9 营养、代谢与体温调节

第九章营养、代谢与体温调节,第一节食物的营养成分及其生理功能,一、糖类及其主要生理功能糖类亦称碳水化合物，是人体热量最主要的来源，人体所需热量的60%65%由糖类供给，人们日常饮食中摄取最多的糖类食物是淀粉。,人体内作为能源的糖主要是糖原和葡萄糖，糖原是糖的贮存形式，在肝脏和肌肉中含量最多，而葡萄糖是糖的运输形式，两者均可氧化而释放能量，每克葡萄糖在体内完全氧化时，可释放能量约17KJ。糖也是组成人体的重要成分之一，约占人体干重的2%。,血糖是指血液中的葡萄糖，其他各种糖类，如果糖、双糖、多糖都只有转化为葡萄糖进入血液之后才能称为血糖。正常人体的血糖浓度处于动态平衡，一旦平衡被破坏，如血糖异常升高，就会出现糖尿病。血糖中的葡萄糖（血糖）的来源是食物，体内储藏的糖原（肝糖原）再分解和蛋白质、脂肪通过糖异生作用变成葡萄糖。一般来说，我们体内的糖原储备是有限的，10个小时左右肝糖原就会耗尽。但机体一刻也离不开血糖，特别是脑细胞与血细胞本身没有糖原储备，一旦得不到血糖供应，就会出现脑功能障碍，如表现为瞌睡、头晕等，此时体内的蛋白质和脂肪就会被动员起来补充。,二、脂肪及其主要生理功能,1、储存能量并供给能量：1克脂肪在体内分解成二氧化碳和水并产生38KJ（9Kcal）能量，比1克蛋白质或1克碳水化合物高一倍多。2.构成一些重要生理物质，脂肪是生命的物质基础是人体内的三大组成部分之一，能提供必需脂肪酸，携带脂溶性维生素。3.维持体温和保护内脏、缓冲外界压力。,类脂：食物中有一类在理化性质上与脂肪类似的物质，称为类脂，有磷脂和胆固醇磷脂构成细胞膜的类脂层，还有线粒体、高尔基体等细胞内膜的主要成分。胆固醇又是合成胆汁酸、维生素D3和类固醇激素的原料。,三、蛋白质及其主要生理功能,（一）蛋白质的营养意义1.蛋白质是机体组织的重要组成成分，人体中的蛋白质的含量要占体重的16-19%，每日约3%的蛋白质参与机体的代谢。2.构成机体内多种具有重要生理作用的物质，如：在代谢过程中，具有催化和调节作用的酶和激素，运输氧气的血红蛋白和免疫作用的抗体，肌肉纤维蛋白，胶原蛋白等。3.维持体内的酸碱平衡4.参与机体的能量代谢，人体每日消耗的能量有部分来自蛋白质。,（二）氮平衡蛋白质在消化道内被分解为氨基酸和小分子短肽，并被吸收，大部分用于合成组织蛋白，以供运动后被损肌肉组织的修复和生长，部分用于合成各种功能蛋白和蛋白质以外的含氮化合物，在一定的时间内，摄入的氮量和排出的氮量之间的关系，就称之为“氮平衡”用以衡量人体蛋白质的需要量和评价人体肌肉蛋白质的状况。,氮平衡有三种情况：氮平衡:在一定的时间内，摄入的氮量与排出的氮量相等。则表示人体内蛋白质的合成与分解处在平衡状态。正氮平衡:摄入氮量大于排出氮量，蛋白质的合成大于分解量，运动后被破坏的肌肉纤维就会迅速修复、增长。肌肉处于消减状态。负氮平衡：摄入的氮量小于排除的氮量，蛋白质的合成小于分解，此时人体的肌肉蛋白为保证机体活动进行分解供能。,（三）氨基酸,人体内蛋白质由20余种氨基酸按不同组合构成。人体通过食入蛋白质以获取合成机体蛋白质所需的各种氨基酸。1.必需氨基酸:人体不能合成或合成速度远不能满足机体的需要,必须从膳食或运动营养品补充,这些氨基酸称为“必需氨基酸”。2.非必需氨基酸:非必需氨基酸并非体内蛋白质合成不需要,而是人体内可以合成,当总氮量不足时,体内合成非必需氨基酸会受限制,从而制约人体蛋白蛋的合成。,（四）蛋白质的生物价值和互补作用,不同食物来源的蛋白质其营养价值不同，取决于该蛋白质中必需氨基酸的含量与比值。当必需氨基酸的含量与比值接近人体组织蛋白质氨基酸的组成和比值时，其利用率高，营养价值就大。若将几种生物学价值较低的食物蛋白质混合食用，则混合后蛋白质的总体生物学价值就能大大提高，这种效果就称蛋白质的互补作用。,四、维生素,维生素又名维他命，通俗来讲，即维持生命的元素，是维持人体生命活动必须的一类有机物质，也是保持人体健康的重要活性物质。,（一）水溶性维生素,维生素B1，硫胺素。是葡萄糖氧化代谢过程的一种辅酶。在生物体内通常以硫胺焦磷酸盐（TPP）的形式存在。多存在于酵母、谷物、肝脏、大豆、肉类。