自制校本课 生物节律课件

1 2 生物节律 3 了解生物节律， 奏响韵律人生 动物行为学 4 生物节律（biological rhythm）：又称节律性行为，指动物的活动和行为表现出的周期性现象。生物节律是生物在适应自然环境节律过程中，通过适应、进化、再经过遗传而体现出来的生活规律与节奏。 生物钟（biological clock）：是动物体内决定生物时间节律的一种生物化学机制，是生物生命活动的内在节律性。 5 招潮蟹在低潮时从洞中出来觅食和求偶，在涨潮时退回洞内。 6 常见的昼行性动物：灵长类、有蹄类和蝴蝶、禽类等 7 常见的夜行性动物：猫科动物、犬科动物、啮齿类等 8 2017年10月2日下午17时，诺贝尔生理或医学奖被授予了三位美国遗传学家：杰弗里•霍尔（Jeffrey C. Hall）、迈克尔•罗斯巴什（Michael Rosbash），以及迈克尔•杨（ Michael W. Young），以表彰他们在“生物昼夜节律的分子机制”领域做出的贡献。 9 2013年，这三位科学家在香港获得邵逸夫生命科学与医学奖 10 Q：什么是昼夜节律？与生物节律有什么关系呢？ “昼夜节律”又叫“日节律”，是“生物节律”中的一种。节律周期为24小时，其行为和白昼黑夜的交替相关。是生物在进化中产生的、对地球24小时自转现象的适应结果。 11 含羞草是最早被发现具有昼夜周期的物种之一。含羞草叶子会在有日光的白天张开，在没有日光的夜晚闭合。1729年法国科学家发现：即使在持续黑暗条件下,含羞草叶片的开合现象依然保持着与昼夜周期下同样的节律性。 一、什么是昼夜节律 12 13 一、什么是昼夜节律 草莓味“阿尔卑斯” “雪糕” “生日蛋糕上的脆皮巧克力” 宿舍门口的郁金香开了，我看到的VS.我舍友看到的： 14 一、什么是昼夜节律 郁金香在白天舒展花瓣 郁金香在晚上闭合花瓣 宿舍门口的郁金香开了，我看到的VS.我舍友看到的： 15 一、什么是昼夜节律 蓝细菌也有昼夜节律存在的迹象 16 一、什么是昼夜节律 蓝细菌在日出之前提前动员光合系统，使其能在日光一出现的时候就可以摄取能量，比那些纯粹依靠光线启动光合系统的生物先走一步。在日落之后，蓝细菌的光合系统亦会遵循生物钟的指令而关闭，避免了夜间的能量浪费。节约下来的能量可用于更适合在夜间进行的工作，如DNA的复制和修复（DNA可能在白天因阳光中的电离辐射而受损）。 色球蓝细菌 17 蜜蜂具有“时间觉”的实验 标记→10-12点特定喂食点供应糖水→6-8天大多数→之后无糖水仍是 当训练蜜蜂在一天的9个不同时间去9个采食点取食时，它们能区分这9个彼此相隔只有20分钟的采食时间 花朵分泌花蜜有节律，蜜蜂用最小的付出采集最大的蜜量 生物钟-觅食行为 潮间带的主要特征是潮水的涨落，生活在潮间带的很多生物都具有与潮水涨落相一致的活动周期，这就是潮汐节律(tidal rhythms)，潮汐是因月球引力而引起的海水涨落现象，两次低潮间的时间间隔为12.4小时。 潮汐节律 牡蛎在海水涨潮时开壳取食，退潮时闭壳以防干燥。 招潮蟹（Ucapugnax)在低潮时从洞中出来觅食和求偶，涨潮到来前则退回洞内等待，其活动与海水涨退保持同步。当把它移入实验室内使其远离潮汐变化时，其行为仍能保持原有的节律性，活动与不活动每隔12.4小时交替。 滨蟹(Carcinus maenas)的行为节律刚好与招潮蟹相反，涨潮时出洞活动，退潮时躲入洞内。 潮汐节律 二、人体的昼夜节律现象 尽管调控人类生物钟的基因与蓝细菌、果蝇并不相同，但我们的昼夜节律的原理与这些简单生物却有很多相似之处。 人类的昼夜节律受到外界环境中一些因素的调节：如光照、昼夜温差、个体进食、运动时间等。 21 二、人体的昼夜节律现象 1.饮食节律 Q1：大家一天吃几顿饭？ Q2：每顿饭的时间是否相对固定？ Q3：每顿饭摄入的量是否相对固定？ 22 二、人体的昼夜节律现象 1.