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3奇妙的人體

啟發提問營養會影響免疫系統的功能嗎？“人如其食(指飲食可反映一個人的性格與生活環境)”，這是真的嗎？盤中餐是如何能轉化成身體的營養的？你應該服用解酸藥緩解胃灼熱嗎？ 學習目標LO 31描述身體的不同組織系統，以及給這些組織提供營養的一些基本方式。LO 32描述體液和心血管系統之間的關系以及它們對身體組織的滋養和維護的重要性。LO 33歸納神經和激素系統與營養之間的關系。LO 34描述營養與免疫是怎樣相互關聯的，以及炎癥對身體健康的重要影響。LO 35比較術語機械消化和化學消化，就碳水化合物、脂肪和蛋白質來說，指出這些消化過程都發生在消化道的什么部位。LO 36給出一些常見的消化問題，并提出能夠改善這些問題的飲食變化的建議。LO 37描述肺、肝、腎和膀胱的排泄功能，以及為什么它們對保持正常的身體功能非常重要。LO 38明確糖原和脂肪是體內兩種營養素的儲存形式，而肝、肌肉和脂肪組織是體內儲存它們的器官和組織。LO 39說明術語“適度飲酒”的意思，討論這種水平的飲酒對健康的潛在影響，消極的和積極的。

在受孕那一刻，你就以DNA的形式從父母那里繼承了基因，而他們又是從他們的前輩那里繼承來的。從那一刻起，你的基因就一直在幕后工作，指導你身體的發育和功能。你的許多基因起源古老，與幾千個世紀以前的基因相比只是稍有變化，但如今你生活在21世紀的食物、奢侈品、煙霧、污染和其他一些優越條件和問題中，這使得從今天的食物里隨意選擇的飲食不保障能夠滿足你這“古代人”身體的需要。不像你的祖先，從他們周圍的野生動植物汲取營養，你必須了解：自己的身體是怎樣工作的？它需要什么？以及如何選擇滿足它需要的食物。31人體細胞LO 31描述身體的不同組織的系統，以及給這些組織提供營養的一些基本方式。

人體是由上萬億個細胞組成的，這些細胞沒有一個知道關于食物的任何事情。你餓了想吃水果、牛奶或面包，可是你身體的每一個細胞需要的是營養素——食物里的關鍵成分。本章主題就是身體細胞如何相互合作來獲取和利用營養素的方式。

圖31一個細胞(簡化圖

身體的每一個細胞都是一個獨立的、有生命的實體(圖31)，同時它依賴其他身體細胞供應它的需求。在細胞中最基本的需求是能量以及產能用的氧氣，細胞也需要水來維持它們生活的環境；以及需要構件和控制系統；還特別需要自己不能制造的營養素，也就是第1章中說的必須由食物提供的必需營養素。飲食安排的及時個原則就是我們選擇的食物必須提供能量和包括水在內的必需營養素。作為有生命的個體，細胞總會死亡，雖然速度不同。有些皮膚細胞和紅細胞必須每10～120天就更新一次；消化道內壁細胞每3天更新一次；在正常的情況下，很多肌細胞每幾年才更新一次；肝細胞在肝需要修復的時候就能夠很快地更新；有些腦細胞不能更新，一旦因受傷或疾病而受損就永遠不能恢復了。所有的細胞互相合作，共同支持整個身體的運作。而每個細胞內的基因決定了細胞的作用到底是什么。311基因控制功能每個基因都是指導一個或多個蛋白質合成的藍圖，如怎樣合成一個執行細胞工作的酶(enzyme)?；蛞矠榧毎嫠璧乃薪Y構成分提供指令(圖32)。每個細胞中都包含一組完整的基因，但不同的基因在不同類型的細胞中活躍程度不同。例如，在一些小腸細胞中，指導合成消化酶的基因很活躍，但制造指甲和頭發角蛋白的基因就處于沉默狀態；在身體的某些脂肪細胞(fat cells)中，制造代謝脂肪的酶的基因就很活躍，而消化酶基因則處于沉默。初步研究揭示營養素也會參與基因的激活或抑制。

