生物體的營養 3-1 食物中的養分與能量 3-2 酵素 3-3 植物如何製造養分 3-4 動物如何獲得養分 金黃色的稻穗中含有稻子行光合作用所產生的養分, 人類以此作為食物時, 可獲得維持生命的養分
為什麼汽車沒有汽油就停擺了, 為什麼只要加了汽油, 汽車就能開著走了? 人類又是靠什麼才能又跑又跳, 又打球呢?
我是蝗蟲, 我是如何獲得養分呢? 我是經由攝食獲得養分
我從環境中吸收水分和礦物質 我是長春花, 我是如何獲得養分呢? 我利用光能和二氧化碳自行製造養分
為什麼我們每天要吃各種食物呢? 食物跟我們活動所需要的能量, 有什麼關係呢? 都是為了能量ㄚ!
3-1 食物中的養分與能量 1 需靠 養分 以維持生命的生物 : (1) 人類和動物經由 ( 攝食 ) 獲得養分 異營性生物 ;
植物如何獲得養分? (2) 綠色植物行 ( 光合 ) 作用, 自行製造養分 自營性生物
那麼, 維持生命現象的養分有哪些呢? 水 醣類 蛋白 質 脂質 維生 素及礦物質
平日我們所吃的食物含有哪些養分呢? 我是飯 麵 甘薯類食物 我是富含澱粉的醣類食物
平日我們所吃的食物含有哪些養分呢? 我是肉類 乳品和豆類食物 我富含有較多的蛋白質
平日我們所吃的食物含有哪些養分呢? 我是奶油 花生油等食物 我是富含脂質的食物
平日我們所吃的食物含有哪些養分呢? 我是蔬菜和水果 我富含維生素和礦物質
食品的包裝上標示有各種營養成分 ; 簡稱養分 ( 圖 3-1), 包括蛋白質 脂肪 碳水化合物 礦物質 維生素等成分的含量, 你是否了解這些養分對人體健康的重要性呢? 1. 小岩塊的衝撞 圖 3-1 食品包裝上的營養標示
圖 3-2 各種營養素 醣類 : 蛋白質 : 脂質 : 維生素 礦物質 : 水
食品中的成分有些含有能量, 有些不含能量 熱量的計算與測量 :
食品包裝上的營養標示 這一瓶水含有多少熱量呢? 我們把營養標示放大來看一看
食品包裝上的營養標示 算一算, 吃下這一包餅乾會得到多少熱量呢? 讓我們把營養標示放大來看一看
食品包裝上的營養成分標示 人體如何獲得養分及能量呢? 1 克 醣類 4 大卡 1 克 蛋白質 4 大卡 1 克 脂質 9 大卡 這三種營養素能提供生物生存 活動所需要的 能量 維生素 礦物質 水 這三種營養素不含能量
食品包裝上的營養標示 蛋白質 0.4 公克 脂肪 1.9 公克 醣類 6.0 公克 圖左中食品每份所含之熱量為 4 0.4 +9 1.9 +4 6.0 = 42.7 大卡 約 43 大卡
熱量的計算與測量 : 該瓶果汁含有的熱量如何計算? ( 假設該瓶飲料共 1000mL) (1.0 + 10.2) 4 大卡 + 0.1 9 大卡 = 45.7 大卡 / 每 100mL _45.7 大卡 10 = 457 大卡 / 每瓶
觀察結果 : 實驗過後水溫會上升, 溫度上升所需的熱量來自花生燃燒所放出, 得知花生中的部分養分含有能量 推知 : 光合作用時, 植物將能量 養分儲藏在種子 ( 花生 瓜子 開心果 ) 中
知識快遞 熱量是一種能量, 卡 (cal) 為熱量的單位 使 1 公克的水在 1 大氣壓下, 溫度升高 1 所需要的熱量稱為 1 卡 1 大卡 ( 仟卡 ) 等於 1000 卡
使 1 公克的水在 1 大氣壓下, 溫度升高 1 所需要的熱量稱為 1 卡 1 卡 =1 毫升的水 1 水的密度是 1 1 公克的水體積為 1 毫升
示範實驗 --- 花生的燃燒實驗 使 1 公克的水在 1 大氣壓下, 溫度升高 1 所需要的熱量稱為 1 卡 1 卡 =1 毫升的水 1 10 公克的水, 溫度上升 1 需要多少熱量? 10 卡 = 10 毫升 1
使 1 公克的水在 1 大氣壓下, 溫度升高 1 所需要的熱量稱為 1 卡 1 卡 =1 毫升的水 1 10 公克的水, 溫度上升 10 需要多少熱量? 100 卡 = 10 毫升 10
搶答時間 100 毫升的水, 溫度由 20 上升到 60 需要多少大卡的熱量? 4000 卡 = 100 毫升 (60-20) 4000 卡 =4 大卡
(2) 花生熱量的測量 : 水的質量 (10g) 燃燒前水溫 20 燃燒後水溫 70 請問 = = 500 0.5 卡 / 每粒 大卡 / 每粒 若花生的質量燃燒前後相差 0.2 g, 則 2.5 大卡 / 每公克?
