生理学第七版第七章能量代谢与体温PPT课件

第七章能量代谢与体温 教学大纲 掌握能量代谢的概念及其影响因素基础代谢率的概念 表示方法及临床意义 体温调节的基本过程熟悉食物的热价 氧热价和呼吸商的定义和临床应用的简便方法体温的概念 体温的正常值及生理波动机体的产热与散热过程了解机体能量的来源 能量的转移和利用间接测热法的原理 目的要求 第一节能量代谢 能量代谢 生理学中将生物体内物质代谢过程中伴随发生的能量的释放 转移 储存和利用成为能量代谢 energymetabolism 机体能量的来源和利用能量代谢的测定影响能量代谢的主要因素基础代谢 机体能量的来源 磷酸腺苷 adenosinetriphosphate ATP 的生成与作用三磷酸腺苷 ATP为体内直接的供能物质 又是体内能量储存的重要形式 为高能化合物 可释放一个高能磷酸键产生AMP磷酸肌酸 creatinephosphate CP 高能化合物 主要存在于肌肉组织和脑中 可传递高能磷酸键给AMP产生ATP 为体内ATP的储存库三大营养物质的能量转化 三大营养物质的能量转化 能量的利用 50 以上用于转化为热能 主要用于维持体温 小部分通过呼出气 排泄物被带出体外 其余部分以化学能形式储存于ATP等高能化合物的高能磷酸键中供机体完成各种生理功能 能量平衡 定义 人体的能量平衡指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡 临床简易判断指标 反映全身性超重和肥胖 我国体重指数24为超重界限 28为肥胖界限 b腰围和腰臀围比 反映体内脂肪总量和脂肪分布情况 能量代谢的测定 能量代谢率 energymetabolismrate 指单位时间内所消耗的能量 与能量代谢测定有关的几个概念 1 食物的热价 thermalequivalentoffood a定义 1g某种食物氧化时所释放的能量 焦耳 J 为计量单位生物热价 体内氧化释放时的能量b分类物理热价 体外燃烧时释放的能量c蛋白质生物热价小于物理热价 能量代谢的测定 与能量代谢测定有关的几个概念 1 食物的热价 thermalequivalentoffood 2 食物的氧热价 thermalequivalentofoxygen a定义 某种食物氧化时消耗ILO2所产生的热量 b意义 表示某种物质氧化时的耗氧量和产热量之间的关系3 呼吸商 respiratoryquotient RQ a定义 一定时间内机体呼出CO2量与吸入的O2量的比值b意义 反映机体中三大营养物质氧化分解的比例c正常人呼吸商 接近0 85糖尿病患者呼吸商 主要靠脂肪代谢功能 接近0 71长期饥饿的人 主要来自自身蛋白质的分解 接近0 80 能量代谢的测定方法 直接侧热法 directcalorimetry 间接侧热法 indirectcalorimetry 双标记水法 DLW 可在受试者自由活动时进行 用同位素标记法检测结果较为精确 但是由于测试费用高 所需时间较长 测定仪器检测技术的限制 所以不多 直接侧热法 受试者居于一个特殊隔热小房间内 收集受试者安静状态下在一定时间内发散的总热量 装置结构复杂 操作繁琐 应用受到很大限制 一般应用于科学研究 间接侧热法 原理 根据化学反应中反应物和产物的量之间呈一定比例的关系 即定比定律 就可知道体内的糖 脂肪和蛋白质氧化分解时的耗氧量和CO2产生量以及释放的热量都有一定的比例 步骤 1 计算氧化蛋白质食物的产热量 需测定尿氮排放量 2 计算氧化非蛋白食物的产热量 需测定总耗氧量和总的CO2产生量 3 计算出总产热量 影响能量代谢的主要因素 肌肉活动肌肉活动对与能量代谢的影响最为显著 机体任何轻微的运动即可提高代谢率 