人體在生命活動過程中,一切生命活動都需要能量,如物質代謝的合成反應、肌肉收縮、腺體分泌等。而這些能量主要來源于食物。植物借助葉綠素的功能吸收利用太陽能,通過光合作用将二氧化碳和水合成碳水化合物,植物還可以利用太陽輻射能合成脂肪、蛋白質。而動物在食用植物時,實際上是從植物中間接吸收利用太陽輻射能。人類則是通過攝取動植物食物獲得所需的能量。
動植物中所含的營養素可分為六類,其中碳水化合物、脂肪和蛋白質經體内氧化可釋放能量。成為産能營養素。
營養學上所使用的能量單位一直用kcal,國際上和我國通用的能量單位是焦耳j。1kcal=4.184kj,1kj=0.239kcal。
一、碳水化合物,機體所需的能量70%以上是由食物中的碳水化合物提供的,食物中的碳水化合物經消化産生葡萄糖被吸收後,有一部分以糖原的形式貯存在肝髒和肌肉中。
肌糖原是骨骼肌中随時可動用的貯備能源,用來滿足骨骼肌在緊急情況下的需要。
肝糖原也是一種貯備糖原,貯存量不大,主要是用于維持血糖水平的相對穩定。因為體内的組織、細胞必須要經常從血液中攝取葡萄糖以滿足代謝和各種功能活動的需要。當血糖消耗時可以從肝糖原得到補充,另一方面血糖濃度增高,如餐後吸收了較多的糖,又可在肝髒合成糖原貯備起來。從而肝糖原與血糖的含量保持動态平衡。
肝髒糖原異生:肝髒還能利用乳酸、丙酮酸、甘油、和某些氨基酸等非糖物質來合成糖原或葡萄糖,這叫做糖原異生。由于肝髒貯存的糖原量不大,若得不到補充,約在10餘小時内消耗殆盡,故肝糖原異生對保護肝髒糖原貯備有重要意義。特别是在劇烈運動或饑餓時體内能源物質不能滿足需要時尤為重要。
如果攝取和吸收大量碳水化合物,遠遠超過機體消耗時,則在體内轉化為脂肪貯備起來,這就是碳水化合物過量攝入也可以導緻肥胖的原因。
實驗表明,碳水化合物吸收後大部分轉化為脂肪,而僅有小部分轉變為糖原。
碳水化合物的無氧酵解:在氧供給充分時,碳水化合物可以完全氧化分解為二氧化碳和水,同時釋放出能量,這種途徑叫做碳水化合物的有氧氧化。但當氧供給不充分時,葡萄糖隻分解到乳酸階段,釋放的能量很少,釋放的自由能僅為有氧氧化的1/18,這種供能反應稱為碳水化合物的無氧酵解,在人體缺氧狀況下極為重要,是人體的營養物質唯一不需要氧的供能途徑。例如劇烈運動等。
腦組織消耗的能量較多,在通常情況下,腦組織的消耗的能量均來自碳水化合物的有氧氧化,因而腦組織對缺氧非常敏感。腦組織貯存的糖原又極少,代謝消耗的碳水化合物主要來自血糖,所有腦功能對血糖水平有很大的依賴性,血糖水平過低可引起昏迷甚至抽搐。
二、機體内的脂質可分為組織脂質和貯存脂質兩部分。組織脂質主要包括膽固醇、磷脂等,是組織、細胞的組成成分,在人體饑餓時也不減少,但不能成為能源。貯存脂質主要是脂肪,也稱甘油三酯或中性脂肪,其中一部分是來自食物的外源性脂肪,另一部分是來自體内的碳水化合物和氨基酸轉化(數量有限)而成的内源性脂肪。
脂肪是體内各種能源物質的主要貯存形式,脂肪通常貯存在皮下組織、内髒周圍氣管、為腸系膜、肌間等處,成年男子一般為體重的10%-20%,女子更多一些。貯存的脂肪在人體需要時可迅速地分解成甘油和脂肪酸,經血液輸送到各組織、細胞利用。脂肪酸可直接供很多組織利用,也可以在肝髒轉化成丙酮酸再供其他組織利用。
在正常情況下,人體所消耗的能源物質中40%-50%來自體内的脂肪。一克脂肪在體内氧化所釋放出來的能量是碳水化合物或蛋白質的兩倍。
三、蛋白質是由氨基酸構成的,在機體蛋白質代謝中,也主要是利用氨基酸進行合成和分解代謝。機體氨基酸有兩個來源,一是來自食物蛋白質消化所産生的氨基酸。另一個是在機體新陳代謝過程中,組織、細胞蛋白質分解所産生的氨基酸。這兩部分氨基酸主要用于合成細胞成分以實現自我更新,也用于合成酶、激素等生物活性物質,氨基酸也可以作為能源物質,但這是次要功能。氨基酸在體内經過脫氨基作用或氨基酸的轉換作用,分解為非氮成分和氨基,非氮成分(a酮酸)可以氧化功能,氨基則是經過處理後由腎髒排出體外。
人體在一般情況下主要是利用碳水化合物和脂肪氧化功能,但在某些特殊情況下,體内所需的能源物質供給不足,如饑餓狀态下碳水化合物貯備迅速減少,而脂肪和蛋白質則作為長期能量消耗時的能源。
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