它的生理功能是能增进食欲，维持神经正常活动等，缺少它会得脚气病、神经性皮炎等,维生素B2，核黄素，主要构成一些氧化还原酶的辅酶，是组织细胞中多种物质氧化过程所必需。多存在于酵母、肝脏、蔬菜、蛋类。人体缺少它易患口腔炎、皮炎、微血管增生症等,维生素PP,包括烟酸和烟酰胺，为辅酶，在生物氧化中起着递氢的作用。糖、脂肪及蛋白质代谢中均需要此类辅酶参加。人体每日需约20毫克。人缺乏此种维生素时，表现为神经营养障碍，初时全身乏力，以后在两手、两颊、左右额及其他裸露部位出现对称性皮炎。,维生素B12，即抗恶性贫血维生素,又称钴胺素,含有金属元素钴，是维生素中唯一含有金属元素的，促进维生素A在肝中的贮存；促进红细胞发育成熟和机体代谢。多存在于肝脏、鱼肉、肉类、蛋类。缺乏维生素B12时会发生恶性贫血,维生素C，抗坏血酸，主要功能是帮助人体完成氧化还原反应，提高人体灭菌能力和解毒能力。维生素C在促进脑细胞结构的坚固、防止脑细胞结构松弛与紧缩方面起着相当大的作用，并能防止输送养料的神经细管堵塞、变细、弛缓。多存在于新鲜蔬菜、水果。缺乏会引起坏血病，抵抗力下降,（二）脂溶性维生素,维生素A，抗干眼病维生素，亦称美容维生素，维生素A（包括胡萝卜素）主要是生理功能包括1.维持视觉2.促进生长发育3.维持上皮结构的完整与健全维生素A可以调节上皮组织细胞的生长，维持上皮组织的正常形态与功能。保持皮肤湿润，防止皮肤黏膜干燥角质化，不易受细菌伤害。4.加强免疫能力维生素A有助于维持免疫系统功能正常，能加强对传染病特别是呼吸道感染及寄生虫感染的身体抵抗力；有助于对肺气肿、甲状腺机能亢进症的治疗。缺乏会引起夜盲症，角膜干燥症，皮肤干燥，脱屑,维生素D，与动物骨骼的钙化有关,故又称为钙化醇。它具有抗佝偻病的作用，在动物的肝、奶及蛋黄中含量较多，尤以鱼肝油含量最丰富。多存在于鱼肝油、蛋黄、乳制品、酵母。缺乏会引起儿童的佝偻病，成人的骨质疏松症,维生素E，生育酚主要有、四种，维生素E是人体内优良的抗氧化剂，人体缺少它，男女都不能生育，严重者会患肌肉萎缩症、神经麻木症等。多存在于鸡蛋、肝脏、鱼类、植物油。,维生素K，萘醌类，是一系列萘醌的衍生物的统称，主要有天然的来自植物的维生素K1、来自动物的维生素K2以及人工合成的维生素K3和维生素K4。维生素K和肝脏合成四种凝血因子(凝血酶原、凝血因子，及）密切相关，又被称为凝血维生素。多存在于菠菜、苜蓿、白菜、肝脏。,五、无机盐,（一）钠、钾、氯（二）钙、镁、磷钙是骨骼、牙齿的重要组成部分。缺钙可导致骨软化病、骨质疏松症等，镁是维持骨细胞结构和功能所必需的元素。磷是构成骨骼及牙齿的重要组成部分。,（三）铁铁是人体内含量最多的元素，铁与人体的生命及其健康有密切的关系。缺铁会导致缺铁性贫血、免疫力下降。（四）碘是甲状腺激素的组成部分。缺碘会导致呆小症、儿童及成人甲状腺肿、甲状腺功能亢进等。（五）微量元素,第二节能量代谢能量代谢：指体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移、贮存和利用的过程。,1、机体所需能量的直接来源主要是ATP。机体能量的直接提供者是腺苷三磷酸（ATP）。ATP既是体内重要的储能物质，又是直接的供能物质。体内含有高能磷酸键的分子还有肌酸磷酸（creatinephosphate,CP）等。,2、机体能量的来源与转移、利用(1)ATP能量来源1.糖:主要(70以上)2.脂肪：次之(30)3.蛋白质：很少(长期饥饿或极度消耗时，才成为主要能量来源)。,(2)能量转移与利用,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)能量代谢的测定方法1.直接测热法：直接测量从机体体表、呼出气、尿液和粪便排出的总热量。这种方法测定准确，但设备复杂，操作繁琐现已极少应用。,2、间接测热法：间接测热法原理：利用“定比定律”（即反应物的量与生成物的量呈一定的比例关系），测算出一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少，再计算出它们所释放出的热量。