第六章能量代谢与体温张绪恕

第六章能量代谢与体温张绪恕第1页，共51页，2023年，2月20日，星期一本章要求掌握：1.影响能量代谢的主要因素2.机体产热和散热的原理3.维持体温相对恒定的机制熟悉：1.基础代谢和基础代谢率的概念了解： 1.能量代谢测定的原理和测定方法2.体温的生理变异和测定方法第2页，共51页，2023年，2月20日，星期一新陈代谢物质代谢能量代谢合成代谢：吸能反应（储能）分解代谢：放能反应（放能）能量释放能量转移能量贮存能量利用生命的基本特征之一能量代谢:在物质代谢过程中所伴随着的能量的释放、转移、贮存和利用的过程，称为能量代谢（energyetabolism）第3页，共51页，2023年，2月20日，星期一一、机体能量的来源与利用（一）能量来源1.ATP的生成与作用

食物中的糖、脂肪、蛋白质分子结构中的碳氢键断裂，释放出能量。ATP的合成与分解是体内能量转化和利用的关键环节。

ATP既是体内直接供能物质，又是体内的储能物质。第4页，共51页，2023年，2月20日，星期一

磷酸肌酸是体内ATP的储存库第5页，共51页，2023年，2月20日，星期一（1）糖（carbohydrate)：70﹪血糖，供能，ATP●食物中的糖葡萄糖肌糖原，肝糖原，贮存脂肪，蛋白质

消化吸收●葡萄糖转化成ATP供能的途径

1葡萄糖CO2+H2O+

38molATP

脑组织1葡萄糖乳酸+2molATP

应急，红细胞氧充足氧化

缺氧2.三大营养物质的能量转化

无氧酵解●脑组织所需能量完全来源于糖的有氧氧化。●当机体缺氧和血糖水平过低时，均可导致脑功能障碍，甚至出现低血糖性休克。第6页，共51页，2023年，2月20日，星期一（2）脂肪：次之(30％)

脂肪消化甘油脂肪酸吸收类脂质：细胞构成脂肪:分解甘油:脂肪酸：β-氧化酮体：肝酮血症体重指数＝体重（Kg）身高2（m）●为机体主要的贮能物质。●是机体短期饥饿时的主要供能物质●供能方式:有氧氧化●特点:释放能量多，为同等重量糖的二倍。第7页，共51页，2023年，2月20日，星期一蛋白质消化氨基酸吸收组织蛋白

（3）蛋白质(protein)●一般用作构成细胞成分以实现组织的自我更新，及合成酶和激素等生物活性物质，不做为供能物质。●很少(长期饥饿或极度消耗时，才成为主要能量来源)。第8页，共51页，2023年，2月20日，星期一50%转化为热能，其余以化学能形式贮存于ATP中。

最终除骨骼肌运动时所完成的机械功外，都转变为热能。（二）能量的利用第9页，共51页，2023年，2月20日，星期一(三）能量代谢的测定方法

1.直接测热法（directcalorimetry):将机体安置在一种呼吸热量中，直接测定受试者在安静状态下，一定时间内发散出来的总热量的方法。主要用于研究肥胖和内分泌系统障碍等。

第10页，共51页，2023年，2月20日，星期一2.间接测热法

（1)间接测热法原理：是利用“定比定律”，测算出受试者在一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少，再计算出它们所释放出的热量。C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+Q只要测得机体单位时间的耗O2量和CO2产生量，便可计算出产热量，从而计算出能量代谢率。第11页，共51页，2023年，2月20日，星期一三、影响能量代谢的主要因素（一）肌肉活动

对能量代谢的影响最为显著，运动或劳动的强度消耗的能量。表7-3劳动和运动时的能量代谢率───────────────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17.50打篮球24.22踢足球24.98持重机枪跃进42.39───────────────第12页，共51页，2023年，2月20日，星期一（二）精神活动精神紧张、情绪激动→能量代谢①激动时→骨骼肌的紧张性→能量代谢②交感神经兴奋→儿茶酚胺释放→能量代谢率但精神处于紧张状态(烦躁、恐惧、情绪激动等)时，由于会导致无意识的肌肉紧张性增强、交感神经兴奋及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。人在平静地思考问题时，能量代谢受到的影响不大，其产热量一般不超过4%。第13页，共51页，2023年，2月20日，星期一

