生理生化关于能量代谢与体温

1、 生物体内生物体内物质代谢过物质代谢过 程中所伴随的能量释放、转移、贮存和利用。程中所伴随的能量释放、转移、贮存和利用。 ( (一一) )食物中的化学能食物中的化学能-糖、脂肪、蛋白质糖、脂肪、蛋白质 供能供能(50(507070) ) 代谢途径：代谢途径： 有氧氧化有氧氧化（如：脑组织）（如：脑组织） 无氧酵解无氧酵解（唯一不需氧供能途径）（唯一不需氧供能途径） （甘油三酯（甘油三酯甘油甘油+ +脂肪酸）脂肪酸） 主要功能是储存和供给能量主要功能是储存和供给能量(30(305050) )。组织自我更新及合成激素、酶组织自我更新及合成激素、酶 等生物活性物质。等生物活性物质。 ( (长期饥饿或

2、极度消耗时长期饥饿或极度消耗时, ,为主要为主要 能量来源能量来源) )。( (二二) ) 1.501.50%直接转化为直接转化为，主要用于维持体温；，主要用于维持体温； 2.2.余下则以化学能形式储存于余下则以化学能形式储存于等高能等高能 化合物的高能磷酸键中化合物的高能磷酸键中供机体完成各种生供机体完成各种生 理功能活动。理功能活动。( (三三) ) 1.1.能量平衡能量平衡 = = 摄入能量与消耗能量达平衡摄入能量与消耗能量达平衡 2.2.能量的正平衡：摄入能量的正平衡：摄入消耗消耗 体重增加体重增加 3.3.能量的负平衡：摄入能量的负平衡：摄入消耗消耗 体重减少体重减少 二、能量代谢的

3、测定二、能量代谢的测定( (一一) ) (energy metabolism rate) 指指机体在单位时间内的能量代谢量。机体在单位时间内的能量代谢量。 机体的能量代谢遵循机体的能量代谢遵循“” 即，消耗营养物质的能量即，消耗营养物质的能量 = = 热能热能 + + 做外功耗能做外功耗能 ( (二二) )能量代谢的测定方法能量代谢的测定方法1.1.( (少少) ): : 安静状态安静状态 受试者居于一隔热小室内受试者居于一隔热小室内测定流经隔热室的水温测定流经隔热室的水温 变化及水的流量变化及水的流量计算单位时间内的总热量。计算单位时间内的总热量。 2.2.：安静状态：安静状态 利用利用“定

4、比定律定比定律” ” ，即反应物与，即反应物与产产 物之间呈一定的比例关系物之间呈一定的比例关系。根据耗。根据耗O O2 2量和量和COCO2 2产生量产生量推推 算消耗的能源物质量算消耗的能源物质量计算产热量计算产热量 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + H（葡萄糖）（葡萄糖）1g1g某种食物氧化时所释放的能量。某种食物氧化时所释放的能量。 包括：生物热价（体内氧化）、物理热价包括：生物热价（体内氧化）、物理热价（体外燃烧）（体外燃烧）某种食物氧化时消耗某种食物氧化时消耗1L O1L O2 2所产所产 生的热量。生的热量。物质氧化供能时，一定时间内机物质氧化供能时，一定时

5、间内机 体呼出的体呼出的COCO2 2量与吸入的量与吸入的O O2 2量的比量的比 值。值。由糖和脂肪氧化时产生由糖和脂肪氧化时产生 的的COCO2 2量和消耗的量和消耗的O O2 2量的比值。量的比值。 测定氧化蛋白质的产热量：测定氧化蛋白质的产热量： 测定尿氮量，计算蛋白质的产热量测定尿氮量，计算蛋白质的产热量（氮占蛋白质重量的（氮占蛋白质重量的16%16%）。 体内氧化蛋白质的量（体内氧化蛋白质的量（g g）= = 尿氮量尿氮量(UN)(UN)16%16% = = 尿氮量尿氮量(UN)(UN)6.256.25 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 质质 耗氧量耗氧量

6、 产产COCO2 2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)(L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/g) (RQ) 糖糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.000.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂脂 肪肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.711.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白质蛋白质 0.95 0.76 23.5 0.95 0.76 23.5 18.0 18.0 18.8 0.