饮食节律 固定的时间段进食，以及每日进食量的基本稳定是人类的两大特征。 23 二、人体的昼夜节律现象 1.饮食节律 固定的时间段进食，以及每日进食量的基本稳定是人类的两大特征。 然而，随着全天候可获取食物的普及，目前有50%以上的人每天进食周期超过15小时。进食时间紊乱尤其是夜间进食，即使总热量不变，也更容易出现衰老相关的代谢疾病。 进食习惯与衰老竟然有关？ 24 二、人体的昼夜节律现象 1.饮食节律 研究发现，进食时间的提前，例如醒后30分钟内进食，可以有效缓解衰老表型，使血糖和血压的昼夜波动幅度降低，氧自由基减少，抗氧化酶活性增强。 自由基是指单独存在的、具有配对价电子的离子、原子、分子基团，共同特征是最外层电子轨道上具有不配对电子，主要特点是性质活泼和反应性强。 活性氧自由基(ROS),具有很强的生物活性,易与细胞成分反应,造成生物膜系统和生物结构的损坏,使蛋白质失活,引起细胞DNA,RNA在结构和功能上的损害,这些过程会造成细胞变形,突变,衰老和凋亡。 导致细胞衰老的原因——自由基 25 二、人体的昼夜节律现象 1.饮食节律 每日进食总量的稳定同样重要。适度限制总热量可以改善多种健康指标，包括降低热能脂肪转化、降低心血管疾病和癌症的发病率等。对日本冲绳的百岁老人的研究发现，他们一生中的大部分时间都坚持了热量摄入限制，表明热量限制对长寿有益。 26 27 28 29 Q1：在日常摄入食物的时候，如何计算卡路里？ 30 热量的单位是卡路里。1卡路里=1大卡=1千卡=1000卡 而食物所含的热量在包装袋上往往用能量表示，它的单位是千焦。1千焦（KJ）=1000焦耳（J） 热量和能量的换算，基本上是1千卡=4.186千焦。 所以，吃某个零食前，你可以算算这包零食所含的能量，要运动消耗多少大卡的热量才能摆平了。 这包麻辣味的小米锅巴，每100g含有能量2363千焦。这包锅巴35g，那么含有827.05千焦的能量。 ≈198大卡。 一包小小的锅巴就含有几乎200大卡的热量。 需要慢跑20分钟或者遛狗2小时才能消耗掉。 Q1：在日常摄入食物的时候，如何计算卡路里？ 31 Q2：计算一瓶旺仔的卡路里，看看可以做什么运动消耗掉？ 热量的单位是卡路里。1卡路里=1大卡=1千卡=1000卡 而食物所含的热量在包装袋上往往用能量表示，它的单位是千焦。1千焦（KJ）=1000焦耳（J） 热量和能量的换算，基本上是1千卡=4.186千焦。 “每100mL325KJ能量，一瓶245mL” 每100mL含有能量325千焦。一瓶旺仔245mL，那么含有796.25千焦的能量。 ≈190大卡。 32 33 1.在相对固定的时间段进食： ①早餐7:00。早上7点左右，胃肠道已经完全苏醒，消化系统开始运转，这个时候吃早餐最能高效地消化、吸收食物营养。 ②加餐10:30。上午10点半左右，人体新陈代谢速度变快，需要加餐补充能量。 ③午餐12:30。中午12点后是身体能量需求最大的时候。 ④晚餐18:30。晚饭最好安排在18点至19点中间，如果吃得太晚，不仅睡眠质量不佳，还会增加胃肠负担，也容易诱发肥胖，导致多种慢性病。 ⑤夜宵21:00。吃夜宵的时间应该安排在睡觉前两个小时，21点左右比较合适。 2.每日进食量（总热量）保持基本稳定。 小建议 1.饮食节律 34 二、人体的昼夜节律现象 2.运动节律 Q：大家习惯在一天之中的什么时候运动？ 日出而作，日落而息，这是写入人类基因的健康活动规律。而现代人缺乏运动不仅会导致精神懒惰，更会加速机体的衰老。规律的有氧运动已被证明可以改善认知和记忆，并促进大脑的结构和功能的可塑性，一定程度上可以逆转衰老的大脑功能。 35 二、人体的昼夜节律现象 2.运动节律 运动的最佳时间取决于肌肉生理的昼夜波动。与清晨相比，下午肌肉的力量、爆发力和耐力会增加。其中，影响一天中特定时间运动表现的一个关键因素是体温。与上午相比，下午机体散发核心体温的能力明显增强。