生理能量代谢和体温

1、第七章第七章 能量代谢和体温能量代谢和体温黄黄 旭旭第一节第一节 能量代谢能量代谢新陈代谢新陈代谢合成代谢合成代谢分解代谢分解代谢储能储能放能放能能量代谢能量代谢能量代谢能量代谢(energy metabolism)：生物体内物质代：生物体内物质代谢过程中伴随的能量的释放、转移、储存和利用谢过程中伴随的能量的释放、转移、储存和利用从外界摄取物从外界摄取物质构筑自身质构筑自身分解自身物质分解自身物质物质代谢物质代谢新陈代谢：生物体与外界环境之间物质和能量的交换以及新陈代谢：生物体与外界环境之间物质和能量的交换以及 生物体内物质和能量的转变过程生物体内物质和能量的转变过程一、机体能量的来源和利用一

2、、机体能量的来源和利用（一）能量的来源（一）能量的来源1. ATP和磷酸肌酸和磷酸肌酸 ATP的合成和分解是体内能量转化和利用的关键环节的合成和分解是体内能量转化和利用的关键环节磷酸肌酸磷酸肌酸肌酸肌酸2. 糖（糖（50-70%）1mol葡萄糖葡萄糖 CO2+H2O+38mol ATP1mol葡萄糖葡萄糖 乳酸乳酸+2mol ATP脑组织：有氧氧化脑组织：有氧氧化成熟红细胞：糖酵解成熟红细胞：糖酵解有氧氧化有氧氧化无氧酵解无氧酵解3. 脂肪脂肪 储存和供能储存和供能 脂肪脂肪 4. 蛋白质蛋白质 特殊情况下供能特殊情况下供能 甘油甘油脂肪酸脂肪酸糖氧化途径糖氧化途径（二）能量的利用（二）能量的

3、利用（三）能量平衡（三）能量平衡机体耗能机体耗能基础代谢基础代谢食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应身体运动身体运动其他生理活动其他生理活动体重指数体重指数 =身高身高2体重体重二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定（一）测定原理（一）测定原理 遵循能量守恒定律遵循能量守恒定律 食物中的化学能食物中的化学能 = 热能热能 + 外功外功 若外功若外功 = 0， 则，耗能则，耗能 = 产热量产热量 则，能量代谢率则，能量代谢率 = 单位时间内产热量单位时间内产热量 能量代谢率：单位时间内所消耗的能量能量代谢率：单位时间内所消耗的能量（二）（二）1. 食物的热价（食物的热价（thermal equiv

4、alent of food） 定义：定义：1g食物氧化时所释放的能量食物氧化时所释放的能量 生物热价：生物热价：食物在体内氧化时释放的能量食物在体内氧化时释放的能量 物理热价：物理热价：食物在体外燃烧时释放的能量食物在体外燃烧时释放的能量 蛋白质：生物热价小于物理热价蛋白质：生物热价小于物理热价 三种营养物质氧化的几种数据三种营养物质氧化的几种数据 物物 质耗氧量质耗氧量 产产CO2量量 物理热价物理热价 生物热价生物热价 氧热价氧热价 呼吸商呼吸商(L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/g) (RQ) 糖糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂脂

5、 肪肪 2.03 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白质蛋白质 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.80 2.食物的氧热价食物的氧热价(thermal equivalent of oxygen) 定义：某种食物氧化时消耗定义：某种食物氧化时消耗1L氧气所产生氧气所产生 的热量。的热量。 表示耗氧量和产热量之间的关系表示耗氧量和产热量之间的关系3. 呼吸商呼吸商(respiratory quotient, RQ) 定义：一定时间内机体呼出的定义：一定时间内机体呼出的CO2量与吸量与吸 入的入的O2量比值量比值 糖：糖：1 蛋白质：蛋白质：0.8 脂肪：脂肪：0

6、.71 混合食物：混合食物：0.85 非蛋白呼吸商：糖和脂肪氧化时产生的非蛋白呼吸商：糖和脂肪氧化时产生的CO2 量和耗氧量比值量和耗氧量比值（三）能量代谢的测定方法（三）能量代谢的测定方法1. 直接测热法直接测热法(direct calorimetry)2. 间接测热法间接测热法(indirect calorimetry) 定比定律定比定律 步骤：步骤：1）计算氧化蛋白质食物的产热量）计算氧化蛋白质食物的产热量 a. 测尿氮量测尿氮量 b. 算蛋白质量算蛋白质量 c. 据生物热价，算蛋白质产热量据生物热价，算蛋白质产热量 2）计算氧化非蛋白食物的产热量）计算氧化非蛋白食物的产热量 a. 计算

