生理学 第七章 能量代谢与体温

1、第七章第七章 能量代谢与体温能量代谢与体温第一节第一节 能能 量量 代代 谢谢第二节第二节 体体 温温第一节第一节 能量代谢能量代谢 合成代谢合成代谢 耗能耗能 新陈代谢新陈代谢（物质代谢）（物质代谢） 分解代谢分解代谢 放能放能 能量代谢的概念能量代谢的概念:物质代谢过程中伴随着的能物质代谢过程中伴随着的能 量的释放、转移量的释放、转移、贮存、贮存和利用，称为能量和利用，称为能量 代谢代谢。 能量代谢能量代谢机体能量的来源与去路机体能量的来源与去路 糖糖 ：70% 70% 来源来源 脂肪：脂肪：404050%50% 蛋白质：数量很少蛋白质：数量很少 1. 糖糖脑组织所需能量完全来源于脑组织所

2、需能量完全来源于糖的有氧氧化。糖的有氧氧化。当机体缺氧和血糖水平过低当机体缺氧和血糖水平过低时，均可导致脑功能障碍，时，均可导致脑功能障碍，甚至出现低血糖性休克。甚至出现低血糖性休克。方式方式：有氧氧化与无氧酵解。有氧氧化与无氧酵解。 2. 脂肪脂肪为机体主要的贮能物质。为机体主要的贮能物质。是机体短期饥饿时的主要供能物质是机体短期饥饿时的主要供能物质供能方式供能方式: :有氧氧化有氧氧化特点特点: :释放能量多，为同等重量糖释放能量多，为同等重量糖 的二倍。的二倍。3. 蛋白质蛋白质一般用作构成细胞成分，及合一般用作构成细胞成分，及合成酶和激素等生物活性物质，成酶和激素等生物活性物质，不做为

3、供能物质。不做为供能物质。但在长期饥饿，能源缺乏时才但在长期饥饿，能源缺乏时才不得已用于供能不得已用于供能 。 能源物质释放的能量有能源物质释放的能量有50%50%转转化为热能，其余以自由能形式贮存化为热能，其余以自由能形式贮存于于atpatp中。除骨骼肌运动时所完成中。除骨骼肌运动时所完成的机械外功，其余的自由能最终也的机械外功，其余的自由能最终也转变为热能。转变为热能。( (二二) )能量去路能量去路( (三三) )能量代谢的测定方法能量代谢的测定方法1.1.直接测热法直接测热法：直接测量从机体体表直接测量从机体体表、呼出气、呼出气、尿液和粪便排出的总热量。如果不做外功，该热量尿液和粪便排

4、出的总热量。如果不做外功，该热量就是机体代谢的全部热量。这种方法测定准确，但就是机体代谢的全部热量。这种方法测定准确，但设备复杂，操作繁琐，现已极少应用。设备复杂，操作繁琐，现已极少应用。2.2.间接测热法间接测热法： 间接测热法原理间接测热法原理：是利用是利用“定比定律定比定律”，测算，测算出一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少，再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。计算出它们所释放出的热量。 食物的热价食物的热价: :1 1食物在氧化时所释放出食物在氧化时所释放出来的热量，称为食物的热价。来的热量，称为食物的热价。 物理热价物理热价：指食物在体外燃烧

5、时释放的热量。指食物在体外燃烧时释放的热量。 生理热价生理热价：指在体内氧化时所产生的热量。指在体内氧化时所产生的热量。 糖与脂肪糖与脂肪：物理热价生理热价物理热价生理热价 蛋蛋 白白 质质：物理热价生理热价（物理热价生理热价（蛋白蛋白质在体内不能被彻底氧化分解，有一部分以质在体内不能被彻底氧化分解，有一部分以尿素的形式由尿中排泄）。尿素的形式由尿中排泄）。 食物的氧热价：食物的氧热价：某种食物氧化时某种食物氧化时, ,每消耗每消耗1l1l氧所产生的热量称为该种食物的氧热价。氧所产生的热量称为该种食物的氧热价。由于各种食物在体内氧化时的耗由于各种食物在体内氧化时的耗o o2 2量、量、coco