(三)食物的特殊动力效应

人在进食后一段时间内(从进食后1h开始,持续7～8h),即使同样处于安静状态,但产热量却比进食前有所增加，食物能使机体产生“额外”热量的现象称为食物的特殊动力效应。蛋白质：30％糖和脂肪：4～6％混合食物：10％。其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝脏处理蛋白分解产物或糖原合成有关。第14页，共51页，2023年，2月20日，星期一(四)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。

2.环境温度超过30℃，能量代谢率增加。

3.当环境温度低于20℃时，随着温度的不断下降，机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，同时增加能量代谢率。第15页，共51页，2023年，2月20日，星期一四、基础代谢（basalmetabolism)(一)概念

1.基础代谢：机体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢。

基础状态的条件如下：。

①清晨空腹，即禁食12～14h，前一天应清淡、不要太饱的饮食，以排除食物特殊动力效应的影响。②平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响。③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。其能量消耗只用于维持心跳、呼吸等维持生命所必需的基本生理活动。

2.基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢。第16页，共51页，2023年，2月20日，星期一

如何比较不同个体的能量代谢率差异？研究表明：基础代谢率、肺活量、肾小球滤过率、心输出量、主动脉和气管的横截面积都与体表面积呈比例关系，而与机体体重相关性不明显。（二）能量代谢率的衡量标准1.体表面积（m2）=0.0061×身高（cm）+0.0128×体重（kg）－0.1529，2.体表面积测算图：第17页，共51页，2023年，2月20日，星期一(三)BMR的测定和正常值

1.BMR的测定:(通常采用简易法计算BMR）即：

BMR=(脉率+脉压)-1112.BMR正常值：＝±10％～±15％＞±20％→可能是病态第18页，共51页，2023年，2月20日，星期一（四）BMR的正常水平及其异常变化基础代谢率与年龄、性别及身材大小有关：一般男子BMR比女子高，幼年比成年高，年龄越大，BMR值越低。同一个体BMR值较稳定。BMR值正常与否判定：将所测值与表7－4对应正常平均值比较，相差在10％～15％之内，均属正常。第19页，共51页，2023年，2月20日，星期一

BMR测定的临床意义：有助于诊断某些疾病

★甲低：BMR比正常低40％～20％

★甲亢：BMR比正常高25%～80%

★BMR：发热、糖尿病、红细胞增多症、白血病、肾上腺皮质功能亢进、有呼吸困难的心脏病等。

★BMR：肾病综合征、病理性饥饿、垂体性肥胖等。

第20页，共51页，2023年，2月20日，星期一第二节体温及其调节一、体温人和高等动物机体的温度。表层温度：机体表层部分（皮肤、皮下组织、肌肉）的温度，不稳定，差异大。手、足温度低，易长冻疮。

皮肤温与局部血流量有关。

核心温度：机体核心部分（心、肺、脑、腹腔内脏等处）的温度。较高，稳定，差异小。

第21页，共51页，2023年，2月20日，星期一临床上所说的体温是指机体核心部分的平均温度，即体心温度。意义：体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活动正常进行的必需条件。

T＜22℃→心跳停止；T＞43℃→酶变性而死亡;T=27℃→低温麻醉。第22页，共51页，2023年，2月20日，星期一

1.表层温度（shelltemperature）：数值低，不稳定，各部差异大;

（一）表层温度和核心温度第23页，共51页，2023年，2月20日，星期一（1）直肠温度正常值：36.9～37.9℃；测量时应将肛表插入直肠6cm以上。（2）口腔温度正常值：36.7～37.7℃；婴幼儿和行为不能自控的人不能采用。（3）腋窝温度正常值：36.0～37.4℃；临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意夹紧体温计和测量时间（约需10min）。

