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1、能量代谢与体温,汕头大学医学院生理学教研室 王勇 E-mail: ,生物体内物质代谢中伴随着的能量的释放、转移和利用，称为能量代谢（energy metabolism）。,能量代谢,同化作用 （合成代谢）,- 耗能,- 放能,新陈代谢 （物质代谢）,异化作用 （分解代谢）,生物体的基本特征是新陈代谢,第一节 能量代谢,能量的来源和去路 能量代谢的测定 影响能量代谢的因素 基础代谢,1、糖：机体的主要能源 70%（中国人） 剧烈运动时，骨骼肌耗氧量猛增，循环呼吸不能很快满足机体对氧的需要，骨骼肌处于相对缺氧状态，称为氧债。,能量的来源：,有氧氧化,无氧酵解,CO2+H2O+ E,38mol AT

2、P,葡萄糖,乳酸+E,2mol ATP,1mol,2、脂肪：提供大约 30%的能量 3、蛋白质（氨基酸）：提供少量的能量,甘油,脂肪,脂肪酸,有氧氧化,磷酸化脱氢化,葡萄糖,乙酰辅酶A,氧化,能量的去路：,食物中的能量 100%,自由能 95%,ATP 45%,各种功能活动,墒 5%,热量 50%,热量 20-45%,外功 0-25%,ATP 机体的能量货币（载体） 磷酸肌酸 ATP的缓冲物（储备）,能量代谢测定的原理与方法,单位时间内机体的产热量（energy metabolic rate）。 能量守衡：食物的化学能 = 热能 + 外功 能量代谢 = 热能 + 外功 + 热储备,（一）直接测

3、热法,利用特殊的测量装置直接测量整个机体在单位时 间内向外界环境 散发的总热量。用于研究肥胖和内 分泌障碍。 设备复杂，操作繁琐，应用受限。,（二）间接测热法,1、间接测热法的原理 依据：定比定律：同一化学反应无论中间过程和条件差异多大，释放的能量是一定的。产物一致：食物在体内外的氧化其最终产物是一样的。 基本原理：利用化学反应的定比定律，查出一定时间内机体中氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各有多少，据此计算该段时间内机体所释放出的总热量。,与能量代谢测定有关的概念,食物的热价：1g食物氧化（或在体外燃烧）时释放出来的能量。 caloric value 分为：物理热价 指食物在体外燃烧时释放的热量。

4、 生物热价 指食物在体内经过生物氧化所产生的热量。 葡萄糖 17.15 17.15 16.7 蛋白质 23.43 17.99 16.7 脂 肪 39.75 39.75 37.7,物理热价,生物热价,营养学热价,kj/g,食物的氧热价：某种营养物质氧化时，消耗 1L氧所产生的热量。 thermal equivalent of oxygen 葡萄糖 21.00 蛋白质 18.80 脂 肪 19.70,呼吸商：在一定时间内，机体的CO2产生量和氧耗量的比值。respiratory quotient RQ 生理意义：可以比较精确的反映体内营养物质氧化的比例。 影响因素：1）营养物质之间相互转化 2）额

5、外CO2的产生 3）某些病理状态的影响,葡萄糖 0.83 0.83 1.00 蛋白质 0.76 0.95 0.80 脂 肪 1.43 2.03 0.71,CO2产量,耗O2量,呼吸商,2、间接测热法的方法和测算原则,（1）氧耗量和CO2产生量的测定方法 闭合式测定法：肺量计、代谢仪 开放式测定法：化学分析 （2）尿氮测定：可以估算出被氧化分解的蛋白质量。 P = 6.25 x 尿氮量 （克） 非蛋白呼吸商（NPRQ）：糖和脂肪氧化的CO2产生量和耗氧量的比值。用于估测非蛋白代谢中糖和脂肪的相对数量。 NPRQ = (CO2 - 0.76P) / (O2 - 0.95P) 其中 P 为蛋白质的量

6、,（3）间接测热法的计算原则,糖的氧耗量 FRQ = (CO2 - 0.76P) - S) / (O2 - 0.95P) - S) = 0.71 S 脂肪的氧耗量 SRQ = (CO2 - 0.76P) - 0.7F / (O2 - 0.95P) F = 1 F 总产热量 = P x 卡价 + S x 氧热价 + F x 氧热价,能量代谢率的简易测算方法,步骤： 1、测定一定时间内的耗氧量； 2、按混合膳食呼吸商为0.82进行代谢率计算 公式,产热量= 20.1878（ kj/L） X 耗氧量（L）,能量代谢率的衡量标准：,能量代谢在每一个个体是相当稳定的，但不同的个体差异却很大，难以比较；

7、能量代谢与机体的体形和体重无定比例关系； 如：体形较小的鸡和体形庞大的非洲象之间，按每公斤体重产热量相 差甚远， 能量代谢与机体体表面积间有固定关系-表面积定律 以机体体表面积衡量机体能量代谢，并进行不同体形和体重个体间能量代谢率比较时，则相差不多，,M2=0.0061X身高(cm)+0.0128X体重（kg）-0.1529,三、影响能量代谢的因素,1、肌肉活动：最为显著 劳动或运动时耗氧量和能量代谢显著增加，可达安静时的10-20倍，因此能量代谢可作为劳动或运动时肌肉活动强度的指标。 2、环境温度 环境温度在20-30摄氏度时，能量代谢率最为稳定。 30能量代谢率也增加，原因是温度上升体内化