圖32從DNA到活細胞

如果人類基因組是一本指導怎樣制造人類的書的話，那么DNA的23對染色體就是書中的各個章節。每個基因都是一個單詞，而形成DNA的各個分子就是字母表中的字母。

基因會影響機體處理營養素的方式。一些基因中的某些變化會改變機體吸收、代謝或分泌營養素的方式。偶然情況下，一個基因變異可能引起終生疾病，即遺傳性代謝缺陷(inborn error of metabolism)，可能需要特殊飲食才能減少它對人體潛在的傷害。先天性疾病苯酮尿癥(phenylketonuria)就是其中的一個例子，患者由于遺傳變異使得身體沒有能力代謝苯丙氨酸，必須嚴格限制苯丙氨酸的攝入，所以要求食品制造商要在一些含有苯丙氨酸的食物，如某些含有苯丙氨酸的人造甜味劑上印上警示標簽。營養素也會影響基因。例如，體液和組織中的一些營養素和植物化學物質的濃度就會影響基因制造的某些蛋白質的多寡，這些變化進而會改變機體的功能，最終會影響到身體的健康和疾病狀態(爭論11詳細描述)。312細胞、組織、器官和系統細胞組成了組織(tissue)來執行專門的任務。例如，一個個肌細胞組成了能收縮的肌肉組織。而相應的，各種組織又一起形成了整個的器官(organ)。例如，在我們稱為心臟的器官中，肌肉組織、神經組織、結締組織會和其他組織一起工作來泵出血液。有些機體功能是由幾個相關器官一起組成的身體系統(body system)來完成的。如，心臟、肺和血管一起組成心血管系統，把氧氣運給全身的細胞。下面的幾段將介紹與營養密切相關的幾個系統。要點 身體細胞需要能量、氧氣、營養素以及水來維持健康并履行他們的職能； 基因指導每個細胞蛋白質(包括酶)的制造； 特殊細胞群聚在一起形成組織和器官，器官共同在身體系統內工作。術語細胞：能夠獨立存活的最小生命單位。酶：促進化學反應的蛋白質，見第6章。脂肪細胞：專門儲存脂肪、形成脂肪組織的細胞。脂肪細胞還分泌脂肪代謝的酶，以及與食欲和能量平衡有關的激素。(第9章)遺傳性代謝缺陷：出生就存在的可能導致疾病的基因變異。苯丙酮尿癥：遺傳性代謝缺陷，干擾機體處理苯丙氨酸的能力，會給嬰兒和兒童的腦和神經發育帶來嚴重的后果。組織：一起執行某種特殊功能的一群細胞，如肌肉、神經、血液和骨骼。器官：由組織組成的執行特殊功能的獨立的結構單位，如心臟、肝和腦。身體系統：一系列共同執行一種功能的器官，如循環系統、呼吸系統和神經系統。

你知道嗎？DNA是大分子，在它的結構中編碼著所有的遺傳信息，基因是沿著一個細胞的DNA鏈分布的遺傳單位。32體液和心血管系統

LO 32描述體液和心血管系統之間的關系以及它們對身體組織的滋養和維護的重要性。

體液不斷地為組織提供能量、氧和包括水在內的營養素。體液不斷循環收集新鮮的供給物，并把廢物運到廢品站。每個細胞都在不停地從體液中攝入氧和營養素，并把二氧化碳和其他的廢物排放到體液中。身體的循環液體是血液(blood)和淋巴液(lymph)。血液在動脈(arteries)、靜脈(veins)、毛細血管(capillaries)和心臟的房室中流動(圖33)。淋巴液在它本身獨立的一套管道中流動。

圖33心血管系統中的血液流動

圍繞細胞之間循環的是其他液體，例如血液中的血漿(plasma)，會圍繞白細胞和紅細胞循環，以及圍繞肌細胞循環的液體(圖34)。圍繞細胞的液體胞外液(extracellular fluid)來源于毛細血管中的血液，這些液體從毛細血管壁中滲出，并圍繞細胞外部流動，以便進行物質交換。

圖34體液在細胞周圍循環

上面的方框中是一小塊組織，血液從毛細血管網(放大)中流過。

下面的方框闡明了細胞外液體的流動。

一部分胞外液可以重新進入毛細血管回到血液中，留在毛細血管之外的液體形成了淋巴液通過淋巴管在體內循環。在靠近心臟的地方，大淋巴管匯入血管，淋巴液回到血液中。這樣，所有的細胞都能由心血管系統來提供養料。細胞內液體，簡稱為胞內液(intracellular fluid)，為所有細胞反應的發生提供了媒介；它的壓力能夠幫助細胞保持它們的形態。胞內液是從浸泡著細胞的胞外液內汲取的。血液循環到肺(lungs)，從肺中收集氧氣，并將來自細胞的二氧化碳釋放(圖35)。然后血液回到心臟，心臟有力的搏動把來自肺的富含新鮮氧氣的血液輸送到全身的組織中。當血液流經心血管系統的其余部分時，會把細胞需要的物質運進來，同時收集細胞產生的廢物。