7、80 18.8 0.80 氧化蛋白质产生氧化蛋白质产生COCO2 2量量 = UN= UN6.256.250.76(L)0.76(L)氧化蛋白质耗氧化蛋白质耗O O2 2量量 = UN= UN6.256.250.95(L)0.95(L)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COCO2 2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)(L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/g) (RQ) 糖糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21

8、.0 1.000.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂脂 肪肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.711.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白质蛋白质 0.95 0.760.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.80 23.5 18.0 18.8 0.80 整体产生整体产生COCO2 2总量氧化蛋白产生总量氧化蛋白产生COCO2 2量量 整体耗整体耗O O2 2总量氧化蛋白耗总量氧化蛋白耗O O2 2量量测定氧化非蛋白物质的产热量：测定氧化非蛋白物质的产热量：查出非蛋白物质氧热价查出非蛋白物质氧热价计算计算非蛋白物质

9、的产热量非蛋白物质的产热量 （氧热价（氧热价非蛋白物质耗非蛋白物质耗O2量）量） 总产热量：即能量代谢率总产热量：即能量代谢率 蛋白质产热量蛋白质产热量 + 非蛋白物质产热量非蛋白物质产热量 测定测定COCO2 2产生量和耗产生量和耗O O2 2量量计算出计算出RQRQ视为视为NPRQNPRQ查出食查出食氧热价氧热价能量代谢计算能量代谢计算耗耗O O2 2量量NPNP氧热价氧热价。 基础状态的基础状态的NPRQNPRQ定为定为0.820.82测定一定时间内的耗测定一定时间内的耗O O2 2量量能量代谢计算能量代谢计算耗耗O O2 2量量NPNP氧热价。氧热价。 用用“肺量计肺量计”测定测定 耗

10、氧量耗氧量 = = 描记下降高度描记下降高度 容器换算系数容器换算系数 COCO2 2产生量产生量可根据实验前可根据实验前 后后COCO2 2吸收剂的重量改变吸收剂的重量改变 计算出。计算出。 即即“气体分析法气体分析法” 受试者自然呼吸受试者自然呼吸收集呼出气收集呼出气根据吸入气和呼出气中根据吸入气和呼出气中O O2 2和和 COCO2 2容积百分比的差值及呼出气量计算耗氧量和容积百分比的差值及呼出气量计算耗氧量和COCO2 2产生量产生量 肺量计肺量计 对能量代谢的对能量代谢的，且机体耗氧量与肌肉活动强度，且机体耗氧量与肌肉活动强度 成正比。成正比。能量代谢率作为评价肌肉活动强度的指标能量

11、代谢率作为评价肌肉活动强度的指标 平静思考问题时，对能量代谢影响不大，其产热量一般平静思考问题时，对能量代谢影响不大，其产热量一般增加不超过增加不超过4 4%。 但精神处于紧张状态时但精神处于紧张状态时( (烦躁、恐惧、激动等烦躁、恐惧、激动等) )，由于会，由于会导致无意识的导致无意识的性增强、性增强、及及释放增多等原因，产热量可显著增加。释放增多等原因，产热量可显著增加。 进食能刺激机体额外消耗能量的作用，称为进食能刺激机体额外消耗能量的作用，称为。 从进食后从进食后1h1h开始，持续开始，持续7 78h8h。 蛋白质的食物特殊动力为蛋白质的食物特殊动力为3030，混合性食物为，混合性食物

12、为1010，糖，糖和脂肪为和脂肪为6 6和和4 4。 不明，可能与肝脏不明，可能与肝脏处理处理氨基酸氨基酸或或合成合成糖原糖原有关。有关。(1)(1)安静，环境温度在安静，环境温度在20203030时，能量代谢较为稳定时，能量代谢较为稳定( (肌肌 肉比较松弛肉比较松弛) )。(2)(2)环境温度环境温度3030，化学反应速度、发汗、呼吸、循环功，化学反应速度、发汗、呼吸、循环功 能能，能量代谢率，能量代谢率。(3)(3)环境温度环境温度2020时，机体产生时，机体产生寒战寒战和和肌紧张肌紧张增加以御寒，增加以御寒， 能量代谢率能量代谢率，在，在1010以下时显著增加以下时显著增加。 下丘脑摄