,食物的热价:1食物在氧化时所释放出来的热量，称为食物的热价。物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量。生物热价：指在体内氧化时所产生的热量。糖与脂肪：物理热价生物热价蛋白质：物理热价生物热价食物的氧热价：某种食物氧化时,每消耗1L氧所产生的热量称为该种食物的氧热价。,呼吸商(RQ)：指一定时间内，机体的CO2产生量与耗O2量的比值。RQCO2产生量/耗O2量,三种营养物质氧化的几种数据物质耗氧量产CO2量物理热价生理热价氧热价呼吸商(L/g)(L/g)(KJ/g)(KJ/g)(KJ/g)(RQ)糖0.830.8317.017.021.01.00脂肪1.981.4339.839.819.70.71蛋白质0.950.7623.518.018.80.85,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=NP6.250.95(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0.95(L)=每氧化1g蛋白的耗O2量,非蛋白呼吸商(NPRQ)及氧热价见:表7-2,间接测热法步骤：测定CO2产生量和耗O2量：开放式或闭合式。测定尿氮量：根据尿氮量估算蛋白质氧化的量。计算出NPRQ：=非蛋白CO2产生量/非蛋白耗O2量。查出非蛋白食物氧热价：根据NPRQ在“NPRQ及氧热价表”查出所对应的氧热价。计算出非蛋白食物的产热量：NPRQ表查出的氧热价非蛋白耗O2量。能量代谢计算：=非蛋白食物的产热量+蛋白食物的产热量。,（3）闭合式测定法：将混合膳食的RQ定为0.82，氧热价=20.20kJ/L；测定6min的耗O2量；能量代谢计算：=耗O2量氧热价。（4）开放式测定法：,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。,表7-3机体不同状态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17.05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%。但精神处于紧张状态(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。,(四)环境温度1、人体安静时的能量代谢,在2030的环境中较为稳定。2、环境温度超过30，能量代谢率增加。3、当环境温度低于20时，随着温度的不断下降，机体能量代谢率增加。4、舰艇舱内温度可高达60,故舰员的能量代谢率很高。,四、基础代谢(一)概念1、基础代谢：机体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢。基础状态的条件如下：清晨空腹，即禁食1214h，前一天应清淡、不要太饱的饮食，以排除食物特殊动力效应的影响。平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响。清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响。室温20-25，排除环境温度的影响。2、基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢。,(二)BMR的测定和正常值1、BMR的测定:(通常采用简易法)把基础状态下的呼吸商定为0.82、氧热价为20.20KJ。测出1h内(测6min的耗氧量10)的耗氧量。测出体表面积。按下面公式计算出BMR实测值：BMR实测值20.195耗氧量/体表面积对照表7-4的BMR平均值,按下面公式计算出BMR相对值：BMR相对值,BMR实测值-BMR平均值,BMR平均值,2、BMR正常值：1015,20可能是病态,甲亢：+25+80%；甲减：-20%-40%发烧：体温每升高1，BMR升高13%.,100%,研究表明,机体能量代谢率与体重相关性不明显,而与体表面积基本上成正比。人体表面积推算:公式计算：0.0061身高（cm)0.0128体重(kg)0.1529体表面积测算图测出。