生理学第七章 能量代谢与体温

生理学第七章能量代谢与体温第1页，共56页，2023年，2月20日，星期一能量代谢的概念

合成代谢:生物体从外界摄取营养物质来构筑或更新自身，并储备能量。物质代谢分解代谢:生物体利用储存的能量或分解体内自身物质而转变成能量，用以维持体温和进行各种功能性活动。

能量代谢（energymetabolism）生物体内物质代谢过程中伴随发生的能量的释放、转移、贮存和利用。第2页，共56页，2023年，2月20日，星期一机体能量的来源和去路来源机体的能量来自于三大营养物质的分解氧化去路体内能量的50%以上直接转化为热量，后者用于维持体温或散发出体外；其余部分以化学能的形式贮存于三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate,ATP）中。ATP分解时放出能量，用于合成代谢和各种生理活动。第3页，共56页，2023年，2月20日，星期一第4页，共56页，2023年，2月20日，星期一能量代谢率机体在单位时间内所消耗的能量，称为机体的能量代谢率。能量代谢率以单位时间内每平方米体表面积的产热量表示，即kJ/(m2·h)。能量的计量单位：①卡（calorie，cal）或千卡（kilokcalorie，

kcal）；②焦尔（joule，J）或千焦尔（kilojoule，KJ）

1cal=4.187J第5页，共56页，2023年，2月20日，星期一体表面积的测定Stevenson公式：

体表面积（m2）=0.0061×身高(cm)+0.0128×体重(kg)−0.1529第6页，共56页，2023年，2月20日，星期一第7页，共56页，2023年，2月20日，星期一能量代谢测定的基本原理能量守恒定律

能量由一种形式转化为另一种形式的过程中,既不能增加,也不会减少。定比定律

化学反应中，反应物的量与产物之间呈一定的比例关系。

e.g.C12H12O6+6O2→6CO2+6H2O+∆H根据能量守恒定律，可通过测定人体在一定时间内所消耗的食物,或产生的热量来测算人体在一定时间内的耗能量。根据化学反应的定比定律，先测定人体一定时间内的耗O2和CO2产生量，再间接推算出同时间内食物的氧化量和产热量，就可计算出能量代谢率。第8页，共56页，2023年，2月20日，星期一与能量代谢测定有关的几个概念食物的热价（thermalequivalentoffood）1g某种食物氧化时所释放的热量。食物的氧热价（thermalequivalentofoxygen）某种食物被氧化时，每消耗1L氧所产生的热量。呼吸商（respiratoryquotient,RQ）氧化某一食物时，同一时间内CO2的产生量与耗氧量的比值。非蛋白呼吸商（non-proteinrespiratoryquotient,NPRQ）糖和脂肪氧化时产生的CO2量以及消耗的O2量的比值。第9页，共56页，2023年，2月20日，星期一能量代谢率的测定直接测热法（directcalorimetry）将被测者置于一特殊的检测环境中,收集其在一定时间内发散的总热量,然后换算成单位时间的代谢量,即能量代谢率。间接测热法（indirectcalorimetry）

根据化学反应的定比定律，先测定人体一定时间内的耗O2和CO2产生量，再间接推算出同时间内食物的氧化量和产热量，就可计算出能量代谢率。

第10页，共56页，2023年，2月20日，星期一第11页，共56页，2023年，2月20日，星期一间接测热法的具体步骤1.计算氧化蛋白质食物的产热量根据一定时间内的尿氮排出量推算出蛋白质的氧化量和蛋白质食物的产热量。2.计算氧化非蛋白食物的产热量

测出机体在一定时间内的总氧耗量和总CO2产生量→分别由总氧耗量和总CO2产生量减去蛋白质氧化耗去的O2量和产生的CO2量，算出NPRQ→从表7-2查出该NPRQ所对应的氧热价，进而算出非蛋白食物的产热量3.计算出总产热量

