第九章能量代谢与体温

1、第九章 能量代谢与体温 Chapter 5 Energy metabolism and body Energy metabolism and body temperaturetemperature第一节 能量代谢Energy metabolism新陈代谢合成代谢分解代谢生物体内物质代谢过程中所伴随着能量的贮存、释放、转移和利用- 能量代谢一、机体能量的来源与利用Energy sources and pathway of energy use(一)能量的来源 主要能源：糖、脂肪和蛋白质 能量代谢的场所线粒体 mitochondrium and energy metabolism 糖： 60%70

2、% 能量由糖提供1、机体所需能量主要来自食物中的糖，以葡萄糖为主。果糖、半乳糖、甘油和一些氨基酸可转化为葡萄糖。2、葡萄糖通过有氧和无氧途径直接为组织细胞供能，并可合成糖原储存在肝脏和肌细胞中。当摄入的糖量大于机体消耗时，糖可转化为脂肪储存。3、肝糖原对维持正常的血糖水平非常重要，两者处于动态平衡。葡萄糖 糖原 脂肪：供能仅次于糖(30%40%)， 饥饿时机体的主要供能物质。脂肪是体内主要能源物质贮存形式。 外源性脂肪（食物） 内源性脂肪（糖，氨基酸） 蛋白质： 蛋白质的分解产物主要是氨基酸， 正常情况下，主要用于合成细胞的组成成分和生物活性物质。 在特殊情况下参与供能，如病理性长期饥饿。 (

3、二)机体能量的去路： 能源物质 热能50% 能量释放 自由能 ATP H2O+CO2 利用 神经传导 主动转运 合成代谢 腺体分泌 肌肉收缩 氧化分解 载体ATP-CP供能系统：机体利用CP（磷酸肌酸）分解所释放的能量合成ATP的过程。 CP中的能量其实是来源于ATP，ATP分子内高能磷酸基团可转移给肌酸，以磷酸肌酸的形式储存：ATP+C=ADP+CP。当细胞中的ATP被消耗而减少减少时，反应发生逆转。 人体ATP-CP供能系统绝对值小， 维持的时间很短，由于其能快速动用， 在供能系统中的意义重要。主要在于能量的快速可动用性， 短距离疾跑、跳、投、旋转、冲刺或其它需要在几秒钟内完成的运动，全部

4、依靠ATP-CP贮备为其主要能源，其它运动在开始也依靠ATP-CP提供直接能源。 研究证明，运动员ATP-CP供能系统供能能力较一般人强，因而在完成需O2量相同的短时间剧烈运动时，运动员血乳酸出现比一般人迟。三羧酸循环呼吸链(Krebs cycle)二、能量代谢的测定 Principle and method of energy metabolism maesurement测定原理热力学第一定律：机体分解营养物质所释放的总能量应等于机体所产生的热量和肌肉对外物作功之和(一) 直接测热法 直接收集机体在一定时间内所释放的热量，并加以测定，称为直接测热法(direct calorimetry)。（

5、二）间接测热法根据化学反应原理，即反应物与反应物之间、反应物与产物根据化学反应原理，即反应物与反应物之间、反应物与产物之间存在着一定的比例关系，从而计算出一定时间内机体氧之间存在着一定的比例关系，从而计算出一定时间内机体氧化三大物质的量，再根据有关数据计算该段时间内机体所释化三大物质的量，再根据有关数据计算该段时间内机体所释放的总热量。放的总热量。1.食物的卡价(calorie value) 一克食物氧化分解(或在体外燃烧)时所释放出来的能量，为食物的卡价或热价(thermal equivalent)，单位为 kcalg(kJg)n物理卡价(体外燃烧)n生物卡价(体内氧化)糖和脂肪：生物卡价等

6、于其物理卡价蛋白质：生物卡价小于其物理卡价。因为体内蛋白质不能彻底氧化2.食物的氧热价(thermal equivalent of oxygen)： 某种营养物质氧化时，消耗一升氧所产生的热量3呼吸商(respiratory quotient,RQ) 某种营养物质氧化时，产生的二氧化碳量和同一时间内耗氧量的比值呼吸商: 糖 100、 脂肪 0706、 蛋白质 080、混合食物 082非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quotient)从总二氧化碳产量和总耗氧量中减去相应部分蛋白质所消耗的氧量和二氧化碳产量，此时的二氧化碳产量和氧耗量之比值为糖和脂肪的混合呼吸商，称为

7、非蛋白呼吸商间接测热法的测算步骤：1.测定：尿氮量，一定时间内产生的二氧化碳量和氧耗量2. 尿氮量(g) 蛋白质量 蛋白质氧化时的产热量 蛋白质氧化时的耗氧量和二氧化碳产量3.计算出非蛋白呼吸商4. 查表得非蛋白氧热价非蛋白耗氧量=非蛋白产热量5.总产热量=非蛋白产热量+蛋白质产热量6.25简化测定法：1.测出受试者单位时间内的耗氧量2.按RQ=0.82，查出氧热价3.单位时间内的产热量=单位时间内的耗氧量氧热价三、影响能量代谢的因素Factors affecting the energy metabolism1、肌肉活动 muscle movement 劳动或运动时，骨骼肌活动加强，对能量代