这种散热能力的增强可能是下午运动表现普遍提高的一个原因。 运动的昼夜节律紊乱会对身体产生负面影响。因此，保持规律的锻炼，维持白天尤其是下午运动的节律性，对延缓衰老大有裨益。 36 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 “昼夜节律”对人类生活最明显的影响，就是睡眠节律。有时候我们在没有任何闹钟提醒、甚至在隔绝阳光的室内也能按时“睡到自然醒、醒到自然困”，就是“昼夜节律”这个内源机制在起作用。 37 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 Q：大家每天的睡眠时间是多少小时？ 38 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 美国国家睡眠基金会建议，青少年（14—17岁），每天睡眠时间8—10小时，成年人（18—64岁）每天睡眠时间7—9小时，65岁以上的老年人每天睡眠时间7—8小时。但报告显示，有30%以上成年人每天的睡眠时间不足6小时。 39 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 睡眠时间的紊乱，如夜班后补觉、倒时差等行为，如果很频繁的话，会明显加速衰老进程。睡眠节律紊乱会降低机体的葡萄糖代谢功能，使代谢疾病发病率大大增加。这是因为，完全或部分性睡眠剥夺后，交感神经系统活动增加，皮质醇和生长激素的昼夜节律混乱，瘦素的水平下降，这样会导致日能量摄入平均增加约385大卡。 40 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 睡眠紊乱还会导致大脑衰老，伴随着神经通路中断和脑萎缩，使得大脑启动和维持睡眠的能力降低，从而进入恶性循环。研究表明，睡眠脑电图中的低慢波反映了睡眠深度，在睡眠节律紊乱的年轻人中，这种低慢波更普遍，而这种波形的增加其实是老年人睡眠的特征。 41 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 Q：大家有没有过这样的感受：明明睡的时间已经很长很充足了，却还是感觉没有精神，早上很难起床。如何打破这个局面呢？ 42 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 睡眠周期 43 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 睡眠周期 睡眠周期是科学家和心理学家们根据人体在睡眠时期的脑电波、和身体的各种功能指标（呼吸、肌肉力量、心率、血压等）的变化，以绘制出来的波形图作为主要研究信息源，划分出人体在睡眠时经历的几个睡眠阶段，应用最广最常见的一般划分为五个阶段。 44 第一阶段：困倦期 在这个阶段，人们的身体会放松，呼吸会减慢，意识逐渐下沉准备进入睡眠。 但这个阶段是最容易被唤醒的阶段，人们经常会被一些外界的小刺激惊醒，比如房间的门被打开，周围有人说话等。 困倦期一般会持续10-26分钟。 这个阶段也叫唤醒期、W阶段、打瞌睡期等。 45 第二阶段：轻度睡眠期 在这个阶段，人们的呼吸心率减慢，体温会略微降低，身体会下意识地忽略掉轻微的外界刺激。 但是听到敏感的声音还是会把身体唤醒，比如呼喊名字，听到孩子哭声的母亲等。 这个阶段因为个体差异较大，持续时间会在20-40分钟左右。 这个阶段也叫轻睡眠期、N1阶段、浅睡眠期等。 46 第三阶段：中深度睡眠期 在这个阶段，人们的呼吸心率和体温会进一步降低，这个时候身体会进入一个很难被唤醒的状态，正常的吵闹和噪音会被身体免疫（80分贝以下）。 这个阶段也叫中度睡眠期、N2阶段、深睡眠开始期等。 47 第四阶段：深度睡眠期 这个阶段是人们得到充分休息的睡眠时间，这个时候身体的各项机能会减缓到最低指标，肌肉逐步放松。