7、蛋白质耗氧量和计算蛋白质耗氧量和CO2产量产量 b. 测总耗氧量和总测总耗氧量和总CO2产量产量 c. 算非蛋白耗氧量和算非蛋白耗氧量和CO2产量及呼吸商产量及呼吸商 d. 查非蛋白氧热价，算产热量查非蛋白氧热价，算产热量 3）计算总产热量）计算总产热量 蛋白产热量蛋白产热量+ +非蛋白产热量非蛋白产热量简化法：简化法：1 1）忽略蛋白食物的氧化量）忽略蛋白食物的氧化量2 2）测定一定时间的耗氧量）测定一定时间的耗氧量20.2kJ/L非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商0.820.82时的氧热价时的氧热价三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素1. 肌肉活动肌肉活动2. 精神活动精神活动不同精

8、神状态下，脑组织代谢率变化不大不同精神状态下，脑组织代谢率变化不大 精神紧张时，能量代谢率显著增高精神紧张时，能量代谢率显著增高3. 食物的特殊动力作用食物的特殊动力作用(specific dynamic effect) 进食能刺激机体额外消耗能量的作用进食能刺激机体额外消耗能量的作用4. 环境温度环境温度 30，代谢率，代谢率四、基础代谢四、基础代谢(basal metabolism)定义：基础状态下的能量代谢定义：基础状态下的能量代谢基础状态：基础状态：清醒、非常安静、不受肌肉活动、清醒、非常安静、不受肌肉活动、 精神紧张、食物及环境温度影响精神紧张、食物及环境温度影响条件：条件：1）清醒

9、）清醒 2）静卧）静卧 3）未作肌肉活动）未作肌肉活动 4）无精神紧张）无精神紧张 5）饭后）饭后12-14小时小时 6）室温）室温20-25基础代谢率：基础状态下单位时间内的能量代谢基础代谢率：基础状态下单位时间内的能量代谢能量代谢率与体表面积呈正比能量代谢率与体表面积呈正比基础代谢率计算：基础代谢率计算：非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商0.82，氧热价，氧热价20.2kJ/L，测基础状态，测基础状态下耗氧量和体表面积即算出下耗氧量和体表面积即算出基础代谢率随性别、年龄而有差异基础代谢率随性别、年龄而有差异临床意义：诊断某些疾病的辅助方法临床意义：诊断某些疾病的辅助方法 正常：正常：15%之内之内

10、病理：病理： 20% 甲低：低于正常甲低：低于正常20-40% 甲亢：高于正常甲亢：高于正常25-80%小小 结结能量代谢、食物的热价、氧热价、呼吸商能量代谢、食物的热价、氧热价、呼吸商影响能量代谢的因素影响能量代谢的因素基础代谢和基础代谢率及临床意义基础代谢和基础代谢率及临床意义第二节第二节 体温及其调节体温及其调节一、体温一、体温(body tempreture) 表层温度表层温度(shell tempreture) 核心温度核心温度(core tempreture)体温：核心部分的平均温度体温：核心部分的平均温度（一）表层温度和核心温度（一）表层温度和核心温度1. 表层温度表层温度 受环

11、境温度影响，各部位间差异大受环境温度影响，各部位间差异大 皮肤温度与局部血流量有密切关系皮肤温度与局部血流量有密切关系2. 核心温度核心温度 相对稳定，各部位间差异小相对稳定，各部位间差异小 直肠温度：直肠温度：36.937.9 口腔温度：口腔温度：36.737.7 腋窝温度：腋窝温度：36.037.4 （二）体温的正常变动（二）体温的正常变动1.昼夜变化昼夜变化 清晨清晨26时最低，午后时最低，午后16时最高时最高 日节律日节律(circadian rhythm) 下丘脑视交叉上核下丘脑视交叉上核2. 性别影响性别影响3. 年龄影响年龄影响 少年成年老人少年成年老人4. 肌肉活动影响肌肉活动

12、影响二、机体的产热与散热二、机体的产热与散热（一）产热过程（一）产热过程1. 主要产热器官主要产热器官 安静：安静：内脏（肝）内脏（肝） 运动：运动：骨骼肌骨骼肌2. 产热的形式产热的形式(1) 寒战产热寒战产热(shivering thermogenesis) 在寒冷环境中骨骼肌发生不随意的节律性收缩在寒冷环境中骨骼肌发生不随意的节律性收缩 特点：屈肌、伸肌同时收缩特点：屈肌、伸肌同时收缩 不做外功不做外功 产热量高产热量高 代谢率增加代谢率增加45倍倍(2) 非寒战产热非寒战产热(non-shivering thermogenesis) 提高组织代谢率产热提高组织代谢率产热 棕色脂肪组织棕

13、色脂肪组织 对新生儿尤为重要对新生儿尤为重要3. 产热活动的调节：体液调节、神经调节产热活动的调节：体液调节、神经调节 寒冷刺激时寒冷刺激时 交感交感-肾上腺髓质肾上腺髓质 NE、E 产热量产热量特点：作用迅速，特点：作用迅速，维持时间短。维持时间短。寒战中枢寒战中枢运动神经元运动神经元骨骼肌运骨骼肌运动增强动增强寒战寒战机体在寒冷环境中数周机体在寒冷环境中数周下丘脑下丘脑TRH释放释放腺垂体腺垂体TSH释放释放甲状腺甲状腺甲状腺激素甲状腺激素代谢率（代谢率（20-30%）产热量产热量特点：作用缓慢，维持特点：作用缓慢，维持时间长时间长（二）散热过程（二）散热过程1. 散热部位散热部位 主要：

