一切生物都需要能量(energy)持生命活动
4.1 微生物的6类营养要素
入胞
pH
NH4+ (先入胞) + NO3- (后入胞)
速效氮源 铵盐和氨基酸被微生物吸收后能直接被利用
迟效氮源 NO3-和蛋白质吸收后还需还原降解才可利用
③ 分子氮 分子氮即为大气中的N2。
固氮微生物
能利用N2作氮源来合成细胞结构的 微生物称固氮微生物。
（1）研究固氮作用是生物领域中的一个重大课题。 通过基因工程把微生物的固氮基因转移到高等
从这三个水平考察碳源， 其数目是逐级扩大的 甚至可多到无法计算。
微生物的碳源谱
类 元素水平
型
化合物水平
C·H·O·N·X 复杂蛋白质、核酸等
C·H·O·N 有
机 碳 C·H·O
多数氨基酸、 简单蛋白质等 糖、有机酸、醇、
脂类等
C·H
烃类
培养基原料水平
牛肉膏、蛋白胨、 花生饼粉等
一般氨基酸、明胶等
葡萄糖、蔗糖、糖蜜、 各种淀粉等
微生物对维生素的需要量一般是1～5 g/mL
（2）氨基酸
大多数情况下氨基酸可被微生物吸收利用； 少数情况下虽需要氨基酸作为生长因子，但 因其不能透过细胞膜，故吸收利用小肽。
微生物对氨基酸的需要量一般是20 g/mL
在培养基中一种氨基酸的含量过高， 会抑制细胞对其他氨基酸的摄取，此现象 称氨基酸不平衡。
有机氮
微生物能利
用的氮源
无机氮
分子氮
① 有机氮
主要是蛋白质及蛋白质的各种降解产物 ———蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素等。
实验室常用的有机氮源有： 牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、 蚕蛹粉、黄豆粉和花生粉等。
② 无机氮
主要包括硝酸盐、铵盐、铵等。 铵盐—有效氮源—吸收—直接被利用 硝酸盐—大部分微生物可利用—吸收
食物营养与健康之能量
体外是这样的
• 物质燃烧时所放出的 热，称为燃烧热。
• 食物的燃烧通常采用 “弹式热量计”测定 。
• 1、食物置于装置内部 • 2、充入纯氧气 • 3、食物燃烧 • 4、水温上升 • 5、计算燃烧热
体内是这样的
• 体内氧化时， • 碳水化合物终产物是二氧化
碳和水 • C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
计算20岁轻体力活动男性每日能量需求量？ 提示：体重60kg，PAL1.3 结果是2076kcal
2、膳食能量推荐摄入量
食品营养与健康
能量
能量
能量不是营养素，但一切生物都需要能量来维 持生命活动。
• 太阳能
能量的形式
化学能 电能
能量的形式
• 机械能
（一）能量单位
焦耳(J)、千焦(KJ)、兆焦（MJ）、卡(cal)、千卡(kcal)。
1MJ = 1000KJ = 106J 1kcal = 4.184KJ
1KJ = 0.239kcal
高碳水化合物的食物有哪些？
（2）脂类:组织脂质主要包括胆固醇、磷脂等，贮 存脂质主要是脂肪，也称甘油三酯或中性脂肪。
食品原料中的脂类
粮谷类及油料 作物中的脂类
畜禽肉类 中的脂类
乳及蛋制品 中的脂类
粮谷类食物中 脂类含量较少， 但经油炸后，可
肉中的脂肪含量变化 乳中脂肪含量为 较大，约15%—45%， 3%~5%，其中必需 取决于动物种类、品种、 脂肪酸含量不高。蛋 年龄、性别及肥育程度。 类制品中脂肪含量为
使脂肪含量增加。但是畜类产品中的脂肪 9%~12%，主要集中
胆固醇含量较高，食用 在蛋黄部分。其中不
要适量。水产品中脂肪 饱和脂肪酸占
促分裂原活化的蛋白激酶信号通路与能量代谢的关系
促分裂原活化的蛋白激酶信号通路与能量代谢的关系作者：张可可伍梅芳谢杜红李菁李韶菁来源：《世界中医药》2022年第12期摘要能量代谢每时每刻都伴随着物质代谢在生命体内发生。
生物通过利用物质代谢产生的高能磷酸化合物以维持各项生命功能的运转，不同状态下的细胞通过利用各种物质通过不同的通路进行不同的代谢方式。
促分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）通路作为生命体里广泛存在的一类信号蛋白，影响着细胞、生物体的生命活动。
MAPK通路在能量代谢的各个环节起着非常重要的作用。
通过研究MAPK通路中的胞外信号调节激酶（ERK）通路、Jun激酶（JNK）通路、P38通路均与能量代谢有关的蛋白、靶点、关键酶、转运体，与三大营养物质能量代谢相结合，从而为能量代谢相关的细胞功能进一步研究铺垫，并为今后治疗肿瘤性疾病、感染性疾病、代谢性疾病等提供新思路。
