人体解剖生理学――第八章 能量代谢与体温

1、第八章 能量代谢与体温调节,第一节 能量代谢 能量代谢：指体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移、贮存和利用的过程。,1、机体所需能量的直接来源主要是ATP。 机体能量的直接提供者是腺苷三磷酸（ATP）。 ATP 既是体内重要的储能物质，又是直接的供能物质。 体内含有高能磷酸键的分子还有肌酸磷酸（creatine phosphate, CP）等。,2、机体能量的来源与转移、利用 (1) ATP能量来源 1.糖:主要(70以上) 2.脂肪：次之(30) 3.蛋白质：很少(长期饥饿或极度消耗时，才成为主要能量来源)。,(2) 能量转移与利用,二、能量代谢的测定 (一)能量代谢测定的基本原理 机体

2、的能量代谢也遵循“能量守恒定律”：即在安静不作外功时，机体物质代谢过程中所释放的能量全部转化为热能。 因此，测定机体在单位时间内发散的总热量或所消耗的食物量，可测算出整个机体在单位时间内能量代谢的量，即能量代谢率。,(二)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： 间接测热法原理： 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），测算出一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少，再计算出它们所释放出的热量。, 食物的热价:1食物在氧化时所释放出来的热量，称为食物的

3、热价。 物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量。 生物热价：指在体内氧化时所产生的热量。 糖与脂肪：物理热价生物热价 蛋 白 质：物理热价生物热价 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。, 呼吸商(RQ)：指一定时间内，机体的 CO2产生量与耗 O2 量的比值。RQCO2产生量/耗O2量,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) (R Q) 糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂 肪 1.98 1.43 39.8

4、 39.8 19.7 0.71 蛋白质 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.85 ,RQ1.0 氧化糖； RQ0.70 氧化脂肪 RQ0.82一般饮食；RQ0.80或1.0长期饥饿,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, 分解蛋白产生CO2量= NP6.250.76(L), 分解蛋白耗O2量= NP6.250.95(L),6.25=每产生1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g 0.76(L)=每氧化1g蛋白的产生CO2量 0.95(L)=每氧

5、化1g蛋白的耗O2量,非蛋白呼吸商(NPRQ)及氧热价见:表7-2, 间接测热法步骤： 测定CO2产生量和耗O2量：开放式或闭合式。 测定尿氮量：根据尿氮量估算蛋白质氧化的量。 计算出NPRQ：=非蛋白CO2产生量/非蛋白耗O2量。 查出非蛋白食物氧热价：根据NPRQ在“NPRQ及氧热价表”查出所对应的氧热价。 计算出非蛋白食物的产热量：NPRQ表查出的氧热价非蛋白耗O2量。 能量代谢计算：=非蛋白食物的产热量+蛋白食物的产热量。,（3）闭合式测定法： 将混合膳食的RQ定为0.82，氧热价=20.20kJ/L； 测定6min的耗O2量； 能量代谢计算：= 耗O2量氧热价。 （4） 开放式测定法

6、：,三、影响能量代谢 的主要因素,(一) 肌肉活动 肌肉活动对能量代谢的影响最大。全身剧烈活动时，短时间内其总产热量比安静时高出数十倍。,表7-3 机体不同状态时 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 17.05 打篮球 24.22 踢足球 24.98 持重机枪跃进 42.39 ,(二) 精神活动 人在平静地思考问题时，能量代谢受到的影响不大，其产热量一般不超过4%。 但精神处于紧张状态(烦躁、恐惧、情绪激动等)时，由于会导致无意识的肌肉紧张性增强、交感神经兴奋及促进代谢的内分泌激素释放增多

7、等原因，产热量可显著增加。,(三) 食物的特殊动力效应 人进食后一段时间内(从进食后 1h 开始,持续 78h),即使同样处于安静状态，但产热量却比进食前有所增加，这些 “额外” 热量是由进食引起的。食物能使机体产生“额外” 热量的现象称为食物的特殊动力效应。,(四) 环境温度 1、人体安静时的能量代谢,在2030的环境中较为稳定。 2、环境温度超过30，能量代谢率增加。 3、当环境温度低于20时，随着温度的不断下降，机体能量代谢率增加。 4、舰艇舱内温度可高达60,故舰员的能量代谢率很高。,四、基础代谢 (一) 概念 1、基础代谢：机体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢。 基础状态的条件如下

