医用化学教案-第二章生命元素-4学时

授课题目（章，节）

第二章 生命元素

授课类型（请打√）

理论课□ 研讨课□ 习题课□ 复习课□ 其他□

教学目的：

1.体内城建的生命元素及分类；

2.常量元素及生理作用；

3.常量元素缺乏症。

教学方法、手段：

板书、多媒体

教学重点、难点：

重点掌握矿物元素的主要营养作用及缺乏症

教学内容及过程设计

补充内容和时间分配

一、 课程回顾（和学生们一起回顾上节课所学内容，并强调重点难点）

1.化学的发展史；

2.我国在化学的发展史上的成就；

3.化学与人类社会发展的关系；

4.如何学好化学（重点）

二、讲授新课（所有一级、二级标题板书）

第一节 体内常见的生命元素

一、体内矿物质元素含量

体内矿物质元素含量约有4%，其中5/6存在于骨骼和牙齿中，其余1/6分布于身体的各个部位。

体内矿物元素的含量分布特点见书P58。（1）按100g无脂体干物质含量表示，多种成年哺乳动物之间含量相近；（2）体内Na、K、Cl含量从胚胎到发育结束的各个阶段均是恒定的，而Mg、Ca、P在胚胎中含量（无脂干物质）只有成年期含量的一半；（3）不同组织器官中元素含量，依其功能不同而异（表7-2，P59）。血清中的Ca、Mg、K、Cl水平维持在一个狭窄的范围内，不管日粮提供量有多少，但血中微量元素变化很大，没有一个机制来调节食物中的进食量。

二、必需矿物元素

动物体组织中含有的45种不同数量和浓度的化学元素，其中有26种被证明是动物必需的，据含量分为二类：

常量元素（>70mg/kg活重）：C、H、O、N、Ca、P、K、Na、Cl、Mg、S共11种。

微量元素（<70mg/kg活性）：Fe、Cu、Co、Mn、Zn、I、Se、Mo、Cr、F、Sn、V、Si、Ni、As，共15种。

另有15-20种元素存在于动物体内，但其作用不明，证明矿物元素的必需性是通过动物试验，用一种纯合日粮添加或取除某元素后，观察动物的反应。一般认为具备下列六个条件的被认为是必需元素。

（1）在动物体内各个组织中均存在；

（2）每个动物体内存在的浓度大致相同；

（3）若从体内撤去该元素，各类动物均产生生理上或结构上的异常症状，而且这种症状可以多次重复再现；

（4）再添加这种元素后即可消除撤去后的发生的异常症状；

（5）与体内一定的生物化学变化和缺乏症状相关；

（6）有措施防止缺乏或治疗，防止缺乏或治疗后上述生物化学异常现象不再发生。

三、矿物元素的基本功能

三大功能：

（1）构成体组织，5/6存在于骨骼和牙齿中，Ca、P是骨和牙齿的主要成分，Mg、F、Si也参与骨、牙的构成；

（2）少部分Ca、P、Mg及大部分Na、K、Cl以电解质形式存在于体液和软组织中，维持渗透压、酸碱平衡、膜通透性，N肌肉兴奋性等；

（3）某些微量元素参与酶和一些生物活性物质的构成。

四、矿物元素的营养特性

1．剂量——反应曲线

矿物元素具有两面性：营养作用与毒害作用，取决于剂量。

（1）缺乏到一定低限后，出现临床症状或亚临床症状；

（2）生理衡稳区，其低限为最低需要量，高限为最大耐受量；

（3）超过最大耐受量出现中毒症状。

2．化学食物链

动物的矿物元素营养与环境之间存在密切关系：岩石、土壤、大气、水、植物和动物、人之间构成一个不可分割的整体的食物链，而气候、季节、施肥与田间管理、耕作、制作和环境污染等则是间接地影响动物矿物质营养。因此，动物矿物质有关疾病及矿物质营养本身都带有明显的地区性，有些还有季节性，人微量元素疾病大都属于地方病。