关键词能量代谢;促分裂原活化的蛋白激酶信号通路;细胞外信号调节蛋白激酶;应激活化蛋白激酶;P38蛋白，腺嘌呤核苷三磷酸;糖代谢;脂代谢;氨基酸代谢Relation between MAPK Pathway and Energy MetabolismZHANG Keke1，2，WU Meifang2，XIE Duhong2，LI Jing3，LI Shaojing1（1 Institute of Chinese Materia Medica，China Academy of Chinese Medical Sciences，Beijing 100700，China; 2 Changsha Health Vocational College，Changsha 410000，China; 3 The First Affiliated Hospital of Hunan University of Chinese Medicine，Changsha 410000，China）AbstractEnergy metabolism happens constantly in the body along with material metabolism.As a result of material metabolism，organisms produce high-energy phosphoric acid compounds to support a variety of life processes.By utilizing diverse chemicals through various pathways，cells in various states carry out distinct metabolisms.Mitogen-activated protein kinase（MAPK） pathway，a type of signal protein that is commonly present throughout life，affects a variety of cellular and organismal functions.In all facets of energy metabolism，the MAPK pathway is critical.This study investigated proteins，targets，significant enzymes，and transporters in the energy metabolism-relevant extracellular signal-regulated kinase（ERK），c-Jun N-terminal kinase（JNK），and P38 pathways in the MAPK pathway，as well as their interaction with the energy metabolism of the three major nutrients，to open the door for further investigation into cellular processes related to energy metabolism and offer fresh suggestions for the treatment of tumor diseases，infectious diseases，and other conditions.KeywordsEnergy metabolism; MAPK pathway; ERK; JNK; P38; ATP; Glucose metabolism; Lipid metabolism; Amino acid metabolism中圖分类号：R285文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2022.12.025生物体的生长、发育、衰老等一切生命活动均需要能量。
能量
女性 10～18 18～30 30～60 >60 1234 1084 1177 1016 1356 1231 1264 1121 1441 1334 1325 1195 1527 1437 1386 1268 1600 1525 1438 1331 1685 1628 1499 1404 1771 1731 1560 1478 1856 1833 1621 1552 1966 1966 1699 1646