机体耗氧量的增加和肌肉活动的强度呈正比关系精神活动食物的特殊动力效应特殊动力效应 specificdynamiceffect 进食能刺激机体额外消耗能量的作用 其中三大营养物质中蛋白质最显著 可能主要与肝脏处理氨基酸或合成糖原过程有关 环境温度 肌肉活动 精神活动 安静状态下脑组织耗氧量比肌肉组织高20倍 但在不同精神活动状态下 睡眠与精神活动活跃 脑组织的能量代谢率却变化不大 但当人处于紧张状态时 如烦恼 恐惧或强烈情绪激动时 能量代谢率显著增高 这是由于随之出现的无意识的肌紧张 以及交感神经兴奋 甲状腺激素 肾上腺激素等刺激代谢的激素释放增多所致 环境温度 基础代谢 基础代谢 basalmetabolism 基础状态下的能量代谢基础代谢率 basalmetabolismrate BMR 基础状态下单位时间内的能量代谢基础状态 人体处在清醒而又非常安静 不受肌肉活动 精神紧张 食物及环境温度等因素影响时的状态能量代谢率的高低与体重不成比例关系 而是与体表面积成正比 因此能量代谢率常以单位时间内每平方米体表面积的产热量为单位 即用kJ m2 h 来表示 体表面积的测算 体表面积计算用stevenson公式 体表面积 m2 0 0061 身高 cm 0 0128 体重 kg 0 1529直接在体表面积测算图上读取 体表面积测算图 具体做法为在图中分别找出受试者的身高体重 这两点的连线与体表面积标尺交点的读数 就是受试者的体表面积 基础代谢率 基础代谢率随性别 年龄的不同而有差异 当其他情况相同时 男性的基础代谢率平均值比同年龄组的女性高 儿童比成人高 年龄越大 代谢率越低 基础代谢率临床意义 甲状腺激素疾病时 基础代谢率会有明显变化 甲亢增高 另外 糖尿病 红细胞增多症 白血病以及伴有呼吸困难的心脏病和发热时 基础代谢率都会增高 基础代谢率临床意义 第二节体温和调节 核心温度 coretemperature 机体核心部分的温度表层温度 shelltemperature 机体表层部分的温度体温 bodytemperature 机体核心部分的平均温度根据体温是否恒定 可将生物分为恒温动物与变温动物 表层温度 机体表层的温度低于核心温度 而且由表层向深部存在着比较明显的温度梯度 皮肤温度与局部血流量之间有密切的关系 核心温度 核心温度相对稳定 各部位之间的温度差异很小 机体深部血液温度可代表内脏器官温度的平均值 体温的正常变动 体温的昼夜变化 体温在一昼夜之间的波动 清晨低 午后高 由生物节律所决定 性别的影响 女性体温平均比男性高0 3 女性的体温会随月经周期变动 年龄的影响 儿童青少年体温高 老年人体温低肌肉活动的影响 肌肉活动可让体温升高 其他因素 情绪激动 精神紧张 进食等情况 女性体温随生理周期的变化 机体的产热与散热 主要产热器官体内的热量是由三大营养物质在组织细胞中进行分解代谢时产生的 其中对体温影响较大的主要产热器官是肝和骨骼肌 几种组织器官在不同状态下的产热量 产热的形式 通常 机体产热量大部分来自全身各组织器官的基础代谢 其中内脏器官和脑组织的产热量约占基础代谢产热量的70 主要由两种方式寒战产热 机体在寒冷环境下骨骼肌发生不随意的节律性收缩 此时肌肉收缩不做外功 能量全部转化为热量 代谢率也可随之增加 有利于维持机体在寒冷环境中体热平衡非寒战产热 通过提高组织代谢率来增加产热的形式 非寒战产热最强的组织为棕色脂肪组织 在人类棕色脂肪组织只存在在新生儿内 产热活动的调节 体液调节 甲状腺激素 肾上腺素 去甲肾上腺素 生长激素神经调节 寒冷刺激可使位于下丘脑后部的寒战中枢兴奋 散热过程 散热的部位人体主要散热器管为皮肤 小部分体热随呼出气 尿 粪等排泄物排出体外散热的形式辐射放热 thermalradiation 