生理学第七章 能量代谢与体温(本科)

第七章

能量代谢与体温

医学院生理教研室EnergyMetabolismandBodyTemperature问题1：当我们感冒时，一般会经历什么样的过程？问题2：为什么发热的病人常常会“畏寒、寒战”呢？第一节能量代谢

energymetabolism

能量代谢的概念：物质代谢过程中所伴随的能量的贮存、释放、转移和利用统称为能量代谢。一、机体能量的来源和利用1．糖、脂肪和蛋白质是主要的能量来源。（1）糖是体内基本的供能物质。①机体的能量50%~70%由食物中的糖类物质提供;②葡萄糖供能的方式：有氧氧化：无氧酵解：（一）能量的来源1mol葡萄糖释放38molATP1mol葡萄糖释放2molATP一、机体能量的来源和利用1．糖、脂肪和蛋白质是主要的能量来源。（1）糖是体内基本的供能物质。③葡萄糖的转化：供能转变为糖原储存在肝脏和骨骼肌中，分别称为肝糖原和肌糖原。（一）能量的来源糖代谢概况血糖食物糖葡萄糖消

化吸收肝脏葡萄糖肝糖原合成分解乳酸糖异生血液肌糖原葡萄糖CO2+H2O+ATP有氧氧化糖酵解乳酸+ATP血乳酸肌肉转变为其他物质(大量)(少量)合

成一、能量的来源和去路1．糖、脂肪和蛋白质是主要的能量来源。

（2）脂肪是体内重要的贮能和供能物质机体的能量30%左右是由脂肪提供。①脂肪是体内最重要贮能物质；②每g脂肪氧化所释放的的能量约为糖的2倍；利用形式：甘油和脂肪酸供能途径：直接氧化转化为糖而提供能量。

一、能量的来源和去路1．糖、脂肪和蛋白质是主要的能量来源。

（2）脂肪是体内重要的贮能和供能物质③在正常情况下，脂肪可补充糖供能的不足；在饥饿时，则成为机体的主要供能物质。一、能量的来源和去路1．糖、脂肪和蛋白质是主要的能量来源。（3）蛋白质：蛋白质主要由氨基酸组成。①氨基酸的主要功能是合成机体的组成成分，为机体提供能量是次要功能。②氨基酸在特殊情况下也参与供能，如：长期禁食、结核病、恶性肿瘤、高热等一、机体能量的来源与利用2.能量转移和贮存的关键物质（1）三磷酸腺苷（ATP）ATP既是体内重要的贮能物质，又是直接的供能物质。（2）磷酸肌酸（CP）是体内ATP的储存库。（一）能量的来源一、能量的来源和去路（二）能量的利用:50%（三）能量平衡能量平衡是指机体能量摄入与消耗间的平衡。二、能量代谢的测定（一）与能量代谢测定有关的概念：1.食物的热价：1g食物氧化或在体外燃烧时所释放出来的能量。物理热价：食物体外燃烧释放的能量。生物热价：食物体内氧化产生的能量。物质的产热量=该物质的克数×该物质的热价。糖：17.2kJ17.2kJ脂肪：39.8kJ39.8kJ蛋白质：23.4kJ18.0kJ物理热价生物热价糖与脂肪：物理热价＝生物热价蛋白质：物理热价＞生物热价二、能量代谢的测定2.食物的氧热价：某种食物氧化时消耗1升氧所产生的热量称为该种食物的氧热价。物质的产热量=该物质的氧热价×该物质的耗氧量糖：21.1kJ脂肪：19.6kJ蛋白质：18.9kJ

氧热价二、能量代谢的测定3.呼吸商：一定时间内机体呼出的CO2量与吸入的O2量的比值（CO2/O2）。糖：1.00脂肪：0.71蛋白质：0.80混合食物：0.85

呼吸商二、能量代谢的测定3.呼吸商：意义：可以比较精确的反映体内营养物质氧化的比例。用呼吸商估计人体在某一段时间内氧化营养物质的种类和量。二、能量代谢的测定4.非蛋白呼吸商（NPRQ）：一定时间内机体氧化非蛋白食物（糖和脂肪）时CO2产量与耗O2量的比值。

