第四节 生物体内营养物质的转变

第四节生物体内营养物质的转变韩莉[知识结构网络]一、糖的消化、吸收、代谢二、蛋白质的消化、吸收、代谢三、脂肪的消化、吸收、代谢14 四、三大营养物质的转化及条件(1)糖类、脂质和蛋白质之间是可以转化的。________________(一种代谢产物)在三大有机物的转化中起着非常重要的作用;糖类可以转变成_______________氨基酸。(2)糖类、脂质和蛋白质之间的转化是有条件的，只有在糖类_______________的条件下，才能大量转化成脂质，而脂肪不能______________转化成糖类。(3)糖类、脂肪和蛋白质之间除了能转化外，还相互制约着。三者的供能顺序是：首先_________，其次______________，再次是__________________。(4)糖类到氨基酸首先经过__________________(生理过程)形成中间产物，再经_______________才能形成氨基酸。氨基酸形成脂肪或糖类则需经过___________作用形成_______________转化而成。(5)三大营养物质中在体内不能贮存的是__________________，原因是___________________________________。14 [重难点突破]一、人和动物体内三大营养物质代谢关系在生物体内，糖类、脂质和蛋白质这三类物质的代谢是同时进行的，它们之间既相互联系，又相互制约。形成一个协调统一的过程，下面仅就人和动物体内三大物质的代谢情况进行讨论。(1)糖类、脂质和蛋白质之间是可以转化。Ⅰ：糖类和脂质之间的转化关系：①糖类可大量转变为脂肪：糖类代谢的中间产物可以转变为甘油和脂肪酸，两者结合生成脂肪，这种转变在人和动物体内可大量进行，这就是人和动物吃糖能胖的原理。②脂肪只能少量转变为糖：在人和动物体内，甘油和脂肪酸都可以加入糖代谢途径，但甘油经一系列过程可以转变为糖，而脂肪酸却几乎不能转变为糖，因此，脂肪不能大量转变为糖。这就是肥胖后很难减肥的原因之一。Ⅱ：糖类和蛋白质之间的转化关系。①糖类代谢的中间产物可以转变为非必需氨基酸：糖类在分解过程中产生的一些中间产物(如丙酮酸)可通过转氨基作用产生与之相对的非必需氨基酸，但由于糖类分解时不能产生与必需氨基酸相对应的中间产物，因此糖类不能转化为必需氨基酸，这也是人体每天必需摄取一定量蛋白质的原因之一。②蛋白质可以转化为糖类。蛋白质水解作用氨基酸脱氨基作用不含N部分糖类Ⅲ：蛋白质和脂质之间的转化关系：①氨基酸可以转变为脂肪：氨基酸分解代谢过程中的中间产物既可转变为脂肪，又可转变为脂肪酸，因此在人和动物体内蛋白质可大量合成脂肪。此外，有些氨基酸也可转变为磷脂等。②脂肪几乎不能转变为氨基酸：在人和动物体内，甘油可以先转变为丙酮酸，然后再经转氨基作用生成某些非必需氨基酸，脂肪酸因几乎不能转变为糖类，因而脂肪酸在人和动物体内不能转变为氨基酸。总之，人和动物几乎不能利用脂质来合成蛋白质。(2)糖类、脂质和蛋白质之间转化的局限性①14 糖类、脂质和蛋白质之间的转化是有条件的。例如，只有在糖类供应充足的情况下，糖类才有可能大量转化成脂质。②各种代谢物之间的转化程度也是有明显差异的。例如，糖类可以大量转化成脂肪，而脂肪却不能大量转化成糖类。在正常情况下。人和动物体所需要的能量主要是由糖类氧化分解供给的，只有当糖类代谢发生障碍引起供能不足时，才由脂肪和蛋白质氧化分解供给能量，保证机体的能量需要。当糖类和脂肪的摄入量都不足时，体内蛋白质的分解就会增加。而当大量摄入糖类和脂肪时，体内蛋白质的分解就会减少。