糖。血糖浓度过低，脑组织可因能源短缺而出现头晕、心悸、出冷汗并有饥饿感。3、不耐乳糖症：有的人由于体内缺乏乳糖酶，喝了稍多的牛奶，其中的乳糖不能被水解，则会出现腹泻、胃肠胀气等不适症状。五、糖尿病与营养世界糖尿病人有1.5亿，我国由于人口众多，居世界第一位，发病率美国为5%、西欧为2%-4%，我国为2%。糖尿病流行的主要因素：一是饮食结构变化，过多的热量摄入导致肥胖是诱发糖尿病的主要原因。二是年龄老化，45岁以上人群的胰岛功能降低，是糖尿病的多发人群。三是运动量减少,以车代步,机器代替人劳动，使现代人缺乏必要的运动锻炼。四是遗传，如直系亲属有则发病可能性为40%。五是出生时体重过低者患病率也显著高于体重正常者。六是经济变化带来的富贵病如肥胖、高血压、高血脂、高血黏度、高尿酸血症、微量蛋白尿及高瘦素血症等代谢病都是糖尿病的高危人群。1、糖尿病简介糖尿病是由于胰岛素分泌的绝对或相对不足而引起的以碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢紊乱为代表的代谢综合症;由于胰岛素分泌不足，机体对葡萄糖的代谢氧化作用降低，造成血糖升高,血糖升高使肾小球滤过的葡萄糖增多，超过了肾脏近曲小管的重吸收能力，尿液中就会有葡萄糖，因而称糖尿病。糖尿病分型1）1型糖尿病：血液胰岛素严重不足，绝对依赖于外源性胰岛素以防止酮症酸中毒。我国大约有5%的糖尿病患者属于这种类型。