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糖 原 贮 存 是 相 当 有 限 的 ， 总 重 约 500g ， 其 中 200g是肝糖原，可以转化成葡萄糖为身体利用， 其余300g是肌肉糖原，不能直接变成葡萄糖被身 体利用，因此，24小时的饥饿状态就可将肝糖原 耗尽。此后若仍无外源性碳水化合物补充，则骨 骼肌的蛋白质分解为氨基酸，经糖异生途径转化 成葡萄糖供给能量。
人在熟睡时，能量消耗比基础代谢约减少l0％， 所以，在计算熟睡时的基础代谢水平应扣除睡眠 时少消耗的这部分能量。
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中国正常人BMR平均值（kcal/m2·h）
年龄 11～ 16～ 18～ 20～ 31～ 41～ 51～ 男性 46.7 46.2 39.7 37.7 37.9 36.8 35.6 女性 41.2 43.4 36.8 35.0 35.1 34.0 33.1
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三、人体的能量消耗
四个方面
1、基础代谢：【 BEE】 basal energy expenditure 2、活动消耗: 【 AME】 activity metabolic expenditure 受劳动强度、工作性质、劳动持续时间及熟练程度的影响。 3、食物的特殊动力作用：【 SDA】 specific dynamic action 人体由于摄食本身所引起的额外能量消耗。 4、 生长发育（儿童是主要的能量消耗） 3个月婴儿，生长发育消耗热能占总热能23% 4-6岁，生长发育消耗热能占总热能的2%
能量饲料国际计算
能量饲料国际计算动物的能量需要和饲料的能量价值除用消化能、代谢能和净能的绝对值来表示外，曾广泛应用能量价值的相对单位如淀粉价、TDN、大麦饲料单位和燕麦饲料单位等来表示。
（一）总消化养分（Total digestible nutrients，缩写为TDN ）TDN于1910年在美国创建，以后在世界各国广泛应用，对全世界动物营养的研究影响颇大。
目前，TDN有时仍被引用。
TDN是可消化粗蛋白、可消化粗纤维、可消化无氮浸出物与2.25倍可消化粗脂肪的总和，其计算公式为：TDN = X1 + X2 × 2.25 + X3 + X4式中：X1 = 可消化粗蛋白（% 或 kg）X2 = 可消化粗脂肪（% 或kg）X3 = 可消化粗纤维（% 或kg）X4 = 可消化无氮浸出物（% 或kg）TDN体系将四项可消化养分合计为一个数值，测算和应用比较方便，这是TDN体系的优点。
TDN实际上是以能量为基础计算的可消化碳水化合物当量，尽管以重量单位（kg）或相对单位（%）表示，但仍然具有能量的意义，属于表示能量价值的相对单位。
公式中可消化粗脂肪的系数2.25，表示每克可消化粗脂肪的总能（37.656kJ）约为可消化碳水化合物（16.736kJ）的2.25倍。
可消化粗蛋白的系数为1是因为： 1克蛋白质的总能为23.6396kJ，每摄入1克蛋白质将从尿中排出5.23kJ的尿素能，蛋白质的消化率按92%计，则每克可消化粗蛋白的总能为（23.6396 –5.23）×92% =16.9452kJ，与可消化碳水化合物相当。
TDN考虑了部分能量损失，如粪能和尿能损失，但未考虑气体能损失，因而具有消化能和部分代谢能的含义。
TDN可换算为DE或ME：1kgTDN =18.4 MJ DE =15.1 MJ ME由于TDN未考虑气体能损失，因此过高估计动物尤其对反刍动物利用粗饲料的能量价值。
（二）淀粉价体系由德国的凯尔纳（Kellner）于1924年创建，曾广泛用于饲料营养价值的评定和动物营养需要的确定，与TDN体系一样对全世界动物营养的研究颇有影响。
第一章农学与作物生产
第一章农学与作物生产第一节农学的概念、地位和特点一、农学的概念农业(Agriculture)是人类社会最古老也是最基本的物质生产部门。
农业生产的对象是植物、动物和微生物等农业生物，人类有意识地利用农业生物的生长机能获得生活所必需的产品和其他物质资料，因此，农业生产是自然再生产和经济再生产的过程。
农学即农业科学（Agricultural science)，包括三层含义。