13、食中枢和饱中枢与摄食行为有关，以下丘脑摄食中枢和饱中枢与摄食行为有关，以 维持能量的摄入量和消耗量之间的平衡。维持能量的摄入量和消耗量之间的平衡。 食物在体内消化、吸收及代谢过程受多种激素食物在体内消化、吸收及代谢过程受多种激素 的调节。其中，的调节。其中，对能量代谢的影响对能量代谢的影响 最为显著，可提高绝大多数组织的耗氧量和产最为显著，可提高绝大多数组织的耗氧量和产 热量。热量。basal metabolismbasal metabolism( (一一) )概念：概念： 机体在基础状态下的能量代谢。机体在基础状态下的能量代谢。 ： 清晨空腹，即禁食清晨空腹，即禁食121214h14h，前一

14、天应清淡、不要太饱，前一天应清淡、不要太饱 的饮食，的饮食，以排除食物特殊动力效应的影响以排除食物特殊动力效应的影响。 平卧，全身肌肉放松，平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响尽力排除肌肉活动的影响。 清醒且情绪安闲，清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响以排除精神紧张的影响。 室温室温20202525，排除环境温度的影响排除环境温度的影响。 基础状态下单位时间内的基础状态下单位时间内的 能量代谢。能量代谢。 研究表明研究表明, ,机体能量代谢率与机体能量代谢率与体重相关性不明显体重相关性不明显, ,而与而与基本上成正比。基本上成正比。 人体表面积推算人体表面积推算: : 公式公式0.00

15、610.0061身高身高(cm)(cm)0.01280.0128体重体重(kg)(kg)0.15290.1529 在体表面积测算图上读取在体表面积测算图上读取( (二二)BMR)BMR的测定和正常值：的测定和正常值： 1.BMR1.BMR的测定的测定:(:(通常采用简易法通常采用简易法) ) 一般饮食的一般饮食的NPRQ(0.82)NPRQ(0.82)所对应的氧热价为所对应的氧热价为20.20kJ/L20.20kJ/L， 故，故，2.BMR2.BMR相对值：相对值： 实测值正常平均值实测值正常平均值 BMR(BMR(相对值相对值) )100%100% 正常平均值正常平均值 相对值在相对值在正常

16、范围正常范围 可能为病理性变化可能为病理性变化甲亢：甲亢：+25+25+80%+80%；甲减：；甲减：-20%-20%-40%-40% 人体分为人体分为与与两两部分，二者随环境温度而改部分，二者随环境温度而改变。变。 时，核心部分缩小，时，核心部分缩小，集中在头部与胸腹腔内脏，集中在头部与胸腹腔内脏，表层部分相应扩大；表层部分相应扩大；时，时，核心部分扩大，表层部分缩核心部分扩大，表层部分缩小。小。shell temperatureshell temperature表层部分的温度。表层部分的温度。各部位差异较大，易受环境影响。各部位差异较大，易受环境影响。机体表层最外层皮肤的温度。机体表层最外

17、层皮肤的温度。 环境温度为环境温度为23:23: 额额(33-34(33-34) )躯干躯干(32)(32)手手(30)(30)足足(27)(27)受局部血流的影响受局部血流的影响 例如：情绪激动例如：情绪激动交感神经兴奋交感神经兴奋皮肤血管收缩皮肤血管收缩 皮肤温度降低皮肤温度降低 core temperaturecore temperature核心部分的温度。核心部分的温度。( (临床上所说的体温临床上所说的体温) )相对稳定，相对稳定，各部位差异小。各部位差异小。 肝、脑肝、脑( (3838) )肾、胰、十二指肠直肠肾、胰、十二指肠直肠(37.5)(37.5) 深部血液温度深部血液温度

18、= = 内脏平均温度内脏平均温度 直肠温度：直肠温度：36.936.937.937.9。 口腔温度：口腔温度：36.736.737.737.7。 腋窝温度：腋窝温度：363637.437.4。 临床常用直肠、口腔和腋窝等温度代表体核体温。临床常用直肠、口腔和腋窝等温度代表体核体温。mean body temperature, Tmean body temperature, TMBMB机体各部位温度的平均值。机体各部位温度的平均值。T TMBMB = = 体温可因内在因素而发生波动，但一般体温可因内在因素而发生波动，但一般不超过不超过1 1。 人体体温的昼夜周期性波动，称为人体体温的昼夜周期性波

