(3.2)-第七章能量代谢与体温-人卫（九版）生理学

第七章能量代谢与体温第一节能量代谢第二节体温及其调节

第一节能量代谢

能量代谢（energymetabolism）:生物体内物质代谢过程中伴随发生的能量的释放、转移、储存和利用。第七章能量代谢与体温

合成代谢:机体利用从外界摄取营养物质及分解代谢的部分产物构筑和更新自身组织，并将能量储存在生物分子的结构中。

分解代谢:机体分解摄入的营养物质及自身的组成成分，并释放能量用于各种功能活动和维持体温。

(一)能量的来源

1.机体可利用的能量形式②磷酸肌酸（CP）是机体内ATP的储存库一、机体的能量来源和利用①ATP既是储能物质又是供能物质ATP释放能量储存能量ADP第一节能量代谢⑴糖（carbohydrate）:1）、糖是机体生命活动的主要能量来源(50%-70%)2）、糖的有氧氧化(30-32molATP/mol葡萄糖)和无氧酵解(2molATP/mol葡萄糖)2、三大营养物质的能量转化第一节能量代谢(一)能量的来源氧债（oxygendebt）：剧烈运动时，循环、呼吸功能活动摄取氧气的速度暂时跟不上骨骼肌代谢所需的实际耗氧量，这部分亏欠的氧量称为氧债。⑴糖:2、三大营养物质的能量转化第一节能量代谢(一)能量的来源3）、糖原(glycogen)是糖在体内的储存形式肝糖原：分解为葡萄糖调节血糖水平。肌糖原：分解为6-磷酸葡萄糖供能。⑵脂肪：1）、储存和释放能量（30%-50%）2）、储存量大，释放能量多2、三大营养物质的能量转化第一节能量代谢(一)能量的来源脂肪甘油脂肪酸脂肪酶肝脏磷酸化、脱氢糖氧化分解心、肝、骨骼肌等β氧化糖氧化分解2、三大营养物质的能量转化第一节能量代谢(一)能量的来源⑶蛋白质：

1）、主要用于重新合成细胞的构成成分或合成酶、激素等生物活性物质。2）、少数情况下才成为主要能量来源。氨基酸肝脏α酮酸氨基生成糖、脂、氨基酸或释放能量合成氨基酸、核酸或以尿素、尿酸排出体外第一节能量代谢(二)能量的利用第一节能量代谢(三)能量平衡概念：机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。肥胖指标：体质指数是指体重（kg)除以以身高（m)的平方所得之商，24可视为超重界限，28为肥胖界限。腰围主要反应腹部脂肪的分布，成年人的腰围男性不宜超过85cm，女性不宜大于80cm。第一节能量代谢(三)能量平衡能量摄入计算：标准体重=【身高（cm）-105】×（1±10%）适宜的活动量对应的单位能量摄入量.

男160kJ/（kg×d）

女147kJ/（kg×d）营养物质比例糖类60%-70%（17kJ/g）脂类20%-30%（39kJ/g）蛋白质10%-15%（19kJ/g）二、能量代谢的测定能量代谢率(energymetabolismrate)：机体在单位时间内的能量消耗量。产热量测定：通过测定机体在一定时间内能源物质代谢所消耗的02

量和产生的CO2

量,推算出营养物质的消耗量,并计算出产热量，得到机体的能量代谢率。散热量测定：使机体保持在安静状态下,避免做外功,

只需测定机体在一时间内的散热量即可获得能量代谢率。（一）、能量代谢的测定原理第一节能量代谢二、能量代谢的测定1.直接测热法(directcalorimetry）直按测定受试者安静状态下在一定时间内的散热量的方法。C6Hl2O6+6O26CO2+6H2O+△H（二）、能量代谢的测定方法第一节能量代谢2.间接测热法(indirectcalorimetry)根据受试者安静状态下一定时间内的耗氧量和CO2产生量,推算消耗的能源物质的量,进而计算出产热量的方法。依据化学反应的定比定律，即反应物与产物的量之间呈一定的比例关系。二、能量代谢的测定食物的热价（thermalequivalentoffood）：1ｇ食物在氧化时所释放出来的热量。物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量。生物热价：指在体内氧化时所产生的热量。糖与脂肪：物理热价＝生理热价蛋白质：物理热价＞生理热价（蛋白质在体内不能被彻底氧化分解，有一部分以尿素的形式由尿中排泄）（二）、能量代谢的测定方法第一节能量代谢2.间接测热法