非蛋白呼吸商(NPRQ)（二）能量代谢测定的原理

根据能量守恒定律，测定机体一定时间内消耗的食物中包含的能量，或产生的热量与做的外功，即可得出机体能量代谢率。二、能量代谢的测定能量代谢率：单位时间内每平方米体表面积的产热量。单位：KJ/(m2·h)（三）能量代谢的测定方法1．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。操作繁琐，使用不便。二、能量代谢的测定（三）能量代谢的测定方法2．间接测热法（1）原理：根据化学反应中反应物的量与产物的量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，计算该段时间内机体所释放的总热量。C6H6O6+6O2→6CO2+6H2O+E三、影响能量代谢的主要因素1.肌肉活动：最为显著。劳动或运动时的能量代谢率───────────────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17.50打篮球24.22踢足球24.98持重机枪跃进42.39───────────────三、影响能量代谢的主要因素1.肌肉活动：最为显著。2.精神活动：睡眠和活跃的精神活动无大的差别。但精神紧张、情绪激动时，因伴发肌紧张及甲状腺素释放，而使能量代谢增加。三、影响能量代谢的主要因素1.肌肉活动：最为显著。2.精神活动：3.食物的特殊动力效应：进食之后的一段时间内，食物刺激机体产生额外热量消耗的作用，称为食物的特殊动力效应。蛋白质最明显为30%，糖和脂肪约为4-6%，混合食物为10%。三、影响能量代谢的主要因素1.肌肉活动：最为显著。2.精神活动：3.食物的特殊动力效应：4.环境温度：20~30℃时稳定。环境温度过高或过低能量代谢都会增加。环境温度＞30℃，能量代谢率增加。当环境温度＜20℃时，随着温度的不断下降，机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，同时增加能量代谢率。四、基础代谢1.概念：（1）基础代谢：基础状态下的能量代谢。（2）基础代谢率（basalmetabolismrate，BMR）：基础状态下单位时间内的能量代谢。基础状态：清晨、清醒、静卧，未作肌肉活动；无精神紧张；测定前至少禁食12h；室温20～25℃。BMR比安静时代谢率低，但并非最低代谢状态四、基础代谢2.计算方法：

（1）人体表面积推算公式：

0.0061×身高(cm)＋0.0128×体重(kg)－0.1529（2）体表面积测算用图测算四、基础代谢3.基础代谢率的表达方式：（1）实测绝对值：单位：kJ/m2（2）比值：基础代谢率=实测值-正常平均值

正常平均值×100%=四、基础代谢4.基础代谢率的变化：（1）正常变化：①男性高于女性；②儿童高于成人；年龄越大，代谢率越低。（2）体温升高一度，基础代谢率增加13%（3）病理性变化：①BMR↑：发热、甲亢、糖尿病、红细胞增多症、白血病等②BMR↓：甲低、Addison病、肾病、垂体性肥胖、病理性饥饿四、基础代谢5.临床上测定BMR可协助诊断某些疾病。甲亢：高于正常值的25％～80％。甲状腺功能减退：比正常值低20％～40％。糖尿病、红细胞增多症、白血病、发热可引起BMR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，BMR则降低。第二节体温及其调节表层温度：机体表层部分（皮肤和皮下组织）的温度。体温：核心温度：机体核心部分的温度。一、体温即临床所说的体温：是指机体核心部分的平均温度。（一）表层温度和核心温度机体表层温度和核心温度的相对范围随环境温度的变化而变化。（一）表层温度和核心温度1.表层温度表层温度低于体核温度。由表层向深部存在较明显的温度梯度。机体表层的最外层为皮肤温度，易受环境温度的影响产生显著的变化。皮肤温度高低与局部血流量有关，受交感神经影响。（一）表层温度和核心温度（一）表层温度和核心温度2.核心温度核心温度相对稳定，各部分之间差异小。肝脏的温度最高，为38℃，其次为脑，肾、胰腺及十二指肠，直肠温度更低，约37.5℃。（一）表层温度和核心温度3．临床常用以下部位体温代替体温：口腔温度：36.7℃～37.7℃直肠温度：36.9℃～37.9℃腋窝温度：36.0℃～37.4℃。

