营养素
营养素有哪些？
根据国家发展纲要，到2000年，我国人均每日主要营养素供给量要达到世界平均水平，其中热量2600千卡（10.9兆焦耳）、蛋白质72克、脂肪72克，重点是提高动物性食物的消费水平。
人们为了满足食欲，也是为了果腹，必然要一日三餐，三餐的重要作用是人们可从食物中获得必须的营养物质。食物中被人体消化、吸收和利用的营养物质叫营养素。人体必须的营养素有碳水化合物（糖）、脂肪、蛋白质、维生素、矿物质和水等六大类。其中碳水化合物、脂肪、蛋白质称为三大营养素。它们在人体内的功能可概括为三个方面：①作为能源物质供给人体所需能量；②作为“建筑材料”构成和修补身体组织；③作为调节物质维持正常生理功能。
食物的营养价值取决于其中所含营养素的种类、含量、质量及可利用性。完全的膳食中应该含有人体所必需的各种营养素。并且其含量比例要恰当，称为平衡膳食。平衡膳食是由各种食物组成的，但任何一种食物都不可能含有平衡的各种营养素。为此，需要了解各种营养素在不同食物中的含量与质量，了解营养素的生理功能和正常人体对它的需要量，以及根据可消化性决定的供给量。
营养性碳水化合物主要是淀粉，大多存在于谷物和薯类中，谷物含淀粉50％～70％。碳水化合物是生命的燃料，它的主要功能是供给能量。在一般情况下，由碳水化合物提供的能量应占膳食总热量的50％以上，即一个中等劳动量的成年人对碳水化合物的需要量为每千克体重5～7克。食物中的糖类以葡萄糖和果糖最符合人体的需要，其他糖类如乳糖，如果摄入过多，会引起肠机能紊乱，这在婴儿中更为常见。多食豆类常感腹内气胀，其原因是豆类中富含水苏糖及棉籽糖，这两种糖是肠中细菌的良好碳源，在大肠杆菌的作用下产生大量气体（甲烷、二氧化碳、氢等）。
平衡膳食中含有各种各样的脂质，其中绝大部分是中性脂肪，如植物油（花生油、菜子油）、动物油（猪油、牛油）等。脂肪同糖类一样，主要功能是供给能量。在一般情况中，膳食中总热量的20％～35％是由脂肪提供的。一个中等劳动量的成年人需要1～2克脂肪／（千克体重·日）。脂肪的另一功能是作为脂溶性维生素的载体。
蛋白质主要存在于肉、蛋、奶中，大米、白面大概含有10％蛋白质。豆类的蛋白质含量较高，它的营养功能主要是为机体提供构成体质所必需的氨基酸和构成其他含氮物质所需的氮源。如果糖和脂肪不足，蛋白质也可用作为能源。事实上，在一般正常情况下，在食物提供的总热量中的11％～13％是由蛋白质提供的。就大多数成年人而言，如果摄入的是优质蛋白质，则平均摄入量应为0.7克／（千克体重·日）。
维生素是人和动物为维持正常的生理功能，必须从食物中获得供给的微量有机物质。它不像三大营养素那样为人体提供能量或构成机体，需要量也很小，但绝对不能缺乏。它推动人体新陈代谢的整个生物化学反应过程，使生命机器正常运转。例如维生素A可以促进皮肤、骨骼、牙齿的生长和健康，维持正常的视力等。人体对各种维生素的需要量是不同的，有的需要几十毫克（如维生素C），有的则只要几微克（如维生素B12）。生理条件、劳动强度、年龄、体重、气候等因素都可影响对维生素的需求量。例如重体力劳动者对维生素B1、B2、PP及C等的需要多于一般人；化工厂工人、发高烧者、外科术后病人等都需要较大量的维生素C。但是也需要指出，过量摄入某些维生素对人体非但无益，反而有毒。
构成生物体的元素已知有50多种，除去碳、氢、氧、氮4种构成水分和有机物质的元素以外，其他元素统称为矿物质成分。在人和动物体内，矿物质总量不超过体重的4％～5％，但却是人和动物体不可缺少的成分。在植物体中，矿物质的含量在干重的1％～15％范围内，平均值也在5％左右。以叶部含量最高，可占叶子干重的10％～15％。所以，蔬菜是人类获得矿物质营养的重要来源。一部分来自作为食物的动、植物组织，一部分来自饮水和食盐。
作为矿物质中的微量元素，如铁、锌、碘等，都是人类所必需的元素。例如，锌是构成组织细胞和维持正常生理功能不可缺少的物质，人和动物体内很多重要的酶都含有锌。锌对蛋白质、核酸和激素合成有促进作用。动物性食物是锌的可靠来源，肉类、蛋类和海味都是有效锌的良好来源，其次为奶、谷类原粮制品，如全麦片、全玉米等，绿叶蔬菜和水果中含锌量很少。