化学元素的生物地球化学食物链

五、矿物元素的需要量供应

1．需要：与动物种类、生理阶段、生产水平有关。

2．供应

常用植物饲料Ca不足，P过量，Na不足，K过量，Cl不足，Mg过量。

微量元素与地区性有关。

动物性饲料通常能满足元素需要，或比例适量。

矿物性饲料只能供给某一种或少数几种元素需要。

第二节 常量元素

Ca、P、K、Na、Cl、Mg、S

一、Ca与P

1．含量与分布

体内含量最多，占体重1-2%，99%的Ca和80%的P存在于骨和牙齿中，其余存在软组织和体液中。

骨中含水45%，蛋白质20%，脂肪10%，灰分25%，灰分中Ca占36%，P 18%，Mg0.5-1.0%，Ca∶P=2∶1。

2.吸收与代谢

吸收始于胃，主要部位在小肠，Ca的吸收需要VD3和钙结合蛋白的参与，形成复合物后经扩散吸收，P以离子态形式吸收。

吸收率变化大，Ca：反刍动物45%，奶牛90%，猪55%；

P：反刍动物55%，猪30-40%

排泄：粪和尿，粪排出量占80%，尿占20%。

代谢：Ca、P代谢处于动态平衡中，Ca的周转代谢量为吸收量的4-5倍，沉积量的8倍。

Ca、P代谢受甲状量腺素，降钙素和活性D3的调节。

3．营养作用

Ca构成骨与牙齿，维持N-肌肉兴奋性，维持膜的完整性，调节H分泌。

P构成骨与牙齿，参与核酸代谢与能量代谢，维持膜的完整性，参与蛋白质代谢。

4．缺乏症与过量

典型缺乏症为骨骼病变，幼龄动物为佝偻病，成年动物为骨软病或骨质松疏症。P缺乏时，出现异嗜癖；Ca、P缺乏时，血检查可见，血清Ca、P水平低，碱性磷酸酶活性升高，骨骼灰分及其中Ca、P浓度降低。