6、2 2产生量的不同，故各种食物的氧热价不同。产生量的不同，故各种食物的氧热价不同。三种营养物质氧化的几种数据三种营养物质氧化的几种数据 物物 质耗氧量质耗氧量 产产coco2 2量量 物理热价物理热价 生理热价生理热价 氧热价氧热价 呼吸商呼吸商(l/g) (l/g) (kj/g) (kj/g) (kj/g) (r q)(l/g) (l/g) (kj/g) (kj/g) (kj/g) (r q) 糖糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.000.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂脂 肪肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.711.9

7、8 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白质蛋白质 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.850.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.85 能量代谢率能量代谢率=6min=6min耗氧量耗氧量1010氧热氧热价价 体表面积体表面积 体表面积计算体表面积计算 体表面积（体表面积（m2）=0.0061身高（身高（cm）+0.0128 体重（体重（kg）0.1529 ，简化法计，简化法计算，如图：算，如图：二、影响能量代谢的因素二、影响能量代谢的因素( (一一) )肌肉活动肌肉活动 肌肉活动对能量肌肉活动对能量代谢的影响最大。全代谢的影响最大。全身剧烈活

8、动时，短时身剧烈活动时，短时间内其总产热量比安间内其总产热量比安静时高出数十倍。静时高出数十倍。表表7-3 7-3 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 17.0517.05打篮球打篮球 24.2224.22踢足球踢足球 24.9824.98持重机枪跃进持重机枪跃进 42.3942.39（二）（二） 精神活动精神活动 精神紧张、情绪激动精神紧张、情绪激动

9、能量代谢能量代谢机理机理:激动时激动时 骨骼肌的紧张性骨骼肌的紧张性 能量代谢能量代谢交感神经兴奋交感神经兴奋 儿茶酚胺释放儿茶酚胺释放 能量能量代谢率代谢率 ( (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1h1h开始开始, ,持续持续7 78h),8h),即使同样处于安静状态即使同样处于安静状态, ,但产热量却但产热量却比进食前有所增加，这些比进食前有所增加，这些 “额外额外” 热量是由热量是由进食引起的。进食引起的。 食物能使机体产生食物能使机体产生“额外额外” 热量的现象称热量的现象称为食物的特殊动力效应。为食物的特殊动力效

10、应。 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：蛋白质：蛋白质：30%30%糖：糖：4%4%脂肪：脂肪：6%6%混合食物：混合食物：10%10% 其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝脏处理蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。脏处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 1.1.人体安静时的能量代谢人体安静时的能量代谢, ,在在20203030的环的环境中较为稳定。境中较为稳定。2.2.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。3.3.当环境温度低于当环境温度低于2020时时，随着温

11、度的不断下随着温度的不断下降，机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，同时降，机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，同时增加能量代谢率。增加能量代谢率。4.4.舰艇舱内温度可高达舰艇舱内温度可高达6060, , 故舰员的能量代故舰员的能量代谢率很高。谢率很高。三、基础代谢与基础代谢率三、基础代谢与基础代谢率( (一一) ) 基础代谢基础代谢 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。 基础状态的条件如下基础状态的条件如下： 清晨空腹，即禁食清晨空腹，即禁食121214h14h，前一天应清淡，前一天应清淡、不要太饱的饮食，不要太饱的饮食，以排除食物特殊动力效应的影响以排除