8、： 清晨空腹，即禁食1214h，前一天应清淡、不要太饱的饮食，以排除食物特殊动力效应的影响。 平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响。 清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响。 室温20-25，排除环境温度的影响。 2、基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢。,(二)BMR的测定和正常值 1、BMR的测定:(通常采用简易法) 把基础状态下的呼吸商定为0.82、氧热价为20.20KJ。 测出 1h 内(测 6min 的耗氧量10)的耗氧量。 测出体表面积。 按下面公式计算出 BMR 实测值： BMR实测值20.195耗氧量/体表面积 对照表7-4的BMR平均值,按下面公式计算出BMR相对值

9、： BMR相对值,BMR实测值-BMR平均值,BMR平均值,2、BMR正常值：1015,20可能是病态,甲亢：+25+80%；甲减：-20%-40% 发烧：体温每升高1，BMR升高13%.,100%,研究表明,机体能量代谢率与体重相关性不明显,而与体表面积基本上成正比。 人体表面积推算: 公式计算：0.0061身高（cm)0.0128体重(kg)0.1529 体表面积测算图测出。,复习思考题 1.简述间接测热法的基本原理。 2.临床常用简化法测定能量代谢，其应用的根据是什么？ 3.简述影响能量代谢的因素。 4.何谓基础代谢？测定基础代谢率需要控制哪些因素？,体温及其调节,第一节 正常体温及其波

10、动范围 一、体温相对稳定的意义 变温动物 定义:无脊椎动物及低等脊椎动物体温随环境温度变化而变化。当环境温度过高或过低时，隐蔽起来或休眠。 恒温动物 定义:鸟类，哺乳类，尤其是人类在不同温度下都能保持体温相对稳定。 原因:人类体温调节机制完善. 意义:体温恒定使机体各器官,名系统的机能活动稳定保持在较高水平上,增强机体适应环境的能力.,二、深部温度和体表温度 体温定义:指身体内部的温度.37 1、深部温度:身体深部平均温度(心,肺,腹腔内脏),相对稳定均匀. 体温是指机体深部的血液温度,即身体内部器官的平均值. 2、体表温度:机体表层温度-皮肤温 皮肤温:体表外层皮肤表面温度. 特点:a 低于

11、深部温度. b 有明温度梯度. c 体表有一定厚度(皮下脂肪)起隔热作用,维持深部温度.,三、体温的正常波动 (一) 体温的测量部位：腋窝 口腔 直肠 1、肛温:正常为36.9-37.9 2、口温:约比直肠低0.5 为36.7-37.7 3、腋温:约比口腔低0.4 为36.0-37.4 ,(二) 体温的正常波动 正常人的体温可因昼夜，性别，年龄，精神和体力活动等而有所变化. 1、昼夜节律 定义-以昼夜(24h)为周期的波动。人的体温在一昼夜呈现周期性波动，一般清晨 2-6h 最低,黎明后开始上升, 下午 2-6h 达一日的高峰。波动幅度一般不超过1。 长期夜间工作的人,上述周期性变化可以发生颠

12、倒. 昼夜节律原因:受昼夜节律起搏点-生物钟的控制。 生物节律控制中心位于下丘脑视上核.,2、性别差异 成年女子体温平均比男子高 0.3。 女子体温随月经周期而产生周期性变动。排卵日最低（约1）。,3、年龄差异 新生儿体温成年人老年人。 体温随着年龄的增长有逐渐降低的趋势（与代谢率逐渐降低有关），大约每增长10岁，体温约降低0.05。1416岁的青年人体温与成年人相近。 新生儿（特别是早产儿）由于体温调节机构尚未发育完善、老年人由于调节能力差，易受环境温度的影响。,4、体力活动与情绪 肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加，可使体温暂时升高12。所以测体温时，要先让受试者安静一段时间，小儿应防

