能量代谢和体温PPT课件.ppt

第七章能量代谢和体温,第一节能量代谢,同化作用（合成代谢）-耗能新陈代谢物质代谢能量代谢异化作用（分解代谢）-放能生物体内物质代谢中伴随着的能量的释放、转移和利用，称为能量代谢,能量代谢的内容涉及：1、机体能利用的能源物质-收入的多少2、所摄入能量的释放、转移和利用-花销有多大3、测量能量代谢的方法和原理4、影响能量代谢的因素以及基础代谢,一、机体能量的来源与利用,（一）糖机体的主要能量来源(50-70%).人体所需能量的70%以上是由食物中的糖类物质提供的，它的消化分解产物葡萄糖被吸收入血液后，可直接供细胞应用，也可以肝糖原和肌糖原的形式贮存在肝脏和肌肉中.肝糖原维持血糖水平的相对稳定。脑组织所需能量则完全来源于糖的有氧氧化。缺氧和血糖水平过低，均可导致意识障碍、昏迷以及抽搐。肌糖原是骨骼肌随时可以动用的能量储备，用来满足骨骼肌紧急情况下的需要。利用形式:葡萄糖.供能途径:有氧氧化和无氧酵解。（脑只有有氧氧化，红细胞只有无氧酵解）,（二）脂肪,人体内重要的供能物质，又是能源物质贮存的主要形式。消耗的能量有40%左右是由脂肪提供的利用形式:甘油和脂肪酸供能途径:直接氧化或转化为糖而提供能量。,（三）蛋白质,蛋白质（氨基酸）是次要的供能物质，只有在优先供能的糖和脂肪缺乏时，才通过糖异生和生成酮体（生酮作用）参与能量代谢。如:长期不能进食或体力极度消耗,能量的转移,体内的糖、脂肪或蛋白质在氧化分解过程中，生成代谢终产物H2O、CO2和尿素等，同时释放出蕴藏的化学能，其中约有50%以上直接转变为热能，维持体温；其余不足50%的化学能是用于做功的“自由能”。“自由能”被二磷酸腺苷（ADP）获取，用于合成三磷酸腺苷（ATP），能量被转移到了ATP的高能磷酸键上。,能量的转移,ATP是机体的贮能形式和各种生理活动的直接供能形式，ATP分解时释放的能量，可用于离子泵跨细胞膜转运离子；用于神经纤维传导兴奋；合成各种组织物质；使肌肉发生收缩运动，以完成人们的日常工作、学习、劳动等。当机体氧化释放的能量过剩时，ATP也能将能量转移给肌酸，生成磷酸肌酸，作为暂时的贮存能量形式；当机体需要大量消耗ATP时，磷酸肌酸所贮存的能量再转移到ADP分子上，生成ATP供能。,(二)能量去路能源物质释放的能量有50%转化为热能，其余以自由能形式贮存于三磷酸腺苷ATP中。除骨骼肌运动时所完成的机械外功，其余的自由能最终也转变为热能。,食物的能量转化,三磷酸腺苷的合成与分解是体内能量转化和利用的关键环节,ATP,二、能量代谢的测定(一)能量代谢测定的基本原理机体的能量代谢也遵循“能量守恒定律”：即在安静不作外功时，机体物质代谢过程中所释放的能量全部转化为热能。因此，测定机体在单位时间内发散的总热量或所消耗的食物量，可测算出整个机体在单位时间内能量代谢的量，即能量代谢率。,二、能量代谢的测定,.能量守衡：食物的化学能=热能+外功热储备能量代谢=热能+外功+热储备,(一)与能量代谢测定有关的几个概念,食物的热价caloricvalue1克营养物质在体内氧化（或在体外燃烧）时所释放的热量。分为：物理热价指食物在体外燃烧时释放的热量。生物热价指食物在体内经过生物氧化所产生的热量。物质的产热量=该物质的克数该物质的热价,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）。,（2）食物的氧热价,某种食物氧化时消耗1升氧所产生的能量称为该种食物的氧热价。物质的产热量=该物质的氧热价该物质的耗氧量,（3）呼吸商(RQ),指一定时间内机体呼出的CO2的量与吸入的O2量的比值，称为呼吸商。,呼吸商意义：可以比较精确的反映体内营养物质氧化的比例。用呼吸商估计人体在某一段时间内氧化营养物质的种类和量.人一般进混合食物时呼吸商为0.85.由于各种食物在体内氧化时的耗O2量、CO2产生量的不同，故各种食物的氧热价不同。根据RQ可估计某一段时间内机体氧化各种食物的比例：RQ1.0氧化糖；RQ0.70氧化脂肪RQ0.82一般饮食；RQ0.80或1.0长期饥饿,非蛋白呼吸商(NPRQ):指一定时间内，机体氧化非蛋白食物时的CO2产生量与耗O2量的比值。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,分解蛋白产生CO2量=NP6.250.76(L),分解蛋白耗O2量=NP6.250.94(L),6.25=每产生1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g0.76(L)=每氧化1g蛋白的产生CO2量0.94(L)=每氧化1g蛋白的耗O2量,（二）能量测定的原理和方法,1.