（1）反刍动物过量Ca抑制瘤胃微生物作用而导致消化率降低；（2）单胃动物过量Ca降低脂肪消化率；（3）过量Ca干扰其他元素的作用。

过量Ca、P干扰其他元素的代谢，如吴晋强试验。

当地饲料喂猪、补Zn能生长良好，当Ca从0.61-1.02%，出现缺Zn症。

川农大（1986），缺Zn饲料喂猪，30%猪缺Zn病，Ca0.6-1.2%，100%猪出现缺Zn症。

一般Ca水平为需要量的2-3倍时，可能出现不良后果。

5．来源

植物饲料含Ca少，而P多，但P有一半左右为植酸磷，饲料总P利用率一般较低，猪20-60%，鸡30%，反刍动物可较好利用植酸P。

Ca、P的补充料 骨粉（Ca31%，P14%），磷酸氢钙（Ca23.2%，P18.6%），磷酸钙、CaCO3，石粉等。

6．影响Ca、P营养的因素

（1）Ca、P比例，1-2∶1，生长育肥猪1-1.5∶1，母猪1.3∶1，种猪1.5∶1，比例不当，易形成难溶性磷酸盐和碳酸盐。

（2）植酸（肌酸总磷酸）

谷物及副产物中植酸磷占总磷3/4，主要以植酸钙分类形式存在。

（3）草酸

（4）脂肪 脂肪多或消化不良，形成钙皂，便少量脂肪可改善Ca吸收。

（5）VD，促进Ca吸收。

（6）肠道pH 胃酸缺乏，降低Ca、P吸收，添加乳糖提高Ca、P吸收。

（7）饲料种类 动物性饲料利用率高，植物以豆科含Ca多，禾本科含P多，猪日粮至少30%磷应是无机磷。

二、镁

1．含量与分布

体内含Mg0.05%，60-70%在骨中，Mg占骨灰分的0.5-1.0%，其余30-40%存在于软组织中。

2．吸收与代谢

反刍动物在瘤胃吸收，单胃动物在小肠吸收，扩散吸收。

吸收率：猪禽60%，奶牛5-30%。

代谢随年龄和器官而异，幼龄动物贮存和动用镁的能力较成年动物高，骨Mg可动员80%参与周转代谢。

3．营养作用

构成骨与牙齿，参与酶系统的组成与作用；参与核酸和蛋白质代谢；调节N-肌肉兴奋剂；维持心肌正常功能和结构。

4．缺乏与过量

反刍动物需Mg高于单胃动物，放牧时易出现缺乏症，叫“牧草痉挛”，表现为生长受阻，过度兴奋，痉摩，肌肉抽搐，呼吸弱，心跳快，死亡。

过量Mg，出现昏睡，运动失调，拉稀，采食量和生产力下降。

5．Mg来源　

常用饲料含Mg丰富，不易缺乏，糠麸、饼粕和青饲料含Mg丰富，块根和谷实含Mg多，缺Mg时，用硫酸镁、氯化镁、碳酸镁补饲。

国外研究表明，补Mg有利于防止过敏反应和集约化饲养时咬尾巴的现象。

三、Na、K、Cl

１．含量与分布

无脂体DM含Na0.15％，Ｋ0.30%，Cl0.1-0.15％，Ｋ主要存在于细胞内，是细胞内主要阳离子，Na、Cl主要存在于体液中。

2．吸收与代谢

主要吸收部位是十二指肠，在以单胃、后段小肠和结肠，吸收形式为简单扩散。

排泄途径，大部分随尿排出，其他途径包括粪、汗腺产品。

Na、K、Cl周转代谢强，内源部分为采食部分的数倍。

3．营养作用

为体内主要电解质，其同维持体液酸碱平衡和渗透压平衡，与其他离子协同维持肌肉Ｎ兴奋性，Na参与瘤胃酸的缓冲作用，K参与C·H2O代谢，Cl参与胃酸形成。

4．缺乏与过量

Na易缺乏，K不易缺乏。

缺乏时为一般症状，缺NaCl出现异嗜癖。

长期缺乏出现Ｎ肌肉（心肌）病变。

过量一般有耐受力，见书Ｐ66，表7-8。

食盐中毒：腹泻，口渴，产生类似脑膜炎的Ｎ症状。

K过量，干扰Mg吸收和代谢，出现低镁性痉挛。

5．来源

各种饲料Na、Cl少，以食盐补充，饲料饼粕含K高，玉米酒糟、甜菜渣含K少。

四、硫

1．含量与分布

体内约含0.15％的硫，大部分以有机硫形式存在，如组成S-AA，VB1、生物素、羽毛，毛中含S量高达4％。

2．吸收代谢

无机S在回肠以扩散方式吸收，有机S以S-AA在小肠以主动吸收形式吸收。

体内无机S不能转变成有机S，微生物可利用无机S。

排泄途径是粪尿。

3．营养作用

参与蛋白质、C·H2O代谢（S-AA、V、胰岛素）。

4．缺乏与过量

不易缺乏，只在反刍动物大量利用NPN时可能不足，缺乏出现消瘦，毛蹄生长不良，纤维利用率下降，采食量下降，NPN利用率下降。日粮N:S大于10：1（奶牛12：1），可能出现缺乏。

S过量很少发生，无机S添加剂用量>0.3-0.5％时可能导致厌食，体重下降，便秘，腹泻等症状。

5．来源

蛋白质饲料S高，鱼粉、肉粉、血粉含S达0.35-0.85%，饼粕0.25-0.40%，禾谷类及糠麸0.15-0.25％，块根块茎作物缺乏，不足时可用硫酸盐或硫化物补充。