花生熱量的測量 想一想 : 花生燃燒前後, 錐形瓶內的水溫有何變化? 燃燒後的水溫變高了 可否計算錐形瓶內的水所吸收的熱量? 可以
花生熱量的測量 想一想 : 試想水所吸收的熱量是否等於花生所含的熱量? 為什麼? 水所吸收的熱量小於花生所含的熱量 水不能完全吸收花生放出的熱量, 部分的熱量散失了
一定要弄清楚!
醣類 ( 4 大卡 / g) A. 麵 飯 甘藷是富含 ( 澱粉 ) 的醣類食物 B. 含有 C H O 元素 (H:O=2:1), 又稱 ( 碳水化合物 ) C. ( 葡萄糖 ) 是最重要的醣類小分子, 直接供細胞能量 D. 多餘的醣類, 植物會儲存成 ( 澱粉 ); 動物儲存成 ( 肝糖 ) E. ( 纖維素 ) 是植物細胞壁的成分, 無法被人類分解
脂質 ( 9 大卡 /g) A. 含有 ( C H O ), 分成植物性和動物性油脂 B. 分佈在皮膚下層, 隔絕熱量散失緩和衝撞和 ( 保護 ) 內臟器官 ; C. 區隔細胞和外界環境, 使代謝不會互相干擾 熱量切切切油切!
蛋白質 ( 4 大卡 /g) A. 含有 C H O N( 氮 ) S( 硫 ), 奶蛋豆魚肉富含蛋白質 B. 由 20 種 胺基酸 以不同排列組合而成 C. 構成身體結構的重要成分 ; 調節代謝反應的蛋白質稱為 酵素 體內養分的利用順序 : ( 醣類 ) ( 脂質 ) ( 蛋白質 )
非熱量營養素
礦物質 礦物質可構成細胞組織 調節生理機能, 例如 : 1. 骨骼 牙齒需要鈣 鎂和磷 2. 某些酵素的成分含鋅 3. 血紅素含鐵 4. 碘是甲狀腺素的重要成分 5. 氟可防止齲齒 6. 鈉 鉀 氯可維持體內離子的平衡, 有益神經功能等
維生素 維生素又稱為維他命, 可調節生物體代謝的有機物 1. 維生素 A 可預防夜盲症, 亦具有抗氧化的功能 2. 維生素 B 群擔任輔, 以協助酵素發揮其催化作用 3. 維生素 C 具有抗氧化的功能, 不足時易造成皮下或牙齦出血 4. 維生素 D 可增加腸胃對鈣離子的吸收, 有助預防骨質疏鬆症 5. 維生素 E 具有抗氧化及預防老化的功能 6. 維生素 K 和凝血有關 不能缺乏ㄛ!!
不論是睡覺 休息或生活中的一舉一動, 人體無時無刻都在消耗能量, 因此我們必須攝取食物, 才能維持生命 均衡的飲食, 才能身體健康 都好吃!
