《能量和代谢》PPT课件.ppt

生 理 学,PHYSIOLOGY,蔡文杰,第七章 能量代谢和体温,第一节 能量代谢 一、食物的能量转化 二、能量代谢的测定 三、影响能量代谢的主要因素 四、基础代谢 第二节 体温及其调节 一、体温 二、机体的产热与散热 三、体温调节,第一节 能量代谢,概念：物质代谢过程中所伴随着的能量的贮存、释放、转移和利用,能量代谢,一、食物的能量转化,ATP的合成与分解是体内能量转化和利用的关键环节 ATP既是储能物质，又是直接的供能物质 ATP ADP + Pi + 能量 磷酸肌酸(CP)是ATP的贮存库 CP + ADP ATP + C,几种主要营养物质的能量转化,糖-提供70以上的能量需求 有氧氧化 1葡萄糖(C6H12O6 ) +6O26CO2+6H2O+38ATP 1mol葡萄糖产生 38mol ATP 无氧酵解 1葡萄糖 2乳酸 +2H2O+2ATP 1mol葡萄糖产生 2mol ATP,几种主要营养物质的能量转化,糖,血糖 3.9 6.2 mmol / L,食物中糖 肝糖原 甘油、乳酸,氧化产能 合成糖原 转变为脂肪等非糖物质,尿 糖,几种主要营养物质的能量转化,脂肪 体内主要的储能形式 可迅速分解供能 蛋白质 主要作为细胞的成分和生物活性物质（酶、激素等） 在某些特殊情况下（如长期不进食）分解供能,肥胖,体重指数(BMI)= 体重(kg)/身高(m2) 中国体重指数诊断建议 2024 正常范围 24 BMI 27 超重 27 肥胖,运动中能源物质的动员,运动开始时机体首先利用ATP、CP 葡萄糖发生糖酵解和有氧氧化 持续运动，脂肪供能。运动30分钟左右时，供能效率达最大,二、能量代谢的测定,几个基本概念 食物的热价 食物的氧热价 呼吸商,几个基本概念,食物的热价 定义：1g食物氧化时所释放的热量。KJ/g 生物热价 物理热价 糖的生物热价为17.15kJ 脂肪的生物热价为 39.75kJ 蛋白质的生物热价为17.15kJ 蛋白质的生物热价物理热价,几个基本概念,食物的氧热价 定义：某种营养物质氧化时，消耗1升O2所产生的热量。kJ/L 意义：测一定时间的耗氧量，计算出能量代谢率（产热量） 糖的氧热价为20.66kJ 脂肪的氧热价为19.58kJ 蛋白质的氧热价为18.93kJ,几个基本概念,呼吸商 定义： RQ = VCO2 / VO2 糖=1，脂肪= 0.71, 蛋白质= 0.8，混合食物 0.85 意义：估计某段时间内机体利用能量的主要来源 非蛋白呼吸商（NPRQ）,能量代谢的测定原理和方法,能量守恒定律：机体所利用的化学能热能+外功,能量代谢率体表面积，单位：kJ/(m2h),直接测热法,被测者置于一特殊的检测环境，收集一定时间内发散的总热量，换算成能量代谢率 研究肥胖和内分泌系统障碍,间接测热法,理论依据：定比定律（盖斯定律） C6H12O6+6O26CO2+6H2O+H 测定耗氧量和二氧化碳产量 计算产热量,具体步骤,测定耗O2量(X)、CO2产量(Y)、尿氮排出量(Z) 计算蛋白质代谢： 蛋白质氧化量 Z6.25 蛋白质产热量 Z6.2518（生物热价） 蛋白质耗氧量 Z6.250.95 蛋白质CO2产量 Z6.250.76,具体步骤,计算非蛋白质代谢： 非蛋白耗氧量X-Z6.250.95 非蛋白CO2产量 Y-Z6.250.76 NPRQ (Y-Z6.250.76)/(X-Z6.250.95) (M) 非蛋白氧热价：根据M，查表7-2，得到N 非蛋白产热量 (X-Z6.250.95) N 总产热量蛋白质产热量非蛋白产热量,简化方法,测定耗O2量(X) 根据混合呼吸商(0.82)查表7-2，其对应的氧热价20.19 产热量= 20.19 X 误差 2%,耗氧量与CO2产量的测定方法,闭和式测定法 平静状态下 