（一）表层温度和核心温度（二）体温的生理性波动1.体温的昼夜周期性变化：清晨2～6时体温最低，午后1～6时最高，波动幅度一般不超过1℃。体温的这种周期性波动称为体温的昼夜节律。（二）体温的生理性波动2.性别的影响：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间体温较低，排卵日最低，排卵后体温回升至月经前水平。3．年龄的影响：新生儿体温＞成年人＞老年人每年长10岁，体温约降低0.05℃。14～16岁与成年人相近。4.肌肉活动的影响：肌肉剧烈活动时，体温可上升1～2℃。5.其他因素的影响：情绪激动、精神紧张以及进食等均可影响体温。（二）体温的生理性波动二、机体的产热和散热（一）产热1.主要产热器官：肝和骨骼肌。安静状态：内脏（尤其肝脏，其次是脑）活动状态：骨骼肌。人体正常体温的维持，是产热和散热过程达到动态平衡的结果。①基础代谢产热：70%来自内脏和脑组织；②骨骼肌运动产热：③食物特殊动力效应产热④寒战产热：定义：在寒冷的刺激下，骨骼肌发生不随意的节律性收缩。特点：屈肌和伸肌同时收缩，但不作功，能量全部转化为热量。可使代谢率增加4~5倍。2.产热的形式：①基础代谢产热：70%来自内脏和脑组织；②骨骼肌运动产热；③食物特殊动力效应产热；④寒战产热：⑤非寒战产热：定义：在寒冷环境中，机体通过升高代谢率而增加产热。又称代谢产热。褐色脂肪组织的非寒战性产热量最大，占70%。2.产热的形式：（一）产热3.产热的调节：寒冷环境持续几周↓甲状腺激素分泌↑↓代谢率↑(4～5倍)↓产热量↑寒冷刺激↓交感神经兴奋，引起肾上腺髓质分泌肾上腺素和去甲肾上腺素↑↓代谢率↑，产热量↑（1）神经调节（2）体液调节（二）散热1.散热部位：主要：皮肤——85%次要：肺——14%尿、粪——1.5%（二）散热2.散热方式：（1）辐射散热（thermalradiation）:定义：人体以热射线的形式将体热传给外界较冷物质的一种散热方式。取决因素：皮肤与周围环境之间的温度差；机体的有效散热面积。（二）散热2.散热方式：（2）传导散热（thermalconduction）:定义：体热直接传给与机体相接触的低温物体取决因素：皮肤与接触物体之间的温度差；接触面积；与皮肤接触物体的导热性。临床：高热病人使用冰帽、冰袋。（二）散热2.散热方式：（3）对流散热（thermalconvection）:定义：通过气体流动进行热量交换的散热方式取决因素：皮肤与周围环境之间的温度差；机体的有效散热面积；风速。（二）散热2.散热方式：（4）蒸发散热（evaporation）：定义：是水分从体表汽化时吸收热量而散发体热的方式。环境温度≥体温时蒸发是唯一的散热途径。临床：高热病人使用酒精擦浴。（二）散热2.散热方式：（4）蒸发散热（evaporation）：蒸发散热的形式：①不感蒸发：体液直接透出皮肤、粘膜表面，在未聚成明显水滴前蒸发掉，约1000ml/天。皮肤的不感蒸发也叫不显汗，经皮肤蒸发约600～800ml。（二）散热2.散热方式：（4）蒸发散热（evaporation）：蒸发散热的形式：①不感蒸发：②发汗(可感蒸发)：汗腺主动分泌汗液的过程。环境温度达30℃左右开始发汗，湿度大，衣着多25℃便可发汗。发汗速度受环境温度及湿度影响。汗液：水分＞99％刚分泌的汗液是等渗的，汗液流经汗腺管腔时部分NaCl被重吸收，使最终排出的汗液成为低渗液。大量出汗可造成高渗性脱水，要补充大量水份和适量NaCl。固体＜１％大部分为NaClKCl、尿素、乳酸等无葡萄糖和蛋白质（二）散热（1）皮肤血流量的调节交感神经控制皮肤血管口径，调节皮肤血流量，通过改变皮肤温度影响皮肤散热量。

3.散热的调节（二）散热炎热→交感神经活动→皮肤血管舒张,流量→散热寒冷→交感神经活动→皮肤血管收缩,流量→散热皮肤血流多，皮温高，温差大——散热快（1）皮肤血流量的调节

3.散热的调节（二）散热（2）发汗的调节温热刺激温觉感受器↑传入冲动↑产热↑血温↑下丘脑热敏N.元↑发汗中枢↑发汗（1）皮肤血流量的调节

3.散热的调节（二）散热（2）发汗的调节温热性发汗：参与体温调节（全身）精神性发汗：见于手掌、前额、足底等处，与体温调节关系不大。三、体温调节自主性体温调节:在体温调节机构的控制下，通过增减皮肤的血流量、发汗、寒战等生理调节反应，在正常情况下使体温维持在一个相对稳定的水平。这是体温调节的基础。行为性体温调节：机体在不同环境中的姿势和行为，特别是人为保温和降温所采取的措施。1.外周温度感受器（一）温度感受器(1)分布：皮肤、粘膜和内脏中的游离神经末梢(2)适宜刺激：皮肤温度变化(3)分类：热感受器冷感受器三、体温调节（一）温度感受器(1)分类：热敏神经元冷敏神经元2.中枢温度感受器(2)

分布：PO/AH分布较多的热敏神经元；

脑干网状结构和下丘脑弓状核分布较多冷敏神经元(3)适宜刺激：流经脑和脊髓的血温变化三、体温调节三、体温调节（二）体温调节中枢：1.部位：视前区-下丘脑前部preopticanteriorhypothalamus，PO/AH.2.体温调节的“调定点”学说