圖35肺中氧氣二氧化碳交換

當血液流經消化系統時，血液會把氧氣供給那里的細胞，同時從小腸(intestine)中吸收除了脂肪及其相關物質之外的所有營養素，然后運往全身。淋巴管會從小腸中吸收大部分脂肪，然后把這些脂肪運回血液(圖36)。所有從消化系統中流出的血液都直接流進肝(liver)，肝的特殊任務是用化學方法把吸收的物質變得更易被其他組織吸收。此后，在流經腎(kidney)時，血液中的廢物被清除掉。所以血液將來自小腸的營養素帶給肝，肝再將營養素傳輸到心臟，心臟再用泵將營養素輸送給等待的身體組織。

圖36淋巴管和血液循環——營養素流在體內循環

為了確保所有的細胞液高效循環，需要攝入足夠的液體，這就是說每天要喝足夠的水來補充損失的水分。心血管健康也非常重要，需要隨時注意營養和體育活動來維持。健康的紅細胞也起著重要作用，因為它們把氧氣運給所有其他的細胞，使它們能夠利用燃料產能。因為紅細胞從產生到死亡只有大約4個月的時間，人體就必須不斷地更新紅細胞，更新過程就會需要食物中的許多必需營養素。因此，血液對營養不良很敏感，常常能反映出由于飲食營養缺乏或維生素、礦物質失衡造成的飲食失調。要點 血液和淋巴把營養素運往身體的所有細胞，并且運走廢物； 心血管系統確保體液在所有組織內正常循環。術語血液：心血管系統中的液體，由水、紅細胞、白細胞、營養素、氧氣和其他成分組成。淋巴液：由血液中進入細胞外空間然后在淋巴管中流動，回到血液中的液體。動脈：把含有新鮮氧氣的血液從心臟運往全身的血管。靜脈：把收集了二氧化碳的血液由全身運往心臟的血管。毛細血管：連接動脈和靜脈的微小的網狀血管，血液和組織通過其進行物質交換。血漿：血液和淋巴液中不含細胞的液體部分。胞外液：存在于細胞外部的液體。肺：氣體交換的器官，血液流經肺時放出二氧化碳，吸收氧氣運往全身組織。小腸：人體中細長的管狀的消化器官，營養素吸收的部位。肝：大型葉狀器官，位于肋骨之下。肝過濾血液；吸收和加工營養素；產生運往身體其他部位的物質；降解毒素，或者把毒素儲存在血液循環之外。腎：一對從血液中濾除廢物的器官，能產生尿，并把尿送到膀胱排出體外。33激素和神經系統LO 33歸納神經和激素系統與營養之間的關系。

除了體液、血細胞、營養素、氧氣和廢物，血液還能把化學信使激素從一個細胞系統運給另一細胞系統。激素(hormones)能夠傳達身體的狀態變化，需要身體的器官做出相應的反應。331激素與營養有什么關系？激素由被稱為腺體的器官分泌，直接進入血液。體內的腺體和激素很多，每一種腺體監控一種身體狀態，并且分泌一種或多種激素來調節這種狀態。每一種激素都是一種信使，會刺激不同的器官產生適當的反應。例如，當胰(pancreas)(一種腺體)感受到血糖(葡萄糖)濃度高的時候，它會釋放出一種激素——胰島素(insulin)，刺激肌細胞和其他細胞從血液中汲取葡萄糖并儲存起來；當血糖濃度下降時，胰會分泌另一種激素——胰高血糖素(glucagon)，肝會對胰高血糖素做出反應，把它以前儲存的一些葡萄糖釋放到血液中。這樣人體就可以維持正常的血糖水平。營養會影響激素系統，饑餓、進食和運動都會改變激素平衡。例如，在變得很瘦的人們中，改變了的激素平衡會導致他們的骨骼失去礦物質，變得脆弱。反過來激素也能夠影響營養狀態，它們與神經系統一起調節饑餓感，并且能影響食欲；激素會通過傳遞信息來調節消化系統，告訴消化器官已經吃了什么食物，相應的每種消化液應該分泌多少。激素還會調節女性的月經周期，它們影響月經周期和孕期中食欲的變化。生病的人沒有食欲也可能部分源于激素水平的變化。激素還能調節人體對壓力的反應、饑餓感、營養素的消化和吸收。如果想知道一個人的營養或健康情況，這個人的激素系統的狀態通常能提供一部分答案。要點 腺體分泌激素，激素作為信使幫助調節身體代謝。術語激素：在身體狀態需要調節時，由腺體分泌到血液中的化學物質。這些物質作為信使，作用于其他器官來維持穩定的狀態。胰：一個有兩個主要功能的器官，其一是內分泌功能——制造胰島素等直接分泌到血液中的激素；另一功能是外分泌功能——制造消化酶，由管道釋放到小腸幫助消化。胰島素：一種由胰分泌的幫助葡萄糖由血液進入細胞的激素(詳見第4章)。胰高血糖素：一種由胰分泌的激素，刺激肝把葡萄糖釋放到血液中。332神經系統與營養是怎樣相互作用的？身體的另一個主要的傳導系統當然是神經系統。用腦和脊髓作為中央控制器的神經系統，從遍布全身的感受器接受和整合信息，視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺和其他感覺都會與大腦聯系，把身體外部和內部的狀態傳輸給大腦，包括能獲得的食物和是否需要進食。神經系統還會指導肌肉和腺體，告訴他們應該做什么。神經系統對饑餓的調節功能是由大腦來協調的。饑餓和食欲的感受是通過大腦外層的負責思考的大腦皮質(cortex)覺察到的，處于大腦深處的下丘腦(hypothalamus)(圖37)會監控很多項身體狀態，包括有沒有足夠的營養素和水。為了監控饑餓——對食物的生理需求——消化道通過激素和神經向下丘腦傳遞信息。這些信息同時也會刺激胃加緊收縮和分泌，引起饑餓疼痛和發出“饑餓聲(咕咕叫)”。當你的大腦皮質感受到饑餓的時候，你就會去吃飯。但是，大腦皮質的自主意識可以忽略消化道傳來的信息，使人在饑餓的時候也能推遲吃飯，或者在不餓的時候進食。

