丰南能量代谢.ppt

能量代谢和体温,主讲教师张伟,第七章,合成代谢：结构简单物质复杂物质即外界摄取物质合成、转化自身物质（吸收能量）分解代谢：复杂物质分解简单（释放能量）能量供机体应用产物排出体外,主要讲授内容一、能量代谢1.食物的能量转换能量的来源与去路2.能量代谢的测定3.影响能量代谢的主要因素4.基础代谢二、体温及其调节1.体温2.机体的产热与散热3.体温调节,第一节能量代谢物质代谢过程中所伴随的能量的释放、转移、贮存和利用的过程称为能量代谢（energymetabolism）,一、机体能量的来源和去路糖（70%）,ATP,蛋白质,脂肪,热能（50%),+O2,CO2+H2O,能量,33.47kJ,C,Cp,ADPpi,各种生理活动,电能机械能渗透能热能,储存,能,三种供能物质比较表,糖,剧烈运动骨骼肌耗氧增加,循环、呼吸逐渐加强,骨骼肌相对缺氧,氧债,Dependon：CP和无氧酵解,成熟红细胞：无氧酵解供能脑组织：100-150g/d，有氧氧化为主,缺氧,低血糖,头晕、抽搐、昏迷,脂肪,脂肪：10day2month肝糖原：only24hafterhungry,脂肪,甘油,脂肪酸,磷酸化、脱氢,入糖途径或以糖储存,辅酶A、氧化,乙酰辅酶A,入糖途径,蛋白质,肠道吸收,自身蛋白分解,重新合成蛋白,细胞成分,激素/酶,长期不能进食、体力极度消耗供能,供能不是主要功能,一、能量的利用,能量,ATP,热能,肌肉收缩,细胞生物电,小肠、肾小管的物质转运,腺体分泌,热能,热能主要用来维持体温，不能转化为其他形式的能量、不做功，由体表、呼吸道、排泄物带出体外。,能量平衡,机体摄入能量和消耗能量之间的平衡。,基础代谢,食物特殊动力效应,运动消耗,其他,负平衡,正平衡,衡量指标,体重指数：体重（Kg）/身高2（m）反映全身性超重和肥胖：24超重，28肥胖腰围，腰臀围：脂肪总量和脂肪分布,二、能量代谢的测定法定能量计量单位焦耳（Joule，J）或千焦耳（kiloJoule，kJ）卡和焦耳之间换算是1cal=4.187J,能量代谢测定原理,能量守恒：forexample：物体高空落下食物化学能=热能+外功能量代谢率：单位时间内每m2体表面积所消耗的能量测定方法：,各种食物中C、H、O比例不同，消耗1L氧气，产生热量不同。,体表面积可根据身高、体重应用公式进行推算体表面积（m2）0.0061身高（cm）0.0128体重（kg）0.1529,O2,CO2,H2O,1.直接测热法（directcalorimetry）,特点：装置复杂，主要用于研究肥胖和内分泌系统障碍等,2.间接测热法（indirectcalorimetry）测定受试者一定时间内O2消耗量、CO2产生量及尿氮排出量，然后根据有关数据计算出一定时间内产热量,理论依据化学反应的定比定律如氧化1mol葡萄糖C6H12O6+6026CO2+6H20+H食物在氧化分解时，O2的消耗量及CO2产生量与热能释放间有一定比例关系,计算步骤测出一定时间内的耗O2量、CO2产生量及尿氮排出量根据尿氮含量算出蛋白氧化量和产热量计算NPRQ计算非蛋白食物的产热量计算总产热量=（蛋白+非蛋白）产热量,（3）据NPRQ氧热价计算非蛋白产热量NPRQ=0.86时的氧热价为20.40kJ/L非蛋白产热量=328.75L20.40kJ/L=6706.5kJ（4）24h产热量(受试者24h能量代谢率）=1350kJ+6706.5kJ=8056.5kJ,简化测量方法,临床和劳动卫生工作实践中A忽略蛋白质，测一定时间内耗O2和产CO2,B仅测定一定时间耗氧量，国人基础状态NPRQ=0.82（统计学）此时氧热价为20.20KJ/L,3.耗氧量与CO2产量的测定方法及临床应用（1）闭合式测定法动物实验临床采用肺量计测量耗氧量,原理,随着呼吸过程，描笔逐渐下降，根据描笔下降的距离和容积的换算系数，算出耗O2量。根据实验前后CO2吸收剂的重量改变，算出CO2产生量,（2）开放式测定法（气体分析法）在机体呼吸空气的条件下测定耗氧量和CO2产生量方法：吸入空气，收集一定时间的呼出气，计算呼出气量，分析O2和CO2比例，根据吸入气与呼出气中O2和CO2百分比差数，计算该时间内O2耗量和CO2产生量,并算出混合呼吸商,（3）双标记水法,2H2O和H218O原理：一定时间内，间断采尿，测2H和18O的代谢率，因2H参与H2O的生成，而18O既参与H2O的生成又参与CO2的生成。根据其差值可算出CO2产生量根据食物组成推算出呼吸商优点：可在受试者自由状态下进行。,三、影响能量代谢的因素,（一）肌肉活动代谢对能量代谢的影响最为显著。肌肉活动强度与耗氧量呈正比，中等强度活动是安静时代谢量的23倍。能量代谢率可作为劳动或运动时肌肉活动强度的指标,脑组织血流量大，耗氧量大，代谢水平高，约为肌肉安静时耗氧量的20倍但脑组织在睡眠和精神状态活跃的情况下，葡萄糖的代谢率基本没有差异。,机制：与消化系统对营养物质加工处理时做功的能量消耗无关，与肝脏处理氨基酸或合成糖原有关。