《正常人体学》课件-能量代谢和体温

第十三章第十三章 能量代谢和体温能量代谢和体温 生理教研室生理教研室 赵妍赵妍 第一节第一节 概概 述述 合成代谢合成代谢 分解代谢分解代谢 相互对立而又统一的过程相互对立而又统一的过程 能量的储存、释放、转移、利用能量的储存、释放、转移、利用 物质代谢物质代谢 能量代谢能量代谢 生命的最基本特征。生命的最基本特征。 生物体与外界环境之间物质和能量交换以及生生物体与外界环境之间物质和能量交换以及生 物体内物质和能量的转变过程。物体内物质和能量的转变过程。 新陈代谢 第三节第三节 能量代谢能量代谢 P521 能量代谢能量代谢( (energy metabolism) ): :指体内物质代谢过程中指体内物质代谢过程中 所伴随的能量释放所伴随的能量释放、转移转移、贮存和利用贮存和利用。 一一、人体能量的来源人体能量的来源、产生和转化产生和转化 ( (一一) )能量的来源和能量的来源和ATPATP生成方式生成方式 1 1. .能量的来源能量的来源 人体只能利用营养物质中所蕴含的化学能人体只能利用营养物质中所蕴含的化学能。 机体最重要的能源物质机体最重要的能源物质。 占总能量来源的占总能量来源的70%以上以上。 其来源和去路的平衡对于人体血糖的恒定其来源和去路的平衡对于人体血糖的恒定、正正 常生理活动的进行至关重要常生理活动的进行至关重要。 当机体处于当机体处于短期短期饥饿状态饥饿状态且体内且体内糖原几乎耗竭糖原几乎耗竭 时时，脂肪脂肪则成为则成为主要主要的供能物质的供能物质。 脑组织脑组织所需能量所需能量完全来源于糖完全来源于糖的有氧氧化的有氧氧化。 糖 是体内重要的贮能和供能物质是体内重要的贮能和供能物质，占总能量来源占总能量来源 的的30% 。 1 1 g g脂肪氧化所释放的能量约为糖或蛋白质的脂肪氧化所释放的能量约为糖或蛋白质的 二倍二倍。 短期饥饿时短期饥饿时，由于糖原的大量消耗由于糖原的大量消耗，脂肪则成脂肪则成 为主要的供能物质为主要的供能物质。 脂肪 一般情况下不用来供能一般情况下不用来供能。 只有在长期饥饿或不能进食只有在长期饥饿或不能进食，而体内的糖原而体内的糖原、 脂肪贮备耗竭的情况下脂肪贮备耗竭的情况下才成为机体的主要能量来才成为机体的主要能量来 源源，以维持必须的生理活动以维持必须的生理活动。 蛋白质 2.ATP2.ATP产生的主要方式产生的主要方式 在生物氧化过程中，代谢物脱下的氢经呼吸链氧在生物氧化过程中，代谢物脱下的氢经呼吸链氧 化生成水时，所释放的能量能够化生成水时，所释放的能量能够耦耦联联ADP磷酸化生成磷酸化生成 ATP的的过程过程。 方式有两种：方式有两种： 底物水平磷酸化底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation） 氧化磷酸化氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）： 在分解代谢过程中，将底物中的能量直接转移给在分解代谢过程中，将底物中的能量直接转移给 ADP形成形成ATP的过程的过程 。 主要方式主要方式 生物体内能量的利用、转移和储存都是生物体内能量的利用、转移和储存都是 以以ATPATP为中心的为中心的。 二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定 ( (一一) )测定原理测定原理 1能量守恒定律能量守恒定律 2定比定律定比定律 ( (二二) )测定方法测定方法 1直接测热法直接测热法（direct calorimetry） 2间接测热法间接测热法（indirect calorimetry） 3能量代谢的简便测算法能量代谢的简便测算法 ( (三三) )能量代谢的衡量标准能量代谢的衡量标准 能量代谢率能量代谢率高低与体重并不成比例关系，高低与体重并不成比例关系， 而而与体表面积基本上成正比与体表面积基本上成正比，无论身材高大或，无论身材高大或 瘦小，其每平方米体表面积的产热量比较接近瘦小，其每平方米体表面积的产热量比较接近 。所以，能量代谢率通常。所以，能量代谢率通常以单位时间（以单位时间（1小时）小时） 内每平方米体表面积的产热量内每平方米体表面积的产热量为衡量单位为衡量单位。 人体体表面积的大小，可根据身高和体重人体体表面积的大小，可根据身高和体重 两项数值按两项数值按Stevenson公式推算：公式推算： 体表面积体表面积(m(m2 2) ) =0.0061=0.0061身高身高(cm)(cm)0.01280.0128体重体重(kg)(kg)0.15290.1529 体表面积测算图体表面积测算图 三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素 ( (一一) )肌肉活动肌肉活动 骨骼肌的活动对于能量代骨骼肌的活动对于能量代 谢的影响谢的影响最为显著最为显著，即使人即使人 体轻微的肌肉活动也可提高体轻微的肌肉活动也可提高 代谢率代谢率。 