课程小结：

1.体内常见的生命元素

2.体内必须的生命元素

3.常量元素的生理作用和缺乏症（重点）

（10分钟）课程回顾

（30分钟）体内常见生命元素概述

30分钟：常量元素

（10分钟）做课堂小结

思考题、作业题、讨论题：

1、必需微量元素、白肌病、皮肤不完全角化症、滑腱症的概念。

2、各种常量和微量矿物元素的典型缺乏症及其机理。

3、论述矿物质的营养特点。

4、试述钙、磷的主要营养作用及其影响因素。

课后总结分析：

本次课程的内容较抽象，所以尽量用生活中常见的物质和现象来举例说明，尤其是与临床有关的例子来说明，既能提高学习兴趣又能掌握所学内容。

授课题目（章，节）

第二章 生命元素2

授课类型（请打√）

理论课□ 研讨课□ 习题课□ 复习课□ 其他□

教学目的：

1.掌握微量元素的生理作用；

2.掌握生命元素的存在形式。

教学方法、手段：

板书、多媒体

教学重点、难点：

重点掌握微量元素的主要营养作用及缺乏症

教学内容及过程设计

补充内容和时间分配

一、课程回顾（和同学们互动，以提问的方式回忆上节课所讲内容并板书）

1、生长猪、禽的必需氨基酸包括哪几种？

2、简述单胃动物和反刍动物对蛋白质消化吸收的异同。

3、简述如何提高饲料蛋白质利用效率。

4、阐述单胃动物的理想蛋白原理及其意义。

二、讲授新课 （所有一级、二级标题板书，并在小结时标出重点、难点）

第三节 微量元素

一、Fe

1．含量及分布

各种动物体内含Fe60-70ppm，其中60-70％存在于Hb中，3％在肌球蛋白，26％为贮备。不足1％为Fe转运化合物。

2．吸收与代谢

主要吸收部位在十二指肠，从肠腔进入粘膜细胞，与运Fe蛋白和Fe蛋白结合，在浆膜表面再与转Fe蛋白结合，转移到血浆，Fe吸收率很低，成年动物5-10％，影响因素：（1）幼龄动物高于成年动物；（2）动物性饲料中的血红素化合物比植物饲料中的无机Fe盐更易被吸收。（3）螯合物，有些螯合物（如抗坏血酸Fe、胱氨酸Fe）提高其吸收，有些则抑制吸收，包括二价离子（Zn2+、Mn2+、Co2+）植酸盐。（4）Cu为铜蓝蛋白的成分，该酶可促使肠粘膜细胞中铁蛋白释放出Fe。

进入体内的Fe约60％在骨髓中合成Hb，红细胞寿命短，不断被破坏和代替，破坏后释放的Fe被骨髓质再利用来合成Hb，Hb的平均寿命在大多数动物为2个月，人4个月，Hb释放的Fe被再利用9-10次，因此再循环的效率很高。

主要排泄途径是粪，粪中内源Fe量少，主要是随胆汁进入肠中的Fe。

3．营养作用

（1）参与载体组成，转运和贮存营养素；

（2）参与物质代谢调节，Fe2+或Fe3+是酶的活化因子，TCA中有1/2以上的酶和因子含Fe或与Fe有关。

（3）生理防卫机能，Fe与免疫机制有关，游离Fe可被微生物利用。

4．缺乏与过量

典型缺乏症为贫血，表现为食欲不良，虚弱，皮肤和粘膜苍白，皮毛粗糙，生长慢。血液检查，Hb低于正常，易发于幼仔猪，因为（1）初生猪Fe贮少（30mg/kg重）（2）生后生长旺盛；（3）母乳含Fe低。

过量Fe（>400mg/头）引起仔猪死亡。反刍动物对过量Fe更敏感。饲料Fe达400ppm时，肥育牛增重降低。Fe耐受量：猪3000ppm，牛和禽1000ppm，绵羊500ppm。

5．来源

青草、干草及糠麸、动物性饲料（奶除外）均含Fe，但利用率差，仔猪常在3日龄左右补Fe，可用FeCl2、FeSO4、葡聚糖Fe，肌注150-200mg聚糖铁，可满足3周的需要，但缺VE时补Fe可引起部分死亡。