(3)三大营养物质代谢的区别和联系：来源相同：动物体内的三大营养物质均可来自食物，都必须经过消化与吸收相同代谢途径相同：三大营养物质在体内均可合成、分解、转变。都必需在酶的催化下点才能完成都能作为能源物质：氧化分解，释放能量。最终产物均有CO2和H2O贮存方式不同：糖类和脂肪可以在体内贮存，蛋白质不能在体内贮存。不同代谢最终产物不同：糖类、脂肪的代谢终产物只有CO2和H2O，而蛋白质的代谢终点产物除CO2和H2O外，还有尿素等含氮废物糖类是主要能源物质，脂肪是体内的储备能源物质。蛋白质只是一种能源物质(只在糖、脂肪严重供能不足时，方由蛋白质供能)[例1]（09上海）．过量摄入糖类会导致体内脂肪积累，其部分原理如下图所示。其中过程X、物质Y和物质Z分别是A．糖酵解、丙酮酸、脂肪酸B．有氧呼吸、乳酸、脂肪酸C．糖酵解、乳酸、胆固醇D．有氧呼吸、丙酮酸、胆固醇命题意图：本题考查人体内三大营养物质转化关系。解析：由图中看出：Z是脂肪酸，Y是三碳化合物（丙酮酸），X是呼吸过程的糖酵解过程。此题与细胞呼吸相结合考查三大营养物质的转化代谢过程。三大物质代谢通过细胞呼吸而联系起来，因此，细胞呼吸及其产生的丙酮酸是联系物质代谢的纽带与桥梁。答案：A解题指导：解此类题目要分析并识记三大营养物质转化关系、转化条件，并与营养物质的消化吸收，细胞呼吸联系在一起。二、转氨基作用和脱氨基作用14 1、转氨基作用：也称氨基转换作用，是指氨基酸中的氨基转移到其他化合物上，从而形成新的氨基酸的过程。这样能使食物中含量较多的氨基酸转变为含量较少的氨基酸，这样既充分利用了体内过剩的氨基酸，又满足了机体的需要。经过转氨基作用，氨基酸的数量没变，但种类却改变了。生物体内的氨基酸几乎都可发生转氨基作用(苏氨酸和赖氨酸不能进行)，但通过转氨基生成的氨基酸则为非必需氨基酸。2、脱氨基作用：是指将氨基酸中氨基脱下来，成为NH3的过程。以后NH3在肝脏内经过一系列转变最终转化为尿素(如人体内)和尿酸(如鸟)排出体外，其过程可用下述方程式表示：脱氨基作用是蛋白质氧化供能所必需发生的过程，人和动物体几乎所有氨基酸都可发生脱氨基作用。脱氨基作用和转氨基作用都主要在肝脏中进行，它们生成的不含氮部分都可转化为糖类或脂质，也可氧化分解生成CO2和H2O并释放能量。[例2]反应1：苏氨酸酶1丁酮酸+NH3，反应2：谷氨酸+丙酮酸酶2α酮戊二酸+丙氨酸，以下叙述正确的是()A.酶1的作用是转氨基，它可以使氨基酸种类减少B.酶2的作用是转氨基，它可以使氨基酸数量增加C.酶2的作用是转氨基，它可以使氨基酸种类改变D.酶1的作用是脱氨基，它可以使氨基酸数量增加命题意图：本题考查脱氨基和转氨基作用。解析：反应1的作用为脱氨基，它可使细胞内氨基酸数量减少。反应2为转氨基，通过氨基转换将会形成一种新的氨基酸，而氨基酸的数量并未改变。答案：C。三、肝脏在三大营养物质代谢过程中的作用(1)肝脏在糖类代谢中占有重要地位：在肝脏中，葡萄糖和糖元可以互相转化；从小肠吸收来的其他单糖(如果糖、半乳糖等)可以转化为葡萄糖；脂肪和蛋白质代谢过程中产生的某些非糖物质也可以转化成糖。其中特别重要的作用是维持血糖含量的相对恒定，以保证全身(特别是脑组织)糖的供应。血糖的含量通常维持在动态的范围内。当大量的食物经过消化，陆续吸收到体内，血糖含量会显著地增加。这时，肝脏可以把一部分葡萄糖转变成糖元，暂时储存起来，使血糖含量仍然维持在动态的范围内。由于细胞进行生理活动要消耗血糖，血糖的含量会逐渐降低，这时，肝脏中的糖元又可以转变成葡萄糖，陆续释放到血液中，使血糖的含量仍然维持在动态的范围内。