某种食物氧化时,每消耗1L氧所产生的热量称为该种食物的氧热价。三种营养物质氧化的几种数据───────────────────────────物质耗氧量产CO2量物理热价生物热价氧热价呼吸商

(L/g)(L/g)(KJ/g)(KJ/g)(KJ/L)(RQ)───────────────────────────

糖

0.830.8317.017.0

21.01.00

脂肪

1.981.4339.839.8

19.70.71

蛋白质

0.950.7623.518.0

18.80.85───────────────────────────（二）、能量代谢的测定方法食物的氧热价：

二、能量代谢的测定

一定时间内，机体的CO2产生量与耗O2量的比值。RQ＝CO2产生量/耗O2量

RQ＝1.0→氧化糖；RQ＝0.71→氧化脂肪

RQ＝0.85→混合食物；RQ＝0.80,长期饥饿根据RQ可估计某一段时间内机体氧化各种食物的比例：

呼吸商(respiratoryquotient,RQ)：（二）、能量代谢的测定方法

二、能量代谢的测定

机体氧化糖和脂肪时的产生的CO2量与消耗O2量的比值。非蛋白呼吸商(non-proteinrespiratoryquotient,NPRQ):

二、能量代谢的测定（二）、能量代谢的测定方法───────────────────────────呼吸商糖（%）脂肪（%）氧热价（kJ/L）

───────────────────────────.

0.707010019.62

0.8550.749.320.361100021.13───────────────────────────2）非蛋白物质氧化的产热量：间接测热法步骤

整体产生CO2总量－分解蛋白产生CO2量NPRQ＝─────────────────

整体耗O2总量－分解蛋白耗O2量1）蛋白质氧化的产热量：蛋白质的氧化量=尿氮量÷0.16产热量=18kJ/g×蛋白质的氧化量(二)能量代谢的测定方法3）总产热量=非蛋白物质的产热量+蛋白质的产热量例、24小时耗O2量400L，CO2产生量340L，尿氮12g

氧化非蛋白物质的产热量：间接测热法步骤

整体产生CO2总量－分解蛋白产生CO2量NPRQ＝─────────────────=0.86

整体耗O2总量－分解蛋白耗O2量3400.76L/g×75g4000.95L/g×75g氧热价20.41kJ/L氧化蛋白质的产热量：氧化蛋白质量=12g÷0.16=75g产热量=18kJ/g×75g=1350kJ(二)能量代谢的测定方法

氧化非蛋白物质的产热量：氧热价×非蛋白耗O2量=20.41kJ/L×328.75L=6709.79kJ24小时总产热量

=非蛋白物质的产热量+蛋白质的产热量

=6709.79kJ+1350kJ=8059.79kJ(二)能量代谢的测定方法间接测热法步骤1小时能量代谢量8059.79÷24=335.82kJ/h(二)能量代谢的测定方法简化方法1.测一定时间内的耗氧量和CO2产生量

求非蛋白呼吸商，查表找到对应的氧热价，耗氧量与氧热价相乘得到这段时间内的产热量。24小时耗O2量400L，CO2产生量340L，产热量=400×20.36=8144KJ

2.仅测一定时间内的耗氧量

受试者食用混合膳食时的非蛋白呼吸商为0.82，与此对应的氧热价为20.20kJ/L，用测得的耗氧量乘20.20kJ/L得到这段时间内的产热量。24小时耗O2量400L，产热量=400×20.2=8080KJ