二、锌

1．含量及分布

动物体平均含Zn30ppm，其中50-60%在骨中，其余广泛分布于身体各部位。

2．吸收与代谢

主要吸收部位在小肠（单胃动物），反刍动物真胃也可吸收，吸收率15-30%，影响因素有：

（1）Zn源：动物性饲料Zn>植物性Zn，如仔猪喂酪蛋白时，6-18ppm Zn正常生长，喂玉米-豆饼时，至少需30ppm。

（2）植酸与纤维

（3）螯合作用 His、Cys、半胱、EDTA等可与Zn形成易溶性螯合物，改进Zn吸收，血粉、肝脏提取物富含上述AA，添加这些饲料可改进吸收。

（4）Ca、P、VD，过量影响吸收

EXP1：当地饲料（含Zn 47ppm），猪生长正常；当地饲料Ca从0.61→1.02，猪缺Zn；

EXP2：当地饲料（含Zn 30ppm），30%缺Zn；Ca从0.6→1.2%，100%缺Zn。

Zn与其他很多元素如Cu、Fe、Mg、Ni、Pb、Co等有拮抗作用。

（5）不饱和FA：Blood（1979）把不饱和FA不足当成猪缺Zn症的第三因子（第一是Ca过量，第二是Zn不足）。

吸收Zn与血浆清蛋白结合，运至各器官中，肝是Zn的主要代谢场所，周转代谢快，Zn主要从粪中排出，少量从尿排出。

3．营养作用

（1）参与体内酶组成。体内有200多种酶含Zn，如乳酸脱氢酶，苹果酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、碱性磷酸酶、羧肽酶、核酸酶，这些酶主要参与蛋白质代谢和细胞分裂。

（2）维持上皮组织和被毛健康，从而使上皮细胞角质化和脱毛。

（3）维持H的正常功能，如胰岛素。

（4）维持生物膜正常结构与功能。

（5）与免疫功能有关。

4．缺乏与过量

动物性饲料含量丰富，其他饲料的含量一般均超过实际需要量，含Zn化合物有硫酸Zn、碳酸Zn、ZnO等。

三、Cu

1．含量与分布

体内平均含Cu2-3ppm，主要存在于肝、大脑、肾、心、被毛，肝是主要的贮Cu器官，肝Cu含量比血Cu含量作为Cu状况指标更可靠。

2．吸收与代谢

主要吸收部位是小肠，吸收方式为易化扩散，Cu吸收率，只有5-10%，影响吸收因素：

3．营养作用

（1）作为酶的组成部分参与体内代谢，作为亚氯化酶的组成成分参与Fe的转Fe蛋白的形成，促进Fe形成Hb；作为单胺氯化酶，参与胶原蛋白和采食性蛋白的形成，作为细胞色素氯化酶和胺氯化酶成分，维持N健康；作为酪氨酸酶，参与被毛色素的形成。