这是由于人在运动或从这是由于人在运动或从 事体力劳动时肌肉收缩事体力劳动时肌肉收缩，因因 此需要补给能量此需要补给能量，而能量的而能量的 提高提高则需要更多的营养物质则需要更多的营养物质 的氧化的氧化，于是耗氧量增加于是耗氧量增加， 从而提高了能量代谢率从而提高了能量代谢率。 机体不同状态时机体不同状态时 的能量代谢率的能量代谢率 状态状态 产热量产热量(KJ/m(KJ/m2 2.min) .min) 躺卧躺卧 2.732.73 开会开会 3.403.40 擦窗子擦窗子 8.308.30 洗衣洗衣 9.899.89 扫地扫地 11.3711.37 打排球打排球 1717. .0505 打篮球打篮球 2424. .2222 踢足球踢足球 2424. .9898 持重机枪跃进持重机枪跃进 4242. .3939 ( (二二) )精神活动精神活动 人在平静地思考问题时人在平静地思考问题时，能量代谢受到的影能量代谢受到的影 响不大响不大，其产热量一般不超过其产热量一般不超过4 4% %。 精神处于紧张状态精神处于紧张状态( (烦躁烦躁、恐惧恐惧、情绪激动情绪激动 等等) )时时，由于会导致无意识的肌肉紧张性增强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交感神经兴奋及促进代谢的内分泌激素释放增多 等原因等原因，产热量可显著增加产热量可显著增加。 ( (三三) )食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应 人进食后一段时间内人进食后一段时间内( (从进食后从进食后1 1h h开始开始, ,持续持续 7 78 8h),h),即使同样处于安静状态即使同样处于安静状态, ,但产热量却比但产热量却比 进食前有所增加进食前有所增加，食物能使机体产生食物能使机体产生“额外额外” 热量的作用为热量的作用为食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应（food specific dynamic effect）。 各种营养物质的食物特殊动力效应不同各种营养物质的食物特殊动力效应不同，进进 食蛋白质时产热量增加食蛋白质时产热量增加3030, ,混合性食物增加混合性食物增加1010， 糖和脂肪增加糖和脂肪增加4 46 6。 其产生的机制尚不十分清楚其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝脏处可能与肝脏处 理蛋白分解产物时的额外能量消耗有关理蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。 ( (四四) )环境温度环境温度 人体安静时的能量代谢人体安静时的能量代谢, ,在在20203030的环境中的环境中 较为稳定较为稳定。 环境温度超过环境温度超过3030，能量代谢率增加。，能量代谢率增加。 当环境温度低于当环境温度低于2020时时，随着温度的不断下随着温度的不断下 降降，机体产生寒战和肌紧张增加以御寒机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，同时增同时增 加能量代谢率加能量代谢率。 四四、基础代谢基础代谢 （一一）基础代谢的概念基础代谢的概念 基础代谢基础代谢（basal metabolism）： 机体在机体在基础状态基础状态下的能量代谢称为基础代下的能量代谢称为基础代 谢谢。 基础代谢率基础代谢率( (basal metabolic rate，BMR) )： 单位时间内的基础代谢单位时间内的基础代谢。 （二）基础代谢率的测定（二）基础代谢率的测定 能量代谢率与机体体重相关性不明显，而与能量代谢率与机体体重相关性不明显，而与 体表面积有比例关系。体表面积有比例关系。 BMR的测定的测定:(通常采用简易法通常采用简易法) （三）基础代谢率的正常水平及其异常变化（三）基础代谢率的正常水平及其异常变化 BMR随着性别、年龄等不同而有生理变动。随着性别、年龄等不同而有生理变动。 年龄相同：年龄相同： BMR男 男 BMR女 女 年龄不同：年龄不同： BMR幼年 幼年比 比BMR成年 成年 年龄越大，年龄越大，BMR越低。越低。 基础代谢率(BMR)的正常水平及其异常变化 BMRBMR正常值：正常值： 10101515 2020可能是病态可能是病态 甲亢：甲亢：+25+25+80%+80%；甲减：；甲减：- -20%20%- -40%40% 发烧：体温每升高发烧：体温每升高11，BMRBMR升高升高13%13%。 