第九章-能量代谢与体温

第九章能量代谢与体温,能量代谢(energymetabolism):物质代谢过程中伴随发生的能量释放、转移、储存和利用称为能量代谢。,第一节能量代谢,能量代谢(energymetabolism):物质代谢过程中伴随发生的能量释放、转移、储存和利用称为能量代谢。,第一节能量代谢,（一）主要能量物质及代谢机体所需的能量主要来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。能量的50%以上转化为热能，维持体温。其余不足50%的能量则以高能磷酸键的形式贮存于体内，供机体利用。,一、机体的能量来源与利用,1、糖:(5070)功能：供给机体生命活动所需的能量，是机体利用的主要能量物质。在一般情况下，以糖的有氧氧化供能为主。糖酵解虽然只能释放少量能量，但在体处于缺氧状态时极为重要。,葡萄糖转化成ATP供能的途径：1葡萄糖CO2+H2O+38molATP（主要，脑）1葡萄糖乳酸+2molATP应急（骨骼肌）,氧充足,氧化,缺氧,糖酵解,2、脂肪（30）主要功能是储存和供给能量。方式:有氧氧化（需氧）每克脂肪在体内氧化所释放的能量约为糖的2倍。当机体需要时，储存的脂肪首先在脂肪酶的催化下分解为甘油和脂肪酸。甘油主要在肝脏被利用，经过磷酸化和脱氢而进入糖的氧化分解途径供能或转变为糖。脂肪酸与辅酶A结合后，经过-氧化，逐步分解为乙酰辅酶A而进入糖的氧化途径，同时释放能量。在短期饥饿时为主要供能物质。,3、蛋白质是机体细胞结构与功能的主要物质。为机体提供能量则是氨基酸的次要功能。很少(长期饥饿或极度消耗时)。蛋白质在体内不能完全氧化，其代谢终产物是；尿素、尿酸和肌酸。,三种能源物质的比较,、能量贮存与利用1、能量贮存ATP既是体内直接的供能物质，又是体内能量储存的重要形式。除ATP外，磷酸肌酸（CP）也含有高能磷酸键，但不直接供能。当物质氧化释放的能量过剩时，ATP将高能磷酸键转给肌酸合成CP,储存能量。当组织消耗的ATP时超过营养物质氧化生成ATP的速度时，CP的高能磷酸键又可快速转给ADP，生成ATP，以补充ATP的消耗。因此，磷酸肌酸是体内ATP的储存库。,C,CP,C,磷酸肌酸,磷酸肌酸的特点：是ATP的储存库不直接供能,2、能量的利用50%以上转化为热能。其余部分供机体完成各种生理功能。主要表现以以下几个方面：细胞生物分子的合成需要消耗能量。肌肉收缩与舒张过程需要消耗能量。物质跨膜主动转运需要消耗能量。神经冲动传导、腺体分泌等活动都需要能量的供应。,机体的能量来源与利用,、能量平衡人体的能量平衡是指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。机体摄入能量的去路包括产热、肌肉收缩等做功及能量在机体内贮存三部分。身体质量指数(BMI)是衡量是否肥胖和标准体重的重要指标，为体重(kg)除以身高(m)的平方，其计算公式为：BMI=体重(kg)/身高(m)2亚洲成年人BMI正常范围为18.522.9；30，能量代谢率增加。原因：酶活性增强3.T+20%提示甲亢或见于糖尿病、白血病、发热,躯干手足当环境温度为23时，额头为3334；躯干为32；手部为30；足部为27。环境达32以上是，皮肤温度的部位差将变小。温度下降，其中手足温度下降最为显著，而头部皮肤温度则变化不大。体壳温度与局部血流量密切相关，临床上常作为诊断外周血管疾病的指标。寒冷环境，影响皮肤血管使其收缩，皮肤血流量减少，皮肤温度下降，体热散失减少。环境炎热相反。,2、体核温度是指机体深部（心、肺、脑和腹腔内脏等处）的温度。数值高，相对稳定，各部位之间温差小（肝脏的温度最高，直肠低）机体核心部分和表层部分的比例随环境温度的变化而变化。在寒冷环境中，核心温度分布区域缩小，主要集中在头部和胸腹内脏。在炎热环境中，核心温度可扩展到四肢。