人体以热射线的形式将体热传给外界较冷物质的一种散热方式 约有60 的热量是通过辐射方式发散的 散热过程 散热的形式传导散热 thermalconduction 机体的热量直接传给与之接触的温度较低物体的一种散热方式 临床上应用于利用冰帽冰袋等给高热患者降温对流散热 thermalconvection 通过气体流动进行热量交换的一种散热方式 取决于皮肤与周围环境之间的温度差和机体有效散热面积外 受风速的影响也较大 散热过程 散热的形式蒸发散热 evaporation 水分从体表汽化时吸收能量而散发体热的一种方式 分为不感蒸发和发汗两种形式1 不感蒸发 insensibleperspiration 体液的水分从皮肤和黏膜 主要是呼吸道黏膜 表面不断渗出而被汽化的形式 这种方式不易被察觉 且与汗腺活动无关 狗的不感蒸发为热喘呼吸 panting 2 发汗 sweating 可感蒸发 sensibleevaporation 循环系统在散热的作用 迂回通路 动脉吻合支 交感神经紧张性活动 发汗 汗腺主动分泌汗液的过程 通过汗液蒸发可有效带走大量体热 汗腺的分泌功能以躯干和四肢最强汗液的性质 水分约占99 固体成分约占1 汗液不是简单的血浆滤出物 而是汗腺细胞的主动分泌物 汗液是低渗溶液 高渗性脱水 由于机体大量发汗造成的缺水发汗的主要形式 发汗的主要形式 体温调节 人体通过自主性体温调节 autonomicthermoregulation 和行为性体温调节 behavioralthermoregulation 共同维持体温的恒定 自主性体温调节 在体温调节中枢的控制下 通过增减皮肤的血液量 发汗或寒战等生理调节反应 维持产热和散热平衡 使体温保持相对稳定的水平行为性体温调节 有意识的调节体热平衡的活动 即通过在不同环境中采取的姿势和发生的行为来调节体热的平衡 自主性体温调节 温度感受器 外周温度感受器 peripheralthermoreceptor 存在于皮肤 黏膜和内脏表面的对温度变化敏感的游离神经末梢 温度感受器在皮肤中呈点状分布 冷感受器比热感受器多 皮肤的温度感受器对温度的变化速率更为敏感 中枢温度感受器 centralthermoreceptor 存在于中枢神经系统内的对温度变化敏感的神经元 在视前区 下丘脑前部 preoptic anteriorhypothalamusarea PO AH 热敏神经元居多 而在脑干网状结构和下丘脑的弓状核 则冷敏神经元居多 体温调节中枢 体温调节中枢的部位 PO AH是体温调节中枢整合机构的中心部位 体温调定点学说 a大致内容 PO AH可通过某种机制决定体温调定点 setpoint 根据实际体温与体温调定点的差距来决定产热和散热 从而达到体热平衡 b发热 fever 当机体在病理或生理状态下因为某种原因使体温调定点向高温侧移动 属于调节性体温升高 是体温调节活动的结果 C非调节性活动 由于环境温度过高而引起机体中暑时 也可出现体温升高 但是在这种情况并非因为体温调节中枢调定点的上移 而是由于体温调节中枢本身的功能障碍所致 体温调定点学说 问题与讨论 机体的精神性发汗对于机体的意义何在 与体温调节无关 可能与湿润手掌和足跖 增加摩擦力有关 2 若精神性发汗过于强烈 则会引起多汗症 问题与讨论 人体内的能量绝大多数是经过糖代谢产生的 人肝脏以及肌肉中的糖原被转化为单糖后进入三羧酸循环 经过一系列复杂的生化过程后 单糖被转变为水和二氧化碳 在这过程中 AMP在由激酶参与的步骤中结合一个磷酸生成ATP 同时产生的还有GTP 也是一种含有高能磷酸键的物质 而脂肪作为能力储备物质 在释放其能量时需要先经过脂代谢的过程 脂代谢主要是经过氧化作用产生辅酶A 辅酶A同样也是进入三羧酸循环参与代谢 说糖是能源物质主要