《人体生理学复习资料》11能量代谢与体温课件

第七章 能量代谢和体温 北京大学医学部生理学与病生理学系 徐明江 生理楼318 Energy Obesity Disease Diabetes Hypertention Stroke CVD 能量代谢Energy metabolism 新陈代谢 物质代谢 能量代谢 合成代谢 分解代谢 能量代谢：体内物质代谢伴随能量的释放、 转移、贮存和利用 机体能量的来源 能量的转移和利用 能量平衡 能量的来源 糖: 主要的供能物质。 有氧氧化，1 mol 38 mol ATP 无氧酵解，1 mol 2 mol ATP 大脑，有氧氧化，易低血糖休克 脂肪: 20%体重，主要的能量储存物质，以甘油三酯 形 式存在，分解为脂肪酸和甘油，并释放能量，约为糖的2 倍。 蛋白质: 构成组织的原料，仅在长期极度消耗时供能。 能量转移和利用 食物中蕴藏的能量最终在线粒体转化成ATP ATP是体内能量的直接提供者 磷酸肌酸是ATP的储存库 摄入消耗 负平衡 摄入 消耗 摄入 消耗 正平衡 能量平衡 原理能量守恒定律 食物化学能热能对外做功 单位时间内产热量能量代谢率 kJ/(m2*h) 直接测热法 间接测热法 能量代谢测定的原理与方法 直接测热法 间接测热法 食物的卡价、氧热价和呼吸商 食物的热价： 1 克食物在体内完全氧化 或在体外燃烧时释放的热量 (概数) 食物的氧热价：某种营养物质被氧化时， 每消耗一升氧所产生的热量 呼吸商（RQ）：某种营养物质在体内氧化时，一定时间 内CO2产生量与O2耗量的比值 糖：1 ； 脂肪：0.71；蛋白质：0.80 非蛋白呼吸商： 由糖和脂肪混合氧化时 CO2 产生量与O2耗量的比值 糖：C6H12O66 O26 CO26 H2O RQ 6 mol CO2 6 mol O2 1.0= = = 脂肪：C57H104O680 O257 CO252 H2O RQ 57 mol CO2 80 mol O2 0.71= = = 蛋白质 RQ 0.80 = 三大营养物质的RQ 影响能量代谢的因素 肌肉活动：影响最显著 精神活动：紧张，激动 食物的特殊动力学效应： 蛋白质：30% 脂肪和糖：4-6% 环境温度：20 oC -30 oC最稳定 过高： 生化反应 过低：寒战，骨骼肌张力 代谢率 1. 肌肉运动最明显的因素 影响能量代谢的因素 2. 精神紧张活动 精神活动中可忽略中枢神经系统代谢增加的产热 精神过度紧张，烦恼、恐惧、焦虑等，产热量明显增 加，无意识的肌紧张，激素释放增加 影响能量代谢的因素 3. 食物的特殊动力效应 进食后1h延续到6-7h，机体虽然处于安静状态，但产热量比进 食前高，即吃进的食物使机体产热量增加的作用 蛋白质（增加30），糖、脂肪（4-6），混合食 物（10）维持体温 机制不清 影响能量代谢的因素 4. 环境温度 20-30C，最稳定 30C，代谢，体内化学反应加速，呼吸 、循环功能增强 影响能量代谢的因素 基础代谢 基础代谢：基础状态下的能量代谢 基础状态： 清醒、安静、不受肌肉活动、 精神紧张、食物及环境温度的影响 基础代谢率：单位时间的基础代谢 基础代谢率的生理变动： 男性 女性； 幼年 成年 基础代谢率测定的临床意义： 甲状腺机能亢进 甲状腺机能低下 BMR测定 产热量20.202氧耗量 表示法：绝对数值kJ/（m2h） 相对数值超出或低于正常值的百 分比 正常相差10-15 体表面积 作为衡量标准 衡量标准 影响基础代谢率的因素 1. 性别、年龄因素； 男性女性，幼年成年老年 2. 疾病状态甲状腺疾病； 甲状腺机能亢进，BMR，25-80； 甲状腺机能低下， BMR，20-40； 肾上腺皮质、脑垂体疾病； 发热，1C13 病理性饥饿， BMR 体温及其调节 体温（body temperature ） 体表温度：皮肤、皮下组织和 肌肉 体核温度：心、肺和腹腔脏器 生理学所说体温： 机体深部 平均温度（右心房血液温度） 直肠：36.9 - 37.9 oC 口腔：36.7 - 37.7 oC 腋窝：36.0 - 37.4 oC 体温及其生理变动 体温的生理变动 昼夜变化： 清晨2-6 点： 最低 下午1-6点： 最高 性别：女性比男性高0.3 oC, 月经周期的影响 年龄：新生儿调节能力差，老人低 肌肉活动：代谢 体温 其他因素：药物：麻醉药品 精神、情绪、环境、进食 体温的正常变化 1. 