第七章 能量代谢

1、第七章第七章 能量代谢与体温能量代谢与体温 Energy metabolism and body temperature 第一节第一节 能量代谢能量代谢 Energy metabolism 同化作用（合成代谢）同化作用（合成代谢）- 耗能耗能新陈代谢新陈代谢 能量代谢能量代谢 （物质代谢）（物质代谢） 异化作用（分解代谢）异化作用（分解代谢）- 放能放能能量代谢能量代谢：物质代谢过程中所伴随的能量贮存、物质代谢过程中所伴随的能量贮存、 释放、转移和利用等称为释放、转移和利用等称为能量代谢能量代谢（energy metabolism） 。Energy metabolism：The process

2、es of liberation, transfer, storage and utilization of energy taking place with substances metabolismn营养配膳、劳动和运动强度评定、病人的食谱营养配膳、劳动和运动强度评定、病人的食谱能量的来源：能量的来源：机体能量的来源和去路机体能量的来源和去路一、食物的能量转化一、食物的能量转化Energy transformation of food（一）三磷酸腺苷（一）三磷酸腺苷(ATP)是体内能量是体内能量转化和利用的关键物质转化和利用的关键物质 1、直接利用的能量物质：、直接利用的能量物质：ATP

3、2、高能磷酸健化合物除高能磷酸健化合物除ATP外，还有外，还有磷酸肌酸磷酸肌酸(creatine phosphate, CP)。 3、ATP的合成和分解是体内能量转换的合成和分解是体内能量转换和利用的关健物质和利用的关健物质 临床：临床：心肌炎、肝炎、脑血管疾患（辅助心肌炎、肝炎、脑血管疾患（辅助性药物性药物ATP不直接供能；而改善组织代不直接供能；而改善组织代谢）谢）（二）几种主要营养物质（二）几种主要营养物质 的能量转化的能量转化1、糖、糖（carbohydrate)n主要的能量物质主要的能量物质（中国人（中国人70% ） 有氧氧化有氧氧化 脑脑 （血糖的依赖性大（血糖的依赖性大低血糖休克

4、）低血糖休克） 无氧糖酵解无氧糖酵解n氧债氧债 oxygen debt：剧烈运动时剧烈运动时骨骼肌的氧耗量猛增而处于相对缺骨骼肌的氧耗量猛增而处于相对缺氧的状态。氧的状态。n在骨骼肌停止活动后一段时间，循在骨骼肌停止活动后一段时间，循环、呼吸活动仍维持较高水平。环、呼吸活动仍维持较高水平。2.脂肪脂肪 (fat)n主要功能贮存和供给能量主要功能贮存和供给能量.n人体脂肪的贮存量相当多，占体人体脂肪的贮存量相当多，占体重的重的20%左右。左右。n体重指数体重指数(body mass index)l体重指数体重指数= =Kg/(Kg/(身高身高m)m)2 2. .20-24.920-24.9正常正

5、常25-29.925-29.9为超重为超重3030及以上为肥胖及以上为肥胖3. 蛋白质蛋白质(protein)n主要用于组织的自我更新主要用于组织的自我更新,提供能量提供能量是其次要功能是其次要功能( (长期饥饿时动用长期饥饿时动用). . 如：长期不能进食病人如：长期不能进食病人(恶液质恶液质),甲亢甲亢.二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定n除了外功外，各种形式的功最后均除了外功外，各种形式的功最后均转化为热能。转化为热能。n如果限制其做外功如果限制其做外功( (外功外功=0)=0)，单位，单位时间内产生的总热量就是单位时间时间内产生的总热量就是单位时间内的能量代谢。内的能量代谢。n外功换

6、算成热量：热功当量外功换算成热量：热功当量n单位单位: : kJ, kJ, kCalkCal(一一)与能量代谢测定有关几个概念与能量代谢测定有关几个概念. *1.食物的热价食物的热价(thermal equivalent of food):（1）定义：定义：1g某种食物在体内氧化某种食物在体内氧化(或体外燃或体外燃烧烧)时所释放的热量称为食物的热价。时所释放的热量称为食物的热价。Calories liberated by 1g of food oxidized in body（or burned out of body）. （2）类型：）类型： 物理热价：物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量