搶答時間 下圖為食物包裝的標示圖, 請問這一袋食品所提供的熱量主要來自於何處? (A) 蛋白質 ˉ (B) 脂肪 ˉ (C) 碳水化合物 ˉ (D) 鈉
搶答時間 營養午餐中滷蛋 雞塊所含的主要營養素為何? (A) 蛋白質 (B) 碳水化合物 (C) 脂質 (D) 維生素 缺少哪一種營養素會導致夜盲症? (A) 維生素 A (B) 纖維素 (C) 礦物質 (D) 蛋白質
某廠牌生產的豌豆酥包裝上營養標示如右圖, 理論上這包豌豆酥含多少熱量? (A) 146 大卡 (B) 161 大卡 (C) 181 大卡 (D) 322 大卡 答 : 每公克的醣類 蛋白質可產生 4 大卡熱量, 每公克的脂肪可產生 9 大卡的熱量, 礦物質和維生素則不含熱量 4 4.0+9 7.0+4 20.5=161, 本包裝含 2 份, 總熱量為 161 2=322( 大卡 ) 故答案為 (D)
下表列出四種食物的成分含量, 各成分的含量與 + 的數目成正比 由此表比較同樣單位的食物, 何者所能提供的熱量最少?(A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 甲 :(4+1) 4=20 丙 : (2+1) 4+3 9=39 乙 : (1+1) 4 =8 丁 : 1 4 + 1 9=13 故答案為 B
活動 3.1 食物中醣類的測定 一 澱粉的測定 以碘液測試 含有澱粉則會變成藍黑色
澱粉測試
本氏液是淺藍色的試劑, 加入糖之後加熱, 會出現變色的反應 淡 濃
二 葡萄糖的測定 本氏液
本氏液遇糖加熱後變色反應 含有葡萄糖的話會變色淡藍 綠 黃 橙 紅 ( 糖由少 多 )
三 食物中是否含澱粉的測定
哪一個會變色? 變什麼色?
哪一個會變色? 變什麼色?
三 食物中澱粉和糖的測定 1. 將香蕉和蘋果切塊, 分別在研缽中搗碎 香蕉 蘋果
三 食物中澱粉和糖的測定 3mL 本氏液 香蕉泥 C D 蘋果泥 C D 香蕉泥 蘋果泥 隔水加熱法
脂質的測定 (1) 分別滴一滴沙拉油和水在吸油面紙上 (2) 靜置一段時間, 等吸油面紙變乾後, 對著光檢查吸油面紙上是否有油漬
* 練習題 :
有兩包未標示的白色粉末, 已知它們分別為葡萄糖與麵粉 下列哪一項實驗最適合用來區分兩者? (A) 取適量配成水溶液, 以藍色石蕊試紙測試, 觀察是否變色 (B) 取適量粉末置於試管, 加入少量碘液, 觀察是否變藍紫色 (C) 取適量粉末置於試管, 加入一滴濃硫酸, 觀察是否變黑色 (D) 取適量粉末配成水溶液, 分別通以直流電, 觀察是否導電 麵粉內含澱粉, 澱粉加碘液後會變藍紫色, 而葡萄糖不會變色, 因此可用碘液來區分兩者 故答案為 B
酵素是什麼?????
你知道釀酒和麵包製作的過程嗎?
長久以來, 人類利用酵母菌來進行釀酒和製作麵包, 但不知原因??????
究竟什麼是發酵作用呢? 直到十九世紀, 才發現酵母菌加水磨碎後所得的液體, 具有發酵的功能
除了酵母菌之外, 其它生物體內是否也含有酵素呢? 所有生物體內必有酵素
酵素究竟是如何作用的呢?
