
【医】 chemotrophy
chemistry
【化】 chemistry
【医】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
alimentation; nourishment; nutrition; pabulum
【医】 nourishment; nutrimrnt; nutrition; threpsis; tropho-
化学营养(Chemotrophic Nutrition)是指生物体通过氧化还原反应获取能量的代谢方式,其能量来源为无机或有机化合物而非阳光。这一概念在生物学中常用于描述微生物及部分原核生物的生存机制,例如化能合成细菌通过氧化硫化氢(H₂S)或甲烷(CH₄)等物质合成有机物。根据能量来源差异,化学营养可分为两类:
化能自养(Chemoautotrophy):生物利用二氧化碳作为碳源,通过氧化无机物(如氨、亚硝酸盐)获取能量。例如硝化细菌将氨转化为硝酸盐的过程,其化学反应式为:
$$
2NH_3 + 3O_2 rightarrow 2HNO_2 + 2H_2O + text{能量}
$$
该过程在《微生物代谢原理》(第三版)中被定义为“无机物驱动的碳固定循环”。
化能异养(Chemoheterotrophy):生物依赖有机化合物同时获取碳和能量,如动物通过分解葡萄糖产生ATP。牛津大学生物化学实验室指出,此类代谢是“地球上大多数真核生物的核心能量获取途径”。
在生态学中,化学营养生物多分布于深海热泉、土壤等缺乏光照的环境,其代谢链对地球硫、氮循环具有关键作用。美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库收录的基因组研究表明,这类生物可能代表早期生命形式的进化残留。
“化学营养”指生物体通过化学方式从外界摄取、吸收并利用的营养物质,这些物质参与维持生命活动所需的能量供给、组织构建及代谢调节。以下是详细解释:
化学视角下的营养
营养是生物通过食物摄入、消化、代谢等过程,获取维持生命所需的化学物质(如糖类、脂肪、蛋白质等)的过程。例如,人体将淀粉转化为葡萄糖,再通过氧化反应释放能量(化学方程式:$$C6H{12}O_6 + 6O_2 rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + text{能量}$$)。
化学营养元素
包括碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)等宏量元素,以及钙(Ca)、铁(Fe)、锌(Zn)等微量元素。这些元素以化合物形式存在,如蛋白质含氮、糖类含碳氢氧。
六大营养素分类
化学作用示例
化学转化过程
食物中的大分子(如淀粉、脂肪)经消化分解为小分子(葡萄糖、脂肪酸),再通过血液循环运输至细胞,参与氧化反应或合成代谢。
平衡与健康
缺乏微量元素可能导致疾病(如缺铁性贫血),过量则可能中毒。例如,膳食纤维虽不直接供能,但能促进肠道健康。
化学营养强调从分子层面理解营养物质的摄取、转化及生理功能,涵盖元素组成、化学反应与代谢途径。合理搭配化学营养素(如均衡摄入糖类、蛋白质)是维持健康的基础。
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