锌对皮肤、骨骼和性器官的正常发育是必需的。缺锌会引起食欲不振、生长停滞、少年期性功能发育不良、味觉及嗅觉迟钝、创伤愈合率低等症状。世界上有不少地区土壤中含锌量很低，再加上食品加工方法不良，因而造成食物中含锌不足。在埃及、伊朗等中东地区曾发现过流行性性机能减退和侏儒畸形，经查明是由于食物中缺锌造成的。锌的每日需要量，对于11～17岁男性为2.8毫克／日，对于14～16岁女性为2.2毫克／日。
水是机体赖以维持的最基本生命活动的必需物质。人体的每项生理活动都离不开水的参与。水对人体的重要性仅次于氧。人体与外界环境的物质交换，以水的交换量为最大。一个体重为60千克的成年人，每天与外界约有2.5千克的水交换，即相当于每千克体重约40克水。但在夏季或高温条件、剧烈运动等都可大量出汗的条件下，一日水交换量可达5千克以上。因此，人们为了保持水分平衡，应该大量饮水。
“第七大营养素”
近年来，“膳食纤维”被人们看做是现代人必需的“第七大营养素”。食物中的纤维素很多，芹菜中的“筋”、橘子中的橘络、麦麸、稻糠等都是纤维素，给人的感觉是粗糙、难嚼、不消化。
营养学中所谈的膳食纤维是指食物中所含的不能被人体消化的多糖类。其实，纤维素与淀粉是“一家人”，基本组成都一样，都是葡萄糖，但是彼此的连接方式不同。纤维素分为不可溶性和可溶性两大类。不可溶性纤维素有吸收水分的特性，可预防便秘。纤维素能诱导肠道内有益菌群的大量繁殖，能结合肠内有毒物质促其排出体外，缩短了有害物对肠道的毒害。纤维素中的木质素，使体内能吞噬细菌及癌细胞的巨噬细胞活力提高2～3倍，从而有效地预防了癌症的发生。粗粮、薯类、葡萄和苹果等含果胶较多的食品中，都含有较多的可溶性纤维素。可溶性纤维素有调整糖类和脂类代谢的功能，把多余的胆固醇排出体外，对预防心脏病有良好效果。可溶性纤维素还可增加食物在小肠滞留的时间，延缓胃肠排空，减慢葡萄糖有效吸收，以降低体内对胰岛素的需求，由此调节血糖，预防糖尿病。
1992年我国第三次营养调查显示，全国平均每人每日摄入膳食纤维素为13.3克，距世界卫生组织建议的每人每日摄入量40.4克相差甚远。更严重的是，在一次由中国养营学会主持完成的“居民对膳食纤维知晓程度”的调查显示，尽管在参加调查的人中有50％知道纤维素，但纤维素与心血管健康关系的知晓率尚不足50％。尽管我们的传统膳食是以植物性食物为主，但随着现代人们生活的改善，动物性食物摄入量逐渐增加，相对而言，谷物，尤其粗粮、薯类和蔬菜的摄入量相对减少，我国居民正面临着膳食纤维摄入不足的营养问题。美国医学家的研究表明，燕麦片中兼有两种纤维素，每天若饮用60～70克燕麦片（未加水量），即可满足一天的膳食纤维需求量。若坚持长期服用还可降低5％～6％血中胆固醇水平，同时减少10％～12％患心脏病的危险因素。我国营养学家也提出，常食燕麦片不失为一项明智的选择。若每人每天再多吃些杂粮、薯类、水果和蔬菜，就可补足人体对膳食纤维的需求。当然过多的纤维素对人体也有一定害处，例如会妨碍某些矿物质和营养素的吸收。另外，消化道炎症病人也不应多食纤维素。
核酸是生命的物质基础
两种核酸RNA和DNA
生物所特有的生长和繁殖机能以及遗传与变异的特征都是核蛋白在起着主要作用，就连无细胞结构的病毒也不例外。核蛋白是由蛋白质和核酸所组成的结合蛋白质。蛋白质是生物体用以表达各项功能的具体工具，而核酸是生物用来制造蛋白质的模型。没有核酸，就没有蛋白质，核酸是生命的物质基础。所以，核酸也成了现代科学研究最吸引人的领域之一。
核酸是高分子化合物，构成核酸的单体是核苷酸。核苷酸完全水解可生成3种不相同的化合物——磷酸、戊糖及嘧啶或嘌呤的有机碱性化合物（称为碱基）。其中，嘧啶的衍生物有3种：尿嘧啶，胞嘧啶和胸腺嘧啶；嘌呤的衍生物有两种：腺嘌呤和鸟嘌呤。
核酸按其分解后所得戊糖的组成不同可以分成两大类：核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。DNA主要存在于细胞核内，它分解后得到戊糖为D-2-脱氧核糖；RNA分解得到的戊糖是D-核糖，它主要存在于细胞质中。核酸中两种核糖与上述的5种碱基形成的糖苷统称为核苷。核苷酸是核苷的膦酸酯。由DNA水解得的核苷酸称为脱氧核糖核苷酸，由RNA来的核苷酸称为核糖核苷酸。两大类核酸DNA和RNA，虽各由4种核苷酸单体组成，但与蛋白质一样，生物体在合成核酸的过程中和合成之后，作了一些加工、修饰工作，使这些分子具有一些各自的特殊功能。