测定机体耗氧量和CO2产生量的方法(二)能量代谢的测定原理和方法1.开放式测定法气体分析法，分析呼出气中O2和CO2的容积百分比

空气：体积百分比O221%,CO20.03%呼出气：体积百分比O216%,CO24.5%，呼气量100L非蛋白呼吸商：

NPRQ＝

=0.8921%-16%氧热价20.56kJ/L产热量=呼气量×（21%-16%）×氧热价

=102.8kJ4.5%-0.03%测定机体耗氧量和CO2产生量的方法(二)能量代谢的测定原理和方法2)闭合式测定法

肺量计测定耗O2量和CO2产生量

1、肌肉活动肌肉活动对能量代谢的影响最大。用能量代谢率作为评估肌肉活动强度的指标。第一节能量代谢三、影响能量代谢的因素（一）整体水平影响能量代谢的主要因素表7-3机体不同状态时的能量代谢率───────────────

状态产热量(KJ/m2.min)───────────────躺卧2.73开会3.40擦窗子8.30洗衣9.89扫地11.37打排球17.05打篮球24.22踢足球24.98持重机枪跃进42.39──────────────2、环境温度

1.人体安静时的能量代谢，在20～30℃的环境中较为稳定。

3.环境温度超过30℃，体内化学反应加快、出汗旺盛、呼吸循环功能增强，能量代谢率增加。

2.环境温度低于20℃时，随着温度下降，机体出现肌紧张增强甚至战栗，能量代谢率增加。第一节能量代谢（一）整体水平影响能量代谢的主要因素（一）整体水平影响能量代谢的主要因素

人在平静地思考问题时，能量代谢受到的影响不大。但精神处于紧张状态(烦恼、恐惧、情绪激动等)时，由于会导致无意识的肌肉紧张性增强、交感神经兴奋，促进代谢的内分泌激素释放增多等原因，产热量可显著增加。第一节能量代谢3、精神活动4、食物的特殊动力效应(specificdynamiceffect)

概念：进食能刺激机体额外消耗能量的作用。进食蛋白质的食物特殊动力效应为30％，混合性食物10％，糖6％，脂肪4%。第一节能量代谢（一）整体水平影响能量代谢的主要因素

机制：食物的特殊动力效应与食物在消化道内的消化和吸收无关，可能主要与肝脏处理氨基酸或合成糖原等过程有关。1、下丘脑对摄食行为的调控能量平衡的维持与下丘脑摄食中枢和饱中枢对摄食行为的调控有关。2、激素对能量代谢过程的调节

甲状腺激素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热量。第一节能量代谢（二）调控能量代谢的神经和体液因素机体在基础状态下的能量代谢。机体在基础状态下单位时间的能量代谢。基础状态①餐后12-14小时：排除食物特殊动力效应的影响。②平卧：全身肌肉放松，排除肌肉活动的影响。③安静：清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响。④室温：20-25℃，排除环境温度的影响。

四、基础代谢基础代谢（basalmetabolism）：第一节能量代谢基础代谢率（basalmetabolismrate,BMR）:1、测算体表面积2、测定受试者在基础状态下一定时间内的耗氧量3、代入公式计算基础代谢率kJ/(m2*h)=氧热价（20.20kJ/L）×耗氧量L/h÷体表面积m2

四、基础代谢基础代谢率测定：第一节能量代谢基础代谢率（相对值）=

四、基础代谢基础代谢率正常值：第一节能量代谢实测值-正常平均值正常平均值×100%正常范围：相对值±15％；病理性变化：相对值＞20％。

四、基础代谢影响基础代谢率的疾病：第一节能量代谢1、甲状腺功能减退，低20%-40%2、甲状腺功能亢进，高25%-80%3、体温每升高1℃，基础代谢率升高约13%。4、肾上腺皮质功能减退症、垂体性肥胖、肾病综合征、病理性饥饿等基础代谢率降低。5、糖尿病、红细胞增多症、白血病、伴有呼吸困难的心脏疾病等基础代谢率升高。