广义的农学是研究农业发展的自然规律和经济规律的科学，即研究农业生产理论和实践的一门科学，包括农业基础科学、农业工程科学、农业经济科学、农业生产科_和农业管理科学等。
中义的农学仅指广义农学范畴中的农业生产科学，这里的农业生产指种植业、畜牧业、林业和渔业，包括作物学、园艺学、农业资源利用学、植物保护学、畜牧学、兽医学、林学和水产学等。
狭义的农学指研究农作物生产的一门科学，即研究农作物高产、优质、高效和可持续发展的理论与技术的科学，具体指研究农作物生长发育规律、产量形成规律、品质形成规律及其对环境条件的要求，并采取科学的技术措施实现作物生产的高产、优质、高效和可持续发展，是一门综合性很强的应用学科。
其所涉及的学科包括作物学、土壤学、植物营养学和植物保护学等。
本书着眼于中义与广义的农学，立足于狭义的农学进行论述。
二、农学的性质农学的研究对象是以作物为主的种植业，因此农学的性质很大程度上取决于种植业。
概括起来有三个方面。
(―)农学是以自然科学和社会经济科学为基础的一门应用科学作物生产是人类利用作物有机体的生命活动来取得产品的产业，与工业生产不同。
工业生产的对象与条件都比较稳定，工作秩序和劳动程序都可以事先安排，只要照章操作，产量和质量都有一定的保证。
而作物生产不仅取决于劳动的社会条件，更取决于作物生长发育所需的自然环境条件，如光、温、水、气、土壤等。
因此，作物生产是自然再生产和经济再生产相结合的过程，是与社会经济水平和农业资源环境紧密相连的应用性科学。
第五节 能量(energy)
能量（energy）
能量不是营养素，但一切生物都需 要能量来维持生命活动。
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一、能量的单位和来源
1. 能量单位 ① 焦耳（joule，J）：1J相当于1牛 顿的力使1kg的物质移动1m所消耗的能 量。 营养学上常使用千焦耳（kJ）。 ② 卡 （ cal）：1cal 是 使 1 g 纯 水 由 15°C升到16°C所需要的能量。 营养学上常使用千卡（kcal）。 ③ 单位换算：1kcal=4.184kJ
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二、人体的能量消耗
人体摄入的能量主要用于满足维持 基础代谢、体力活动和食物特殊动力作 用消耗的能量需要。 婴幼儿、儿童、青少年需额外增加 生长发育所需能量。 孕妇需增加子宫、胎盘、胎儿、乳 房和体脂储备所需能量。 乳母需增加合成分泌乳汁所需能量。
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1. 基础代谢 定义：是维持人体最基本生命活动所 必需的能量消耗。 测定方法：测定空腹12～14h、睡醒 静卧、环境温度18～25°C时的能量消 耗。 意义：维持体温、心跳、呼吸、各组 织器官和细胞的基本功能。
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3. 食物特殊动力作用（SDA） 现称食物热效应（TEF），是指人体 摄食过程中引起的额外的能量消耗。 原因为摄食过程中，营养素的消化、 吸收、转化、合成所消耗的能量。 不同食物的TEF有所差异：脂肪为本 身能量的4%～5%，碳水化合物为 5%～6%，蛋白质为30%。 一般成人摄入混合膳食，TEF相当于 基础代谢的10%。
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2. 能量来源 人体需要的能量主要来自于食物中的 碳水化合物、脂肪和蛋白质。乙醇也可 以产生能量。 3. 能量系数（食物的卡价） 是每克碳水化合物、脂肪、蛋白质在 体内氧化产生的能量值。 碳水化合物 16.7kJ (4kcal)/g 脂肪 37.7kJ (9kcal)/g 蛋白质 16.7kJ (4kcal)/g
能量(Energy)-PPT课件
肌肉发达者高
体表面积(m2)＝0.00659×身高(cm)＋0.0126×体重(kg)－0.1603
影响基础代谢率的因素
53.0 51.3 49.3 47.3 45.2 43.0 42.3 41.8 40.8 39.2 38.6 37.5
女
年
男
龄
KJ/m2
Kcal/m2 (岁)
KJ/m2
Kcal/m2
221.8 214.2 202.5 200.0 179.1 175.7 168.6 158.8 151.9 1485 147.7 147.3
能量（Energy）
能量