2.核心温度（coretemperature

）：数值高，稳定，各部差异小。第24页，共51页，2023年，2月20日，星期一（二）体温的正常变动

1.昼夜变化:人的体温在一昼夜中呈现周期性波动，称为体温的昼夜节律。清晨2:00～6:00最低；午后1:00～6:00最高

2.性别的影响:女子比男子高0.3℃，女子基础体温随月经周期而变动。第25页，共51页，2023年，2月20日，星期一3.年龄的影响：新生儿体温＞成年人＞老年人

4.肌肉活动的影响：肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加，测温时应避免其影响。5.其它：如前述影响能量代谢的诸因素（情绪激动、精神紧张、进食）等，都会影响体温。全身麻醉时，会因抑制体温调节中枢和扩张血管的作用及骨骼肌松弛，使体温降低。第26页，共51页，2023年，2月20日，星期一二、机体的产热与散热

第27页，共51页，2023年，2月20日，星期一(一)产热过程

1.主要的产热器官安静状态，主要产热器官是内脏（尤其肝脏，其次是脑）。活动状态,主要产热器官是骨骼肌。

第28页，共51页，2023年，2月20日，星期一

2.产热的形式

（1）寒战产热（shiveringthermogenesis）：

在寒冷环境中骨骼肌发生不随意的节律性收缩。

特点：屈肌和伸肌同时收缩，不做外功，而产热量很高（代谢率增加4~5倍），维持机体在寒冷环境中的体热平衡。

第29页，共51页，2023年，2月20日，星期一（2）非寒战产热

(代谢产热)是一种通过提高组织代谢率来增加产热的形式。寒冷刺激加强了机体棕色脂肪组织的产热过程，棕色脂肪组织代谢产热量约占非寒战产热总量的70%。体内棕色脂肪组织在不同年龄含量不同，婴幼儿含量大于成年人；新生儿不能发生寒战，非寒战产热对新生儿在寒冷环境中维持体温有重要意义。第30页，共51页，2023年，2月20日，星期一机体在寒冷环境几周后↓甲状腺↓T3、T4↑↓代谢率↑(增加20%～30%)↓产热量↑特点：作用缓慢，维持时间长。寒冷刺激时↓交感-肾上腺髓质↓NE、E↑↓产热量↑特点：作用迅速↑，维持时间短。3.产热活动的调节（1）体液调节（2）神经调节第31页，共51页，2023年，2月20日，星期一

(二)散热过程

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、粪散热方式百分数（％）辐射传导对流皮肤水分蒸发呼吸尿、粪702721第32页，共51页，2023年，2月20日，星期一

当环境温度﹤皮肤温度时，机体通过辐射、传导和对流等方式进行散热。

当环境温度≥皮肤温度时，蒸发将成为机体惟一有效散热形式。

2.散热方式第33页，共51页，2023年，2月20日，星期一

（1）辐射散热(60%)：指人体以热射线形式将体热传给外界较冷物质的一种散热方式。皮肤与环境的温度差辐射散热量的多少取决于

机体的有效辐射面积第34页，共51页，2023年，2月20日，星期一

传导散热量取决于

与皮肤接触物体的温度差与皮肤接触面积的大小与皮肤接触物体的导热性能水的导热性好，因此临床上常利用冷水袋或冰袋为高热患者降温。脂肪的导热性差，因而肥胖者炎热的天气易出汗。

（2）传导散热：指体热直接传给与机体相接触的温度较低物体的一种散热方式。第35页，共51页，2023年，2月20日，星期一（3）对流散热：指通过气体流动进行热量交换的一种散热方式。对流散热是传导散热的一种特殊形式。皮肤与环境的温度差风速棉毛衣物保暖对流散热量主要取决于机体的有效辐射面积第36页，共51页，2023年，2月20日，星期一当环境温度≥皮肤温度时，蒸发是唯一的散热途径。（4）蒸发散热：（分不感蒸发和可感蒸发）

指水分从体表汽化时吸收热量而散发体热的一种散热方式。皮肤:600～800ml/d呼吸:200～400ml/d1L/d不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约1000ml/日。∴临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。