3-2 酵素 距今六千年前, 古埃及人將小麥磨成粉, 加入水 馬鈴薯及鹽拌和, 擺在溫熱的地方, 當空氣中的野生酵母掉落在麵團上後, 麵糰會自然發酵, 人們將發酵後的麵糰, 放在燒烤的石頭上烤成麵餅 當時的古埃及人不了解其中的原理, 認為是神在暗中幫忙, 而認定麵包是 神的贈禮
酵素的發現 十八世紀義大利的生物學家司巴蘭贊尼, 發現火雞和鵝砂囊中的液體含有能分解碎肉和麥粒的成分 不久之後, 法國的兩位化學家沛因和貝索茲則由大麥和水磨碎的混合物中提煉出澱粉 十九世紀時, 巴斯德證實酵母菌可使糖發酵產生酒精 善良的牧羊人 巴斯德 (Louis Pasteur, 1822-1895)
1 十九世紀, 人類才知道利用來釀酒 製造醬油和麵包的 ( 酵母菌 ) 及 ( 黴菌 ), 含有使醣類轉換成其他物質的成分 2 唾液中含有某種成分可以促進澱粉轉變為糖 科學家將這一類能協助特定物質轉變成其他物質的成分, 也就是 酵素, 又稱為 酶
發酵作用 葡萄糖 酒精 + 二氧化碳 + 能量 人們發現酵母菌體內含有某種可促進發酵的物質 具有發酵功能的物質, 就是今天所稱的酵素 酵素又稱為酶
甲 乙丙 丁戊 己
酵素的作用機制 如同鑰匙和鎖一般 酵素 受質
酵素的作用機制 甲是受質 受質甲被分解成乙物質和丙物質 其他大分子無法和酵素 A 結合, 故無法被酵素 A 分解 酵素 A 和受質甲結合
酵素的作用機制 丁和戊是受質 受質丁和戊被合成己物質 酵素 B 和受質丁 戊結合
什麼是酵素? 是生物體內的催化劑能促使作用對象發生 ( 分解及合成 ) 甲 + 酵素 x 乙 + 丙 + 酵素 x 丁 + 戊 + 酵素 y 己 + 酵素 y
酵素是一種催化劑, 可以改變反應速率, 而且可重複使用 分解作用 酵素參與生物體的許多反應, 有些反應將較大的分子轉變成較小的分子, 稱為分解作用 受質 酵素 A 產物
有些反應將小分子合成較大的分子, 稱為合成作用 ( 圖 3-3B) 受質 合成作用 產物 生物體內物質的 合成和分解 合稱為代謝作用 酵素 B
反應後酵素形狀不變, 可以重複使用
酵素的作用 具有專一性, 每一種酵素只能和特定的受質結合, 酵素作用之專一性 受質 例如 人體唾液中的澱粉酶能加速澱粉的分解反應, 但不能加速纖維素的分解 ( 圖 3-4) 酵素 產物
酵素具有專一性 它和作用對象間的關係就類似鑰匙和鎖一般具有專一性, 必須互相配對, 才可以促使反應加速進行
大分子澱粉蛋白質脂質 酵素具有專一性澱粉酶蛋白酶脂質酶 小分子葡萄糖胺基酸脂肪酸
4 酵素的特性 : 特性 催化性 專一性 敏感性 定義 酵素是一種 ( 催化劑 ), 可改變代謝作用的反應 ( 速率 ) 代謝作用完成後, 酵素本身並 ( 不會 ) 改變 可重複使用, 在生物體外 ( 仍有 ) 作用 特定的酵素僅能與特定的物質結合, 此種現象稱為專一性, 如鑰匙和鎖 : 人體唾液中的澱粉酶能加速 ( 澱粉 ) 的分解反應, 但不能加速纖維素的分解 酵素的名稱通常以受質來命名, 例如以纖維素為受質的酵素稱為 ( 纖維素酶 ) 酵素主要成分的是 ( 蛋白質 ), 活性易受能影響蛋白質的環境因素左右, 例如 : 溫度 酸鹼度 重金屬等
溫度影響酵素作用 酵素必須在適度的溫度範圍內活動 不同的酵素其作用的溫度範圍不同 溫度太低, 酵素的作用會減緩甚至停止 若溫度過高, 酵素則會永久失去活性
人體酵素活性和溫度的關係 酵素活性 溫度 ( ) 約在 35 至 40 左右活性較佳 0 37 55
酸鹼度影響酵素作用 由右圖可以看出 酵素甲在 酸性環境中活性最大 酵素乙在 中性環境中活性最大 酵素丙在 鹼性環境中活性最大
3-2 酵素 圖 3-5 影響酵素活性的因素 這就是病人持續高燒會有致命危險的原因, 當人體內的溫度達到攝氏 44 時, 酵素活性急遽降低, 無法維持正常代謝作用, 通常會導致死亡