因此会极其难以被唤醒，就算被强行叫醒了也会昏昏沉沉的提不起劲，要很长一段时间才能恢复过来（超过100分贝）。 有趣的是，部分人群的梦游现象都处于这个阶段。 深睡眠时我们大脑会产生一种频率非常慢的脑波，大多数生理修复都在这个阶段，比如人的生长激素。 这个阶段也叫极深度睡眠、N3阶段、深睡眠期等。 48 第五阶段：快速眼动睡眠期 经历完前四个阶段后，人体会再次进入短暂的第三阶段、然后是短暂的第二阶段，接下来便会进入一个神奇的第五阶段。 这时候人体的脑电图相当于清醒的个体，但骨骼肌是无张力的且没有运动的（眼睛和膈肌呼吸肌除外，它们依旧保持活跃）。 大多数人清醒后还保留印象的梦境一般都发生在这个阶段，这个时候人们的眼球会快速地上下左右移动；心律和血压也变得不规则；呼吸变得迅速，就像清醒或恐惧的反应，肌肉却一直保持柔软。 这个阶段也被称为快速眼动睡眠期、R阶段、REM睡眠期等。 49 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 Q：如何运用睡眠周期理论来改善睡眠？ 50 按照90分钟为一个睡眠周期计算，以起床时间为准反推出最合适的入睡时间。举个例子，假如你需要在早上7点钟起床，那么反推： 07:00→05:30→04:00→02:30→01:00→23:30→22:00 也就是说，当我们在晚上22点入睡（可睡9小时、6个睡眠周期）。 或者在晚上23点半入睡（可睡7.5小时、5个睡眠周期）。 这个时间点再往前提早20分钟左右就是上床的时间，这样便可以经历完整的睡眠周期，保证起床时是最佳的精神状态。 R90睡眠法： 因为存在个体差异，这个理论时间在运用的过程当中要根据实际情况做调整，可以自己花两三天的时间做几个测试，效果不好就延长或缩短半个小时，基本上就能找到自己的睡眠周期。 51 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 Q1：为什么有的人睡眠睡10个小时还是无精打采的，有的人睡 4-5个小时却能精神抖擞？ 如果一个人在睡眠周期中的深度睡眠阶段被强行唤醒，就会很难恢复过来，显得无精打采没有精神。也存在着一种极端偏差的人群：短睡眠者和长睡眠者，这类人占全球0.5%-1.5%，他们拥有对应的特别基因，并且可以遗传。 Q2：午睡需要睡满一个睡眠周期吗？ 条件允许的话自然是睡满一个周期更能恢复精神，但反过来说，假如没办法睡满一个睡眠周期，那就尽量不要睡太久，否则唤醒后会很难保持清醒。 52 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 Q3：如果因为某些事情不得不通宵，如何快速恢复调整呢？ 首先不要硬撑，不要为了维持生物钟给自己猛灌咖啡撑到晚上再睡，这样对身体的伤害极大而且缺失的睡眠时间很难补回来，极其容易造成恶性循环。最好的方法就是在条件允许的情况下小睡4-5个小时，也就是2-3个睡眠周期，然后晚上多睡1-2个周期。清醒期间可以有意识地控制自己将活动放缓，保持心情愉悦，不但不会影响生物钟，而且一般两天就能调整回来。当然，最好不要通宵。 53 二、人体的昼夜节律现象 3.睡眠节律 Q4：为什么睡觉之前用看手机，越看越兴奋？ 手机是发光的，而这种光线在夜间会显得格外明亮、刺眼，明亮的光线会对我们的睡眠造成影响，即抑制褪黑素的分泌，从而达到使我们失去睡意，失眠的效果。 可能有些人会说ta的手机调的是夜晚模式，光线很暗，不会有刺眼的光线，但目前看，只要是可以发光的屏幕，就可以起到抑制褪黑素，影响睡眠的效果。 54 55 延迟符号 生物节律是因人而异的，不能要求所有人按照统一的生物钟作息。 当生物节律紊乱时，通常表现为睡眠-觉醒节律、休息-活动周期、饮食摄入、激素分泌、体温和血压波动等方面的异常改变。这些最基础的生命行为的改变往往与多种重大疾病的发生发展相连。 