直接测热法directcalorimetry利用特殊的测量装置直接测量整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。用于研究肥胖和内分泌障碍。设备复杂，操作繁琐，应用受限。现已极少应用。,2、间接测热法indirectcalorimetry,原理依据：糖、脂肪和蛋白质在体内氧化分解过程中，所消耗的O2量、CO2产生量与产热量之间存在着一定的比例关系。间接测热法是根据这种比例关系，先测量出机体在一定时间内的耗O2量、CO2产生量，以此来计算人体的产热量和能量代谢率。C6H12O6+6O26CO2+6H2O+38ATP,测定耗O2量和CO2产生量的方法有两种。1闭合式测定法，通过使用代谢率测定器测定出受试者在单位时间内的耗O2量和CO2产生量。2开放式测定法（气体分析法），此方法是机体在呼吸空气的条件下测定耗O2量和CO2产量，适用于测定活动时的能量代谢率。,求机体一定时间内的产热量（1）测出氧耗量和CO2产生量及尿氮排出量后，计算一定时间内蛋白质分解量=尿氮量6.25（2）求非蛋白呼吸商（3）查表，根据非蛋白呼吸商计算糖和脂肪代谢的产热量（4）计算24小时产热量,3、能量代谢率的简易测算方法,（1）测定单位时间的耗O2量和产生CO2量，计算呼吸商（2）查出相应的氧热价（3）计算单位时间的产热量，即能量代谢率。产热量=氧热价（kJ/L）耗O2量（L）,某人24小时的耗氧量为400L，CO2产量为340L。24小时尿氮排出量为12g，请计算其24小时能量代谢值。(1)蛋白质代谢氧化量126.25g75g产热量1875g1350KJ耗氧量0.9575g71.25LCO2产量0.7675g57L(2)非蛋白代谢耗氧量40071.25328.75CO2产量34057283LNPRQ=283/328.750.86（3）查表72非蛋白物质产热量为328.7520.406706.5KJ(4)总产热量为6706.513508056.5KJ,三、影响能量代谢的主要因素,(一)肌肉活动肌肉活动对能量代谢的影响最大。全身剧烈活动时，短时间内其总产热量比安静时高出数十倍。,劳动或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,(二)精神活动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%。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。,(三)食物的特殊动力效应人进食后一段时间内(从进食后1h开始,持续78h),即使同样处于安静状态,但产热量却比进食前有所增加，这些“额外”热量是由进食引起的。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。各种营养物质的食物特殊动力效应不同，进食蛋白质时产热量增加30，混合性食物增加10，糖和脂肪增加46。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时的额外能量消耗有关。,(四)环境温度人体安静时的能量代谢,在2030的环境中较为稳定。环境温度超过30，人体内的生物化学反应速度加快，人体的呼吸功能、循环功能加强等使能量代谢率增加。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。,四、基础代谢,基础代谢率(BMR)：指单位体表面积下，单位时间内的基础代谢。,基础代谢：基础状态下，即清晨、清醒、静卧，前夜睡眠良好，测定时无精神紧张；测定前至少禁食12小时；室温保持在20-25；这种状态下单位时间内的能量代谢。,基础代谢率的测定及其正常值,基础代谢率通常以简化计算法测定。把基础状态下的混合性膳食非蛋白呼吸商定为0.82，非蛋白混合性营养物质的氧热价为20.19kJ/L。只要测出受试者单位时间（一般为6分钟）内的耗O2量，就可以算出每小时的产热量。基础代谢率是以每小时、每平方米体表面积的产热量表示，其单位是kJ/（h）。,什么在计算时要除以体表面积？实验发现，人的心输出量、肺活量、肾小球滤过率、产热量与体表面积大小成正比。