,第三节体温及其调节一、体温相对稳定的意义变温动物定义:无脊椎动物及低等脊椎动物体温随环境温度变化而变化。当环境温度过高或过低时，隐蔽起来或休眠。恒温动物定义:鸟类，哺乳类，尤其是人类在不同温度下都能保持体温相对稳定。原因:人类体温调节机制完善.意义:体温恒定使机体各器官,名系统的机能活动稳定保持在较高水平上,增强机体适应环境的能力.,二、深部温度和体表温度体温定义:指身体内部的温度.371、深部温度:身体深部平均温度(心,肺,腹腔内脏),相对稳定均匀.体温是指机体深部的血液温度,即身体内部器官的平均值.2、体表温度:机体表层温度-皮肤温皮肤温:体表外层皮肤表面温度.特点:a低于深部温度.b有明温度梯度.c体表有一定厚度(皮下脂肪)起隔热作用,维持深部温度.,三、体温的正常波动(一)体温的测量部位：腋窝口腔直肠1、肛温:正常为36.9-37.92、口温:约比直肠低0.5为36.7-37.73、腋温:约比口腔低0.4为36.0-37.4,(二)体温的正常波动正常人的体温可因昼夜，性别，年龄，精神和体力活动等而有所变化.1、昼夜节律定义-以昼夜(24h)为周期的波动。人的体温在一昼夜呈现周期性波动，一般清晨2-6h最低,黎明后开始上升,下午2-6h达一日的高峰。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.昼夜节律原因:受昼夜节律起搏点-生物钟的控制。生物节律控制中心位于下丘脑视上核.,B,2、性别差异成年女子体温平均比男子高0.3。女子体温随月经周期而产生周期性变动。排卵日最低（约1）。,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（与代谢率逐渐降低有关），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、体力活动与情绪肌肉活动时，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。,机体的热平衡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、产热过程(一)能量代谢与产热,1、能量代谢(1)定义:生物体内物质代谢过程中所伴随着的能量释放,转移,贮存与利用的过程.(2)能量的来源:糖、脂肪和蛋白质的氧化食物氧化时释放的能量55%以热量形式-体热,其余25-45%以化学能贮存于ATP等高分子高能磷酸键中直接供给各种生命活动需要.,2、产热器官主要产热器官：安静状态，主要产热器官是内脏（尤其肝脏，其次是脑）。活动状态,主要产热器官是骨骼肌。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。,3、产热形式寒颤产热：骨骼肌不随意的节律性收缩，其特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但产热量很高。实际上，机体在寒冷环境中，通常在战栗之前，首先出现战栗前肌紧张，当肌紧张上升到一临界水平时就转变为寒颤。非寒颤产热：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%）。,4、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。,二、散热过程生理调节前有一个散热行为，天气热时，走在树阴下，房间内用空调，衣服少穿些，睡觉时手脚伸开，为“大”.,散热部位,主：皮肤(散热占90%),大面积与外界接触血流丰富有汗腺,次：肺、尿、粪,(一)散热方式：主要是物理方式.当外界气温低于人体表层温度时（30以下），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（30以上），机体的散热是依靠蒸发方式热。,机体散热方式有以下几种:辐射散热指体热以发射红外线的方式传给周围环境中温度较低的物体的散热方式(冬天取暖)。