7、。指食物在体外燃烧时释放的热量。 Physical thermal equivalent（ burned out of body） 生物热价：生物热价：指食物在体内经过生物氧化所产生指食物在体内经过生物氧化所产生的热量。的热量。Biological thermal equivalent（ oxidized in body ）蛋白质物理热价蛋白质物理热价生物热价生物热价2.食物的氧热价食物的氧热价(thermal equivalent of oxygen): *n某种食物氧化时消耗某种食物氧化时消耗1L氧所产生氧所产生的热量称为该种食物的氧热价的热量称为该种食物的氧热价. In the proc

8、ess of oxidizing food, Calories liberated per liter O2 consumed表表7-1 三种营养物质氧化时的几种数据三种营养物质氧化时的几种数据3.呼吸商呼吸商(respiratory quotient, RQ) *nRQ:在一定时间内，机体呼出的在一定时间内，机体呼出的CO2量量和吸入氧量的比值。和吸入氧量的比值。In the process of oxidizing food, the ratio of carbon dioxide produced to oxygen used n某物质的某物质的RQ:某种物质氧化时产生某种物质氧化时产生

9、CO2量与量与O2消耗量的比值称为呼吸商消耗量的比值称为呼吸商. =产生产生CO2 / O2消耗量消耗量 (取决于物质本身化学组成取决于物质本身化学组成)C6H12O6+6O2 6CO2+6H 2O CO2 produced (ml ) RQ O2 used(ml)q糖糖=1, 脂肪脂肪=0.71 蛋白质蛋白质=0.8q根据呼吸商大小可推测能量物质的主要根据呼吸商大小可推测能量物质的主要来源：来源： 如：糖尿病如：糖尿病 0.71 长期病理性饥饿情况下长期病理性饥饿情况下 0.80 正常人混合食物正常人混合食物 0.85 基础状态时基础状态时 0.82n影响呼吸商因素：影响呼吸商因素： Fac

10、tors affecting respiratory quotient, RQ 1）营养物质之间相互转化）营养物质之间相互转化2）额外）额外CO2的产生的产生 (运动产生乳酸，使运动产生乳酸，使CO2呼出增加呼出增加)3）某些病理状态的影响：肺过度通气、）某些病理状态的影响：肺过度通气、酸中毒等。酸中毒等。4.非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商（ Non-Protein Respiratory Quotient NPRQ）: *糖和脂肪按不同比例混合氧化所产生糖和脂肪按不同比例混合氧化所产生CO2量和消耗量和消耗O2量比值量比值. In the process of oxidizing the carb

11、ohydrate mixed with fat in different proportion, the ratio of carbon dioxide produced to oxygen used(二二)能量代谢测定原理和方法能量代谢测定原理和方法1.原理原理:能量守恒定律能量守恒定律 law of conservation of energy能量代谢率：机体在单位时间内能量代谢率：机体在单位时间内所消耗的能量。所消耗的能量。单位时间内每平方米体表面积的单位时间内每平方米体表面积的产热量表示产热量表示 kJ/(m2h)2.测定的方法测定的方法: (1)直接测热法直接测热法 Direct C

12、alorimetry . (2)间接测热法间接测热法 Indirect Calorimetry ：化学反应的化学反应的定比定律定比定律:即反应物量和产物的即反应物量和产物的量之间呈一定比例关系量之间呈一定比例关系. 如如:C6H12O6+6O2 6CO2+6H 2O+H计算过程计算过程 了解（P202）(1)总的耗氧量和总的耗氧量和CO2产生量产生量,测定尿素氮排出量测定尿素氮排出量.(2)蛋白质氧化量和其产生热量蛋白质氧化量和其产生热量,以及耗氧量和以及耗氧量和CO2产生量产生量.(3)从总耗氧量和总从总耗氧量和总CO2产量中减去蛋白质耗氧量产量中减去蛋白质耗氧量和和CO2产量，计算出非蛋白

