生理学之能量代谢和体温

能量代谢和体温第一节能量代谢第二节体温能量代谢（Energymetabolism)：

指生物体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移、贮存和利用。第一节能量代谢第一节能量代谢一能量的来源三能量的测定四能量代谢的影响因素五基础代谢二能量的利用与平衡

一、机体能量的来源及利用

(一)能量的来源

ATP既是体内重要的储能物质，又

是直接供能物质;1molATPADP(释

放33.47kJ能量)。

磷酸肌酸(creatinephosphate,CP)

是ATP的储存库。1、糖(carbohydrate,GS)

是体内主要能源，供能占50％--70％;

储能形式肝糖元:维持血糖

肌糖元:骨骼肌运动需要

供能途径①有氧氧化:

1molGS38molATP

②无氧酵解:如剧烈运动时

1molGS2molATP

氧债oxygendebt

2.脂肪（fat）

特点：①体内各种能源物质贮存的主

要形式(脂肪占体重20%,而糖仅150g);短期饥饿时供能。

②氧化时释放的能量多(1g脂肪

氧化放能为糖2倍)。甘油在肝磷酸化、脱氢糖氧化途径供能;脂肪酶GS

脂肪酸活化、-氧化

乙酰CoA糖途径;3.蛋白质（protein）

基本组成单位：氨基酸

特点：①主要功能为重新合成蛋白

质，供能为次要功能；

②特殊情况(长期不能进食或

体力极度消耗)下供能;

③在体内氧化不彻底，较体外

燃烧供能少。

㈡能量的去路

能源物质释放的能量有50%转化为热能，其余以自由能形式贮存于ATP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转变为热能。能量热能+外功二、能量代谢的测定原理和方法

㈠测定原理

能量代谢率的定义

能量守恒定律：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。产热量=散热量+外功

㈡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.间接测热法原理：是利用“定比定律”（即反应物的量与生成物的量呈一定的比例关系），测算出一定时间内机体的耗氧量、二氧化碳产生量，从而间接推算出机体的产热量。C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+△H注：通常情况下，体内能量主要来自糖和脂肪的氧化，蛋白质用于氧化供能的量很少，且氧化不彻底，在计算能量代谢时可忽略不计。（三）与代谢测定有关的几个概念①食物的热价:1ｇ食物在氧化分解时所释放出来的热量意义：反映一定量能源物质储存能量的多少

物理热价：体外燃烧生物热价：体内氧化糖与脂肪：物理热价＝生物热价蛋白质：物理热价＞生物热价

蛋白质在体内不能被完全氧化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

②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。

③呼吸商(RQ)：指一定时间内，机体的CO2产生量与耗O2量的比值。RQ＝CO2产生量/耗O2量

估计某一段时间内机体氧化各种食物的比例：

糖RQ＝1.0脂肪RQ＝0.71蛋白质RQ＝0.80RQ＝0.85→一般混合饮食(基础状态下为0.82)

④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量临床和劳动卫生工作实践中常采用简便测热法：产热量=耗氧量×20.18kJ(4.825kcal)简化测定法步骤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

(一)肌肉活动

影响最大能量代谢率可以作为评价劳动强度的指标无明显躯体活动时也消耗一定能量（维持姿势）(二)环境温度

安静时在20～30℃的环境中能量代谢较低、较稳定。

食物能使机体产生“额外”热量的现象各种营养物质的食物特殊动力效应不同进食蛋白质时产热量增加30％糖和脂肪增加4～6％混合性食物增加10％(三)食物的特殊动力效应

(四)精神活动

精神紧张(烦躁、恐惧、情绪激动等)时，产热量可显著增加。四、基础代谢基础代谢

①清晨空腹（禁食12h）—排除食物特殊动力效应影响

②静卧半小时以上，肌肉放松—排除肌肉活动的影响

③清醒且情绪稳定——排除精神紧张的影响

④室温20-25℃——排除环境温度的影响

机体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢。基础状态指室温20-25℃，人体处于清醒、安静和空腹的状态。具体要求：基础代谢率(BMR)

基础状态下单位时间内的能量代谢

不是最低的与体表面积呈正比单位：kJ/（m2·h）

我国人的体表面积根据下列Stevenson算式来计算：体表面积（m2）=0.0061×身长（cm）+0.0128×

体重（kg）-0.1529正常值：±15％＞±20％→可能是病态甲亢：+25％～+80%；甲减：-20%～-40%发热：体温每升高1℃，BMR升高13%(二)BMR的正常值

常用相对值表示BMR实测值-BMR平均值BMR平均值×100%BMR相对值＝第二节体温

一、体温及其生理变动二、产热三、散热四、体温调节第二节体温及其调节概念：身体深部的平均温度，即体核温度。意义：体温相对恒定是新陈代谢和一切生命活动正常进行的必需条件。体温过高、过低都会导致生理功能障碍，甚至死亡1.体表温度

⑴皮肤温(skintemperature)：

A.各部位的温度差别较大;