14、皮肤主要：皮肤2. 散热方式散热方式（1）辐射散热）辐射散热(thermal radiation)人体以人体以热射线热射线形式将体热传给外界较冷物质形式将体热传给外界较冷物质影响因素影响因素: 皮肤与环境的温度差皮肤与环境的温度差 机体的有效散热面积机体的有效散热面积 （2）传导散热）传导散热(thermal conduction)机体的热量直接传给与之接触的温度较低物体机体的热量直接传给与之接触的温度较低物体影响因素：影响因素： 皮肤与接触物间温度差皮肤与接触物间温度差 皮肤与接触物间接触面积皮肤与接触物间接触面积 接触物导热性能接触物导热性能（3）对流散热）对流散热(thermal con

15、vection)通过气体流动进行热量交换通过气体流动进行热量交换影响因素：影响因素： 皮肤与环境间温度差皮肤与环境间温度差 机体散热面积机体散热面积 风速风速（4 4）蒸发散热）蒸发散热蒸发蒸发(evaporation)：水分从体表汽化时吸收热量散发体热：水分从体表汽化时吸收热量散发体热环境温度环境温度 皮肤温度，为唯一有效散热方式皮肤温度，为唯一有效散热方式1）不感蒸发）不感蒸发(insensible perspiration)u 水分从皮肤、粘膜渗出被汽化水分从皮肤、粘膜渗出被汽化u 持续进行的，人体不感蒸发量持续进行的，人体不感蒸发量1000ml/日日2）发汗）发汗(sweating)

16、汗腺主动分泌汗液汗腺主动分泌汗液 汗液：汗液：99%水分，水分，1%固体物质，主要为固体物质，主要为NaCl 发汗速度快，水、盐同时补发汗速度快，水、盐同时补 发汗中枢：下丘脑发汗中枢：下丘脑 调节：交感胆碱能纤维调节：交感胆碱能纤维 温热性发汗温热性发汗 精神性发汗精神性发汗 刺激刺激 热刺激热刺激 精神紧张、情绪激动精神紧张、情绪激动 部位部位 全身各处汗腺全身各处汗腺 手掌、足跖、前额等处汗腺手掌、足跖、前额等处汗腺 中枢中枢 发汗中枢发汗中枢 大脑皮层大脑皮层 神经支配神经支配交感神经胆碱能交感神经胆碱能 肾上腺素能神经纤维肾上腺素能神经纤维节后纤维节后纤维意义意义 散热散热 在体温调

17、节中作用不大在体温调节中作用不大 除受神经、体液调节，发汗量和发汗速度还除受神经、体液调节，发汗量和发汗速度还受受环境温度、湿度、机体活动环境温度、湿度、机体活动影响影响环境温度环境温度 皮肤温度皮肤温度:辐射、传导、对流辐射、传导、对流环境温度环境温度 皮肤温度皮肤温度:蒸发散热蒸发散热3.循环系统在散热中的作用循环系统在散热中的作用 皮肤血流量决定皮肤的温度皮肤血流量决定皮肤的温度炎热环境：炎热环境：交感神经紧张性交感神经紧张性寒冷环境：寒冷环境： 交感神经紧张性交感神经紧张性 皮肤小动脉舒张皮肤小动脉舒张动动- -静脉吻合支开放静脉吻合支开放皮肤血流量皮肤血流量皮肤温度皮肤温度与环境温度

18、差与环境温度差散热散热皮肤小动脉收缩皮肤小动脉收缩动动- -静脉吻合关闭静脉吻合关闭皮肤血流量皮肤血流量皮肤温度皮肤温度与环境温度差与环境温度差散热散热三、体温调节三、体温调节自主性体温调节（自主性体温调节（autonomic thermoregulation）：）：体温调节中枢控制体温调节中枢控制行为性体温调节（行为性体温调节（behavioral thermoregulation）：）：有意识的调节体热平衡有意识的调节体热平衡自主性体温调节：负反馈控制系统自主性体温调节：负反馈控制系统（一）温度感受器（一）温度感受器1. 外周温度感受器外周温度感受器1）分布：皮肤、粘膜和内脏）分布：皮肤、粘膜和内脏2）性质：游离神经末梢）性质：游离神经末梢3）分类：热感受器（温度升高兴奋）分类：热感受器（温度升高兴奋） 冷感受器（温度降低兴奋）冷感受器（温度降低兴奋）4）作用：温度感受器传入冲动到达中枢之后，除）作用：温度感受器传入冲动到达中枢之后，除产生温觉之外，还引起体温调节反应产生温觉之外，还引起体温调节反应2. 中枢温度