即：蛋白质食物产热量+非蛋白食物的产热量第12页，共56页，2023年，2月20日，星期一用间接测热法测定能量代谢率的两种简易方法方法一测得一定时间内的耗氧量和CO2产生量→计算呼吸商并把它视为非蛋白呼吸商→查表取得相应的氧热价→该氧热价×耗氧量方法二测定一定时间内的耗氧量→将此耗氧量×20.20kJ/L(非蛋白呼吸商为0.82时的氧热价)第13页，共56页，2023年，2月20日，星期一影响能量代谢的因素肌肉活动精神活动食物的特殊动力效应环境温度第14页，共56页，2023年，2月20日，星期一肌肉活动对能量代谢的影响肌肉活动加强→肌肉耗氧量增加→能量代谢率升高能量代谢率升高程度与肌肉活动加强程度成正比在劳动卫生学中,可用能量代谢率反映劳动强度第15页，共56页，2023年，2月20日，星期一第16页，共56页，2023年，2月20日，星期一精神活动对能量代谢的影响安静状态下，脑组织的耗氧量为肌肉组织的20倍，因此其产热量远大于肌肉组织。但在不同精神活动状态下，脑组织的能量代谢率变化不大。精神紧张(如烦恼、恐惧、或情绪激动）→肌紧张加强、交感神经兴奋↑、激素分泌增加→能量代谢率升高第17页，共56页，2023年，2月20日，星期一食物的特殊动力效应对能量代谢的影响进食后，食物刺激机体额外消耗能量的作用，称为食物的特殊动力效应（specificdynamiceffect）。不同食物的特殊动力效应：蛋白质30%；糖6%；脂肪4%；混合食物10%为病人配餐时，应考虑到食物的特殊动力效应。食物的特殊动力效应的产生可能与肝脏处理氨基酸或合成糖原等过程有关第18页，共56页，2023年，2月20日，星期一环境温度对能量代谢的影响安静时，20～30°C人体的能量代谢最为稳定环境温度<20°C→寒战、肌紧张加强→代谢率升高环境温度>30°C→体内化学反应加速，生理活动加快→代谢率升高第19页，共56页，2023年，2月20日，星期一基础代谢人体处在室温20～25°C、空腹、清晨、清醒、静卧而又极其安静、放松的状态，称为基础状态。人体处于基础状态下的能量代谢，称为基础代谢。基础状态下，单位时间内的能量代谢，称为基础代谢率（basalmetabolicrate，BMR）。第20页，共56页，2023年，2月20日，星期一正常人的基础代谢率正常人的基础代谢率=均值±15%BMR↑：甲状腺功能亢进（比正常值高25%～80%）、糖尿病、红细胞增多症、白血病、伴呼吸困难的心脏病、发烧

BMR↓：甲状腺功能低下（比正常值低20%～40%）、肾上腺皮质功能低下、垂体功能低下、肾病综合症、病理性饥饿第21页，共56页，2023年，2月20日，星期一我国正常人基础代谢率的平均值第22页，共56页，2023年，2月20日，星期一体温人和动物机体所具有的温度,称为体温（bodytemperature）。分表层温度和核心温度两种。第23页，共56页，2023年，2月20日，星期一表层温度和核心温度表层温度（shelltemperature）机体表层部分的温度。易受环境温度的影响；各部位之间的温度差异较大核心温度（coretemperature）机体核心部分的温度。相对稳定；各部位之间的温度差较小临床所指的体温通常是指机体核心部分的平均温度。第24页，共56页，2023年，2月20日，星期一图7-3在不同环境温度下人体体温分布图第25页，共56页，2023年，2月20日，星期一正常体温直肠温（rectaltemperature）

36.9～37.9°C口腔温（oraltemperature）

36.7～

37.7°C腋窝温（axillarytemperature）

36.0～

37.4°C第26页，共56页，2023年，2月20日，星期一体温的正常变动昼夜的周期性变化

清晨2～6时体温最低,午后1～6时最高性别的差别女性比男性平均高0.3°C，且基础体温随月经周期发生变动年龄的影响

新生儿体温易受环境因素影响；儿童和青少年体温较高；老年人体温偏低其他因素的影响

运动、情绪、进食，等第27页，共56页，2023年，2月20日，星期一图7-4女性月经周期中基础体温曲线

第28页，共56页，2023年，2月20日，星期一人体的主要产热器官安静时人体的主要产热器官是肝脏。劳动或运动时人体的主要产热器官是骨骼肌。第29页，共56页，2023年，2月20日，星期一寒冷环境下机体增加产热量的形式寒战产热(shiveringthermogenesis)

非寒战产热(non-shiveringthermogenesis;又称代谢性产热)主要由体内棕色脂肪组织(brownfattissue,BFT)产生

第30页，共56页，2023年，2月20日，星期一产热活动的调节体液调节甲状腺激素、肾上腺素（E)、去甲肾上腺素(NE)、生长素释放↑→产热量↑神经调节①寒冷刺激→下丘脑寒战中枢→脊髓→寒战→产热量↑

②寒冷刺激→交感神经系统兴奋→肾上腺髓质活动活动↑→肾上腺素、去甲肾上腺素释放↑→产热量↑第31页，共56页，2023年，2月20日，星期一人体散热的主要部位和方式人体散热的主要部位是皮肤人体散热的方式：①辐射；②传导；③对流；④蒸发第32页，共56页，2023年，2月20日，星期一辐射散热人体以发射热射线的形式将体热传给外界，称为辐射散热（thermalradiation)。辐射散热是机体散热的主要方式影响辐射散热的因素：①皮肤与环境的温度差②机体的有效散热面积第33页，共56页，2023年，2月20日，星期一传导散热机体的热量直接传给与机体接触的温度较低的物体，称为传导散热（thermalconduction）。传热导体的性能直接影响传导散热的效能

e.g.