19、动，称为体温的昼体温的昼夜节律或夜节律或日节律日节律。 清晨清晨2 26 6时最低，午后时最低，午后1 16 6时最高。时最高。 控制生物节律部位：控制生物节律部位：。 成年女性体温平均比男性高成年女性体温平均比男性高0.30.3。女子基础体温随月经周期而产生周期性变动。排女子基础体温随月经周期而产生周期性变动。排 卵日最低（约低卵日最低（约低11）。）。基础体温：基础状态下的体温，一般在早晨起床前测定。基础体温：基础状态下的体温，一般在早晨起床前测定。 儿童和青少年成年人老年人儿童和青少年成年人老年人 运动时产热量增加，体温升高。运动时产热量增加，体温升高。 安静状态，主要产热器官是安静状态

20、，主要产热器官是（），），其次是脑。其次是脑。 活动状态，主要产热器官是活动状态，主要产热器官是。 基础代谢产热基础代谢产热（安静时）（安静时）、骨骼肌运动产热、骨骼肌运动产热、食物特殊动力作用产热及战栗和非战栗产热食物特殊动力作用产热及战栗和非战栗产热（寒（寒冷时）冷时）等。等。 代谢率增加代谢率增加4 45 5倍。倍。又称代谢产热，通过提高组织代又称代谢产热，通过提高组织代 谢率增加产热，机体所有的组织谢率增加产热，机体所有的组织 器官都能进行代谢产热。器官都能进行代谢产热。 作用最强处：肩胛下、颈部大血管、腹股沟等处的褐作用最强处：肩胛下、颈部大血管、腹股沟等处的褐色脂肪组织，约占色脂肪

21、组织，约占70%70%。新生儿褐色脂肪较多。新生儿褐色脂肪较多, ,且不能发生且不能发生战栗，故非战栗产热尤为重要。战栗，故非战栗产热尤为重要。寒冷刺激时寒冷刺激时交感交感- -肾上腺髓质肾上腺髓质 NENE、EE产热量产热量 作用迅速，持续时作用迅速，持续时间短。间短。(3)(3)寒冷刺激：下丘脑战栗中枢兴奋，引起战栗。寒冷刺激：下丘脑战栗中枢兴奋，引起战栗。 机体在寒冷环境几周后机体在寒冷环境几周后甲状腺甲状腺T T3 3、T T4 4代谢率代谢率(增加增加4 45 5倍倍) ) 产热量产热量 作用缓慢，持续时间长。作用缓慢，持续时间长。TRHTRH、TSHTSH（神经（神经- -体液调节

22、）体液调节） 主要部位是主要部位是，小部分随呼吸、尿、粪等排，小部分随呼吸、尿、粪等排 泄物排出。泄物排出。机体通过热射线的形式将体热传给外界机体通过热射线的形式将体热传给外界 较冷物质的一种散热方式。较冷物质的一种散热方式。 皮肤与环境间的温度差（正比）皮肤与环境间的温度差（正比） 辐射散热量取决于辐射散热量取决于 机体的有效散热面积（正比）机体的有效散热面积（正比）机体热量直接传给与之接触的温度较低物机体热量直接传给与之接触的温度较低物 体的一种散热方式。体的一种散热方式。 皮肤与接触物体间的温度差皮肤与接触物体间的温度差 传导散热量取决于传导散热量取决于 接触面积接触面积 接触物体的导热

23、性能接触物体的导热性能 导热性差：空气、棉毛织物、脂肪导热性差：空气、棉毛织物、脂肪 导热性好：水导热性好：水( (冰袋、冰帽冰袋、冰帽) )通过气体流动而实现热量交换的一种散热通过气体流动而实现热量交换的一种散热 方式方式。是传导散热的一种特殊形式是传导散热的一种特殊形式。 皮肤与环境的温度差皮肤与环境的温度差 对流散热量取决于对流散热量取决于 机体有效的散热面积机体有效的散热面积 水分从体表汽化时吸收热量而散发体热的水分从体表汽化时吸收热量而散发体热的 一种方式。一种方式。 当气温当气温体温时体温时, ,蒸发是唯一的散热途径。蒸发是唯一的散热途径。 体内的水从皮肤和粘膜表面不断渗出而被汽体