无论身材高大或瘦小的人，其每平方米体表面积的产热量都比较接近，除以体表面积后，在不同个体之间可以进行能量代谢率的比较，能区别出不同个体的能量代谢是否正常。,人体表面积推算:公式0.0061身高（cm)0.0128体重(kg)0.1529,体表面积还可以依据下图，将受试者的身高与体重数据作一连线，从连线与体表面积线的交点直接查出：,判断标准：正常20%才有可能是病理性的正常变化：年龄幼老性别男女病理性变化：BMR发热、甲亢、糖尿病、红细胞增多症、白血病等BMR甲低、Addison病、肾病、垂体性肥胖、病理性饥饿,第二节体温,概念：指身体深部的平均温度，即体核温度。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。体温过高、过低都会影响酶的活性，导致生理功能的障碍，甚至造成死亡。如：,T22心跳停止；T43酶变性而死亡;T=27低温麻醉。,一、人体正常体温及生理变动（一）正常体温1.肛温：正常为36.937.9。2.口温：正常为36.737.7。3.腋温：正常为36.037.4。肛温比较接近机体深部的温度，但由于测试不便，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）。另外，科研中还常用食管温度（=体核温度）、鼓膜温度（=下丘脑温度）。,（二）体温的生理变动1.昼夜节律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。这种现象被认为与体内的生物钟有关。一般是清晨26h时最低，下午16h最高，波动幅度一般不超过1。长期夜间工作的人，上述周期性变化可以发生颠倒。,2.性别差异春期后女子的体温平均比男子高0.3，而且基础体温（指基础状态下的体温）随月经周期发生规律性变化。从月经期到排卵日之前体温较低，排卵日最低（约1度），排卵后体温立即上升，并且维持在较高水平，直到下次月经期前。排卵后的体温升高可能与孕激素及其代谢产物有关。临床上通过测定女性月经周期中基础体温的变化，有助于了解有无排卵及排卵的日期。,3.年龄差异新生儿体温成年人老年人。体温随着年龄的增长有逐渐降低的趋势（与代谢率降低逐渐有关），大约每增长10岁，体温约降低0.05。1416岁的青年人体温与成年人相近。新生儿（特别是早产儿）由于体温调节机构尚未发育完善、老年人由于调节能力差，易受环境温度的影响。,4.其他肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加，可使体温暂时升高12。所以测体温时，要先让受试者安静一段时间，小儿应防止其哭闹。情绪激动、精神紧张、进食等情况，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，所以全麻时应注意保温。,二、机体的产热和散热人体正常体温的维持，是在体温调节机构的协调和控制下，产热和散热过程达到动态平衡的结果。,(一)产热1.主要产热器官：安静状态，主要产热器官是内脏（尤其肝脏，其次是脑）。肝血液的温度比主动脉血液的温度约高0.6左右，内脏器官的产热量约占全身产热量的56%。,活动状态,主要产热器官是骨骼肌。其产热量可达到人体产热量的90%。骨骼肌产生热量的潜力很大，剧烈运动时，人体产热量可比安静时提高40多倍。战栗是骨骼肌发生的不随意的节律性收缩，基本不做功，但能最大程度地产生热量。此外，环境温度、进食、精神紧张等能够影响能量代谢的因素，也都可影响机体的产热量。,2.机体的产热形式,非战栗产热：又称代谢产热，机体所有的组织器官都能进行代谢产热。但以褐色脂肪组织的产热量最大（约占70%）。,战栗产热：骨骼肌不随意的节律性收缩，节律为9-11次/分。其特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但产热量很高。,3.产热活动的调节,机体在寒冷环境几周后甲状腺T3、T4代谢率(增加45倍)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。,人体的散热,散热的主要途径有：皮肤、呼吸道、消化道、泌尿道散热等。其中最重要的途径是皮肤散热。,(二)散热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,2.