酵素的活性也受到酸鹼值的影響, 例如 : 胃液中的消化酵素在酸性環境中活性較佳, 小腸內的消化酵素則適合在鹼性的環境中作用 圖中三曲線代表三種不同酵素活性受酸鹼值影響
想一想 : 1. 牛羊吃纖維素可以獲得生存所需的能量, 為何人類無法藉由纖維素獲得能量呢? 答 : 人類缺乏 ( 纖維素酶 ) 2. 我們常利用冰箱的冷藏室或是冷凍庫來保存食物, 為什麼食物放在冰箱中比較不容易腐敗呢? 答 : 低溫可 ( 降低 ) 細菌體內的酵素活性
已知喜馬拉雅兔的細胞中含有某一種酵素會影響黑色素的形成, 當黑色素產生時便會使毛色呈黑色 想一想 : 生長在喜馬拉雅地區的喜馬拉雅兔, 只有在耳朵 鼻子 尾巴及腿前端的毛色為黑色, 而其他部位為白色, 可能的原因為何? 答 : 在喜馬拉雅兔的細胞中, 含有合成黑色素有關的酵素 酪胺酸酶 (tyrosinase), 這種酵素在高溫下因為結構不正常而不具活性, 因此在兔軀幹部位的溫度較高, 酵素不具活性而無法形成黑色素讓毛色變黑, 在耳朵 鼻子 尾巴及腿前端等末梢器官的體溫較低, 酵素具有正常的結構及活性, 因此可合成黑色素進而使體皮毛呈黑色 若將喜馬拉雅兔背上的一塊毛皮剃掉, 放上冰塊, 新長出來的毛色就是黑色的
右圖為某生物體內酵素活性變化的示意圖 下列關於此酵素的敘述何者最恰當? (A) 不可能為人體內的酵素 (B) 其活性隨溫度升高而增加 (C) 此酵素約在 30 ~40 時活性最佳 (D) 此酵素在 40 時會失去活性 答 :(A) 最適宜的作用溫度約在 35 ~40 左右, 故可能為人類的酵素 ;(B) 其活性不會隨溫度升高而增加 ;(D) 超過 40 時, 酵素仍有活性 故答案為 (C)
試題評量 有關酵素的敘述, 下列何者錯誤? (A) 每一種酵素有自己適宜的溫度範圍 (B) 不同酵素可以分解同一種物質 (C) 主要成分是蛋白質 (D) 不同的酵素適合作用的酸鹼度不同
試題評量 由右圖曲線判斷以下哪一個答案是正確的? (A) 酵素甲 乙和丙的活性一樣 (B) 酵素的活性 : 丙 > 乙 > 甲 (C) 三種酵素的活性, 受到溫度的影響 (D) 三種酵素活動時所需之 ph 值範圍不同
試題評量 在 酵素的分解作用 的實驗中, 以下哪一項裝置, 經本氏液加熱測定, 會呈現藍 綠 黃 橙的顏色反應? (A) 試管中加唾液 + 水 (B) 試管中加唾液 水及澱粉 (C) 試管中唾液先煮沸, 再加澱粉 水 (D) 試管中加唾液 澱粉 水及鹽酸
活動 3-2 酵素的作用 2. 在 A B 兩試管中分別加入 2mL 唾液, C 試管中加入 2mL 清水 A B C 2mL 唾液 2mL 水
3. 在 A B C 三試管中分別加入 2mL 澱粉液後, 混合均勻 A B C 2mL 澱粉液 2mL 唾液 2mL 水
4. 將 A 試管放在裝有 0 冰塊水的保麗龍盒中, B C 試管放在裝有 38 溫水保麗龍盒中, 作用 25 分鐘 ** 需注意水溫的變化, 水溫過低時須添加熱水 A B C 裝有 0 冰塊水的保麗龍盒 裝有 38 溫水的保麗龍盒
5. 將 A B C 三試管各加入 2mL 本氏液, 輕搖試管, 使液體混合均勻 A B C 2mL 本氏液 2mL 唾液 2mL 水
6. 放入裝有半杯溫水的燒杯中, 進行隔水加熱 觀察並記錄試管內溶液的顏色變化 A B C 溫水 燒杯
** 本氏液加上葡萄糖加熱之後的顏色, 會由藍色依序變化為 : 綠 黃 橙 紅, ** 顏色愈接近紅色, 代表含糖量愈高
活動 酵素的作用 為什麼要放進沸水中? 活動中為什麼要有丙試管? 為什麼要放進溫水中?
甲乙丙各是什麼顏色? 試管甲乙丙 顏色變化淡藍色綠 黃 橙 紅淡藍色
練習題
基測題
(15+5 ) 4+1 9=89( 大卡 ) 89 2 份 =178( 大卡 )
大家都學會了嗎?