测定闭合装置（代谢率测定器）中O2的减少量、钠石灰重量的增加量（CO2产量 ）,耗氧量与CO2产量的测定方法,开放式测定法（气体分析法） 活动时 采集呼出气，测定呼出气量(A)、呼出气中VO2%(X%)、VCO2%(Y%) 与吸入气（空气）中VO2% (21%) 和VCO2% (0.04%) 容积百分比进行比较 耗氧量A(21%-X%) CO2产量A(Y%-0.04%),影响能量代谢的主要因素,肌肉活动 精神活动 食物的特殊动力效应 环境温度,肌肉活动,肌肉活动能量代谢 机体耗氧量的增加肌肉活动的强度 剧烈运动或劳动时，产热量 1020倍,精神活动,精神紧张（烦恼、恐惧或情绪激动） 肌紧张 代谢激素（如甲状腺激素）释放,产热量,食物的特殊动力效应,概念：进食之后的一段时间内，虽然处于安静状态，所产生的热量却比未进食时有所增加。食物的这种刺激机体产生额外能量消耗的作用称为 产生机制：消化系统在处理食物时做功的能量消耗（如肝脏处理蛋白质分解产物） iv 氨基酸，代谢率增加与口服相同 肝脏切除，该效应消失,食物的特殊动力效应,蛋白质最为显著，可达30%；糖和脂肪分别为6%和4%，混合性食物为10%左右。 在配餐时，应补充这部分额外的能量消耗 只能用于维持体温,环境温度,2030最稳定（肌肉松弛） T 30 能量代谢率 体内生化反应速度 ，发汗、呼吸和心血管活动,四、基础代谢,基础代谢和基础代谢率的概念 基础状态：清晨、清醒、静卧（无肌肉活动和精神紧张）、 空腹（至少禁食12小时） 、室温 2025 基础代谢：基础状态下的能量代谢 基础代谢率(BMR)：基础状态下单位时间内以及单位体表面积的能量代谢 。单位：KJ(m2h) BMR不是最低的（熟睡时更低）！,体表面积的计算,公式计算法 0.0061身高0.0128体重0.1529 体表面积测算图,基础代谢率的测定,简略法 测定耗O2量(X)、体表面积（B） 基础代谢率20. 19 X B,测定基础代谢率的临床意义,（实测值 正常平均值） 正常平均值100 生理变动：相差1015之内 性别差异：女男 年龄差异：年龄基础代谢率,病理状态,相差 20% 甲状腺功能低下 ，亢进 肾上腺皮质功能不全 发热时，体温每升高1，BMR将升高13%左右,病例分析,某女性，20岁，体表面积为1.5m2，在基础状态下测得1h的耗氧量为18L。试问该受试者基础代谢率是否正常？如果不正常，可能提示有什么疾病？ （1）用简化法计算： 1小时的产热量20.1918363.42kJ 基础代谢率363.421.5242.28kJ/(m2h) 查表7-4，正常值为146.5kJ /(m2h) (242.28146.5) 146.5100%65.38%20 （2）提示甲亢,第二节 体温及其调节,表层体温和深部体温 一般所说的体温是指机体深部的平均温度 表层温度：机体外壳(皮肤、皮下组织和肌肉等)的温度。不稳定，各部位之间的差异较大 深部温度：机体核心(心、肺、脑和腹腔内脏等)的温度。比表层温度高，相对稳定，各部位间有差异（代谢水平不同，肝脏最高），但较小 循环血液在体内传递热量，使机体深部器官的温度趋于一致,体温,常用直肠、口腔和腋窝温度来代表体温。 正常值： 直肠温度口腔温度(36.737.7?)腋窝温度,正常： 36.2 37.2 低热： 37.3 38.0 中热： 38 39 高热： 39 41 超高热：41 ,口腔温度的 临床诊断,体温的正常变动,昼夜变化 清晨26时最低，午后16时最高 受控于下丘脑视交叉上核的生物钟,体温的正常变动,性别的影响 女 男 0.3 女性：月周期节律，排卵后体温升高（孕激素分泌）,体温的正常变动,年龄的影响 新生儿体温调节很不完善，易受环境温度变化影响 老年人BMR低，体温偏低，调节能力差 其他因素的影响 肌肉活动代谢增强、产热量增加体温 情绪激动、精神紧张、进食等体温 