能量不是营养素，但一切生命都需要能 量来维持生命活动、从事劳动和社会活 动。
人体所需能量来源于食物的产能营养素。
能量的作用及意义
碳水化合物 脂肪 蛋白质
三大产热营养素
酒中的乙醇也能提供较高的能量。
能量的作用及意义
体内的能量，一方面不断地释放出热量， 维持体温的恒定并不断地向环境中散发
53.0 51.2 48.4 45.4 42.8 42.0 40.3 37.9 36.3 35.5 35.3 35.2
30 154.0 35 152.7 40 151.9 45 151.5 50 149.8 55 148.1 60 146.0 65 143.9 70 141.4 75 138.9 80 138.1
基础代谢能量消耗
1. 用体表面积进行计算 男性体表面积(m2)＝0.00607×身高(cm)＋0.0127×体重(kg) －0.0698 女性体表面积(m2)＝0.00586×身高(cm)＋0.0126×体重(kg) －0.0461 不分性别体表面积(m2)＝0.00659×身高(cm)＋0.0126×体重 (kg)－0.1603
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第四节能量
•一切生物都需要能量（energy）来维持生命活动，人体为维持生命活动，从事各种体力活动，必须每天从各种食物中获得能量。
•人体每时每刻都在消耗能量，不仅体力活动需要能量，而且机体处于安静状态下也需要消耗能量
一、能量单位、来源及能值
•能量单位：
•千卡（kcal）,千焦耳（kj）
•1千卡=4.184千焦耳，1千焦耳=0.239千卡
能量来源
•人体所需能量主要来源于食物中三大宏量产能物质：糖类、脂肪、蛋白质。
•每克糖类、脂肪、蛋白质在体内生物氧化产生的能量值称为能量系数。
•生物氧化：营养素在体内氧化燃烧产生CO 2和H 2O 并释放能量的过程。
有效能量值
•三种产能营养素的生理有效能量值（或称净能量系数）为：
•碳水化合物： 16.8kJ(4kcal) ，
•脂肪： 37.56kJ(9kcal) ，
•蛋白质：16.74 kJ(4kcal) 。
二、人体能量消耗的构成
•机体的能量消耗：
•1）基础代谢 2）体力活动
•3）食物的热效应 4）生长发育；
•其中正常成人能量消耗主要用于维持基础代谢、体力活动、食物的热效应的需要，而孕妇、乳母、婴幼儿、儿童、青少年、刚病愈的机体还包括生长发育的能量消耗。
1.基础代谢（BM）
•基础代谢是维持人体最基本生命活动所必需的能量消耗，是指人体在清醒、空腹（饭后12～14h）、安静而舒适的环境中（室温18～25 ℃）、无任何体力活动和紧张的思维活动、全身肌肉松驰、消化系统处于静止状态下的能量消耗，即指人体用于维持体温、心跳、呼吸、各器官组织和细胞基本功能等最基本的生命活动的能量消耗。
1）基础代谢率（BMR）基础代谢的水平用基础代谢率表示，是指单位时间内人体每平方米体表面积（或每公斤体重）基础代谢所消耗的能量，单位为kJ/
（m2.h）、kJ/（kg.h）。
2）基础代谢的计算
•用体表面积进行计算：我国赵松山于1984年提出相对适合中国人的体表面积计算公式：
•体表面积（m2）=0.00659*身高（cm）+ 0.0126*体重（kg）—0.1603
•根据体表面积，按年龄、性别查表求出相应的BMR——BEE。
•直接用公式计算：Harris和Benedict 提出了下列公式，可根据年龄、身高和体重直接计算BEE。
男：BEE=66 + 13.7*体重（kg ）+ 5.0*身高（cm）— 6.8*年龄（y）
女：BEE=65.5 + 9.5*体重（kg ）+ 1.8*身高（cm）—4.7*年龄（y）
•WHO建议的计算方法：WHO于1985年推荐使用Schofield公式计算一天的BEE。
3）影响基础代谢率的因素•体型与机体构成
•性别
•年龄及不同生理、病理状态•环境条件
2.体力活动的能量消耗•体力活动的能量消耗也称运动的生热效应（TEE），是构成人体总能量消耗的重要部分。
•影响因素：
11）劳动强度
22）持续时间
33）熟练程度
•我国的劳动强度：中国营养学会2001年已建议将我国人群的劳动强度由5级调整为3级，即轻、中、重3级，根据不同级的体力活动
水平 PAL（physical activity level）值可推算出能量消耗量。
3.食物的热效应（TEF）•食物的热效应也称食物的特殊动力作用（SDA），指人体摄食过程而引起的能量消耗额外增加的现象，同时引起体温升高和散发热量。
(原因….)
