(国家精品课程生理学)能量代谢和体温

第七章 能量代谢和体温 Energy Metabolism and Body Temperature,Section 1 Energy Metabolism Section 2 Body Temperature,第一节 能 量 代 谢 Energy Metabolism,同化作用（合成代谢）- 耗能 Metabolism 物质代谢 能量代谢 异化作用（分解代谢）- 放能 生物体内物质代谢中伴随着的能量的释放、转移和利用，称为能量代谢Energy metabolism,能量代谢的内容涉及： 1、机体能利用的能源物质 - 收入的多少 2、所摄入能量的释放、转移和利用 - 花销有多大 3、测量能量代谢的方法和原理 4、影响能量代谢的因素以及基础代谢,一、机体能量的来源与利用,（一）糖 carbohydrate 机体的主要能量来源(50-70%) The principal product of carbohydrate digestion and the principal circulating sugar is glucose. 利用形式: 葡萄糖. 供能途径: 有氧氧化和无氧酵解。 （脑只有有氧氧化，红细胞只有无氧酵解）,（二）脂肪 fat,贮存和供给能量 消耗的能量有30%左右是由脂肪提供的 利用形式:甘油和脂肪酸 Glycerin and fatty acid 供能途径:直接氧化或转化为糖而提供能量。,运动时间,机体所需能量,（三）蛋白质 protein,蛋白质（氨基酸）是次要的供能物质，只有在优先供能的糖和脂肪缺乏时，才通过糖异生和生成酮体（生酮作用）参与能量代谢。 如:长期不能进食或体力极度消耗,体内能量转化和利用的关键物质,ATP adenosine triphosphate The Actual Energy Currency Energy Storehouse of The body muscle contraction, active transport, the synthesis of many chemical compounds CP creatine phosphate can be considered as a storehouse of ATP,二、能量代谢的测定,能量代谢率（energy metabolic rate,EMR） The amount of energy liberated per unit of time is EMR. 能量守衡： 食物的化学能 = 热能 + 外功热储备 能量代谢 = 热能 + 外功 + 热储备 Energy output = heat loss + 0 + 0,(一) 与能量代谢测定有关的几个概念,食物的热价 caloric value 1克营养物质在体内氧化（或在体外燃烧） 时所释放的热量。 分为：物理热价 指食物在体外燃烧时释放 的热量。 生物热价 指食物在体内经过生物氧 化所产生的热量。 糖=17KJ 脂肪=39.8KJ 蛋白质=18KJ （体外燃烧时热价为23.5KJ）,氧热价 thermal equivalent of oxygen 用1升氧氧化营养物质时所释放的热量。 Table 7-1 呼吸商 respiratory quotient RQ 机体在一定时间内的二氧化碳产生量和耗氧量的比值。 意义：可以比较精确的反映体内营养物质 氧化的比例。用呼吸商估计人体在某 一段时间内氧化营养物质的种类和量. 人一般进混合食物时呼吸商为0.85.,非蛋白呼吸商： 指糖和脂肪氧化时CO2产生量和耗氧的比值 非蛋白呼吸商和氧热价关系表（7-2）,（二）能量测定的原理和方法,1. 直接测热法 direct calorimetry 利用特殊的测量装置直接测量整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。用于研究肥胖和内分泌障碍。 设备复杂，操作繁琐，应用受限。,2、间接测热法 indirect calorimetry,原理依据： The total amount of energy produced or consumed when a chemical system changes from an initial state to a final state is in- dependent of the way in which the change is brought about. C6H12O6+ 6O2 6CO2+6H2O+38ATP 基本原理,求机体一定时间内的产热量 （1）测出氧耗量和CO2产生量及尿氮排出量后， 计算一定时间内蛋白质分解量=尿氮量6.025 （2）求非蛋白呼吸商 （3）查表，根据非蛋白呼吸商计算糖和脂肪代谢的 产热量 （4）计算24小时产热量 简化法： （1）测6分钟耗氧量 （2）计算产热量：20.2耗氧量,某人24小时的耗氧量为400L，CO2产量为340L。24小时尿氮排出量为12g，请计算其24小时能量代谢值。 (1) 蛋白质代谢 氧化量126.25g75g 产热量1875g1350KJ 耗氧量0.9575g71.25L CO2产量0.7675g57L (2) 非蛋白代谢 耗氧量40071.25328.75 CO2产量34057283L NPRQ=283/328.750.86 （3）查表72 非蛋白物质产热量为328.7520.406706.5KJ (4) 总产热量为6706.513508056.5KJ,三、影响能量代谢的因素,1、肌肉活动：最为显著 2、环境温度 环境温度20-30 时，能量代谢率最为稳定 如图 3、食物的特殊动力效应 SDA 进食后机体产热量的额外增加。延续7-8小时 4、精神紧张活动 肌肉紧张, 激素分泌,四、基础代谢 basal metabolism,指人体在基础条件下的能量代谢。 基础代谢率（basal metabolic rate.BMR） 指单位体表面积下，单位时间内的基础代谢。 基础条件：安静，肌肉松弛 室温20-25 空腹12-14h 清醒而情绪平稳,判断标准：正常 20%才有可能是病理性的 正常变化：年龄 幼老 性别 男女 病理性变化： BMR 发热、甲亢、糖尿病、红细胞增多症、白血病等 BMR 甲低、Addison病、肾病、垂体性肥胖、病理性饥饿,总 结,一.机体能量来源 糖类，脂肪，蛋白质 ATP 和 CP 二.能量代谢的测定 重要概念（食物的热价、氧热价、呼吸商、非蛋白呼吸商） 测定的基本方法 三.影响能代的主要因素 （肌肉活动、精神活动、SDA和环境温度） 四. 基础代谢 BMR和基础条件 临床意义,Carbohydrate: RQ=1.0 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O Fat: RQ=0.703 2C51H96O6+145O 2 102CO2+98H2O,DIRECT CALORIMETRY,肺量计,First Law of Thermodynamics Meyer showed that any form of energy is transferable to any other form but the transfer is not necessarily complete. However, all types of energy can be coverted with 100% efficiency to heat. Heat is the universal form which energy can be transformed to. (Measured by Calorimetry) BACK,氧耗量和CO2产生量的测定方法 闭合式测定法：肺量计、代谢仪 开放式测定法：化学分析 测24小时尿氮排出量,能量代谢在每一个个体是相当稳定的，但不同的个体差异却很大，难以比较。体形