24、内的水从皮肤和粘膜表面不断渗出而被汽 化的过程。化的过程。 不被人察觉不被人察觉; ;与汗腺活动无关与汗腺活动无关; ;持续进行持续进行,1000ml/d,1000ml/d。 皮肤部位的不感蒸发。皮肤部位的不感蒸发。 临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。指汗腺主动分泌汗液的活动。指汗腺主动分泌汗液的活动。 发汗可被意识到，故又称发汗可被意识到，故又称。 大汗腺：局限于腋窝和阴部，可能与性功大汗腺：局限于腋窝和阴部，可能与性功 能有关。能有关。小汗腺：分布于全身，与体温调节有关。小汗腺：分布于全身，与体温调节有关。 分布密度：分布密

25、度：手掌、足跖额、手背四肢躯干手掌、足跖额、手背四肢躯干 分泌能力：分泌能力：四肢躯干最强四肢躯干最强 99%99%为水，为水，1%1%为固体成分为固体成分(NaCl(NaCl为主为主) )。 *大量出汗时可造成大量出汗时可造成高渗性脱水高渗性脱水，应补水的同时补充，应补水的同时补充NaClNaCl。 由温热刺激引起的发汗。中枢位于下丘脑由温热刺激引起的发汗。中枢位于下丘脑 体温调节中枢，意义在于维持体温的相对体温调节中枢，意义在于维持体温的相对 稳定。稳定。精神紧张或情绪激动引起的发汗。中枢位精神紧张或情绪激动引起的发汗。中枢位 于大脑皮层运动区，与体温调节关系不大，于大脑皮层运动区，与体温

26、调节关系不大， 属机体的应激反应。属机体的应激反应。进食辛辣食物时，口腔内的痛觉神经末梢进食辛辣食物时，口腔内的痛觉神经末梢 受到刺激，反射性地引起头部和颈部的发受到刺激，反射性地引起头部和颈部的发 汗。汗。(1)(1)皮肤的血液循环特点皮肤的血液循环特点决定决定血流量变化血流量变化决定决定皮温皮温 交感交感NN皮肤血管舒缩皮肤血管舒缩血流量变化血流量变化皮温皮温辐射、传导、辐射、传导、 对流散热对流散热(2)(2)交感胆碱能纤维交感胆碱能纤维AchAch汗腺汗腺M M受体受体发汗发汗蒸发散热蒸发散热皮肤中微动脉网、静脉皮肤中微动脉网、静脉丛、动丛、动-静脉吻合丰富。静脉吻合丰富。逆流交换：减

27、少散热逆流交换：减少散热 在在体温调节中枢体温调节中枢的控制下，通过增的控制下，通过增 减皮肤的血流量、发汗、战栗和改减皮肤的血流量、发汗、战栗和改 变代谢水平等生理性调节反应，以变代谢水平等生理性调节反应，以 维持产热和散热的动态平衡，使体维持产热和散热的动态平衡，使体 温保持在相对稳定的水平。温保持在相对稳定的水平。 指有意识地进行有利于建立体热平指有意识地进行有利于建立体热平 衡的行为活动，如改变姿势、增减衡的行为活动，如改变姿势、增减 衣物等。衣物等。 自主性体温调节通过自主性体温调节通过系统调节体温。系统调节体温。 peripheral thermoreceptorperipheral thermoreceptor 全身皮肤、粘膜和内脏等处对温度变化敏感的游离全身皮肤、粘膜和内脏等处对温度变化敏感的游离 神经末梢。神经末梢。热感受器和冷感受器（热感受器和冷感受器（点状分布点状分布）。）。 使其放电频率最高的温度使其放电频率最高的温度 = = 敏感温度敏感温度 温度感受器传入冲动到达中枢后，除产生温觉之外，温度感受器传入冲动到达中枢后，除产生温觉之外， 还能引起体温调节反应。还能引起体温调节反应。 central thermorecep