12、食物特殊动力效应的影响。 平卧平卧，全身肌肉放松全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影尽力排除肌肉活动的影响响。 清醒且情绪安闲，清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响以排除精神紧张的影响。 室温室温18-2518-25，排除环境温度的影响排除环境温度的影响。( (二二)bmr)bmr的测定和正常值的测定和正常值 1.1.bmrbmr的测定的测定:(:(通常采用简易法通常采用简易法) ) 把基础状态下的氧热价定为把基础状态下的氧热价定为20.195kj20.195kj。测出测出1h1h内内( (测测6min6min的耗氧量的耗氧量10)10)的耗氧量。的耗氧量。 测出体表面积。测出体表面积。 按下面

13、公式计算出按下面公式计算出bmrbmr实测值：实测值： bmr bmr实测值实测值20.19520.195耗氧量耗氧量体表面积体表面积 对照表对照表7-17-1的的bmrbmr平均值平均值, ,按下面公式计算出按下面公式计算出bmrbmr相对值：相对值： bmr bmr相对值相对值bmrbmr实测值实测值-bmr-bmr平均值平均值bmrbmr平均值平均值100%100%2 2、bmrbmr的正常水平及其异常变化的正常水平及其异常变化bmrbmr正常值正常值：10101515临床常用简便法：临床常用简便法：bmrbmr（% %）= =脉率脉率+ +脉压（脉压（mmhgmmhg）-111-111

14、bmr测定的临床意义测定的临床意义 ： 有助于诊断某些疾病有助于诊断某些疾病 +20% +20% 提示甲亢或见于糖尿病、白血提示甲亢或见于糖尿病、白血病、发热病、发热 20% 20% 提示甲减或见于肾病综合征、提示甲减或见于肾病综合征、病理性饥饿、垂体性肥胖病理性饥饿、垂体性肥胖 第二节第二节 体温体温 1.体温的概念体温的概念:机体深部的平均温度。机体深部的平均温度。 （1）体表温度体表温度（shell temperature）：数值低，）：数值低，不稳定，各部差异大不稳定，各部差异大 （2）体核温度体核温度（core temperature ）：数值高，）：数值高，稳定，各部差异小稳定，各

15、部差异小概念概念：指身体深部的平均温：指身体深部的平均温度，即体核温度度，即体核温度。意义：意义：体温的相对恒定是机体体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活动正常新陈代谢和一切生命活动正常进行的必需条件。进行的必需条件。 体温过高、过低都会影响体温过高、过低都会影响酶的活性，导致生理功能的障酶的活性，导致生理功能的障碍，甚至造成死亡。如：碍，甚至造成死亡。如：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。一、人体正常体温及生理变动一、人体正常体温及生理变动（一）（一）体温的测定体温的测定通常体温的测量部位为腋窝、

16、口腔和直肠温。通常体温的测量部位为腋窝、口腔和直肠温。 直肠温度直肠温度 正常值：正常值：36.9 - 37.9；测量时应将肛；测量时应将肛表插入直肠表插入直肠6cm以上。以上。口腔温度口腔温度 正常值：正常值： 36.7 - 37.7；婴幼儿和行为不；婴幼儿和行为不能自控的人不能采用。能自控的人不能采用。腋窝温度腋窝温度 正常值：正常值： 36.0 - 37.4；测量时应使腋窝；测量时应使腋窝紧闭，测量时间不少于紧闭，测量时间不少于10分钟。分钟。 肛温比较接近机体深部的温度，但由于测试不便，肛温比较接近机体深部的温度，但由于测试不便，临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意夹紧体温计临床常用口

17、温和腋温。测定腋温时要注意夹紧体温计和测量时间。和测量时间。另外，科研中还常用食管温度（另外，科研中还常用食管温度（= =体核温体核温度）、鼓膜温度（度）、鼓膜温度（= =下丘脑温度）。下丘脑温度）。（二）（二） 体温的生理变动体温的生理变动1. 昼夜变化昼夜变化:清晨清晨 2:00-6:00 最低最低 午后午后 1:00-6:00 最高最高2. 性别性别:女子比男子高女子比男子高0.3 度度 女子基础体温随月经周期而变动女子基础体温随月经周期而变动(如图如图)3. 3. 年龄：年龄：新生儿新生儿( (早产儿早产儿) )易受随环境温度影响，易受随环境温度影响，老年人体温偏低老年人体温偏低4 4