昼夜波动生物节律 2. 性别 3. 年龄 新生儿调节能量弱，老年人基础代谢率低 4. 肌肉活动 5. 其他因素：麻醉，情绪变化，进食等 体热平衡 产热器官 产 热 内脏、骨骼肌、脑 安静肝脏 活动肌肉 产热方式 基础代谢 食物特殊动力效应 肌肉活动（收缩、寒战） 内分泌激素（甲状腺激素、肾上腺素） 产 热 产 热 产热形式 寒战产热：寒冷下丘脑第三脑室战栗运动中心 肌紧张骨骼肌不随意节律性收缩，伸肌和屈肌同时收缩 非寒战产热：代谢产热，通过升高代谢率 新生儿不能战栗, 靠棕色脂肪产热；棕色脂肪线粒体氧化磷 酸化脱偶联，因此不合成ATP, 只产热；成人棕色脂肪低。 寒冷刺激产热的调节 1. 战栗 即刻调节 2.交感神经 快速调节，释放肾上腺素，分解脂肪，皮肤血管 收缩 3. 体液调节 略慢， 释放甲状腺激素，增加代谢 线粒体呼吸链及产热机制 The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 37 (2005) 24782503 UCP： uncoupling protein 散 热 散热器官皮肤 散热方式辐射、传 导、对流、蒸发、 呼吸、排尿、排便 散 热 皮肤是主要散热器官：血液循环和热传导 散热方式 辐射 60%，以热射线(红外线)散热，辐射测温 传导 3%， 直接散热给较冷物体；肥胖者怕热是 因为脂肪阻挡机体深部热量向皮肤传导 对流 15%，机体通过空气流动传导散热 蒸发 20%， 蒸发散热 环境温度为21C时辐射、传导、对流（70）， 蒸发（27） 环境温度体表温度蒸发是唯一的散热途径 不感蒸发：体液中水分直接渗透出皮肤和呼吸道粘膜 与汗腺活动无关，1000ml/d，皮肤600-800ml/d 发汗（可感蒸发）：汗腺分泌汗液的活动 汗腺细胞主动分泌的过程，受环境温度、湿度、着装、机体活动 程度影响，反射性活动 发汗速度受劳动强度、环境温度、空气湿度、风速影响 精神性发汗，掌心、跖、腋窝 在高温环境下，发汗是最有效的体温调节途径 汗液内的离子和水的重吸收与发汗程度有关 轻度发汗 汗液流经导管的速度很慢，绝大部分Na+, Cl-和水 被重吸收，汗液中K+,尿素，乳酸浓度很高。 高度发汗 分泌快，重吸收少； Na+, Cl-浓度是血浆中的一半 ，但丢失仍可观。 长期高度发汗4-6周后， 低的血钠浓度刺激醛固酮分泌增加， 使Na+, Cl-重吸收增加，丢失减少。 热喘呼吸 ： 动物汗腺少。剧烈运动，热喘呼吸中枢，快速浅呼 吸，通过呼吸道和口腔水分蒸发散热 发 汗 v 皮肤血流量的调节：微动脉网、静脉丛、动-静 脉 吻合支 炎热： 交感神经 皮肤血流 散热 寒冷： 交感神经 皮肤血流 散热 v 发汗的调节： 小汗腺活动与体温调节有关： ACh 精神性发汗与体温调节无关 散热的调节 体温调节 自主性体温调节 通过体温调节中枢的活动，控制产热和散热，维 持体温。 下丘脑控制下，通过增减皮肤血流、发汗、寒战 等生理反应，维持产热散热动态平衡，恒定体温 行为性体温调节 人体有意识的通过改变行为活动而调节产热和散热。 在不同温度环境采取不同姿势和行为，恒定体温 以前者为基础，对前者的补充，是有意识的 温度感受器 外周温度感受器 皮肤、粘膜、内脏、肌肉中对温度变化敏感的游离神经末梢 热感受器 冷感受器（数量是热感受器的4-10倍） 中枢温度感受器 脊髓、延髓、脑干网状结构及下丘脑中的神经元 视前区-下丘脑前部（PO/AH） 热敏神经元 冷敏神经元 中枢温度敏感神经元 热敏神经元 温度升高时放电频率增多 冷敏神经元 温度降低时放电频率增多 体温调节中枢 下丘脑 PO/AH 热敏神经元兴奋散热中枢活动增强 产热中枢活动减弱 冷敏神经元兴奋产热中枢活动增强 散热中枢活动减弱 传出路径和效应器 行为性体温调节 内分泌激素 调定点学说 PO/AH 调定点（如为37C） 37C：冷敏、热敏神经元活动平衡 37C：冷敏神经元放电，热敏神经元放电 散热反应 37C：热敏神经元放电，冷敏神经元放电 产热反应 体温的重调定点 细菌感染，致热原作用于PO/AH，热敏神经元 抑制，冷敏神经元放电 ，调定点上调（如39C ），发热伴恶寒战栗，在新的调定点水平进行 体温调节 体温的调节反应 产热反应 战栗产热：骨骼肌发生的不随意的节律性收缩，屈肌和伸肌