能量代谢第二学期课件

能量代谢与体温调节,Metabolism(新陈代谢）,降解代谢,合成代谢,Energymetabolism(能量代谢）,在物质代谢过程中所伴随的能量的释放、转移、贮存和利用称为能量代谢（energymetabolism）,Energysourcesandutilization(能量来源与利用）,Glucoseisthehumanbodyskeysourceforofenergy,Energystorage(能量存储）,Energyutilization(能量利用）,神经传导,合成代谢,物理活动,Energybalance(能量平衡）,机体摄入能量=消耗的能量,BMIasanindicatorforenergybalance,BMI24通常认为处于能量过剩的状态。腰围和臀围的脂肪囤积情况也可以反映是否处于能量平衡的状态。,Excessiveenergycausesobesityandotherdiseases,肥胖在全球范围内均属高发性疾病肥胖可以导致血脂紊乱，诱发心脏病肥胖还可以导致血糖代谢紊乱，诱导糖尿病的发生肥胖还可以导致代谢异常，造成高尿酸血症等疾病，造成肾脏功能的损伤。,能量代谢测定的原理,根据“能量守恒”定律机体释放的能量=热能+外功安静时，外功=0能量代谢率=机体单位时间内散发的总热量,食物的热价（thermalequivalentoffood）1克食物完全氧化时所释放出来的能量称为该种食物的热价。（单位:1kcal=4.187kJ）糖4.1kcal/g17.2kJ/g蛋白质4.3kcal/g18.0kJ/g脂肪9.0kacl/g39.8kJ/g,Importantconcepts,常见食物的热量,食物的氧热价（thermalequivalentofoxygen）某种营养物质在体内氧化时消耗一升氧所产生的能量称为该物质的氧热价。糖5.0kcal/L21.1KJ/L蛋白质4.5kcal/L18.9KJ/L脂肪4.7kcal/L19.6KJ/L,Importantconcepts,呼吸商（respiratoryquotient,RQ）一定时间内机体呼出CO2的量与吸入的O2消耗量的比值，称为呼吸。,Importantconcepts,呼吸商的值可以反映能量供给的来源，反映机体的生理代谢情况。,常见物质的呼吸商,三种营养物质氧化时的几种数据,营养物质糖蛋白质脂肪物理热价(kJ/g)17.223.439.8生物热价(kJ/g)17.218.039.8耗氧量(L/g)0.830.952.03CO2产量(L/g)0.830.761.43氧热价(kJ/L)21.118.919.6呼吸商(RQ)1.000.800.71,非蛋白呼吸商（non-proteinrespiratoryquotient,NPRQ）非蛋白呼吸商，只根据糖和脂肪按不同比例混合氧化时产生的二氧化碳量及耗氧量，所推算出的相应呼吸商，称非蛋白呼吸商。,Importantconcepts,非蛋白呼吸商和氧热价,非蛋白呼吸商,氧化的%,糖(%),脂肪(%),氧热价(kJ/L),0.7070.710.720.730.740.750.760.770.780.790.800.810.820.830.84,100.0098.995.291.688.084.480.877.273.770.166.663.159.756.252.8,0.001.104.758.4012.015.619.222.826.329.933.436.940.343.847.2,19.6119.6219.6719.7219.7819.8319.8819.9319.9820.0320.0920.1420.1920.2420.29,1、直接测热法直接测出人体在一定时间内发散的总热量，再换算成单位时间的能量代谢率。主要用于科学研究肥胖和内分泌系统障碍,能量测定的方法,能量代谢测定的原理,根据“能量守恒”定律机体释放的能量=热能+外功安静时，外功=0能量代谢率=机体单位时间内散发的总热量,2、间接测热法遵循定比定律，测量装置较简单C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+Q间接测热法依据定比关系，测出单位时间内氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各占多少，再算出该段时间内释放出的能量。