,机体的有效辐射面积,皮肤与环境的温度差,影响辐射的因素,传导散热：定义: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,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：定义:指体热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,温差大,对流快,散热快,风速大，对流快，散热快人,蒸发散热：（分不感蒸发和可感蒸发）定义:指体液的水分在皮肤和粘膜表面由液态转化为气态，同时带走大量的热量。1ml水蒸发可带走热量2.32kJ。当气温体温时，蒸发是唯一的散热途径.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。不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约500ml/日（皮肤约占2/3,肺占1/3）。散出热量1160kJ.,发汗又称可感蒸发：人在安静状态下，当环境温度超过30时，便开始发汗,在蒸发表面聚集成汗滴.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。炎热的气候，短时间内发汗量可达1.6L/h。如全部蒸发可带走3600kJ热量,所以供给充分水和盐。影响蒸发的因素:a空气湿度:湿度大,蒸发慢;湿度小,蒸发快.b风速:风速越大,蒸发越快.,临床上高烧病人:1、用酒精擦澡，因酒精挥发带走大量热，这是蒸发散热。2、发汗药(阿斯匹林)是出汗降温。总结:散热是个物理过程。这四种情况下，所占百分比不同。一般说与当时环境温度有关，温度低(30以下)主要靠辐射散热，其次传导散热及对流散热。温度高(30以上)蒸发是唯一的散热方式。,(二)散热调节:神经体液因素对血管,汗腺的调节作用1、皮肤血管运动:皮肤血流量的调节寒冷刺激皮肤温度感受器交感神经兴奋性增加皮肤小动脉收缩，动-静脉吻合支闭合皮肤血流量下降，皮肤温下降散热减少。高温刺激皮肤温度感受器交感神经兴奋性下降皮肤小动脉舒张，动-静脉吻合支开放皮肤血流量升高，皮肤温升高散热增加。,2、汗腺分泌与汗液：热刺激,汗腺分泌活动增加,汗液分泌。,出汗分类a.温热性出汗-由温热刺激出汗，全身出汗.b.精神性出汗-由情绪紧张,恐慎等精神因素引起发汗.汗液见额头,手掌,足底.散热作用小。运动劳动时这两种发汗形式混合出现,所以散热量大。,发汗分为：,汗液的成分：,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，要补充大量的水份和适量的aCl。,固体：,大部分为NaCl,其余为KCl、尿素、乳酸等,无葡萄糖和蛋白质,汗腺分泌的调节(发汗调节):神经调节和体液调节1.神经调节:发汗是反射活动.外界温热刺激精神因素皮肤热传入(皮肤温度感受器)血液温度发汗中枢交感胆碱能神经(末梢释放Ach)汗腺出汗运动时皮肤血流量增加,发汗中枢从脊髓-大脑均存在，主要在下丘脑。在体温调节中枢中或在附近。用解热药，运动，睡眠使发汗中枢兴奋性增加。2、体液调节:注射Ach,毛果云香碱汗腺分泌出汗.阿托品汗腺分泌抑制.肾上腺素加强Ach对汗腺的刺激作用汗腺分泌,三、体温调节体温的相对稳定，是通过许多与体温调节有关的生理功能，相互协调，达到产热和散热相对平衡而实现的。（一）温度感受器定义:对温度敏感的感受器.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。,2、中枢性温度感受器分类：温敏神经元和冷敏神经元血温温敏神经元冲动发放频率血温冷敏神经元冲动发放频率分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处在视前区-下丘脑前部(PO/AH)分布较多的温敏神经元和少量冷敏神经元。,（二）体温调节中枢(一)下丘脑的体温调节中枢虽然从脊髓到大脑皮层的整个神经系统中都存在调节体温的中枢结构。但从恒温动物脑的分段切除实验证明，只要保留下丘脑及其以下神经结构的完整，动物仍具有维持体温相对恒定的