(2)肝脏在脂质代谢中也有重要作用肝细胞分泌的胆汁可以促进脂质的消化和吸收。肝功能障碍时，胆汁分泌减少，脂肪消化不良，就出现厌油等症状，所以肝病患者要少吃脂肪。此外，肝脏还是合成磷脂、胆固醇等的重要场所。14 (3)肝脏在蛋白质的合成和分解过程中都起着重要的作用人体的一般组织细胞都能合成自己的蛋白质，但是肝脏除能合成自己的蛋白质以外，还能合成大部分的血浆蛋白质(如白蛋白、纤维蛋白原等)。据估计，肝脏合成的蛋白质占全身合成蛋白质总量的40％以上。所以患慢性肝炎或严重肝病变的病人，血液中的白蛋白含量显著降低。肝脏中氨基酸代谢比其他组织中的氨基酸代谢活跃，这是因为肝脏中含有丰富的催化氨基酸代谢的酶类，谷氨酸——丙酮酸转氨酶(简称GPT)就是其中之一。正常肝细胞中的GPT很少进入血液，只有肝病变时，由于肝细胞的细胞膜通透性增加，或肝细胞坏死，GPT可以大量进入血液。所以，临床上常用测定血清中GPT的数值作为诊断肝脏疾病的重要指标之一。[例3]下图为人体内糖代谢示意图，请回答：(1)图中④和⑤分别表示__________、_________两种物质。(2)C6H12O6转变⑤物质需要化学元素________，这种元素可通过_____________生理过程获得。(3)人体内⑤物质的获得除了图中所示生理过程外，还可通过______________、___________等生理过程获得。(4)图中②物质是________，若②物质在缺氧时转变为③物质，由图示看出③物质的代谢去路是_________________,除此以外，还有哪些去路?________________________________，通过以上途径，可维持人体血浆pH相对稳定。命题意图：本题考查人体在肝脏和肌肉中的物质代谢情况。解析：由图中看出，④是脂肪，⑤是氨基酸，②是肌糖元，③是乳酸。答案：(1)脂肪氨基酸(2)N转氨基作用(3)食物的消化吸收体内组织蛋白的水解(4)肌糖元(肌糖元经无氧呼吸产生的乳酸绝大部分)随血液进入肝脏，在肝脏内转变为肝糖元随血液循环到达肾脏，随尿液排出体外四、三大营养物质代谢与健康正常情况下，依靠机体自身的调节可以使三大物质代谢保持动态平衡，维持机体健康。但当代谢失调时，则会出现不同的病症。(1)高血糖、糖尿病原因：措施：(2)低血糖症14 原因：肝功能减退、饥饿等。措施：静脉滴注葡萄糖溶液，补充含糖多的食物。(3)肥胖原因：肥胖或因能源物质的摄入量超过消耗量引起，或因遗传或内分泌失调而引起。措施：前者应通过控制饮食、加强锻炼治疗，后者则应进医院治疗。(4)脂肪肝原因：磷脂等合成减少脂蛋白合成受阻脂肪不能运出而在肝中堆积→脂肪肝肝功能不好长期肝细胞坏死，结缔组织增生肝硬化(5)蛋白质与营养不良原因：单一饮食--→必需氨基酸种类不全--→蛋白质合成受阻--→影响生长、发育及代谢等措施：食物多样性，不偏食，不挑食。五、实验要素分析与应用(1)胰岛素对血糖的调节作用将实验动物平均分成两组，一组注射胰岛素，另一组不处理，在相同条件下测定两组动物的血糖水平。(2)糖尿的鉴定尿样+班氏试剂(或斐林试剂)煮沸砖红色沉淀。要点突破训练题答案:[典例解析]题型Ⅰ考查营养物质的消化、吸收[例题l](08上海理综)17．某学生午餐吃了芹菜炒肉丝、番茄炒蛋和米饭，2小时后，不可能被吸收进入血液的是A．维生素B．纤维素C．氨基酸D．葡萄糖答案：B[例题2]小肠吸收严重不良的病人，采用静脉注射输入全营养液的方法提供营养，全营养液的成分不能含有()A．蛋白质B．葡萄糖C．无机盐和维生素D．