小结 56 了解生物节律， 奏响韵律人生 57 三、我的生物钟特点 美国临床睡眠博士 Michael Breus 发现，其实我们每个人的「生理时钟」都不同，有些人总是起得早，而有些人却在夜晚特别精力充沛。令人惊讶的是，你的生理时钟和你的个人特质也有所关联！ 59 三、我的生物钟特点 熊型 海豚型 狼型 狮型 60 三、我的生物钟特点 1.生理时间测验 61 三、我的生物钟特点 1.生理时间测验 62 三、我的生物钟特点 1.生理时间测验 63 三、我的生物钟特点 2.生物钟大揭秘 海豚是睡眠时间不规律，又焦虑的一群人，常常认为自己是“失眠症患者”。 创造力高峰期通常在上午10点到中午这段时间，午饭之后的下午1点开始，精力就会开始衰退，所以这时候可以睡个午觉或出去走走，享受美好的阳光和新鲜空气。 在7点左右吃饭，并且在饭间可以和家人、朋友聊聊天。研究发现，晚餐时间是海豚解决冲突和思考他人重大想法的理想时间。 尽量在晚上12点之前睡觉，可以进行一个简单放松的睡前仪式：把手机调到飞行模式，洗个热水澡，耳边放着冥想音乐，慢慢尝试进入睡眠。 ①海豚型 64 三、我的生物钟特点 2.生物钟大揭秘 狮子在八点左右就可以自然醒来，甚至不需要闹钟的警告！ 早上可以开会，打电话——或者做一些重要的战略任务，下午1-2点半这个时间段，独自工作或进行头脑风暴。 下午3点以后，注意力开始下降，可以转移到更容易，不用特别费脑力的工作上。 如果可以的话，可以早点结束一天的工作，大概在4点半到5点之间，与其在下班后还有应酬和聚会，不如把社交的时间放在午间，因为这时候你的体力已经快耗到了极限。 ②狮子型 65 三、我的生物钟特点 2.生物钟大揭秘 在人口中占比约50%-55%，他们是“任务”的坚定执行者。 可以从需要集中注意力的事情开始，开启你的“心流状态”，大概在中午左右，你感觉到些许困意，可以通过午餐，来为你提供更多的能量，从而完成更多高价值的任务。 下午两点左右，你的精力就明显力不从心了，但这时你会有一个不错的心情，于是开会、头脑风暴或是吃点小零食都可以帮你度过这个下午。 熊是很容易熬夜的，但第二天也能勉强维持按时起床。 ③熊型 66 三、我的生物钟特点 2.生物钟大揭秘 他们最讨厌的就是早晨，闹钟根本叫不醒他们，响了也总被无情按掉，于是上班总是迟到。为了起床可以想一些更残酷的办法，比如一个响得可以在家里满地打滚的闹钟。 准备工作时，先列出当天需要做的事情，不用和其他人先进行交流，到下午2点以后，你的状态会慢慢回来，那就可以切换到to-do-list里的那些困难任务了！ 当同事们都下班了，这时候你的精力就来到了，傍晚时分是你最具创造力的时候。 你总是不小心，就熬夜熬到很晚，所以你最好有意识地提醒自己早睡，并且要付诸行动。 ④狼型 67 三、我的生物钟特点 如果你和体内的时间点脱节，就是在和自己的身体唱反调。 只要跟着自己状态走，挪动几件事情的先后顺序，就能让你的一天更加活力满满。 但是，一定要少熬夜！不然再多的努力都是白费，白天你就是会困，谁也救不了你…… 68 三、我的生物钟特点 3.个人周末学习计划制定 海豚型——睡眠较浅，常常失眠，醒来常常感觉疲劳，晚上精力旺盛； 狮型——习惯早起，夜晚精力逐渐下滑，习惯早点入睡； 熊型——睡眠较好，日出而作日落而息，有一点贪睡； 狼型——白天睡眠比较多，下午状态开始好转，晚上非常活跃。 请根据自己的生物钟特点，为自己量身定制周末学习计划~ 69 70 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 A Thousand Years Jada Facer/Kyson Facer A Thousand Years, track 1, disc 0 Blues 212257.8 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$