医学生理学课件：第七篇能量代谢和体温

1、基础医学院生理学教研室第七篇 能量代谢和体温Energy Metabolism and Temperature第二十二章 能量代谢 能量代谢（energy metabolism）：机体内伴随物质代谢过程而发生的能量的释放、转移、贮存和利用的过程。第一节机体能量的来源和转换1、糖：70%有氧氧化糖酵解主要供能方式缺氧应急、红细胞2、脂肪3、蛋白质一、能量的来源（二）能量的转换和去路营养物质氧化热能50%自由能(50%)化学功 转运功 机械内功机械外功热能热能直接能源物质：ATP糖、脂肪、蛋白质CO2 H2O氧化分解热能(维持体温)化学能释放ATPADP肌肉收缩(机械能)神经传导(电能)合成代谢(

2、化学能)吸收 分泌(渗透能)转移贮存利用热能磷酸肌酸(CP)是ATP的储存库。三磷酸腺苷(ATP)是体内能量转化和利用的关键物质。第二节能量代谢的测定1、原理：2、方法 （1）直接测热法测定人体在单位时间内的散热量。 测定在一定时间内机体所消耗的食物，或者测定机体所产生的热量与所做的外功。直接测热法示意图能量代谢率（energy metabolism rate）：人体在单位时间内的能量代谢。“定比定律” 在一般化学反应中，反应物的量与产物的量之间有一定的比例关系。C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + （2）间接测热法 几个相关概念（1）热价（卡价） thermal equ

3、ivalent (caloric value) 1g营养物质氧化时所释放的热量称为该物质的热价。（kJ/g、kcal /g) 1卡 = 4.187 J物理热价、生物热价（2）氧热价 thermal equivalent of oxygen 某种营养物质氧化时，消耗1L氧 所产生的热量称为该物质的氧热价。 (kcal /L)(3) 呼吸商 ( respiratory quotient , RQ ) 将一定时间内机体的CO2产生量与耗O2量的比值称为呼吸商。RQ = CO2产生量（ml)耗O2量（ml)RQ : 0.71 1 0.85左右 由于蛋白质在体内不能完全氧化，其呼吸商较难测定。了解蛋白质

4、在体内氧化的量，可以通过测定尿液中氮的含量计算出蛋白质的代谢量。氮在蛋白质中的含量为16%蛋白质的代谢量尿氮量 6.25（4）非蛋白呼吸商 （non-protein respiratory quotient , NPRQ) 非蛋白代谢（糖和脂肪氧化）的CO2产生量与耗O2量的比值。非蛋白呼吸商(C0.76P)/ (O-0.95P)* 间接测热法计算步骤介绍 2. 由尿氮量算出被氧化分解的蛋白质平均重量C53%, O223%, N16%, S1%蛋白质质量=尿氮重量（116%）=尿氮重量6.251. 实验测得的机体24小时内的耗氧量和CO2产量，并测定尿氮量3、计算蛋白质的产热量Pro产热量 =

5、 Pro质量Pro生物热价4、计算非蛋白呼吸商从总的耗氧量和二氧化碳产生量中减去相当于蛋白质氧化消耗的氧量和二氧化碳量，计算出非蛋白呼吸商。然后查表，根据非蛋白呼吸商计算糖和脂肪的产热量。5、计算总的产热量总产热量非蛋白产热量蛋白质产热量* 耗O2量和CO2产生量的测定方法（1）闭合式测定法 令受试者呼吸一个密闭容器中的O2，呼出气中的CO2被其中的CO2吸收剂所吸收。根据容器中氧气的减少量算出单位时间内的氧耗量。根据实验前、后CO2吸收剂的重量差，算出单位时间内CO2的产生量。通常使用代谢测定仪来测量一定时间的（一般为6min）的耗氧量。 （2）开放式测定法（气体分析法） 在机体呼吸空气的条

6、件下，测定耗O2量和CO2产生量。间接测热法的计算举例：假定某受试者1h的氧耗量为16.5L，CO2产生量14L（均已换算成标准状态的气体容积）。另经测定1h尿氮量为0.5g，根据这些数据计算出此人的能量代谢率（KJh）。每小时蛋白质的氧化量=0.56.25=3.125g 产热量=3.12518=56.25KJ 氧耗量=0.953.125=2.97L CO2产生量=0.763.125=2.38L 非蛋白呼吸商14-2.38/16.5-2.97=0.86查表非蛋白呼吸商为0.86时，氧热价为20.41KJL非蛋白产热量=(16.5-2.97)20.41=276.15KJ1h的产热量=56. 25