氨基酸解析：小肠吸收严重不良的病人，需要通过静脉输入营养液的方法补充营养，输入的营养物质应当是营养物质的可吸收的形式。葡萄糖、无机盐、维生素和氨基酸均是可以被吸收的形式，这些物质吸收后进入血液，因而这些物质可以通过输液的方式通过静脉输入人体，蛋白质是大分子物质，正常情况下，蛋白质在消化道中被蛋白酶、肽酶等分解为氨基酸后吸收入血液。人体细胞的蛋白质是在细胞内合成的，合成蛋白质以mRNA为模板，氨基酸为原料，所以蛋白质不适合作为营养物质输入人体。答案：A。解题指导：解此类题目要记清人体内三大营养物质的消化吸收方式，总结如下：14 题型Ⅱ考查三大营养物质的代谢[例题](08北京)．下列有关人体糖类代谢的叙述不正确的是A．糖类可由某些氨基酸经脱氨基后转化产生B．糖类在供应过量的情况下可转化成为脂质C．肌糖元可分解为葡萄糖以维持血糖浓度D．肝糖元分解代谢出现障碍可导致低血糖答案：C题型Ⅲ与其他代谢过程相结合考查三大物质的转化、代谢[例题1](08上海)39．（9分）B．下图为人体消化与吸收过程示意图。①～⑤表示消化液，其中⑤是小肠液。纵向箭头表示消化液对相应化合物的消化作用，a～c表示淀粉、蛋白质和脂肪的最终消化产物。请回答下列问题。（1）消化液①能将淀粉分解为；不含有消化酶的消化液名称是。（2）消化液④为，在虚线框内按图中方式，用直线和箭头表示该消化液所作用的物质。（3）图中X代表的器官是。消化终产物a为，它被吸收进入X器官绒毛的。（4）消化终产物c被吸收进入毛细淋巴管的主要方式是。答案：（1）麦芽糖胆汁（2）胰液见下图（3）小肠葡萄糖毛细血管（血液）（4）被动转运14 [例题2]．（07天津）下列关于动物新陈代谢的叙述，不正确的是A．在正常情况下，肝脏细胞可以将多余的脂肪合成为脂蛋白B．当血糖含量升高时，肌肉细胞可以将葡萄糖合成为糖元C．糖类分解时可以产生与必需氨基酸相对应的中间产物D．氨基酸脱氨基产生的不含氮部分可以合成为脂肪答案：C[例3]、（07四川）下列关于人和高等动物机体代谢及调节的相关叙述，正确的是A．多余的糖可以转化为非必需氨基酸，而多余的氨基酸可以贮存B．脂肪和蛋白质的分解代谢强度受糖类分解代谢强度的制约C．肾上腺素的分泌受下丘脑直接控制，与血糖浓度无关D．胰高血糖素促进肝脏和肌肉细胞的糖原分解为葡萄糖答案：B题型Ⅳ考查氨基酸代谢中的脱氨基和转氨基作用[例题]根据下列反应过程，依次指出脱氨基作用和氨基转换作用()①NH3酶尿素②谷氨酸酶α—酮戊二酸+NH3③蛋白质酶氨基酸④谷氨酸+丙酮酸酶α－酮戊二酸+丙氨酸A.②④B.①②③C.④②D.③②①解析：①是尿素的形成，②是脱氨基作用，③是蛋白质水解，④是转氨基作用。答案：A。解题指导：解此类题目要分清脱氨基和转氨基的过程、特点和意义。题型Ⅳ考查三大营养物质代谢与人体健康[例题1](08上海模拟)在减肥和预防肥胖的方法中，正确的是()①加强体育锻炼，养成体育锻炼的习惯②改变不良的生活方式，如作息时间安排不当、长时间观看电视等③控制油腻食物的摄入量，代以大量进食谷物和蛋白质④在医生的指导下服用减肥药物A.①②③B.①③④C.①②④D.②③④解析：本题考查脂质代谢与人体健康，肥胖是人体摄入的供能物质(糖类)和脂肪过多，加之不良生活习惯(如多食少动)导致的，有些也是因遗传或内分泌失调引起的，对于前者应加强体育锻炼，养成良好的生活、饮食习惯，对于后者应到医院就诊，市场上的减肥药物，应在医生指导下服用。答案：C。[例题2](07江苏)4．下列关于人体健康与营养物质关系的说法不正确的是A．营养不良的原因之一是食物种类过于单一B．