生理学所说的体温是指机体体核温度，即机体深部的平均温度。由于血液不断在各器官组织间循环流动，会使温度趋于一致。因此，血液循环可代表机体内部各器官温度的平均值。,2.核心温度相对稳定各部位之间温差小（肝脏的温度最高，直肠低）肛温：正常为36.937.9。口温：正常为36.7-37.7。腋温：正常为36.037.4。食道中央温度可用作体核温度的指标鼓膜温度用作脑温度的指标。,、体温的正常值及生理波动1、正常体温临床通常用直肠温度、口腔温度和腋窝温度来代表体温。直肠温度的正常值为36.937.9。口腔温度（舌下部）正常值为36.737.7。腋窝温度正常值为36.037.4。其他：科研中常用，食道中央温度可用作体核温度的指标，鼓膜温度用作脑温度的指标。,2、体温的生理波动、昼夜节律人体体温随昼夜变化呈周期性波动。通常清晨26时最低，午后16时最高。波动的幅值一般不超过1。与肌肉活动状态和耗氧量无关，是生物节律。生物节律受视交叉上核控制。,、性别成年女性的体温平均比男性高0.3。成年女性的基础体温随月经周期发生节律性变动。体温在排卵日最低，排卵后升高0.30.6，并持续至下次月经开始。与孕激素有关即月经前体温月经期体温排卵期体温。排卵后体温突然升高。临床上用连续测量基础体温的方法来检验有无排卵及排卵期。,、年龄的影响新生儿体温成年人老年人。婴、幼儿，特别是早产儿体温调节机构发育不完善，应加强保温。老人代谢活动减弱，体温较青壮年人低，且调节体温的能力也减弱，也要注意保温及散热。、肌肉活动肌肉活动时，代谢明显增强，产热增加。临床上让病人安静一会再测量体温，对小儿应防止其哭闹。（5）其他因素环境温度、精神紧张、进食等因素都会影响体温。手术麻醉体温下降，术中、术后应注意保温。（麻醉药物可抑制体温调节中枢或影响其传入路径，并扩张血管，从而增加了机体的散热。）,二、产热与散热机体通过体温调节机制，产热和散热活动取得动态平衡能维持体温相对恒定。,神经、体液调节,产热和散热的相对平衡,产热,散热,、产热1、主要产热器官及产热形式主要包括基础代谢产热、食物特殊动力作用的产热和肌肉活动所产生的热量。安静状态下，肝脏、大脑是基础状态下的主要产热器官。运动或劳动时，骨骼肌是全身最主要产热器官。,几种组织器官在不同状态下的产热量,产热的形式在寒冷环境中，机体将通过战栗和非战栗产热两种方式，增加产热量维持机体体温。、战栗产热概念：在寒冷环境中，骨骼肌在肌紧张增强基础上，伸肌和屈肌同时发生不随意的节律性收缩。寒战中枢：下丘脑后部。特点：骨骼肌节律性收缩不做外功，能量全部转化为热量。产热量很高，可增加4-5倍。,、非战栗产热又称代谢性产热。当机体长期处于寒冷环境中，可不发生寒战产热，取而代之的是组织代谢产热的增加，这一现象称非寒战产热。产热物质：棕色脂肪新生儿（体温调节功能不完善，不能发生寒战）：交感神经兴奋棕色脂肪组织,、产热活动的调节机体产热受到神经和体液因素的调节。,寒冷刺激,交感神经兴奋,肾上腺髓质释放肾上腺素和去甲肾上腺素,下丘脑腺垂体甲状腺甲状腺激素分泌,可使肌紧张活动增强以增加产热，同时皮肤血管收缩以减少散热。,产热增加,寒战中枢脊髓前角运动神经元战栗,机体在寒冷环境几周后甲状腺T3、T4代谢率产热量特点：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。,体液调节,（2）神经调节寒冷刺激下丘脑后部寒战中枢兴奋，经传出通路到达脊髓前角运动神经元引起寒战。上述体液因素也是神经调节的,、散热大部分的体热通过皮肤的辐射、传导、对流和蒸发散失热量，少部分通过呼出气，尿，粪便等散失。皮肤是主要的散热部位。皮肤是一个有效的、可调控的散热器。当环境温度低于皮肤温度时（约30）主要依赖辐射、传导、对流方式散热；当环境温度等于甚至高于皮肤温度时，只能通过蒸发方式散热。