8、谢的影响最显著。即使轻微的劳动或运动，都将提高代谢率，剧烈运动时期耗氧量可增加1020倍。2、精神活动 mood 当精神活动处于紧张状态（烦恼、愤怒、恐惧或强烈情绪激动）时热量可显著增加，这可能是由于不随意肌张力增加，以及内分泌激素（肾上腺素等）释放增加引起。3、食物的特殊动力作用 specific dynamic effect of foods： 进食可使机体产生“额外”热量的现象机制：可能与肝脏脱氨基反应有关。4、环境温度与体温 air temperature 人处于安静时的能量代谢在2030的环境中最稳定，温度高于30或低于20代谢都将增加，体温每升高1，代谢将增加13左右。四、基础代谢

9、率basal metabolic rate ,BMR 人体在基础条件下的能量代谢率,单位kj/(m2.h) 基础条件：清醒、安静、平卧、空腹、环境温度2025生理意义及临床应用： 帮助诊断某些代谢性疾病 甲亢时基础代谢率可高于正常值的2580；甲状腺功能减退时比正常值低2040；糖尿病、红细胞增多症、白血病、发热 基础代谢率升高；肾病综合征、脑垂体性肥胖以及机体处于病理性饥饿时，基础代谢率降低。体表面积耗氧量20.18测定：BMR=衡量标准： 受试者实测BMR同性别同年龄组平均值 同性别同年龄组平均值 100% 第二节 体温及其调节Body temperature and its regula

10、tion 一、体 温 Body temperature（一）体温：机体深部的温度。 正常值：口腔36.737.7 直肠36.937.9 腋窝36一 37.4(二)体温的生理变动1、昼夜周期circadian rhythm： 清晨2-6时体温最低，午后 l-6时最高，波动幅度一般不超过 l，体温的这种周期性波动称为昼夜节律。 2、年龄age： 新生儿代谢旺盛，体温高于正常人。老年人代谢降低，体温偏低。新生儿，特别是早产儿在出生后一段时间内，其体温调节机构发育尚未完善，调节能力差，体温易受环境温度的影响。2、性别 sex： 男性体温比女性体温略低0.3，女性体温随月经周期而变动，月经期至排卵这段时

11、间体温较低，排卵日最低，排卵后体温回升至月经前水平。3、其他因素 other factors： 肌肉剧烈活动时，体温可上升l2，情绪激动、精神紧张、进食等均可影响体温。体内新陈代谢属酶促反应，酶的活性、反应速度亦受温度的影响。体温过高或太低都将影响新陈代谢，严重时可危及生命二、机体的热平衡balance between heat production and loss 人和高等动物的体温能够维持相对稳定，是在体温调节机构的控制下，机体的产热和散热过程取得动态平衡的结果。(一)产热过程process of heat production1主要的产热器官：安静-内脏（尤其是肝脏） 运动-肌肉2.产

12、热的调节：寒冷刺激可通过中枢神经系统使甲状腺激素和儿茶酚胺分泌增加来提高代谢率，加强代谢产热（非战栗产热），以褐色脂肪组织的产热量为最大。 寒冷刺激可通过肌紧张和寒战来提高产热量（战栗产热）战栗：骨骼肌发生不随意的节律性收缩的表现，其节律为911次/分。战栗特点：屈肌和伸肌同时收缩。通过甲状腺激素提高代谢率需较长时间，寒战是寒冷条件下最有效的产热方式，可提高代谢率45倍。(二)散热过程 process of heat loss1散热器官： 皮肤(主要)、呼吸道、尿和粪便2.散热方式：n辐射散热 radiation：体热以热射线形式传给外界较冷的物体n传导散热 conduction：体热直接传给

13、与它接触的物体n对流散热 convection： 传导散热的特殊形式，风速越大，散热速度越快n蒸发散热 evaporation：当环境温度等于或高于皮肤温度时，机体唯一的散热方式不感蒸发 insensible perspiration：体液直接透过皮肤和粘膜表面，在未形成明显水滴就蒸发掉发汗 sweating or sensible perspiration： 通过汗腺的主动分泌，汗液在皮肤表面形成明显的汗滴的形式而蒸发3.散热的调节反应( l)循环系统的调节反应：机体通过交感神经系统控制皮肤血管口径，进而控制皮肤血流量，改变皮肤温度，以调节散热量来取得体热平衡(2)发汗：神经反射性活动温热性

14、发汗 thermal sweating：环境温度升高 皮肤温度感受器血液温度升高 下丘脑（发汗中枢） 交感胆碱能纤维 汗腺分泌汗液精神性发汗 mental sweating： 情绪紧张 大脑皮层运动层 交感神经肾腺能纤维 发汗三、体温调节Regulation of body temperature调节方式：行为性体温调节 behavioral thermoregulation自主性体温调节 autonomic thermoregulation(一)温度感受器 thermoreceptor n外周温度感受器：全身皮肤、粘膜、腹腔内脏 热感受器 warmth receptor 冷感受器cold receptorn中枢性温度感受器：视前区下丘脑前部存在：热敏神经元 heat-sensitive neuron- 血液温度升高其放电频率增加 冷敏神经元 cold-sensitive neuron-血液温度下降其放电频率增加(二)下丘脑体温调节中枢 body temperature regulation centersn视前区下丘脑前部(preoptic-anterior h