故为病人配餐时，应考虑这部分能量消耗，给予相应能量补充；但对久病初愈者应甚补蛋白，以免加重胃肠负担,四、基础代谢,基础代谢（basalmetabolism):人体在基础状态下的能量代谢。基础代谢率(basalmetabolicrate,BMR):基础状态下单位时间内的能量代谢。,1、基础状态（1）安静：测前静卧半小时以上（2）清醒、无思维及精神活动（3）空腹：进食1214h后（4）室温：2025C（5）无肌肉活动及精神紧张,基础状态下的能量消耗主要用来维持呼吸、循环。BMR是清醒时的最低能量代谢水平熟睡时熟睡时,2、基础代谢率的衡量标准,基础代谢率以每小时，每平方米体表面积的产热量为单位。kJ/m2h与体重无比例关系，与体表面积成正比。,体表面积计算方法：,公式,Stevenson算式：,体表面积=0.0061x身高+0.0128x体重-0.1529,3BMR计算方法及正常范围,一般将RQ设为0.82，对应氧热价为20.19kJ/L，因此，只需测出一定时间内耗氧量和体表面积，即可算得BMR正常值范围：10%15%以内为正常。超过20%时，可能是病理变化。,相对数值表示,BMR,=,实际值,-,正常值,正常值,100%,正常值为10-15，差值超过20时，考虑病理状态,我国人正常的BMR的平均值（kJ/m2.h）,4、BMR的临床意义,特别是诊断甲状腺疾病的重要辅助方法。,甲状腺机能低下（粘液性水肿）,BMR低于正常值2040%,甲状腺机能亢进（甲状腺肿瘤）,BMR高于正常值2580%,第二节体温及其调节（TemperatureandRegulation),一、体温,体温,表层温度,深部温度,恒温动物深部温度相对稳定变温动物深部温度随环境变化一般所说的体温指机体深部的平均温度,（一）表层温度和深部温度1.表层体温（体壳shelltemperature)机体外壳温度，其值低于深部温度影响因素：环境温度和衣着等。生理意义：在散热活动中起重要作用2.深部体温(体核coretemperature)特点：相对稳定（37左右）、有差异意义：是机体新陈代谢和维持正常的生命活动的必要条件,正常人体体温,（三）表层温度和核心温度,随环境温度的变化，比例发生改变寒冷环境：核心温度分布区域减小，集中在头部和胸腹内脏。炎热环境：核心温度分布区域增大，可扩展至四肢,表层温度,皮温：机体最外层的温度特点：体表各部位温差大，四肢末梢温度最低，越靠近躯干、头部，温度越高意义：皮温与局部血流有关，临床可作为外周血管疾病的诊断指标forexample：excitingofnervoussystem,在较冷环境中，体核温度分布较小（集中在头和胸腹），且体表和体核间存在明显温差。在炎热环境中，体核温度可扩散到四肢,核心温度,特点：相对稳定，各部之间差异很小。肝脑肾、胰腺、十二指肠直肠Thewayofmeasuring口腔：舌下，food，gas，children，直肠：insert6cm腋窝：5-10min，dry,核心温度,食管中央温度=右心房温度，用于实验研究鼓膜温度=下丘脑温度，代表脑部温度，用于生理学实验和临床。,（二）、体温的正常生理变动,1、昼夜变化,清晨2-6时体温最低，午后1-6时体温最高体内生物钟（biologicalclock)控制，与肌肉活动及耗氧量等无关下丘脑的视交叉上核（suprachiasmaticucleus）是生物节律的控制中心,2.性别女子男子平均约0.3可能与女性皮下脂肪较多、散热较少有关，因皮下脂肪导热性只有其他组织的三分之一女子基础体温：晨醒后起床前测定,3、年龄：新生儿（早产儿）：体温调节能力差儿童、青少年体温高老年人:BMR低，T低,4、肌肉活动,5、其他因素：,麻醉药、情绪活动精神紧张进食,二、机体产热与散热（体热平衡）（一）产热1.主要产热器官安静状态：内脏（尤其是肝脏）运动或劳动：主要是骨骼肌新生儿：棕色脂肪组织,2.产热形式for：基础代谢产热、骨骼肌运动产热、食物特殊动力效应、寒战和非寒战产热内脏和脑组织产热基础代谢产热=70%,2.产热形式(1)战栗产热（shiveringthermogenesis）寒战是骨骼肌不随意的节律性收缩（9-11次/min)特点：屈肌和伸肌同时收缩，不作功，产热量高，代谢率增加4-5倍意义：增加产热量,通常在寒冷环境中，机体在发生战栗（产热）之前出现寒冷性肌紧张或称战栗前肌紧张（代谢率有所增加）战栗产热意义：最大程度的增加产热量,(2)非战栗产热：（代谢产热）（non-shiveringthermogenesis),主要棕色脂肪组织（brownfattissure，BFT)产热，约占非战栗产热的70%。BFT细胞含丰富的线粒体，具有很高的代谢潜力（UCP蛋白）BFT分布于腹股沟、肩胛下区及颈部大血管周围，只存在于新生儿体内。,非战栗产热是机体在寒冷环境中组织代谢率普遍增强的结果,3.产热活动的调节(1)体液调节甲状腺激素：是最重要因素，寒冷代谢率可增加2030（慢、持续长）Adr、NE及生长素刺激产热(快、短）,神经调节,(2)神经调节交感-肾上腺髓质系统活动增强，产热增加寒冷下丘脑脊髓前角运动神经元寒战寒冷下丘脑腺垂体甲状腺甲状腺激素,寒冷刺激,感觉传入系统,高位中枢,交感神经系统,