脂肪肝的形成与脂肪摄人多少无关C．低血糖早期症状可通过及时补充糖含量多的食物来缓解D．大病初愈者适宜进食蛋白质含量丰富的食物答案：B[巩固练习]一、选择题1．血糖消耗太多时，可补充血糖的物质是()14 ①肝糖元②肌糖元③氨基酸④脂肪A.①B.①②C.①③④D.①②③④2.当用14C标记的葡萄糖喂动物后，可在下列哪种物质中发现放射性()A胆固醇B脂肪C尿D维生素3.早晨空腹喝牛奶不如喝牛奶时吃些面包营养价值高，原因是早晨()A.人体急需能量，氨基酸进行脱氨基作用B.人体急需能量，氨基酸进行转氨基作用C.人体急需蛋白质，氨基酸合成蛋白质D.人体急需蛋白质，氨基酸进行转氨基作用4．对人类代谢过程的叙述，正确的是()①一切营养物质都要经过消化，才能被吸收②营养物质必须经过内环境，才能被身体各细胞获得③蛋白质不能都由糖和脂肪转化而来，因此需要每天补充④营养物质都直接被吸收进入血液循环系统⑤细胞内合成代谢永远大于分解代谢，否则无法生活⑥代谢产物排出途径只有排尿⑦三大有机物的代谢产物都是水、二氧化碳和尿素A.①②⑦B.②③C.③④D.④⑤⑥5．试验证明，若长期用含氨基酸的营养液喂患糖尿病的狗，在其尿中仍可检查出葡萄糖，这是因为()A.氨基酸不能用于蛋白质的合成B.蛋白质可水解成葡萄糖C.氨基酸经脱氨基作用后可转化成葡萄糖D.氨基酸在体内可发生转氨基作用6．在某一时刻测定一器官的动脉和静脉血内三种物质的含量，其相对数值如下图所示，该器官是()A.肺B.脑C.肌肉D.小肠7．有8种必需氨基酸不能在人体和动物的细胞内合成，只能从食物中获得，其原因是()A.糖类分解时不能产生与必需氨基酸相对应的中间产物B.人和动物体内缺乏合成必需氨基酸的转氨酶C.人和动物不能从组织蛋白质的分解中获得D.8种必需氨基酸在人和动物体内分解太快，需要随时补充8．下列哪项可作为脱氨基作用的具体实例()A.苏氨酸酶丁酮酸+NH3B.谷氨酸+丙酮酸酶酮戊二酸+丙氨酸14 C.谷氨酸酶氨基丁酸+CO2D.谷氨酸+NH3酶谷氨酰胺+H2O9．有些对胃有较大刺激作用的药物，常装在淀粉制成的胶囊中，原因主要是()A.胃对胶囊不起消化作用，可顺利经胃进入小肠B.让药在胃中慢慢渗透出来，减轻对胃的刺激C.为服药方便，利于吞咽D.以上几点都对10.下列关于物质代谢的叙述，正确的是()①淀粉在淀粉酶的作用下分解为葡萄糖②氨基酸以主动运输的方式通过胃的上皮细胞进入血液③氨基酸转变为糖类必须首先通过脱氨基作用④肝细胞中的肝糖元可以水解为葡萄糖进入血液，以维持血糖浓度的相对稳定A.①②③B.③④C.②③④D.①②③④二、简答题1.下图是细胞内物质代谢综合图解，请填图并回答问题：(1)填出图中方框内的物质和①、②两个过程。(2)糖代谢的主要途径是___________________。(3)据报道，台湾地震中有一个小男孩被震灾所困8天后终于获救，在这8天中，小男孩生命活动的能量主要来自__________________________。(4)猪吃糠长“膘”说明___________________。(5)牛吃草产奶说明_______________________。(6)有的人油腻食物吃得很少，结果还是患了肥胖症，其脂肪组织中的脂肪主要由__________转化而来。2.有人用原子示踪法做了一个实验，给植物施用含15N的氮肥，人吃了这些植物的可食部分后，15N最终从尿液中检测出来，分析一下，15N的行踪可能为：植物利用15N进行①合成物质a；人食用物质a后经消化变成物质b；物质b被吸收到体内后经血液运输到组织中；在细胞内，物质b经过②形成物质c；物质c在肝脏内被转变为物质d；在肾脏内，血浆中的部分物质经过肾小球的③和肾小管的④，形成尿液，物质d随尿液排出体外，15N从而在尿液中被检测出来。