13、呼吸商。产量，计算出非蛋白呼吸商。(4)非蛋白呼吸商的氧热价，计算出非蛋白代谢的非蛋白呼吸商的氧热价，计算出非蛋白代谢的产热量；产热量； (5) 24小时产热量为蛋白质代谢产热量与非蛋白小时产热量为蛋白质代谢产热量与非蛋白代谢产热量之和。代谢产热量之和。简化测定法简化测定法：n测量被测量者单位时间内耗氧量，测量被测量者单位时间内耗氧量，进食为混合物，认为其进食为混合物，认为其呼吸商呼吸商为为0.82, 氧热价为氧热价为20.19kJ. 误差误差1-2%3、耗氧量与、耗氧量与CO2产量的测定产量的测定方法：方法：n（1）闭合式测定法）闭合式测定法n（2）开放式测定法）开放式测定法三、影响能量代谢

14、的因素三、影响能量代谢的因素 Factors affecting energy etabolism n1、肌肉活动：最为显著、肌肉活动：最为显著 劳动或运动时耗氧量和能量代谢显著增劳动或运动时耗氧量和能量代谢显著增加，可达安静时的加，可达安静时的10-20 倍，因此能量倍，因此能量代谢可作为劳动或运动时肌肉活动强度代谢可作为劳动或运动时肌肉活动强度的指标。的指标。n2、精神活动：精神紧张，产热量增加、精神活动：精神紧张，产热量增加n3、食物的特殊动力效应、食物的特殊动力效应 specific dynamic action（1）概念：进食后使机体产生）概念：进食后使机体产生“额外额外”热量消耗的

15、现象。热量消耗的现象。 蛋白质：蛋白质：30%；糖；糖6%, 脂肪：脂肪：4%； 混合食物：混合食物：10%。（2）机制：不明。）机制：不明。n4、环境温度、环境温度temperature of environment 呈呈“U”型型 30OC 升高升高 最为稳定最为稳定 升高升高 寒战寒战 肌肉松驰肌肉松驰 化学反应、发汗、化学反应、发汗、 肌肉紧张度增加肌肉紧张度增加 呼吸、循环功能增强等呼吸、循环功能增强等四四.基础代谢基础代谢（basic metabolism）* 1.基础代谢基础代谢:指基础状态下的能量代谢指基础状态下的能量代谢.(1)所谓基础状态所谓基础状态:清晨、清醒、安静、无精

16、神紧张、清晨、清醒、安静、无精神紧张、空腹、室温空腹、室温(20-25)状态状态(2)基础代谢率（基础代谢率（basic metabolic rate，BMR）:单位单位时间内的基础代谢。时间内的基础代谢。(3)基础代谢并非最低的能量代谢基础代谢并非最低的能量代谢.(4)与体表面积成正比。（与体表面积成正比。（P204）肺活量、心输出量、肺活量、心输出量、主动脉和气管的横截面、肾小球滤过率等也都与主动脉和气管的横截面、肾小球滤过率等也都与体表面积呈一定的比例关系。体表面积呈一定的比例关系。 2.测定测定:n简略的理论测定：只需测耗氧量，氧热价定为简略的理论测定：只需测耗氧量，氧热价定为20.1

17、9kJ/Ln20.19kJ/L耗氧量耗氧量L/h体表面积体表面积m2=KJ/m2.hn一般表示一般表示(%): （实际测（实际测-正常值）正常值）/正常值正常值100%n正常值正常值 10-15%n 影响因素：影响因素：生理变动生理变动: :性别、年龄。性别、年龄。正常人的正常人的BMRBMR是相当稳定的。是相当稳定的。P205q临床临床: BMR%= (脉率脉率+脉压差脉压差)-111n意义意义:判断标准：正常判断标准：正常 15% 只有只有 20%才有可能是病理性才有可能是病理性的的.n临床意义：临床诊断甲状腺疾病的重要辅助临床意义：临床诊断甲状腺疾病的重要辅助方法。甲状腺功能低下时，方法

18、。甲状腺功能低下时，BMRBMR可比正常值可比正常值低低20%20%40%40%；甲状腺功能亢进时；甲状腺功能亢进时BMRBMR可比正可比正常值高出常值高出25%25%80%80%。nBMRBMR降低降低: : 肾上腺皮质和脑垂体的功能低下肾上腺皮质和脑垂体的功能低下病理性饥饿，阿狄森病、肾病综合征以及垂病理性饥饿，阿狄森病、肾病综合征以及垂体性肥胖症体性肥胖症 。 nBMRBMR升高升高: : 发热，糖尿病、红细胞增多症、发热，糖尿病、红细胞增多症、白血病以及伴有呼吸困难的心脏病等。白血病以及伴有呼吸困难的心脏病等。 第二节第二节 体温及其调节体温及其调节一一.体温体温(body tempe