四、基础代谢静息能量消耗（restingenergyexpenditure,REE）：第一节能量代谢概念：在安静状态下维持机体组织细胞正常功能活动所消耗的能量。测定方法：

禁食2小时以上，在合适的温度下平卧或安坐30分钟以上。参考值：

比基础代谢水平高10%左右。

第二节体温及其调节

体核温度（coretemperature）体表温度（shelltemperature）体温（bodytemperature）

身体深部的平均温度，即体核温度。一、体温第七章能量代谢与体温

（一）体表温度和体核温度1、体表温度皮肤温度与局部血流量密切相关，利用红外线热影像仪检测温度可辅助诊断外周血管疾病。

第二节体温及其调节

（一）体表温度和体核温度2）直肠：正常为36.9～37.9℃。3）口腔：正常为36.7～37.7℃。4）腋窝：正常为36.0～37.4℃。

第二节体温及其调节2、体核体温

5）食管温度：正常为36.6～37.6℃。6）鼓膜温度：反映脑组织温度，接近38℃。1）肝脏和脑温度最高，约为38℃。

（一）体壳体温和体核体温3、平均体温（TMB）机体各部位温度的平均值。

TMB=αTcore+(1-α)TMSTcore体核温度，TMS为平均皮肤温度，α为核心部分在机体全部组织中所占的比例，1-α为体表部分所占的比例，适宜环境α为0.67，炎热0.8-0.9，寒冷0.64。

第二节体温及其调节

（二）体温的生理性波动1、体温的日节律(circadianrhythm)人的体温在一昼夜中呈现周期性波动。清晨2～6h最低，午后1～6h最高，波动幅度一般不超过1℃。

第二节体温及其调节

（二）体温的生理性波动2、性别的影响成年女性体温平均比男性高0.3℃。女性基础体温随月经周期而产生周期性变动。排卵日最低。

第二节体温及其调节

（二）体温的生理性波动3、年龄的影响儿童和青少年体温＞成年人＞老年人。新生儿由于体温调节机构尚未发育完善，易受环境温度的影响。

第二节体温及其调节4、运动的影响运动时体温升高。情绪激动、精神紧张、进食等均可对体温产生影响。

（三）人体体温的变化范围1）脑温超过42℃时,脑功能将严重受损。2）体温超过44~45℃时,可因体内蛋白质发生不可逆変性而致死。3)体温低于34℃时可出现意识障碍,低于30℃时可致神经反射消失。4）体温降至28℃以下时,心脏活动停止。

第二节体温及其调节

人体正常体温的维持，是在体温调节中枢的协调和控制下，产热和散热过程达到动态平衡的结果。二机体的产热反应与散热反应

第二节体温及其调节产热散热(一)产热过程

1.主要产热器官：安静状态肝脏；运动状态骨骼肌。

第二节体温及其调节二机体的产热反应与散热反应

⑴战栗产热：骨骼肌不随意的节律性收缩，屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但产热量很高。

2.产热形式二机体的产热反应与散热过程（一）产热过程战栗肌电图

⑵非战栗产热：又称代谢产热，褐色脂肪组织(线粒体内膜存在解耦联蛋白,UCP)的产热量最大，主要发生在小儿。

2.产热形式二机体的产热反应与散热过程（一）产热过程

(2)体液调节：甲状腺激素是调节非战栗产热活动最重要的体液因素。

(1)神经调节：寒冷刺激战栗中枢兴奋脊髓前角运动神经元战栗；寒冷刺激下丘脑释放TRH增多

腺垂体释放TSH增多

代谢产热增加。寒冷刺激交感神经兴奋肾上腺髓质释放肾上腺素和去甲肾上腺素增多代谢产热增加。

3.产热活动的调节二机体的产热反应与散热过程（一）产热过程

1.散热部位主：皮肤面积大与外界接触血流丰富有汗腺次：肺、尿、粪

（二）散热反应二机体的产热反应与散热过程

2.散热方式环境温度低于表层，安静状态：辐射、传导、对流环境温度高于表层或运动状态：蒸发2.散热方式（二）散热反应二机体的产热反应与散热过程传导蒸发辐射对流（1）