第四节第四节 体温及其调节体温及其调节 一、人体正常体温及其生理波动一、人体正常体温及其生理波动 （一）体温的概念与正常值（一）体温的概念与正常值 体核体核温度：温度：机体深部机体深部 比较稳定比较稳定。 体表体表温度：温度：机体外周组织机体外周组织 易受环境温度或机体散易受环境温度或机体散 热的影响。热的影响。 体温体温指身体深部的平均指身体深部的平均 温 度温 度 ， 即 体 核 温 度即 体 核 温 度（ core temperature）。 意义：体温的相对恒定是体温的相对恒定是 机体新陈代谢和一切生命活机体新陈代谢和一切生命活 动正常进行的必需条件动正常进行的必需条件。 T T 2222心跳停止；心跳停止； T T 4343酶变性而死亡酶变性而死亡; ; T = 27T = 27低温麻醉。低温麻醉。 体温正常值体温正常值 1 1. .肛温：肛温：正常为正常为3636. .9 93737. .9 9。 2.2.口温：口温：约比直肠低约比直肠低0.2,0.2,为为36.636.637.737.7。 3.3.腋温：腋温：约比口腔低约比口腔低0.3,0.3,为为36.036.037.437.4。 临床常用口温和腋温临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意夹测定腋温时要注意夹 紧体温计和测量时间紧体温计和测量时间（约需约需1010minmin）。 在实验研究中在实验研究中，食管温度可以作为深部温度的一个食管温度可以作为深部温度的一个 指标；鼓膜温度的变动大致与下丘脑温度的变化一致指标；鼓膜温度的变动大致与下丘脑温度的变化一致，所所 以在体温调节生理实验中常常用鼓膜温度作为脑组织温度以在体温调节生理实验中常常用鼓膜温度作为脑组织温度 的指标的指标。 （二）体温的生理波动（二）体温的生理波动 1.1.昼夜节律变化昼夜节律变化 人的体温在一昼夜中呈现周期性波动，称人的体温在一昼夜中呈现周期性波动，称 为体温的昼夜节律为体温的昼夜节律(circadian rhythm) 。 清晨最低，午后最高（也属于生物节律）。清晨最低，午后最高（也属于生物节律）。 2 2. .性别差异性别差异 成年女子体温平均比男子高成年女子体温平均比男子高0 0. .3 3。 女子体温随月经周期而产生周期性变动女子体温随月经周期而产生周期性变动。 排卵日最低排卵日最低（约约1 1）。 3 3. .年龄差异年龄差异 新生儿体温成年人老年人新生儿体温成年人老年人。 4.4.肌肉活动肌肉活动 肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加。肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加。 5.5.其他因素其他因素 其他如情绪激动、精神紧张、进食等情况，其他如情绪激动、精神紧张、进食等情况， 都会影响体温。都会影响体温。 全身麻醉时，会因抑制体温调节中枢和扩张全身麻醉时，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。血管的作用及骨骼肌松弛，使体温降低。 二二、机体的产热和散热机体的产热和散热 ( (一一) )产热产热 1 1. .主要产热器官主要产热器官 安静安静状态状态，主要产热器官是主要产热器官是内脏内脏（尤其尤其肝脏肝脏） 和脑和脑。 活动活动状态状态, ,主要产热器官是主要产热器官是骨骼肌骨骼肌。 2. 产热的调节反应产热的调节反应 增加产热的途径：增加产热的途径： （1）战栗产热：屈肌、伸肌同时收缩。）战栗产热：屈肌、伸肌同时收缩。 （2）非战栗产热：即代谢产热。）非战栗产热：即代谢产热。 （3）调节性产热）调节性产热 机体在寒冷环境几周后机体在寒冷环境几周后 甲状腺甲状腺 T3、T4 代谢率代谢率( (增加增加4 45 5倍倍) ) 产热量产热量 特点：特点： 作用缓慢，作用缓慢， 维持时间长。维持时间长。 寒冷刺激时寒冷刺激时 交感交感-肾上腺髓质肾上腺髓质 NE、E 产热量产热量 特点：特点： 作用迅速，作用迅速， 维持时间短。维持时间短。 调节性产热调节性产热 散热部位散热部位 主：皮肤主：皮肤 面积大面积大 与外界接触与外界接触 血流丰富血流丰富 有汗腺有汗腺 次：肺、尿、粪次：肺、尿、粪 1.1.皮肤的散热方式皮肤的散热方式 皮肤的散热方式有皮肤的散热方式有4 4种种: : 辐射散热、传导散热、辐射散热、传导散热、 对流散热、蒸发散热。对流散热、蒸发散热。 ( (二二) )散热散热 辐射散热辐射散热( (thermal radiation) ) 指体热以指体热以热射线热射线形式传给温度较低的周围环境形式传给温度较低的周围环境 中的散热方式中的散热方式。 