,1、辐射散热是机体以热射线的形式将热量传给外界冷物体的散热形式。机体在安静状态下主要通过辐射散发热量，约占全部散热量的60%。影响因素：温度差有效散热面积2、传导散热是机体的热量直接传导给与皮肤相接触的较冷物体的散热方式。传导散热量取决于皮肤表面与接触物表面的温度差、接触面积、物体的导热率等。临床上可利用冰囊、冰帽给高热病人降温。,3、对流散热是传导散热的一种特殊形式，即皮肤将热量传导给与皮肤接触的空气，空气受热后将上升，流动的空气将体热发散到空间，并引起气体的对流。4、蒸发散热是机体通过体表水分的蒸发来散失体热的方式。每1.0水蒸发可带走热量2.43KJ当环境温度为21时，大部分的体热靠辐射、传导和对流的方式散热，少部分的体热则由蒸发散热。当环境温度等于或高于皮肤温度时，辐射、传导和对流的散热方式就不起作用，此时蒸发就成为机体唯一的散热方式。人体蒸发有不感蒸发和发汗两种形式。,、不感蒸发人体处在低温环境中，即使没有汗液分泌时，皮肤和呼吸道都不断有水分渗出而被蒸发掉，这种水分蒸发称为不感蒸发，其中皮肤的水分蒸发又称为不显汗，即这种水分蒸发不为人们所觉察，并与汗腺的活动无关。临床上用酒精擦浴，可增加散热以降低高热病人的体温。临床上给脱水病人补液时应考虑到不感蒸发量：1L/天；不可控制，是持续进行的影响因素：活动、发热、婴幼儿,、发汗汗腺分泌汗液的活动称为发汗。35以上时的唯一散热途径大汗腺主要局限于腋窝、乳头、外阴等。小汗腺分布于全身皮肤，以手掌、足底、前额较多，四肢躯干较少。发汗是可以意识到的有明显的汗液分泌，因此，汗液的蒸发又称为可感蒸发。影响因素：温度、湿度、风速，劳动强度,发汗,温热性发汗：在温热环境下引起全身各部位的小汗腺分泌汗液。,精神性发汗：精神紧张或情绪激动而引起的发汗。主要见于掌心、脚底和腋窝。,汗液：,水分：99,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。机体大量出汗可造成高渗性脱水，NaCL随汗液排除，要补充大量的水分和适量的NaCL。,固体：,大部分为NaCL,少量KCL、尿素、乳酸等,小结,常用降温措施及其理论依据,降温措施:理论依据:冰袋、冰帽电扇、通风降低室温、减衣酒清擦浴用阿司匹林用抗菌药物,增强传导散热,增强对流散热,增强辐射散热,增加蒸发散热,下调调定点消除致热原,三、体温调节产热和散热相对平衡,体温调节,行为性体温调节（自主性调节的补充）,自主性体温调节(负反馈机制),、行为性体温调节是指机体通过有意识的行为活动来维持体温相对恒定。如：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。（增减衣物、创造人工环境）、自主性体温调节是指机体在下丘脑体温调节中枢的控制下，通过增减皮肤血流量、出汗、战栗及改变代谢率等生理反应，来维持机体产热和散热过程的动态平衡。体温调节的基本过程包括：通过温度感受器感受温度变化；通过神经传导通路把温度信息上传至体温调节中枢；通过自主神经和躯体神经系统调节效应器的活动，如皮肤血流量、骨骼肌、汗腺等。,1、温度感受器是感受机体温度变化的神经元或神经纤维。、外周温度感受器是指存在皮肤、黏膜和内脏中的对温度变化敏感的游离神经末梢。,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35时温觉感受器+温觉作用：温度感受器传入冲动到达中枢后，除产生温觉之外，还能引起体温调节反应。,分类,、中枢温度感受器是指存在于中枢神经系统内的对温度变化敏感的神经元。分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处（主要分布在下丘脑。）应用针状热电极改变下丘脑前部区域温度，发现在视前区下丘脑前部(PO/AH)区域包含有感受温度升高和下降的神经元。