7、+276.15=332.4KJ上述的间接测热法的计算步骤繁多，而且测尿氮操作麻烦、不便。在临床和劳动卫生的实际工作中，常采用简化方法.在一般情况下，人体内蛋白质氧化供能很少，且较稳定，可省略测定尿氮。这样，只测定机体在一定时间内耗O2量和CO2产生量，即可计算机体的单位时间内的产热量。上面例子按简化方法计算,RQ为0.85,查表找出相应的热价为20.36KJ，机体的产热量为335.94KJ，此数与前面计算的结果颇为近似，误差在1%至2%以下。另一种更为简便的方法被广泛应用。此法是利用代谢测量仪(或肺量计)测出受试者在一定时间的氧化量，一般吃的都是混合膳食，通常NPRQ为0.82，与此RQ相对应

8、的氧热价为20.20KJ，因此,测定一定时间的氧耗量后,便可下式计算:产热量(KJ)=20.20氧耗量第三节影响能量代谢的因素1、肌肉活动806040千卡 m2h010203040( C ) 环境温度2、环境温度环境温度 20 C 代谢率环境温度 失盐）高渗性脱水2、散热活动的调节 （1）发汗汗腺的神经支配和发汗中枢交感NACh NE汗腺(面部 手 足部） 发汗中枢：主要是下丘脑发汗形式 温热性发汗(thermal sweation)：温热刺激血温 皮肤温觉 感受器 下丘脑发汗中枢 交感胆碱能纤维汗腺分泌 全身小汗腺温热刺激时，反射性引起汗腺分泌。 精神性发汗(mental sweating)

9、：情绪激动精神紧张大脑皮层发汗中枢 交感肾上腺素能纤维手 足 前额 腋窝汗腺汗液分泌当情绪激动或精神紧张时，反射性引起汗腺分泌。常见于手、足、前额和腋窝等。影响汗液分泌量的因素：环境温度环境温度发汗速度在高温环境中时间过长汗腺功能衰竭中暑 空气湿度湿度汗液不易蒸发体热不易散失闷热 劳动强度劳动强度产热量发汗量 风速风速汗液蒸发散热（2）循环系统的调节辐射、传导和对流的多少取决与皮肤温度与环境温度之差，而皮肤温度由皮肤血流量控制。在炎热环境中,交感神经紧张度降低,皮肤小动脉舒张,动静脉吻合支开放,皮肤血流量激增,皮肤温度升高,散热增加。在寒冷环境中,交感神经紧张度升高,皮肤小动脉收缩,皮肤血流量

10、锐减,皮肤温度下降,散热显著减少。此时机体表层成为隔热层，减少散热。三、体温调节自主性体温调节(automatic thermoregulation)行为性体温调节(behavioral thermoregulation)（一）、温度感受器1、外周温度感受器 分布在皮肤、粘膜、内脏(游离N末梢)皮肤温度 感受器温觉感受器冷觉感受器2、中枢温度感受器 存在于脊髓、延髓、脑干网状结构、下丘脑等处的温度敏感神经元称为中枢温度感受器。中枢温度 感受器热敏神经元冷敏神经元 下丘脑中，视前区-下丘脑前部(preoptic anterior hypothalamus,PO/AH)存在热敏神经元(70%)和冷

11、敏神经元(30% )。 PO/AH可调节散热和产热两种过程。 脊髓 延髓脑干网状结构温度敏感 神经元PO/AH温度信息（二）、体温调节中枢 调节体温的基本中枢在下丘脑。视前区下丘脑前部（PO/AH)。PO/AH作用：感受自身部位温度变化 对其它部位传入温度信息进行整合机体维持体温相对恒定的机理： 环境温度变化皮肤温觉冷觉感受器躯体传入神经脊髓PO/AH(整合)血液深部温度变化 延髓脑干网状结构PO/AH(整合)交感神经皮肤血管舒缩反应汗腺分泌躯体神经 改变骨骼肌 活动(寒战)甲状腺肾上腺 髓质甲状腺 激素去甲肾上腺激素 肾上腺激素调节机体 代谢率为什么正常人体体温能维持在37C左右？调定点学说（set-point theory):PO/AH中有一个调定点， 37C中枢温度37C散热体温降至升至37C冷敏N元活动 热敏N元活动冷敏N元活动 热敏N元活动产热 体温调节类似于恒温器的调节，PO/AH中有个调定点，调定点有自身规定的数值（如37）。如果体温偏离此规定数值，则由反馈系统将偏差信息输送到控制系统，然后经过对受控