辐射散热(thermalradiation)

机体通过热射线的形式将体热传给外界较冷物质。取决于皮肤与环境间的温度差、有效散热面积。2.散热方式（二）散热反应二机体的产热反应与散热过程传导蒸发辐射对流（2）

传导散热(thermalconduction)机体的热量直接传给与之接触的低温物体。取决于温度差、接触面积、导热性能。2.散热方式（二）散热反应二机体的产热反应与散热过程传导蒸发辐射对流（3）

对流散热(thermalconvection)通过气体流动而实现热量交换。取决于温度差、散热面积、风速。2.散热方式（二）散热反应二机体的产热反应与散热过程传导蒸发辐射对流（4）

蒸发散热(evaporation)水分从体表汽化时吸收热量而散发体热。蒸发1g水可带走热量2.43KJ。

指体内的水分从皮肤和粘膜表面不断渗出而被汽化的过程。不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约1000ml/日（皮肤约占2/3,呼吸道占1/3）。⑷蒸发散热临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。

1）不感蒸发(insensibleevaporation)：2.散热方式2）发汗(sweating)：又称可感蒸发，是汗腺主动分泌的过程。

⑷蒸发散热2.散热方式汗腺小汗腺：全身各处（体温调节的效应器）大汗腺：腋窝和阴部（与体温调节无关）汗腺缺乏或汗腺分泌障碍者，在热环境中可导致体温升高危及生命。汗液的成分：水分：＞99％固体：＜１％大部分为NaCl其余为KCl、尿素、乳酸等无葡萄糖和蛋白质⑷蒸发散热2.散热方式汗液是主动分泌的等渗液，在分泌过程中，由于醛固酮的作用NaCl被吸收而成为低渗液。短时间内大量出汗引起电解质紊乱，导致热痉挛。2）发汗：

⑷蒸发散热2.散热方式精神性发汗温热性发汗（体温调节）全身汗腺交感胆碱能纤维皮肤温热下丘脑手掌前额交感肾上腺素能纤维精神紧张皮层运动区2）发汗：味觉性发汗头部和颈部辛辣食物口腔痛觉神经末梢二、机体的产热反应与散热反应（1）皮肤血流量改变对散热的影响3、散热反应的调节皮肤血液循环的特点:动脉穿透隔热层,在真皮的乳头下形成微动脉网，再经毛细血管网延续为静脉丛，在皮下还有大量动-静脉吻合支。炎热交感紧张活动皮肤小动脉舒张动－静脉吻合支开放皮肤血流量散热体温寒冷交感紧张活动皮肤小动脉收缩动－静脉吻合支关闭皮肤血流量散热体温二、机体的产热反应与散热反应（1）皮肤血流量改变对散热的影响3、散热反应的调节四肢深部静脉和动脉伴行热量的逆流交换系统二、机体的产热反应与散热反应（2）影响蒸发散热的因素交感N兴奋→Ach→汗腺MR→汗液↑3、散热反应的调节

安静状态：30℃发汗

湿度高、衣着多：25℃发汗，反射性大量发汗

骨骼肌产热增多：大量发汗

持续高温：汗腺疲劳

三、体温调节

行为性体温调节：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、增减衣物、人工改善气候条件等。

自主性体温调节：在体温调节中枢的控制下，通过增减皮肤的血流量、发汗、战栗和改变代谢水平等生理性调节反应，使体温保持相对恒定。第二节体温及其调节（一）体温调节的基本方式三、体温调节第二节体温及其调节（二）自主性体温调节干扰因素前馈系统三、体温调节（二）自主性体温调节

(1)外周温度感受器(peripheralthermoreceptor)：

存在于皮肤、黏膜和内脏中的对温度变化敏感的游离神经末梢，包括呈点状分布的热感受器和冷感受器。温度升高热感受器兴奋温度降低冷感受器兴奋感受器在敏感温度下放电