麻醉药抑制体温调节中枢或影响温度感受器的传入；扩张皮肤血管，增加散热体温,皮肤温度和平均体温,体表各部位的皮肤温度差别较大，与局部血流量有密切的关系 影响皮肤血管舒缩的因素（如环境温度变化或精神紧张等）都能改变皮肤的温度 平均皮肤温度 Tmst 平均体温 Tmbt Tmbt =Tcore + (1-) Tmst 随环境温度变化而变化,机体的产热,主要产热器官肝脏和骨骼肌 安静时，肝脏产热量最大 运动时，骨骼肌的产热量明显增加,机体的产热,产热形式 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，产热量很高。 通常先出现寒冷性肌紧张 非战栗产热（代谢产热） 褐色脂肪组织的产热量最大（约占非战栗产热总量的70%）,产热活动的调节,体液调节: 甲状腺激素：寒冷环境，甲状腺激素分泌代谢率20%30%（作用缓慢而持久） 肾上腺素、去甲肾上腺素和生长激素：产热迅速增加、持续时间短,产热活动的调节,神经调节,寒冷刺激,交感神经 兴奋,肾上腺髓质 活动,Adr和NE 等激素释放,甲状腺激素 分泌,下丘脑释放 TRH,腺垂体释放 TSH,产热,散热过程,主要散热部位是皮肤 呼吸、排尿和排便也可散发小部分热量 散热的几种方式 辐射散热 传导散热 对流散热 蒸发散热,辐射散热,发射红外线的形式将体热传给外界 21时，约60%的热量通过辐射发散 皮肤与周围环境的温差、有效散热面积 辐射散热量 四肢表面积较大，在辐射散热中起重要作用 肤色影响对日光辐射中可见光和紫外线的反射及吸收 白皮肤：反射3045 黑皮肤：反射19%,传导散热,热量直接传给与机体接触的温度较低物体 深部热量传导到体表，再由皮肤传给接触的物体（如衣物等） 水的导热性能好，冰帽、冰袋 冬季高湿度，寒冷感觉,对流散热,通过气体进行热量交换 人体周围围绕着一薄层同皮肤接触的空气，热量传给这一层空气，由对流将体热发散到空间 风速越快，通过对流散失的热量越多 风冷效应,蒸发散热,通过体表水分的蒸发而散失体热 不感蒸发：1000ml/d 皮肤的水分蒸发又称不显汗 与汗腺的活动无关 肌肉活动或发热状态，不显汗 发汗 汗腺主动分泌汗液 安静状态下，30左右开始发汗 劳动或运动时，20以下也可出现发汗 环境温度、湿度发汗速度,汗液,低渗：99%水，1NaCl 汗腺细胞主动分泌，Na+和Cl-在醛固酮的作用下被重吸收 大量出汗易造成高渗性脱水,汗腺与汗腺活动的调节,发汗是反射性活动，下丘脑发汗中枢 汗腺主要接受交感胆碱能纤维支配 温热性发汗 温热刺激（环境温度升高）引起全身小汗腺分泌汗液 散热功能，参与体温调节 精神性发汗 精神紧张、情绪激动（交感兴奋） 手掌、足跖和前额等部位适当湿润，增加摩擦力导致动作更为精细 防御反应,循环系统在散热中的作用,散热量,炎热环境,寒冷时末梢血管扩张,局部防御性反应，防冻伤,皮肤温度 ,时间 min,10,20,30,0,10,20,80,三、体温调节,自主神经性体温调节 体温自身调节系统完成 下丘脑体温调节中枢控制产热器官以及散热机构的活动，使体温维持相对稳定,三、体温调节,行为性体温调节 机体在不同环境中采取的姿势和发生的行为，人增减衣着 有意识的或下意识的，对自主神经性体温调节反应的补充,代谢性产热： 基础代谢、体力活动 食物特殊动力效应 内分泌激素 反射性产热、保温： 寒战 皮肤血管收缩 行为性产热、保温： 增加衣着 饮食获得热量,产热,物理性散热： 辐射、传导与对流 不感蒸发 反射性散热： 发汗 皮肤血管舒张 行为性散热： 减少衣着 开冷气、吃冷饮,散热,37,温度感受器,外周温度感受器 存在于皮肤、粘膜和内脏中的游离神经末梢 冷感受器： 温度 （+）皮肤温度30， 28max 热感受器： 温度 （+）皮肤温度35， 43max 对温度变化速率更为