辐射散热量的多少取决于：辐射散热量的多少取决于： 机体的有效辐射面积；机体的有效辐射面积； 皮肤与环境的温度差皮肤与环境的温度差。 传导散热传导散热( (thermal conduction) ) 指体热直接传给与机体相接触的低温物体的指体热直接传给与机体相接触的低温物体的 散热方式散热方式。 传导速度取决于媒介物的导热性传导速度取决于媒介物的导热性、体表与体表与 媒介物之间的温差媒介物之间的温差。 水的导热性好水的导热性好，因此临床上常利用冷水袋或因此临床上常利用冷水袋或 冰袋为高热患者降温冰袋为高热患者降温。脂肪的导热性差脂肪的导热性差，因而肥因而肥 胖者炎热的天气易出汗胖者炎热的天气易出汗。 对流散热对流散热( (thermal convection) ) 指体热凭借空气流动交换热量的散热方式。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。对流散热是传导散热的一种特殊形式。 对流散热量主要取决于气温和风速。对流散热量主要取决于气温和风速。 指体液的水分在皮肤和黏膜表面由液态转化指体液的水分在皮肤和黏膜表面由液态转化 为气态为气态，同时带走大量热量的散热方式同时带走大量热量的散热方式。 蒸发散热分为不感蒸发和可感蒸发蒸发散热分为不感蒸发和可感蒸发。 当气温当气温体温时，蒸发是唯一的散热途径体温时，蒸发是唯一的散热途径。 蒸发散热蒸发散热(evaporation) 不感蒸发不感蒸发(insensible evaporation) 又称不显汗又称不显汗。指体液的水分直接透出皮肤指体液的水分直接透出皮肤 和粘膜表面和粘膜表面，在未聚成明显水滴前蒸发掉的散在未聚成明显水滴前蒸发掉的散 热形式热形式。 不感蒸发是持续进行的不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量人体不感蒸发量 每日约每日约10001000mlml。 发汗发汗( (可感蒸发可感蒸发 sensible evaporation) ) 人在安静状态下人在安静状态下，当环境温度达到当环境温度达到3030左右时左右时， 便开始发汗；便开始发汗； 如果空气湿度大如果空气湿度大、衣着又多时衣着又多时，气温达气温达2525便便 可发汗；可发汗； 机体活动时机体活动时，由于产热量增多由于产热量增多，虽然环境温度虽然环境温度 低于低于2020亦可发汗亦可发汗。 炎热的气候炎热的气候，短时间内发汗量可达短时间内发汗量可达1 1. .5 5L/hL/h。 汗腺与汗液 人体汗腺中的人体汗腺中的小汗腺受交感神经支配小汗腺受交感神经支配，其节其节 后纤维为后纤维为胆碱能纤维胆碱能纤维，末梢释放的递质主要是末梢释放的递质主要是乙乙 酰胆碱酰胆碱。但掌心和足底的一些汗腺也受肾上腺素但掌心和足底的一些汗腺也受肾上腺素 能神经支配能神经支配。 主要的主要的发汗中枢发汗中枢在在下丘脑下丘脑，精神性发汗的中精神性发汗的中 枢在大脑皮层的运动前区枢在大脑皮层的运动前区。 汗液中水分占汗液中水分占99%，而固体成分则不到而固体成分则不到1%。 固体成分中固体成分中，大部分为氯化钠大部分为氯化钠，也有少量氯化钾也有少量氯化钾、 尿素等尿素等，而葡萄糖和蛋白质的浓度几乎是零而葡萄糖和蛋白质的浓度几乎是零，所所 以汗液是以汗液是低渗低渗的的。 当机体因大量发汗而造成脱水时当机体因大量发汗而造成脱水时，属于高渗属于高渗 性脱水性脱水。 三三、体温调节体温调节 体温调节的方式体温调节的方式 自主性体温调节：体温调节的基础自主性体温调节：体温调节的基础 行为性体温调节行为性体温调节 ( (一一) )温度感受器温度感受器 1 1. .外周温度感受器外周温度感受器 分布：全身皮肤分布：全身皮肤、某些黏膜和腹腔内脏等处某些黏膜和腹腔内脏等处。 类型：温觉感受器和冷觉感受器类型：温觉感受器和冷觉感受器 作用：温度感受器传入冲动到达中枢后，除作用：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产生温觉之外，还能引起体温调节反 应。应。 特点：冷觉感受器在皮肤的分布密度为温觉冷觉感受器在皮肤的分布密度为温觉 感受器的感受器的410倍，因此外周温度感受器的作用倍，因此外周温度感受器的作用 2 2. .中枢温度感受器中枢温度感受器（温度敏感神经元温度敏感神经元） 分布：下丘脑分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处脑干网状结构和脊髓等处 分类：分类：热敏神经元和冷敏神经元热敏神经元和冷敏神经元 血液温度血液温度热敏神经元冲动发放频率热敏神经元冲动发放频率 血液温度血液温度冷敏神经元冲动发放频率冷敏神经元冲动发放频率 视前区下丘脑前部视前区下丘脑前部（PO/AHPO/AH）脑温变动脑温变动0 0. .1 1时