19、rature)(一一)体表温度和深部温度：体表温度和深部温度：功能上划分功能上划分 核心核心: 深部温度深部温度(core temperature) : 较高；相对稳定；各部位差异小较高；相对稳定；各部位差异小,以肝最以肝最 高，高， 380C。 外壳外壳: 体表温度体表温度(shell temperature) :较较低；低； 不稳定不稳定;各部位差异大各部位差异大人人体体 1. 生理学所说的体温生理学所说的体温:指身体深部的平指身体深部的平均温度均温度. 2. 测量部位测量部位:腋下温度腋下温度 口腔温度口腔温度 直肠温度直肠温度 直肠直肠:36.937.9 口腔口腔:36.737.7 腋

20、窝腋窝:36.037.4 (二二)体温的正常波动体温的正常波动 1 1.1.昼夜节律性（昼夜节律性（circadian rhythm) )变化变化: : 清晨清晨2-62-6时最低时最低, ,午后午后1-61-6时最高（生物钟）时最高（生物钟）. .2.2.性别的影响性别的影响: :女性高于男性女性高于男性0.3;0.3;其体温随其体温随月经周期而发生变动月经周期而发生变动: :基础体温基础体温 3.3.年龄的影响年龄的影响: :新生儿新生儿, ,特别是早产儿特别是早产儿, , 体温容体温容易受环境因素的影响而变动。老人体温也偏易受环境因素的影响而变动。老人体温也偏低。低。 4.4.其他因素其

21、他因素: :肌肉活动肌肉活动 , ,情绪激动、精神紧张、情绪激动、精神紧张、进食进食. . 麻醉手术的病人麻醉手术的病人, ,在术中和术后都在术中和术后都应注意保温护理应注意保温护理。 (三三)皮肤温度和平均体温皮肤温度和平均体温1.皮肤温度皮肤温度:机体最外层的温度机体最外层的温度. (1)各部位的皮肤温度差别很大各部位的皮肤温度差别很大. (2)与局部血流量有很大关系与局部血流量有很大关系. 临床：诊断外周血管病临床：诊断外周血管病 (3)平均皮肤温度平均皮肤温度(mean skin temperature, MST). TMST=0.2(T小腿小腿+T大腿大腿)+0.3(T胸胸+T上臂上

22、臂)2.平均体温平均体温(mean body temperature, MBT) (208页页)TMBT=TCORE+(1-)TMST: 深部组织占全部组织的比例深部组织占全部组织的比例二二.机体的产热和散热机体的产热和散热 Thermogenesis (heat production)and Thermolysis (heat loss)体温维持相对稳定，是在体温调节机构的控体温维持相对稳定，是在体温调节机构的控制下，产热和散热两个生理过程取得动态制下，产热和散热两个生理过程取得动态平衡的结果。平衡的结果。 (一一)产热产热.1.主要产热器官主要产热器官.肝肝(安静安静) 骨骼肌骨骼肌(运动

23、运动)2.机体产热形式机体产热形式 机体处于寒冷环境中时机体处于寒冷环境中时 (1)战栗产热战栗产热(shivering thermogenesis)：骨骼肌发生不随意的骨骼肌发生不随意的节律性节律性收缩，表现为收缩，表现为屈肌和伸肌同时收缩，产热量可增加屈肌和伸肌同时收缩，产热量可增加4-5倍。倍。寒冷性肌紧张寒冷性肌紧张(thermal muscle tone)或称战或称战栗前肌紧张栗前肌紧张(pre-shivering tone)(2)非战栗产热非战栗产热(代谢产热代谢产热) 褐色脂肪组织褐色脂肪组织(brown fat tissue,BFT)产热产热量最大量最大,占占70%3.产热的调