18、、其他、其他 肌肉运动、情绪激动、精神紧张、进食、肌肉运动、情绪激动、精神紧张、进食、 全身麻醉全身麻醉 二、二、 机体的产热和散热机体的产热和散热 （一）机体的产热过程（一）机体的产热过程 1. 主要产热器官主要产热器官：有：有：内脏器官、骨骼肌、脑内脏器官、骨骼肌、脑 安静时安静时：内脏器官：内脏器官 ，特别是肝脏，特别是肝脏 运动或劳动时运动或劳动时：骨骼肌：骨骼肌 占占90 2.产热形式产热形式 战栗产热战栗产热：骨骼肌不随意的节律性收：骨骼肌不随意的节律性收缩，缩， 其特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做外其特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但产热量很高。功但产热量很高。 实际上，机体在寒

19、冷环境中，通常在战实际上，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战栗。上升到一临界水平时就转变为战栗。 非战栗产热非战栗产热：又称代谢产热，机体所有：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（约占肪组织的产热量最大（约占70%）。）。此外，交感神经兴奋、甲状腺激素、肾上腺髓质激素分泌增多，都可促进分解代谢而增加产热量。 ( (二二) )散热散热1.1.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

20、富有汗腺有汗腺次：次：肺、尿、粪肺、尿、粪 2. 2.散热方式散热方式： 当外界气温人体表层温度时，人体主要通过当外界气温人体表层温度时，人体主要通过辐射、传导和对流方式散热，其散热量约占总量辐射、传导和对流方式散热，其散热量约占总量7070。 当外界温度当外界温度或皮肤温度时，机体的散热是或皮肤温度时，机体的散热是依靠蒸发方式散热。依靠蒸发方式散热。 (1)(1) 辐射散热辐射散热（thermal radiationthermal radiation） 是机体以热射线（红外线）形式将热能传给外是机体以热射线（红外线）形式将热能传给外界较冷物体的一种散热方式。界较冷物体的一种散热方式。条件条件

21、：体表温度高于环境温度：体表温度高于环境温度影响因素影响因素： 体表温度与环境温度差体表温度与环境温度差 有效辐射面积有效辐射面积 (2)传导散热传导散热 是指机体将热量直接传给同它接触是指机体将热量直接传给同它接触的较冷的物体的一种散热方式。的较冷的物体的一种散热方式。影响因素影响因素： 温度差温度差 接触面积接触面积 导热性能导热性能(3) 对流散热对流散热 指通过气体或液体的流动散发体热指通过气体或液体的流动散发体热的形式，是传导散热的一种特殊形式。的形式，是传导散热的一种特殊形式。影响因素影响因素：风速：风速(4)蒸发散热蒸发散热通过水分从体表蒸发散热的一种方式。通过水分从体表蒸发散热

22、的一种方式。蒸发蒸发1g水散热水散热2.43kj 当环境温度超过体表温度时，其是机体当环境温度超过体表温度时，其是机体唯一的散热方式。唯一的散热方式。影响因素影响因素：湿度大，不易散热：湿度大，不易散热 风速大，散热快风速大，散热快蒸发散热分蒸发散热分不感蒸发不感蒸发和和出汗出汗 指水分直接透出皮肤和粘膜表面，在指水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未聚成明显的水滴以前便蒸发掉的一种未聚成明显的水滴以前便蒸发掉的一种散热方式。散热方式。皮肤皮肤: 0.6-0.8l/d 呼吸呼吸: 0.2-0.4l/d1l/d不感蒸发不感蒸发发汗：发汗：又称可感蒸发。又称可感蒸发。 温热性发汗温热性发汗精神性发汗精神