•不同食物或营养素的热效应不同，蛋白质的食物热效应最大，约相当于本身产热能的30%，碳水化合物为5%～6%，脂肪为4%～5%。
•成年人食用普通混合膳食，每日TEF 约150kcal，相当于基础代谢能量的10%。
4.生长发育
•正在生长发育的机体还要额外消耗能量维持机体的生长发育。
•1）婴幼儿、儿童、青少年：生长发育所需的能量主要用于形成新的组织及新组织的新陈代谢。
•2）孕妇：孕妇生长发育能量消耗主要用于子宫、乳房、胎盘、胎儿的生长发育及体脂储备。
•3）乳母：乳母生长发育的能量消耗除自身的需要外，也用于乳汁合成与分泌。
三、能量消耗的测定•间接测热法
•活动时间记录法
•要因计算法
•膳食调查法等
四、能量代谢失衡
•能量平衡:摄入的能量与消耗的能量维持动态平衡;
•能量不足：摄入的能量小于消耗的能量——体重下降；
•能量过剩：摄入的能量大于消耗的能量 ——体重增加。
•体重评价方法：
常用体质指数（BMI）评价体重，BMI=BW（㎏）/H2（m）正常值：
男：20~25
女：19~24
体重的控制
•控制饮食：控制能量摄入•控制体力活动
能量的参考摄入量（DRIs）及食物来源
•能量需要量是指维持机体正常生理功能所需要的能量，即能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必需的能量摄入。
•对于孕妇、乳母、儿童等存在生长的人群，还包括满足组织生长和分泌乳汁的能量储备的需要。
•能量的推荐摄入量与各类营养素的推荐摄入量（RNI）不同，它是以平均需要量（EAR）为基础，不增加安全量。
能量来源
•能量来源于食物中的碳水化合物、脂肪和蛋白质。
•按照等能定律从能量供给上讲，3种物质比例的变化并不影响能量的摄取，可以在一定程度上相互代替。
1g碳水化合物=0.45g脂肪=1g蛋白质，因而在特殊情况下可以摄取一种或两种，这也是制造特殊食品的重要依据。
•三种产热营养素的供热比：学者们建议成人的碳水化合物占热能的55%～65%，脂肪20%～30%，蛋白质10%～15%。
•热能的合理分配：一般成年人三餐的热能分配为：早30%、中40%、晚30%。
如何理解机体能量代谢平衡•1)摄入的能量与消耗的能量维持动态平衡,保持适宜体重;
•2)三种产热营养素有适宜的供热比;
•3)一日三餐合理的热能分配;
能量的食物来源
•粮谷类和薯类含碳水化合物较多，是我国膳食热能主要来源；
•油料作物中富含脂肪，大豆和硬果类含丰富的油脂和蛋白质，是膳食热能辅助来源之一；
•动物性食品含较多的动物脂肪和蛋白质，也是膳食热能的重要构成部分。
•蔬菜、水果含热能较少。