请回答下列问题：(1)a～d各代表什么物质：a_______________；b_________________;14 c_______________;d__________________。(2)①～④各代表什么生理过程：①______________；②________________；③______________；④________________。3.下图表示一名肾衰竭患者接受洗肾机治疗的示意图，下表列出进入及离开洗肾机的血浆成分的部分资料。据此回答：物质血浆内物质的浓度(g/100cm3)AB葡萄糖0.10.1尿素0.080.06蛋白质7.007.00(1)透析管代表肾单位的______________(结构)。根据上表所提供的数据，说明洗肾机的作用是___________________________________________。(2)为什么病人的血液要从动脉引出，从静脉引回?(3)为了保证病人血液中的有用成分不流失，洗肾机内与血液流向相反的浴液，除__________以外，其成分和浓度应与_________相同；而且浴液在通过洗肾机之前应加热到__________________。(4)为什么医生建议肾衰竭患者减少进食蛋白质含量高的食物?(5)在洗肾机中血液流动方向与浴液流动方向相反，有什么好处?4.(2004年广东、广西)某人持续进行中等强度的运动，下图是运动前、运动中和运动后血糖和血液中游离脂肪酸浓度的测定结果。据图分析回答：14 (1)运动开始时，血糖下降是由于血糖大量进入细胞，经过____________分解成_________，同时合成___________________。(2)运动过程中，6分钟后血糖保持在相对稳定的状态，主要直接依赖于__________________分解供应。(3)运动初期，血液中脂肪酸浓度也下降，表明______________________________________________________________________________________。(4)运动6分钟后，随着运动时间的持续，脂肪酸浓度反而上升，其原因是____________________________________________________________。[例]如图是人体内物质代谢示意图，请据图回答：(1)①过程的中间产物是_____________，作用于该物质的消化酶是______________。(2)③过程中，最先参与的液体是_____________。(3)如果a是结构蛋白质，则b主要是__________。(4)⑤是蛋白质代谢的________________过程。⑦过程产生的物质将被转化成_________排出体外。(5)c是________，d是__________，e是________，f是__________，g是_________，h是________。14 (6)图中有机物相互转化的枢纽是__________的生理作用。解析：此题与细胞呼吸相结合考查三大营养物质的转化代谢过程。三大物质代谢通过细胞呼吸而联系起来，因此，细胞呼吸及其产生的丙酮酸是联系物质代谢的纽带与桥梁。答案：(1)多肽肽酶(2)胆汁(3)酶、抗体和蛋白类激素(4)转氨基作用尿素(5)热能乳酸脂肪雄性激素肝糖元磷脂(6)细胞呼吸5.“喜欢吃肥肉的人易患脂肪肝”，这种说法对吗?为什么?14