（2）维持Fe的正常代谢，有利于Hb合成和红细胞成熟。

（3）参与骨形成。

（4）与繁殖有关。

4．缺乏与过量

5．来源

牧草、谷实糠麸和饼粕饲料含Cu较高，玉米和秸杆含Cu低，但与土壤Cu、Mo状况有关，缺Cu地区可施硫酸Cu肥，或直接给家畜补饲硫酸铜。

四、锰

1．含量与分布

体内含Mn比其他元素低，总量0.2-0.5ppm，主要集中在肝、骨骼、肾、胰腺及脑垂体。

2．吸收与代谢

主要吸收部位在小肠，特别是十二指肠，Mn吸收率低，5-10%过量Ca、P、Fe降低Mn的吸收，此外，日粮Mn浓度、来源、动物生理状况均影响吸收。

Mn主要从粪中排出。

3．营养作用

（1）Mn参与硫酸软骨素的合成，保证骨骼的发育（半乳糖转移酶和多聚酶）；

（2）参与胆固醇合成（丙酮酸羧化酶的成分）；

（3）参与蛋白质代谢；

（4）保护细胞膜完整性（过氧化物歧化酶的成分）；

（5）其他代谢。

4．缺乏与过量

5．来源

植物饲料特别是牧草、糠麸含Mn丰富，动物饲料含Mn少，一般情况不需补充，幼年常用硫酸锰补充。

五、硒

1．含量与分布

体内含Se约0.05-0.2ppm，主要集中在肝、肾及肌肉中，体内Se一般与蛋白质结合存在。

2．吸收代谢

主要吸收部位在十二指肠，吸收率高于其他微量元素，但无机Se的利用率通常低于有机Se（25%vs60-90%）。

吸收后的Se先形成硒化物，再转变成有机Se参加代谢。

主要排泄途径是粪、尿，反刍动物经粪排出的Se比单胃动物多。

3．营养作用

1957年前一直被认为是有毒元素，1957年Schwarz证明Se是必需微量元素。

（1）作为GSH-Px的组成成分，保护细胞膜结构和功能的完整性，每克分子GSH-Px含4原子Se，该酶催化已产生的过氧化氢和脂质过氧化物还原成无破坏性的羟基化合物，保护细胞膜。

抗氧化剂： CoAQ、VE、Se、GSH、半胱氨酸、VC等。

抗氧化酶：GSH-Px、GSSG-R、过氧化氧酶、过氧化物酶。

肝和红细胞中GSH-Px活性高，常用血浆GSH-Px活性来评价体内Se状况，该指标与Se食入量成正比。

（2）为胰腺结构和功能完整的必需，缺Se时，胰腺萎缩，胰脂酶产量下降，从而影响脂质和VE的吸收。

（3）保证肠道脂酶活性，促进乳糜微粒形成，故有促进脂类及脂溶性V的消化吸收的作用。

4．缺乏与过量

（1）猪、鼠肝坏死为主，也可出现白肌病、桑椹心；

（2）鸡，渗出性素质和胰腺纤维化；

（3）牛羊白肌病或营养性肌肉萎缩；

（4）繁殖成绩下降，产仔（蛋）下降，不育、胎衣不下。

5．来源

饲料含Se量取决于土壤pH，碱性土壤生长的饲料含Se高，家畜采食后易中毒，酸性土壤地区的家畜易患缺乏症，缺Se时用Na2SeO3补充。

六、I

1．含量与分布

体内平均含I0.2-0.3ppm，其中80%存在于甲状腺中，甲状腺素是唯一含无机元素的激素。

2．吸收与代谢

反刍动物主要在瘤胃，单胃动物主要在小肠吸收，以I—形式吸收率最高，I-易被甲状腺摄取，形成T3、T4；甲状腺素进入组织后80%被脱碘酶分解，释放出的I被再利用。

I主要经尿排泄，肠道I可被重吸收，产品也可排出部分碘。

3．营养作用

主要是参与甲状腺素的形成，T3的活力是T4的4倍，但血中浓度比T4低得多。甲状腺素参与体内代谢和维持体内热平衡，对繁殖、生长发育、红细胞生成和血糖等起调控作用。

I较易进入乳和蛋中，乳蛋含I量受日粮I量的影响很大。

4．缺乏与过量

5．来源

具明显的地区性。沿海地区植物中含I量高于内陆地区，各种饲料均含I一般不易缺乏，但妊娠和泌乳动物可能不足。

缺I用碘化食盐（含I0.007%）补饲，或KI、KIO3。

课程小结：

1.微量元素的生理作用

2.生命元素存在形式

（10分钟）课程回顾

（60分钟）各种微量元素的生理作用和缺乏症

10分钟：课程小结

思考题、作业题、讨论题：

1、必需微量元素、白肌病、皮肤不完全角化症、滑腱症的概念。

2、各种常量和微量矿物元素的典型缺乏症及其机理。

3、论述矿物质的营养特点。

4、试述钙、磷的主要营养作用及其影响因素。

课后总结分析：

本次课程的内容较抽象，所以尽量用生活中常见的物质和现象来举例说明，尤其是与临床有关的例子来说明，既能提高学习兴趣又能掌握所学内容。