,（1）测量具体步骤：测出机体单位时间内的耗O2量和CO2产生量,并测出尿氮排出量；计算出产热量，算出能量代谢率:产热量=20.18耗氧量（混合食物的RQ为0.82时氧热价为20.18）,根据尿氮含量,算出:蛋白质的氧化量蛋白质食物的产热量在总的耗氧量和CO2产量中扣除蛋白质氧化代谢的分额，再根据所剩的耗氧量和CO2产量计算出NPRQ,据表72查出该NPRQ所对应的氧热价，算出非蛋白食物的产热量;算出总产热量，即蛋白质食物产热量与非蛋白食物产热量之和。,举例：受试者在标准状态下24小时耗氧量：400L，CO2产生量：340L，尿氮量：12克，计算24小时的能量代谢。,步骤：A、求出蛋白质代谢的耗氧量、CO2产生量和产热量蛋白质氧化量=126.25=75g产热量=1875=1350kJ耗氧量=0.9575=71.25LCO2产生量=0.7675=57L,B、非蛋白代谢耗氧量=400L71.25L=328.75LCO2产生量=340L57L=283LNPRQ=283L328.75L=0.86C、计算非蛋白代谢的产热量NPRQ=0.86时，氧热价为20.41kJ/L非蛋白代谢的产热量=328.75L20.41kJ/L=6710kJD、计算24h产热量24h产热量=1350kJ+6710kJ=8060kJ,简便估算法,将呼吸商定为0.82，氧热价为20.20kJ/L。测出单位时间的耗O2量，即算出总24小时产热量。24小时产热量=20.19kJ耗氧量=20.19kJ400L/24h=8080kJ,(2)耗O2量与CO2产生量的测定方法1）开放式测定法（气体分析法）呼吸空气的条件下测定耗氧量和CO2产生量。收集受试者一定时间内的呼气量，分析呼出气中的O2与CO2容积百分比。已知空气中的O2与CO2容积百分比。求两者的差值，计算该时间内的耗氧量和CO2产生量。,2）闭合式测定法一般使用能量代谢率测定器械,3.双标记水法,受试者自由活动状态下进行，测定的氚（2H）和氧（18O）标记水2H2O、H218O一定时间内（10天）间断采集尿液，测定氚（2H）和氧（18O）代谢率氚（2H）参与水代谢氧（18O）水+CO2代谢,（一）肌肉活动对能量代谢的影响最大运动或劳动的强度消耗的能量能量代谢值可作为评价劳动强度的指标,影响能量代谢的因素,劳动或运动时的能量代谢值,肌肉活动形式平均产热量kJ/(m2.min),静卧休息出席会议擦窗洗衣物扫地打排球踢足球,2.733.408.309.8911.3717.5024.98,（二）精神活动1.精神紧张、情绪激动能量代谢2.骨骼肌的紧张性3.交感神经兴奋儿茶酚胺释放代谢率,三、食物的特殊动力效应进食后一段时间内（从进食后1h开始持续到7-8h），机体处于安静状态，产热量比进食前有所增加，食物这种使机体产生额外热量的作用，称为食物的特殊动力效应蛋白质：25-30糖和脂肪：4-5,（四）环境温度1.200C300C：稳定2.300C或300C代谢率逐渐增加，体内化学过程的反应速度增加，发汗、呼吸、循环机能增强200C代谢率开始增加，寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张度增加；,Basalmetabolism(基础代谢）T=27低温麻醉。,二、机体的产热和散热（一）产热过程1.主要产热器官：内脏器官、骨骼肌、脑安静时：内脏器官，特别是肝脏运动或劳动时：骨骼肌占90,2.机体的产热形式（1）战栗产热：寒冷性肌紧张(战栗前肌紧张)骨骼肌紧张性增强的基础上发生的不随意的节律性收缩(频率为10-20次/分)机制：冷感觉器传入神经战栗的初级运动中枢（下丘脑后部背外侧靠近第三脑室壁）脑干前角运动神经元传出神经战栗,特点：屈肌和伸肌同时收缩，不做外功，产热量增加很高，代谢率增加45倍意义：有利于维持机体在寒冷环境中的体热平衡。,（2）非战栗产热-又称代谢产热（能量代谢的多环节），细胞水平特点：褐色脂肪组织(brownfattissue)产热量占70%耗氧量多。新生儿不发生战栗部位：腹股沟、腋窝、肩胛下区、颈部大血管周围,3、产热活动的调节（1）体液调节*甲状腺激素：作用缓慢、持久*NA、NE、GH：作用迅速、时间短（2）神经调节：寒冷刺激交感神经兴奋肾上腺髓质活动肾上腺素、去甲肾上腺素释放产热,（二）散热过程人体主要散热部位是皮肤1、皮肤散热方式(1)辐射散热是机体以发射红外线的形式将热传给外界较冷物体的一种散热方式。*条件：体表温度高于环境温度*影响因素体表温度与环境温度差有效辐射面积,在环境温度为21时人体散热方式及其所占比例,(2)传导散热是指机体将热量直接传给与机体接触的温度较低的物体的一种散热方式。*影响因素：温度差接触面积导热性能临床应用：水的比热大，导热性能好，用冰帽、冰袋等给高热病人降温。