13、止其哭闹。 情绪激动、精神紧张、进食等情况，都会影响体温。 全身麻醉时，会因抑制体温调节中枢和扩张血管的作用及骨骼肌松弛，使体温降低，所以全麻时应注意保温。,机体的热平衡 人体正常体温的维持，是在体温调节机构的协调和控制下，产热和散热过程达到动态平衡的结果。,一、产热过程 (一)能量代谢与产热,1、能量代谢 (1) 定义:生物体内物质代谢过程中所伴随着的能量释放,转移,贮存与利用的过程. (2) 能量的来源 : 糖、脂肪和蛋白质的氧化 食物氧化时释放的能量 55% 以热量形式-体热,其余 25-45% 以化学能贮存于 ATP 等高分子高能磷酸键中直接供给各种生命活动需要.,2、产热器官 主要产

14、热器官： 安静状态，主要产热器官是内脏（尤其肝脏，其次是脑）。 活动状态,主要产热器官是骨骼肌。 此外，环境温度、进食、精神紧张等能够影响能量代谢的因素，也都可影响机体的产热量。,3、产热形式 寒颤产热：骨骼肌不随意的节律性收缩，其特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但产热量很高。 实际上，机体在寒冷环境中，通常在战栗之前，首先出现战栗前肌紧张，当肌紧张上升到一临界水平时就转变为寒颤。 非寒颤产热：又称代谢产热，机体所有的组织器官都能进行代谢产热，但以褐色脂肪组织的产热量最大（约占70%）。,4、产热活动的调节, 机体在寒冷环境几周后 甲状腺 T3、T4 代谢率(增加45倍) 产热量 特点： 作

15、用缓慢， 维持时间长。, 寒冷刺激时 交感-肾上腺髓质 NE、E 产热量 特点： 作用迅速， 维持时间短。,二、散热过程 生理调节前有一个散热行为，天气热时，走在树阴下，房间内用空调，衣服少穿些，睡觉时手脚伸开，为“大”.,散热部位,主：皮肤(散热占90%),大面积 与外界接触 血流丰富 有汗腺,次：肺、尿、粪,(一) 散热方式：主要是物理方式. 当外界气温低于人体表层温度时（30以下），人体主要通过辐射、传导和对流方式散热，其散热量约占总量70。 当外界温度接近或高于皮肤温度时（30以上），机体的散热是依靠蒸发方式热。,机体散热方式有以下几种: 辐射散热 指体热以发射红外线的方式传给周围环境

16、中温度较低的物体的散热方式(冬天取暖)。,机体的有效辐射面积,皮肤与环境的温度差,影响辐射的因素, 传导散热： 定义: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,与皮肤接触物体的温差,与皮肤接触面积的大小,与皮肤接触物体的导热性, 对流散热： 定义: 指体热借空气流动交换热量的散热方式。 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,温差大,对流快,散热快,风速大，对流快，散热快人, 蒸发散热：（分不感蒸发和可感蒸发） 定义:指体液的水分在皮肤和粘膜表面由液态转化为气态，同时带走大量的热量。1ml水蒸发可带走热量2.32kJ。 当气温体温时，蒸发是唯一的散热

17、途径. 不感蒸发：又称不显汗,指体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未聚成明显水滴前蒸发掉的散热形式。 不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约 500ml/日（皮肤约占 2/3,肺占 1/3）。散出热量 1160 kJ., 发汗又称可感蒸发：人在安静状态下，当环境温度超过 30 时，便开始发汗,在蒸发表面聚集成汗滴. 如果空气湿度大、衣着又多时，气温达 25 便可发汗；机体活动时，由于产热量，虽然环境温度低于 20 亦可发汗。 炎热的气候，短时间内发汗量可达 1.6L/h。如全部蒸发可带走 3600kJ 热量,所以供给充分水和盐。 影响蒸发的因素: a 空气湿度:湿度大,蒸发慢;湿度小,蒸发快

18、. b 风速:风速越大,蒸发越快.,临床上高烧病人: 1、用酒精擦澡，因酒精挥发带走大量热，这是蒸发散热。 2、发汗药(阿斯匹林)是出汗降温。 总结: 散热是个物理过程。这四种情况下，所占百分比不同。一般说与当时环境温度有关，温度低(30以下)主要靠辐射散热，其次传导散热及对流散热。温度高(30以上)蒸发是唯一的散热方式。,(二) 散热调节: 神经体液因素对血管,汗腺的调节作用 1、皮肤血管运动:皮肤血流量的调节 寒冷 刺激皮肤温度感受器交感神经兴奋性增加 皮肤小动脉收缩，动-静脉吻合支闭合 皮肤血流量下降，皮肤温下降 散热减少。 高温 刺激皮肤温度感受器 交感神经兴奋性下降 皮肤小动脉舒张，