散热方式：当外界气温低于人体表层温度时，人体主要通过辐射、传导和对流方式散热，其散热量约占总量70。当外界温度接近或高于皮肤温度时，机体的散热是依靠蒸发方式散热。机体散热方式有以下几种:,辐射散热：指体热以热射线形式传给温度较低的周围环境中的散热方式。辐射散热量的多少取决于在高温环境中作业（如舰船、炼钢人员）,因环境温度高于皮肤温度，机体不仅不能辐射散热，反而会吸收周围的热量，故易发生中暑。,机体的有效辐射面积,皮肤与环境的温度差,环境温度较低以及人体处于安静状态时，此方式散热量约占人体总散热量的60%。,传导散热：指体热直接传给与机体相接触的低温物体的散热方式。传导散热量取决于水的导热性好，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。,与皮肤接触物体的温差,与皮肤接触面积的大小,与皮肤接触物体的导热性,对流散热：指体热凭借空气流动交换热量的散热方式。对流散热是传导散热的一种特殊形式。对流散热量主要取决于衣服覆盖于体表，不易实现对流；棉、毛纤维间的空气不易流动，因此增加衣着可以保温御寒。若在较密闭的高温环境中（如船舱内）或闷热气候，因空气对流差，易发生中暑。,气温,风速,蒸发散热：（分不感蒸发和可感蒸发）指体液的水分在皮肤和粘膜表面由液态转化为气态，同时带走大量热量的散热方式。每1.0水蒸发可带走热量2.44KJ。当气温体温时，蒸发是唯一的散热途径,影响蒸发散热的因素主要有环境温度、湿度和风速。高温、高湿度和低风速时，不易蒸发；反之，容易蒸发。体蒸发散热分为不感蒸发和发汗两种形式。,不感蒸发：又称不显汗。指体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未聚成明显水滴前蒸发掉的散热形式。它与汗腺分泌无关，不易被人觉察。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,肺占1/3）。所以，临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。,发汗：又称可感蒸发。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。发汗散热是通过汗液蒸发吸收体表热量实现的，若将汗液擦掉则不能起到蒸发散热的效果；汗腺缺乏(如烧伤病人)或汗腺分泌障碍者，在热环境中就可导致体温升高危及生命。,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，由于水分的丢失比盐的丢失多，可造成高渗性脱水，要补充大量的水份和适量的aCl。,水分：99,固体：,大部分为NaCl,其余为KCl、尿素、乳酸等,无葡萄糖和蛋白质,2.汗液属低渗液体。,3.散热的调节：皮肤循环的调节：机体通过交感N调控着皮肤血管的口径，以改变其血流量，改变皮肤温度，从而影响辐射、对流和传导散热量。发汗的调节：发汗是反射性调节。因为支配汗腺的神经纤维的不同，所以发汗分为：,散热的调控,人体主要通过皮肤血流量的调节和发汗来调控散热。当皮肤温度高于环境温度时，主要通过辐射、传导和对流方式散热，散热量大小主要取决于皮肤与外界环境之间的温度差。在寒冷环境中，交感神经活动增强，皮肤小动脉收缩，血流量减少，皮肤与环境之间的温差减小，散热量下降。而在炎热环境下，交感神经活动减弱，皮肤小动脉舒张，动静脉吻合支大量开放，血流量增加，皮肤温度升高，散热量增多。当环境温度高于皮肤温度时，辐射、传导和对流方式散热效果甚微，主要依靠发汗散热来调节体温。在一定范围内，发汗量随着气温的升高而增多。,三、体温调节,自主性体温调节,行为性体温调节,维持人体体温的相对稳定，有赖于自主性体温调节和行为性体温调节的共同参与，使人体的产热和散热过程处于动态平衡。,自主性体温调节是根据体内外环境温热性剌激信息的变动，在体温调节中枢控制下，通过改变皮肤血流量、汗腺活动、战栗等反应，使人体的产热量和散热量保持平衡，从而维持体温相对稳定的过程。,行为性体温调节是指人通过改变自身的姿势和行为来保暖或增加散热的过程。如在寒冷环境下增加衣服来保温的行为；在炎热环境中减少衣服来增加散热等，它是自主性体温调节的补充。,三、体温调节(一)温度感受器1.外周温度感受器分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。类型：温觉感受器和冷觉感受器皮温30时冷觉感受器+冷觉皮温3