核酸是遗传物质
人人皆知，种瓜得瓜、种豆得豆。这是为什么呢？原来一切生物都有能把自己的性状传给后代的特性，这就叫遗传。我们把遗传因子叫基因，基因排列在细胞核的染色体上。1869年瑞士科学家米歇尔研究细胞核时发现，细胞核里有一种含磷物质，性质与蛋白质完全不同，他称之为核素，20年后人们发现它有酸性，改称核酸。现已证明核酸是基因的分子基础，由核酸构成的DNA能够忠实地复制自己，一变为二，二变为四……构成千千万万个细胞。1953年克拉克和沃森提出了DNA的双螺旋模型，能够很好地说明复制过程。
这些分子的双螺旋可以先分成两个单螺旋，也就是说两个链散开了，每一个链都存在半个分子，这半个分子能够负责合成它所失去的那一半，起了模具的作用。这样，原来只有一个分子的地方就形成了两个分子，并与原来的分子完全一样。
核酸参与蛋白质的合成
核酸在生物的遗传变异、生长发育以及蛋白质合成中起着重要作用。在有机体内合成或从外界获取的各种氨基酸进入细胞后就可以合成蛋白质。蛋白质的生物合成与核酸有密切关系。目前认为，在一般生物体内蛋白质的合成是由DNA通过RNA决定的。
生物体的每一个细胞内都有携带遗传密码的DNA。DNA将特殊信息传给mRNA（信使核糖核酸），mRNA接受信息后移至核糖体，当mRNA向前传送时，tRNA（转移核糖核酸）接受mRNA的信息，得知如何排列组成蛋白质的氨基酸，每个tRNA将不同氨基酸摆放在适当位置，当tRNA将氨基酸一个接一个地排列成长链后就形成了蛋白质。
由于核酸在有机体内的重要性，随着核酸化学和生物化学研究的发展，人们必将逐步揭开生命的秘密，为科学和技术开拓宏伟的前景。
对DNA、RNA研究最早的当属英国的生物化学家桑格（1918—）和伯格（1926—）。桑格从20世纪40年代初就致力于蛋白质的研究，是这方面研究中最有成就者，曾两次获得诺贝尔奖。1958年，由于最早确定了胰岛素的结构，测定了胰岛素51个氨基酸的序列而获得诺贝尔化学奖。此后，他又从事RNA和DNA的结构分析法的研究，并巧妙地设计出一种测定DNA内核苷酸排列顺序的方法——直读法，成功地测定了某种噬菌体完整DNA分子的全部核苷酸排列顺序。由于这一新的成就，1980年再次与伯格和美国生物学家吉尔伯特（1932—）共同获得诺贝尔化学奖。20世纪70年代初期，伯格开始研究正常细胞发生癌变的机理，并成功地将猴SV40病毒的有关基因通过噬菌体为媒介，移植入大肠杆菌的遗传物质中，从而首次实现用两个不同种属重组DNA。在重组DNA过程中，他创立了一系列基因分离和连接技术，为基因工程奠定了基础，并使人工改变生物的遗传特性、定向繁殖自然界从未有过的新物种成为可能。这一成就可用于制造对多种病毒和某些癌肿瘤有特效的生物制品，在治疗多种遗传性疾病方面也有巨大的实用价值。
克隆技术发展快
1996年7月人类应用克隆技术成功的“复制”了一只取名为“多莉”的绵羊，近两年又成功地复制了牛和鼠类。我国科学家在20世纪90年代初就曾实现卵细胞的复制，而“多莉”是用体细胞进行复制的，因而更加进步，水平更高。
克隆技术是一种无性繁殖技术，这项技术是生物工程的重大成果。它将帮助人类培育出众多的优良作物和畜禽品种，带来巨大的经济效益，同时也为医药学和拯救濒危动物提供了新的途径。人们培育克隆羊，据说是为了生产特殊的乳制品，治疗一些疾病。
克隆技术从理论上来说也可以应用于人类，但这提出了一个十分严峻的伦理道德问题。1998年初因宣布一项克隆人类计划而遭到舆论强烈谴责的美国物理学家理查德·锡德近日再次声明，他将坚持这一计划，鉴于克隆人类有一定的危险性，便决定首先克隆他本人。这位现年69岁的芝加哥地区私立科研机构的科学家声称“复制生物能够带动一系列的科学研究”。美国科学界许多知名人士抨击锡德的克隆人类计划是“不负责任、不合伦理、违反职业道德”之举。目前，关于克隆人类的政治和法律界定问题尚未解决。
酶在诊疗上的妙用
酶的组成及功能
酶是生命活动的基础，哪里有生命现象，哪里就有酶的活动。酶是一种有生物活性的蛋白质，是生物体内化学反应的催化剂，可以分为单纯酶和结合酶两类。单纯酶的催化活性仅由蛋白质结构决定，而结合酶的催化活性，除蛋白质部分外，还需要非蛋白质物质。这种非蛋白质物质，就称为酶的辅助因子。