,(3)对流散热指通过气体进行热量交换的一种散热方式。*影响因素：风速当环境温度升高到接近或等于皮肤温度时，蒸发便成了唯一有效的散热形式。,(4)蒸发散热通过水分从体表蒸发散热的一种方式。蒸发1g水散热2.43kJ环境温度超过体表温度时，唯一的散热方式。*影响因素：湿度大，不易散热风速大，散热快*蒸发散热：不感蒸发和出汗,1）不感蒸发：在低温环境中，皮肤和呼吸道水分渗出而被蒸发掉，这种水分蒸发不被觉察，称为不感蒸发。皮肤的水分蒸发又称为不显汗。特点：与汗腺的活动无关。,皮肤:0.6-0.8L/d呼吸:0.2-0.4L/d,1L/d,2）发汗：特点：是指汗腺主动分泌汗液的过程。通过汗液蒸发带走身体热量，可意识到的又称可感蒸发受环境温度和湿度的影响：寒冷或温暖情况：无汗液分泌或少量安静状态：环境温度300C时开始出汗，速度取决于参加活动汗腺数量和活动强度,影响因素：劳动强度、环境温度、湿度、风速劳动(气温200C)、气温出汗速度散热湿度衣着多蒸发困难(气温250C)出汗风速蒸发容易出汗,*中暑：指因高温环境或受到烈日的暴晒而引起的疾病。高温、高湿、小风速（或无风）环境辐射、传导、对流的散热停止，蒸发散热困难体热淤积中暑,2、汗液刚分泌出的汗液类似血浆(但不含血浆蛋白)成分：水分99大部分为NaCl、少量KCl固体成份尿素、氨、乳酸微量葡萄糖、氨基酸,吸收：汗液经导管时，醛固酮作用下吸收大部分的Na+和Cl-及相应的水分。少量分泌时吸收大，反之亦然。,3、汗腺与汗腺活动调节大汗腺:分布腋窝、阴部,开口于毛根附近小汗腺:分布全身皮肤手掌、足跖最多额、手背、四肢、躯干最少活动类型：温热性发汗:（小汗腺）由热刺激引起.作用:散热参与体温调节.精神性发汗:精神紧张引起,手掌,足趾和前额两种形式的发汗多混合存在,出汗及其调节：汗腺组成：单管腺分泌部导管部神经支配：交感神经胆碱能纤维发汗反射：皮肤温度感受器传入神经出汗中枢（下丘脑）传出神经汗腺出汗,分泌部,4.循环系统在散热中的作用辐射、传导和对流散热受温度差影响机体通过改变皮肤血管的舒缩状态来调节体热的散失量*炎热环境：交感神经紧张性皮肤小A舒张动-静脉吻合支开放皮肤血流量皮肤温度温度差散热皮肤血流量汗腺提供水分,*寒冷环境：交感N紧张性皮肤血管收缩血流量散热*环境适中：皮肤血管口径适中皮肤温度适中体热平衡,H、精神性出汗中枢在大脑皮层运动前区汗液主要见于手掌、足跖、腋窝等处。它在体温调节中不具任何意义。,三、体温的调节*自主性体温调节：机体在下丘脑体温调节中枢的控制下增减皮肤血液、出汗、战栗及改变代谢率维持产热=散热过程的动态平衡。,*行为性体温调节:机体在不同的温度环境中的姿势和行为，特别是人为了保温或降温所采取的措施，通过增减衣着、开电扇、空调等行为维持体温稳定的调节。后者以前者为基础，是对前者的补充,（一）温度感受器1、外周温度感受器部位:存在于皮肤、粘膜和内脏-游离的神经末梢作用：冷感受器35度,2.中枢温度感受器指存在于中枢神经系统内的对温度变化敏感的神经元部位:脊髓,脑干网状结构,下丘脑热敏感神经元：当局部组织温度升高时冲动发放频率增加的神经元。在视前区-下丘脑前部（preoptic-anteriorhypothalamusarea，PO/AH）中，较多见。冷敏感神经元：当局部组织温度降低时冲动发放频率增加的神经元。,*中枢温度感受器作用：a、感受局部脑温度刺激+中脑、延髓、脊髓、皮肤、内脏温度刺激b、将内外温度变化的信息会聚c、直接对致热源、5-羟色胺、NE及某些多肽发生反应体温改变,（二）体温调节中枢部位：下丘脑，视前区-下丘脑前部（PO/AH）作用：体温调节整合实验：*切除大脑皮层:体温保持恒定*破坏PO/AH区，体温调节减弱或消失*信息会聚于PO/AH区,（三）体温调节的调定点学说认为：视前区-下去脑前部PO/AH神经元的活动设定了一个调定点（setpoint），即规定的温度值，如37。C。PO/AH部位的体温调节中枢就是按照这个设定温度来调整体温。,机制:调定点是由PO/AH温度敏感神经元的工作特性决定的。,内容:体温调节类似于恒温器,在PO/AH设定一个调定点,PO/AH就是按照这个温度调节1.当体温与调定点水平一致时，机体的产热与散热取得平衡；2.当中枢局部温度稍高于调定点的水平时，中枢即使产然降低，散热增加；3.当中枢局部温度稍低于调定点水平时，产热增加，散热降低，直至体温回到调定点水平。,调定点上移,思考题：.环境温度时,机体如何维持体温的恒定?.临床上发热的病人如何降低体温?降温措施理论依据冰袋、冰帽增强传导散热电扇、通风增强对流散