19、动-静脉吻合支开放皮肤血流量升高，皮肤温升高 散热增加。,2、汗腺分泌与汗液： 热刺激,汗腺分泌活动增加,汗液分泌。,出汗分类 a.温热性出汗-由温热刺激出汗，全身出汗. b.精神性出汗-由情绪紧张,恐慎等精神因素引起发汗.汗液见额头,手掌,足底.散热作用小。 运动劳动时这两种发汗形式混合出现,所以散热量大。,发汗分为：,汗液的成分：,水分：99, 汗液流经汗腺排出管的起始部时，有一部分 NaCl可被重吸收，从而使最终排出的汗液成为低渗。 机体大量出汗可造成高渗性脱水，要补充大量的水份和适量的 aCl。,固体：,大部分为NaCl,其余为KCl、尿素、乳酸等,无葡萄糖和蛋白质,汗腺分泌的调节(发

20、汗调节): 神经调节和体液调节 1.神经调节: 发汗是反射活动. 外界温热刺激 精 神 因 素 皮肤热传入 (皮肤温度感受器)血液温度发汗中枢 交感胆碱能神经(末梢释放Ach) 汗腺出汗 运动时皮肤血流量增加,发汗中枢从脊髓-大脑均存在，主要在下丘脑。在体温调节中枢中或在附近。 用解热药，运动，睡眠使发汗中枢兴奋性增加。 2、体液调节: 注射Ach,毛果云香碱汗腺分泌出汗. 阿托品汗腺分泌抑制. 肾上腺素加强Ach对汗腺的刺激作用汗腺分泌,第三节 体温调节 体温的相对稳定，是通过许多与体温调节有关的生理功能，相互协调，达到产热和散热相对平衡而实现的。 一、温度感受器 定义:对温度敏感的感受器.

21、 1、外周温度感受器: 分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。 类型：温觉感受器和冷觉感受器 皮温30时冷觉感受器+冷觉 皮温35时温觉感受器+温觉 作用：温度感受器传入冲动到达中枢后，除产生温觉之外，还能引起体温调节反应。,2、中枢性温度感受器 分类：温敏神经元和冷敏神经元 血温温敏神经元冲动发放频率 血温冷敏神经元冲动发放频率 分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处 在视前区-下丘脑前部(PO/AH)分布较多的温敏神经元和少量冷敏神经元。,二、体温调节中枢 (一) 下丘脑的体温调节中枢 虽然从脊髓到大脑皮层的整个神经系统中都存在调节体温的中枢结构。 但从恒温动物脑的分段切除实验证明，只要保

22、留下丘脑及其以下神经结构的完整，动物仍具有维持体温相对恒定的能力。 说明:调节体温的基本中枢位于下丘脑。另发现：PO/AH具有体温调节整合中枢的作用.,(二) 调定点学说及体温调节过程 1、调定点学说: 体温如何维持在37? 提出了“ 调定点”学说：即体温调节类似恒温器的调节，视前区下丘脑前部(PO/AH)中温敏神经元和冷敏神经元，功能除具有感温以外，可能起着 “调定点” 的作用。“ 调定点” 所规定的温度值决定体温的高低。 正常人的的温度为37.,当体温高于37调定点血液温度(超过37,下丘脑局部温度)调定点中 温敏神经元活动 散热 冷敏神经元活动 产热 体温下降至37. 当体温低于37调定点血液温度(低于37,下丘脑局部温度)调定点中 温敏神经元活动 产热 冷敏神经元活动 散热 体温升高至37.,正常情况下，调定点的变动范围窄，可因生活，活动，病理反应发生变化。 细菌感染导致发热：致热原温敏神经元,冷敏神经元调定点阈值(38)，产热，散热在较高水平上达平衡。体温 从 37 升高到 38 病人发冷颤抖，发热可持续一周。