第37页，共51页，2023年，2月20日，星期一

2)发汗（可感蒸发）：汗腺主动分泌汗液的过程。

人在安静状态下，当环境温度达到30℃左右时，便开始发汗；如果空气湿度大、衣着又多时，气温达25℃便可发汗；机体活动时，由于产热量↑，虽然环境温度低于20℃亦可发汗。炎热的气候，短时间内发汗量可达1.5L/h。第38页，共51页，2023年，2月20日，星期一①汗液水分：＞99％∵汗液流经汗腺排出管的起始部时，有一部分NaCl可被重吸收，从而使最终排出的汗液成为低渗。∴机体大量出汗可造成高渗性脱水，要补充大量的水份和适量的ＮaCl。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第39页，共51页，2023年，2月20日，星期一温热性发汗精神性发汗发汗中枢下丘脑的发汗中枢下丘脑的发汗中枢汗腺全身绝大部分汗腺分泌(手掌、足跖除外）手掌、足跖、前额和腋窝等部位汗腺神经支配交感胆碱能神经纤维支配肾上腺素能神经纤维支配刺激因素温热刺激引起发汗情绪激动或精神紧张引起发汗主要功能参与体温调节与体温调节无关意义加强散热，对体温调节有重要作用。与体温调节无关，可能与湿润手掌和足跖，增加摩擦力有关存在形式两种形式混合存在，不是截然分开的两种形式混合存在，不是截然分开的②发汗的调节第40页，共51页，2023年，2月20日，星期一辐射散热传导散热对流散热蒸发散热定义机体以发射红外线的形式将体热传给外界较冷的物体机体将热量传给与其直接接触的较冷的物体体热传导给与皮肤接触的冷空气的散热方式机体利用体表水分的蒸发而散失体热的方式散热条件皮温﹥环境温度皮温﹥环境温度皮温﹥环境温度皮温﹥环境温度为不感蒸发皮温﹤环境温度为可感蒸发散热面积有影响有影响有影响有影响环境温度有影响有影响有影响有影响环境湿度------有影响有影响风速------有影响有影响生理特点安静状态下的主要散热方式肥胖者传导散热量少散热量受风速影响极大高温环境中唯一有效的散热方式第41页，共51页，2023年，2月20日，星期一●炎热环境：交感神经紧张性皮肤小动脉舒张动-静脉吻合支开放皮肤血流量

皮肤温度温度差散热。此时皮肤的作用如同一个“散热片”。

3.循环系统在散热中的作用●寒冷环境：交感神经紧张性皮肤血管收缩血流量散热。

此时在皮下脂肪层的协同作用下，皮肤的作用如同一个“隔热板”。第42页，共51页，2023年，2月20日，星期一

行为性体温调节（automaticthermoregulation）

类型 自主性体温调节（behavioralthermoregulation）

1.自主性体温调节：是在下丘脑体温调节中枢的控制下，通过增减皮肤血流量、发汗、战栗等生理调节反应，来维持机体产热和散热过程的动态平衡，使体温保持相对恒定的调节方式。

2.行为性体温调节：机体在不同的温度环境中采取的姿势和发生的行为，特别是人为了保温或降温所采取的措施，称为行为性体温调节。后者以前者为基础，是对前者的补充。三、体温调节第43页，共51页，2023年，2月20日，星期一体温调节：产热和散热相对平衡行为性体温调节自主性体温调节：在下丘脑体温调节中枢第44页，共51页，2023年，2月20日，星期一(一)温度感受器

1.外周温度感受器（1）分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。（2）类型：热感受器和冷感受器（冷多于热）（3）作用：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。

皮温≈30℃时→冷觉感受器（+）→冷觉皮温≈35℃时→热觉感受器（+）→热觉

第45页，共51页，2023年，2月20日，星期一（1）概念:位于中枢神经系统内对温度变化敏感的神经元。（2）分布：脊髓、脑干网状结构、下丘脑

２.中枢温度感受器（3）分类：热敏神经元（30%）和冷敏神经元（10%）血温↑→热敏神经元冲动发放频率↑；血温↓→冷敏神经元冲动发放频率↑。第46页，共51页，2023年，2月20日，星期一实验证明：局部脑温变动0.1℃加温PO/AH→PO/AH的热敏N元+→散热反应↑、产热反应↓冷却PO/AH→PO/AH的冷敏N元+→散热反应↓、产热反应↑

说明：PO/AH中的某些温度敏感神经元能感受局部脑温的变化。第47页，共51页，2023年，2月20日，星期一

(二)体温调节中枢