温度升高时放电频率增加的神经元称为热敏神经元；温度降低时放电频率增加的神经元称为冷敏神经元。作用：血温热敏神经元冲动发放频率散热反应，产热反应血温冷敏神经元冲动发放频率散热反应，产热反应,（2）中枢温度感受器,分类,特点：温度高时兴奋产生散热效应,特点：温度低时兴奋产生产热效应,机体可通过以下途径将温度变化信息传递给体温中枢：通过皮肤温度感受器，经温度感觉神经传导通路，到达下丘脑体温调节中枢；通过血液循环，引起机体深部温度改变，并直接作用于下丘脑前部；脊髓和下丘脑以外的中枢温度感受器也将温度信息传给下丘脑前部。,2、体温调节中枢横断实验表明，调节体温的基本中枢在下丘脑。（位于视前区下丘脑前部（PO/AH）破坏PO/AH区，体温调节减弱或消失下丘脑温度升高，热敏神经元兴奋，可以引起散热增加，产热减少。脑干网状结构及下丘脑温度降低，使冷敏神经元兴奋，则出现产热增加，散热减少。下丘脑后部PO/AH区是整合中枢，它可以把中枢温度感受器的信息以及皮肤、内脏传入的温度信息进行整合，以调整产热和散热过程，保持体温稳定于一定水平。,3、传出路径和效应器通过以下机制调节体温：通过交感神经系统调节皮肤血管舒缩反应，改变皮肤的散热量。另外，交感神经胆碱能纤维支配汗腺，通过可感蒸发调节机体散热量；通过躯体神经调节骨骼肌的肌紧张活动，增加机体的产热；通过甲状腺激素和肾上腺髓质激素的分泌调节机体的代谢率。,大脑皮层,表层温度,体核温度,外周温度感受器,中枢温度感受器,下丘脑,内分泌系统,交感神经,躯体神经,肾上腺、汗腺、皮肤血管等,骨骼肌,甲状腺,干扰因素：致热原使调定点孕激素使调定点,PO/AH中某些温敏N元,干扰,（三）体温调节的调定点学说即体温调节类似恒温器的调节；PO/AH中的某些温敏N元可能起着“调定点”的作用；“调定点”所规定的温度值决定着体温的高低。37,（三）体温调节的调定点学说即体温调节类似恒温器的调节；调定点水平是由PO/AH中热敏神经元和冷敏神经元之间，相互制约而又协调活动形成的。PO/AH中的某些温敏N元可能起着“调定点”的作用；“调定点”所规定的温度值决定着体温的高低。,规定温度值：正常37。如果体温偏离这一数值，则通过反馈系统将信息送回调节中枢对产热和散热活动加以调节，维持体温的恒定。37热敏N元(+)散热反应37冷敏N元(+)产热反应发热：致热原调定点上移,体温调节过程,调定点,调定点,调定点,环境温度体温下降外周冷感受器传入神经,PO/AH区,调定点,血液深部温度中枢冷敏神经元,躯体N骨骼肌紧张性寒战,甲状腺激素代谢肾上腺髓质激素代谢,交感N兴奋皮肤血管收缩血流,支配汗腺的交感N抑制汗腺分泌,产热,体温稳定,散热,体温在新调定点达到平衡,内生致热原,发热激活物,PO/AH调定点,发热的机制,发热（发烧）：,由致热原引起；调定点上移,四、温度习服,概念：人体长期在较热或较冷环境中生活，逐渐对环境发生适应而维持正常生理状态，这种对环境的适应称为习服。分类：热习服、冷习服,如：先将大白鼠放在1520温暖环境中数日，再将其移至24寒冷的环境中，一段时间后出现非寒战性产热，对冷环境服习。对寒冷服习的人：在寒冷环境中体温不易降低，基础代谢率较高，皮肤血管紧张度较高，皮肤温度较一般人低。对炎热服习的人：在热环境中体温不易升高，皮肤血管紧张度较低，汗液分泌量增多，但汗液中NaCl浓度降低。经常在冷环境或热环境中锻炼可加速服习。,拓展：各种动物采取的避暑行为1.家兔炎热环境下家兔两只长耳朵上丰富的毛细血管舒张，通过辐射、传导和对流散热。2.狗狗没有汗腺，天热时狗张口伸舌喘气，通过迅速呼吸散发体内热量。3.松鼠天热时松鼠将尾巴竖起来遮挡自己的身体，讨得一片阴凉。4.大象炎热时大象喜欢玩水，用鼻子向上喷水而“淋浴”，并扇动大耳朵加强散热。5.蜜蜂炎热的夏天，部分蜜蜂忙于运水，洒在窝眼周围；另一部分在蜂房入口处整齐排列并摆动双翼扇风，