圖37腦縱切面顯出下丘腦和皮質

下丘腦監測身體狀況，并把信號傳導給腦中思考的部分——皮質，皮質做出決定采取反應。垂體被稱為身體的主分泌腺，因為它能調節身體其他腺體和器官的活動。

人體對環境的一種奇妙的適應，如對危險反應的能力，與激素和神經系統都有關。這種適應被叫作抗爭或逃跑反應(fightorflight reaction)，或者叫應激反應(stress response)。所有動物的應激反應只有很小的區別，這說明應激反應對所有生物的生存都是很重要的。當發現危險時，神經釋放神經遞質(neurotransmitters)，腺體釋放腎上腺素(epinephrine)和去甲腎上腺素(norepinephrine)。身體的每個器官都做出相應反應，代謝也會加速。瞳孔放大使得視覺改善；肌肉緊張，使人能夠用較大的力量跑、跳或打斗；呼吸加速、加深，來增加供氧量；心跳加快，快速地把氧氣運送到肌肉；血壓增高以便很快地把產能需要的燃料送到肌肉處；肝和脂肪細胞分別釋放它們儲存的葡萄糖和脂肪；消化系統活動減弱使得全身系統都協助肌肉和神經系統工作。由于各個系統處于的工作狀態，身體能夠以驚人的速度和力量對付任何危險。在古代，壓力往往意味著身體上的危險，對壓力的反應也是激烈的體力上的較量。在現代世界中，壓力很少是體力上的，但身體對緊張的反應仍然是一樣的。使你緊張的可能是支票簿弄亂了或者是老師突然說要進行小測驗。在這些緊張情況下，你不需要像你的石器時代的祖先那樣抗爭或逃跑，你向“敵人”微笑，試圖掩蓋你的緊張，但是你還是會感到你的心跳加速，激素也仍會使你的血液中充滿葡萄糖和脂肪。今天你的頭號敵人不是一只在你住的洞穴門口吼叫的劍齒虎，而是現代文明帶來的疾病——心臟病。多年來在動脈中累積的脂肪和其他成分以及使心臟緊張的壓力往往會導致心臟病，尤其是當習慣了長期松弛狀態的身體突然經歷高血壓時。把日常鍛煉作為健康生活方式的一部分，就能夠釋放壓抑的情緒，有助于保護心臟。要點 神經系統和激素系統調節體內代謝過程，應對食物的需求，支配飲食行為，調節消化，當需要時，激發應激反應。術語皮質：腦的最外層,是大腦中自主意識發生的地方。下丘腦：感受血液中很多種狀態變化，包括溫度、葡萄糖濃度、鹽濃度及其他變化，在需要時傳遞信號給大腦或身體的其他部分，調節上述狀況。抗爭或逃跑反應：身體本能的、由激素和神經調節的對危險的反應，也叫做應激反應。神經遞質：當神經沖動傳導到神經細胞末端時釋放的化學物質；神經遞質擴散過細胞間隙，改變下一個細胞膜的狀態，使這個細胞興奮或遲鈍。腎上腺素：引發應激反應的主要激素。