24、节产热的调节 机体处于寒冷环境中时机体处于寒冷环境中时 体液体液: 甲状腺素甲状腺素(T3,T4),去甲肾上腺素去甲肾上腺素,肾上肾上腺素腺素神经神经: 交感交感N 肾上腺髓质活动增强肾上腺髓质活动增强 去甲肾上腺素去甲肾上腺素,肾上腺素。肾上腺素。 (二二)散热散热Thermolysis(heat loss)主要散热部位是皮肤主要散热部位是皮肤 , 呼出气、尿、粪呼出气、尿、粪 1.散热的方式散热的方式(1)辐射散热辐射散热(thermal radiation):红外线红外线温差及温差及体表面积体表面积(2)传导散热传导散热(thermal conduction): 相接触面相接触面积、温差

25、积、温差, ,物体导热性能：衣、脂肪、水物体导热性能：衣、脂肪、水（冰袋，冰帽）（冰袋，冰帽）(3)对流散热对流散热(thermal convection):通过气体来通过气体来交换热量，交换热量， 温差温差, 受风速影响受风速影响 (4)(4)蒸发（蒸发（evaporationevaporation）散热散热 环境温度接近或高于皮肤温度时环境温度接近或高于皮肤温度时, ,蒸发成为唯蒸发成为唯一散热形式一散热形式蒸发散热是机体通过体表水分的蒸发来散失蒸发散热是机体通过体表水分的蒸发来散失体热的一种形式。体热的一种形式。 A.A.不感蒸发（不感蒸发（insensible perspiration

26、）: 体液水分直接透过皮肤和粘膜体液水分直接透过皮肤和粘膜( (呼吸道呼吸道) )在未形成明显水滴前就蒸发掉一种散热方在未形成明显水滴前就蒸发掉一种散热方式式. . 婴幼儿不感蒸发速率大。婴幼儿不感蒸发速率大。n补液时注意补液时注意B.发汗发汗(sweating): 汗腺主动分泌汗液的汗腺主动分泌汗液的过程，过程，可感蒸发可感蒸发 sensible evaporationsensible evaporation受环境温度和湿度的影响。受环境温度和湿度的影响。 2汗液：汗液：（1）成份：）成份：99%水分，水分，1%NaCl ,少量少量KCl, 尿素尿素（2）汗液为低渗性液体。）汗液为低渗性液体

27、。大量发汗而造成脱水时，高渗性脱水。大量发汗而造成脱水时，高渗性脱水。 n夏天人在大量出汗时，饮淡盐水夏天人在大量出汗时，饮淡盐水3.3.汗腺与汗腺活动调节汗腺与汗腺活动调节(1)(1)小汗腺小汗腺eccrine gland 和大汗腺和大汗腺apocrine gland(2)(2)汗腺分泌受交感胆碱能纤维支配汗腺分泌受交感胆碱能纤维支配. .发汗中枢发汗中枢 Ach Ach 汗腺汗腺M M受体受体( (阿托品阿托品) ) 汗腺分泌汗腺分泌（3 3）类型：温热性发汗和精神性发汗）类型：温热性发汗和精神性发汗发汗过程与散热发汗过程与散热 Sweating processes and Thermol

28、ysis 温热环境温热环境刺激皮肤温觉感受器和刺激皮肤温觉感受器和加热血流加热血流发汗中枢（主要在下丘发汗中枢（主要在下丘脑）脑）交感神经胆碱能纤维交感神经胆碱能纤维小汗小汗腺腺温热性发汗温热性发汗4.循环系统在散热反应中作用循环系统在散热反应中作用Effects of Skin Blood Flow on Thermolysis.炎热环境：炎热环境：交感神经紧张性降低，皮肤小动交感神经紧张性降低，皮肤小动脉舒张、动静脉吻合支开放，皮肤血流量脉舒张、动静脉吻合支开放，皮肤血流量增加，皮肤温度升高，散热量增加。增加，皮肤温度升高，散热量增加。寒冷环境：寒冷环境：交感神经紧张度增强，皮肤血管交感神经紧张度增强，皮肤血管收缩，皮肤血流量剧减，散热量也因此大收缩，皮肤血流量剧减，散热量也因此大大减少。大减少。 n环境温度为环境温度为20203030时，或者产热量没有时，或者产热量没有大幅度变化时，仅仅依靠调节皮肤血管的大幅度变化时，仅仅依靠调节皮肤血管的口径便可精细地控制皮肤温度来增减散热口径便可精细地控制皮肤温度来