脂肪导热性能低，肥胖者容易出汗；水的导热性能好，可用冰帽、冰袋给高热病人降温第34页，共56页，2023年，2月20日，星期一对流散热机体通过气体流动散发体热，称为对流散热（thermalconvection）。对流散热效率与风速成正比

e.g.

使用风扇可加强空气流动，从而促进对流散热。热第35页，共56页，2023年，2月20日，星期一蒸发散热蒸发散热（evaporation）水分从体表汽化时吸收热量而散发体热的一种方式。当环境温度等于或高于皮肤温度时，蒸发是唯一有效的散热方式。第36页，共56页，2023年，2月20日，星期一蒸发散热的两种形式不感蒸发(insensibleperspiration)体液的水分从皮肤和呼吸道黏膜表面不断渗出而被汽化的过程。人体每24h约蒸发1000ml水分发汗(sweating)或可感蒸发（sensibleevaporation）通过汗腺分泌汗液，汗液蒸发，从而散发体热。环境温度越高，发汗速度越快；湿度越大，出汗越多第37页，共56页，2023年，2月20日，星期一温热性发汗与精神性发汗温热性发汗（thermalsweating)由温热性刺激引起的发汗；参与体温调节精神性发汗

(mentalsweating)精神紧张时引起的发汗；主要见于手掌、足跖和前额等处；不参与体温调节第38页，共56页，2023年，2月20日，星期一第39页，共56页，2023年，2月20日，星期一循环系统在散热的作用在炎热环境中，皮肤小动脉舒张，皮肤血流量大量增加，散热量增大。在寒冷环境中，皮肤血管收缩，皮肤血流量显著减少，散热量大大减少。第40页，共56页，2023年，2月20日，星期一体温调节的两种方式自主性体温调节（automaticthermoregulation）在体温中枢的控制下，通过增减皮肤血流量、发汗、寒战等生理调节反应，使体温维持在一个相对稳定的水平，这种体温调节过程，称为～。行为性体温调节（behavioralthermoregulation）机体在不同温度环境中，通过采取的姿势和发生的行为来调节体热的平衡，称为～。第41页，共56页，2023年，2月20日，星期一温度感受器外周温度感受器（peripheralthermoreceptor）指存在于皮肤、粘膜和内脏中对温度变化敏感的游离神经末梢

——热感受器

——冷感受器中枢温度感受器

（centralthermoreceptor）指存在于中枢神经系统内对温度变化敏感的神经元

——热敏神经元

——冷敏神经元第42页，共56页，2023年，2月20日，星期一第43页，共56页，2023年，2月20日，星期一体温调节中枢体温调节的基本中枢在下丘脑。视前区-下丘脑前部（preoptic-anteriorhypothalamusarea,PO/AH）是体温调节中枢整合机构的中心部位。第44页，共56页，2023年，2月20日，星期一体温调节机制——调定点学说如同恒温器内温度的调节一样，体温的调节活动按体温的调定点调节体温。正常体温的调定点（setpoint）约为37°C当体温高于37°C时，机体的产热停止，散热加强，使体温降回到调定点；当体温低于37°C时，机体的产热加强，散热停止，使体温回升到调定点。第45页，共56页，2023年，2月20日，星期一调定点是如何设定的？Na+/Ca2+比例学说

PO/AH中的温度敏感神经元细胞内外的Na+/Ca2+比值决定调定点的水平：比值增大时调定点上移；比值减小调定点下移神经元电生理特性学说冷敏神经元和热敏神经元对温度反应曲线的斜率决定调定点水平：热敏神经元反应曲线斜率减小，或冷敏神经元反应曲线斜率增大时，调定点上移；热敏神经元反应曲线斜率增大，或冷敏神经元反应曲线斜率减小时，调定点下移第46页，共56页，2023年，2月20日，星期一

图7-7下丘脑温度变化与温度敏感神经元放电频率关系（模式图）W、W′，C、C′，S、S′分别表示正常及发热时热敏神经元放电特性、冷敏神经元放电特性及体温调定点第47页，共56页，2023年，2月20日，星期一用调定点学说解释发烧当机体被致热原（如细菌或病毒）感染时，调定点上移（如上升到39°C）→机体产热加强，散热减弱→体温升至39°C，即发烧（fever）当致热原被抗生素控制后，调定点回降原处，体温恢复至正常。第48页，共56页，2023年，2月20日，星期一肥胖（obesity）肥胖的定义肥胖的发病原因肥胖的危害肥胖的防治第49页，共56页，2023年，2月20日，星期一体重体重（bodyweight）指机体的重量