23、性发汗汗腺汗腺全身绝大部分汗腺分泌全身绝大部分汗腺分泌( (手掌、足跖除外）手掌、足跖除外）手掌、足跖、前额和腋窝等部手掌、足跖、前额和腋窝等部位汗腺位汗腺神经神经支配支配交感神经的胆碱能节后交感神经的胆碱能节后纤维纤维肾上腺素能神经纤维肾上腺素能神经纤维刺激刺激温热刺激温热刺激情绪激动或精神紧张情绪激动或精神紧张意义意义加强散热，对体温调节加强散热，对体温调节有重要作用。有重要作用。与体温调节无关，可能与湿润与体温调节无关，可能与湿润手掌和足跖，增加摩擦力有关。手掌和足跖，增加摩擦力有关。 发汗的影响因素发汗的影响因素：受劳动强度、环境：受劳动强度、环境温度、湿度、风速等影响。温度、湿度、风

24、速等影响。 劳动、气温劳动、气温 出汗出汗 速度速度 散热散热 湿度湿度 蒸发困难蒸发困难出汗出汗 风速风速 蒸发容易、出汗蒸发容易、出汗 汗液汗液： 水分水分：9999 汗液流经汗腺排出管的起始部时，有汗液流经汗腺排出管的起始部时，有一部分一部分naclnacl可被重吸收，从而使最终排出的可被重吸收，从而使最终排出的汗液成为低渗。汗液成为低渗。 机体大量出汗可造成高渗性脱水，要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补充大量的水份和适量的aclacl。固体固体：大部分为大部分为naclnacl其余为其余为kclkcl、尿素尿素、乳酸等乳酸等无葡萄糖和蛋白质无葡萄糖和蛋白质 在环

25、境温度为在环境温度为21时人体散热时人体散热方式及其所占比例方式及其所占比例散热方式散热方式 百分数（）百分数（）辐射辐射 传导传导 对流对流 70皮肤水分蒸发皮肤水分蒸发 27呼吸呼吸 2尿、粪尿、粪 1常用降温措施及其理论依据常用降温措施及其理论依据 降温措施降温措施:理论依据理论依据: 冰袋、冰帽冰袋、冰帽 电扇、通风电扇、通风 降低室温降低室温、减衣减衣 酒清擦浴酒清擦浴 用阿司匹林用阿司匹林 用抗菌药物用抗菌药物 增强传导散热增强传导散热 增强对流散热增强对流散热增强辐射散热增强辐射散热增加蒸发散热增加蒸发散热下调调定点下调调定点消除致热原消除致热原 3.散热的调节散热的调节： 皮肤

26、循环的调节皮肤循环的调节：机体通过交感：机体通过交感n调控着调控着皮肤血管的口径，以改变其血流量，改变皮肤皮肤血管的口径，以改变其血流量，改变皮肤温度，从而影响辐射、对流和传导散热量。温度，从而影响辐射、对流和传导散热量。 发汗的调节发汗的调节： 是反射性调节是反射性调节三、三、 体温调节体温调节 自主性体温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，通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等生理反应，来维持机体产热和散热过程的动态平衡。态平衡。 行为性体温调节行为

27、性体温调节: 机体在不同的温度环境中的姿势和行为，机体在不同的温度环境中的姿势和行为，特特别别是人为了保温或降温所采取的措施，称为是人为了保温或降温所采取的措施，称为行为性体温调节。行为性体温调节。后者以前者为基础，是对前者的补充后者以前者为基础，是对前者的补充( (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 分布分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。 类型类型：温觉感受器和冷觉感受器：温觉感受器和冷觉感受器 皮温皮温3030时时冷觉感受器冷觉感受器+ +冷觉冷觉 皮温皮温3535时时温觉感受器温觉感受器+ +温觉温觉 作用作用：温度感受器传入冲动到达中枢后，除产：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。生温觉之外，还能引起体温调节反应。 2. 2.中枢性温度敏感神经元中枢性温度敏感神经元 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温血温热敏神