B.受环境温度和衣着影响,不稳定;

C.与局部血流量关系密切:环境温度和精神紧张等影响血管舒缩进而影响皮肤的温度。

⑵体表向深部厚约10mm的一层:在散热活动中起重要作用。2.体核温度

⑴特点:A.相对稳定，各部位温差小；B.因代谢水平不同，内脏器官有温差：肝最高→脑次之→肾、胰、12指肠略低→直肠最低。但血液循环可使其趋于一致。

⑵测量部位：直肠:平均37.5℃(36.9-37.9)口腔:平均37.2℃(36.7-37.7)腋窝:平均36.8℃(36.0-37.4)

鼓膜温代表下丘脑温；实验研究食管温代表体温（二）体温的生理变动项目体温变化情况机制日周期性波动清晨较低，激素分泌周期性变化午后较高下丘脑有“生物钟”性别

成年女子平均高于男子与血中孕激素浓度且呈月经周期性波动周期性变化有关年龄新生儿不稳定神经系统发育不完善老年人偏低代谢率较低肌肉活动、精可能略有产热增加神紧张、进食升高散热不及时二、机体的产热与散热

正常体温维持散热动态平衡产热㈠产热1、主要产热器官内脏（安静状态）骨骼肌（运动状态）2.产热形式①寒战产热骨骼肌在肌紧张增强的基础上，伸肌和屈肌同时发生的不随意的节律性收缩

特点：不做外功

中枢：下丘脑后部传出神经：躯体运动神经②非寒战性产热（代谢产热）

褐色脂肪

分布：肩胛下区、腹股沟、颈部大血管周围

形式：氧化与磷酸化脱耦联，产热效率高

中枢：下丘脑后部

传出神经：交感神经

(二)散热过程processofheatloss2.散热方式：辐射、传导、对流70%皮肤水分蒸发27%呼吸2%尿、粪1%主要：皮肤次要：呼出气、尿、粪1.散热部位：

辐射散热：指体热以红外线形式传给温度较低的周围环境中的散热方式。

辐射散热量的多少取决于

机体的有效辐射面积皮肤与环境的温度差

传导散热：

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

接触物体的温差接触面积的大小接触物体的导热性水的导热性好，因此临床上常利用冷水袋或冰袋为高热患者降温。

脂肪的导热性差，因而肥胖者炎热的天气易出汗。

对流散热：通过气体来交换热量的一种散热方式。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

风速蒸发散热：机体通过体表水分的蒸发来散失体热的一种形式。

①不感蒸发：不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约1000ml/日（皮肤约占2/3,肺占1/3）。∴临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。当气温≥体温时，蒸发是唯一的散热途径②可感蒸发（发汗）：炎热的气候，短时间内发汗量可达1.5L/h。∵发汗散热是通过汗液蒸发吸收体表热量实现的。∴若将汗液擦掉则不能起到蒸发散热的效果；汗腺缺乏(如烧伤病人)或汗腺分泌障碍者，在热环境中就可导致体温升高危及生命。③汗腺分类:小、大汗腺；主要受交感ACh能,少数(掌,跖,额)NA能纤维支配。

④汗腺活动的调节发汗是反射性活动；下丘脑有发汗中枢

温热性发汗：全身；参与体温调节精神性发汗：掌,跖,额局部

⑤汗的成分:99%H2O;1%NaCl,KCl,尿素。分泌之初为等渗→导管重吸收→低渗。

3、皮肤散热的调节寒冷环境，交感神经活动↑

→皮肤血管收缩，温度↓→与环境温差↓→散热↓炎热环境，交感神经活动↓→皮肤血管舒张，温度↑→与环境温差↑→散热↑环境温度20~30℃，机体安静，既不发汗也无寒战，仅靠调节皮肤血流量控制皮肤温度，即可达到体热的“收支”平衡。皮肤血流量的调节温热性发汗精神性发汗汗腺全身绝大部分汗腺分泌(手掌、足跖除外）手掌、足跖、前额和腋窝等部位汗腺神经支配交感神经的胆碱能节后纤维肾上腺素能神经纤维刺激温热刺激情绪激动或精神紧张意义加强散热，对体温调节有重要作用。与体温调节无关，可能与湿润手掌和足跖，增加摩擦力有关。发汗的调节三、体温调节自主性体温调节（autonomicthermoregulation）:机体在大脑皮层控制下，通过一定的行为来保持体温相对恒定行为性体温调节（behavioralthermoregulation）：在中枢神经系统特别是下丘脑的控制下，通过发动与产热和散热有关的生理反应进行体温调节——自动控制系统（负反馈）（一）温度感受器外周温度感受器分布：皮肤、粘膜、内脏类型：热感受器、冷感受器冷感受器较多，大约是热感受器的5-11倍，皮肤的温度感受器对温度的变化速率更敏感。中枢温度感受器分布：下丘脑、脑干网状结构、脊髓热敏神经元：温度升高时放电频率增加冷敏神经元：温度降低时放电频率增加作用：主要感受体温升高