8、学反应加快和发汗活动 增加了产热量。,3、食物的特殊动力效应 进食后机体产热量的额外增加。可能与肝脏处理蛋白质有关。 进食1H后产热量比进食前有额外的增加，持续7-8H，蛋白质食物可达 30%左右，糖和脂肪为4-6%，混合食物10%左右。 这不是消化吸收活动引起的，静脉注射氨基酸也可以引起类似的产热量增加，因此有人推测与肝脏对蛋白质的处理，主要是脱氨基作用有关。 4、精神紧张活动 由与精神活动相关连的肌肉活动和激素分泌引起。,四、基础代谢basic metabolism,基础代谢是指人体在人体处在清醒又非常安静、不受肌肉活动、环境温 度、食物及精神紧张等因素的影响是的状态下的能量代谢。 单位时

9、间内的基础代谢称为基础代谢率（basic metabolic rate）。 基础条件：人体处在清醒又非常安静、不受肌肉活动、环境温 度、食物及精神紧张等因素的影响是的状态。,基础代谢的条件下，新陈代谢只维持在心跳、呼吸及其一些必要的生理活动的程度上。 测定条件：肌肉松弛、室温20-25摄氏度、空腹12-14H、安静平卧30分钟以上，并且排除精神紧张的影响。 男性的BMR高于女性，幼年的BMR高于成年，年龄 越大BMR越低。 甲亢时BMR可比正常高25-80%，甲低时BMR可比正常低20-40%，所以 BMR的测量时甲状腺疾病的重要辅助手段。,第二节 体温及其调节,一、体温及其生理变动 （一）、

10、体表温度和体核温度 shell temperature：机体表层的温度。 皮肤温度：机体表层的最外层，既皮肤的温度。 额部 躯干 手 足 core temperature：机体深部的温度。 体温：指体核温度的平均温度。,通常采用于测量的部位： 腋下温度 口腔温度 直肠温度 36.0 37.4 36.7 - 37.7 36.9 37.9,（二）体温的变动,1、昼夜波动 昼夜节律、日周期清晨2-6时最低，午后1-6时最高 2、性别： 女性高于男性0.3摄氏度女性的月周期 - 月经后期体温升高。,3、年龄 小儿体温高且不稳定，老年人体温低。 4、肌肉活动 剧烈的肌肉活动使产热量增加，体温升高。 5、

11、其他 情绪、进食、环境温度等,二、人体的产热与散热,体热平衡：产热和散热两个生理过程之间的动态平衡，维持体温恒定。 M = E + R + C + K + W + S,（一）产热,产热形式：战栗产热和非战栗产热 调节： 1、体液调节：甲状腺激素、肾上腺素和去甲肾上腺素 2、神经调节：交感神经,主要产热器官：安静时，内脏器官（肝脏） 运动时，肌肉，90%,（二）散热,散热部位：主要是皮肤，其次有呼吸、尿和粪便。 1、辐射、传导和对流散热 - 物理散热 辐射：由机体发散的热射线。约占安静时总散热量的60%。影响因素：皮肤温度与环境气温的温度差、有效辐射面积。 2、传导：体热直接传给与之接触的较冷的

12、物体。约占3%。 传导散热的多少与与之接触的物体的导热性有关。,3、对流：一种特殊的传导散热。约占12%。 对流散热量受风速的影响极大。 皮肤温度的调节：体温调节中枢通过交感神经系统，调节皮肤的血流量 从而改变皮肤温度，控制物理散热的多少。 皮肤血液循环的特点是血流量可以大范围的变化。物理散热的多少与皮肤温度及相关的温度差有关。,2、蒸发散热,（1）不感蒸发：指体液中的水分直接渗透出皮肤和呼吸道粘膜等表面而蒸 发，并不为人们察觉，持续进行的一种散热途径。 每天1000ml，皮肤600 - 800ml，呼吸道200 - 400ml。 （2）发汗：汗腺分泌汗液的活动。是环境温度高于体温时的机体唯一

13、有效的散热途径。小汗腺：皮肤上的细长管状腺。 分布： 手掌、足底 额、手背 四肢 躯干 能力： 手掌、足底 额、手背 四肢 躯干 汗液：水分 99%，固体成分主要是 NaCl。为汗腺主动分泌。,温热性发汗 调节：主要中枢位于下丘脑。汗腺受胆碱能交感神经支配。 适宜刺激为皮肤和下丘脑的温度，也称为温热性发汗。 影响发汗的因素：参与发汗的汗腺数目和发汗强度；劳动或运动强度； 环境的温度和湿度；风速。 精神性发汗： 由精神紧张或情绪激动而引起的发汗。,三、体温调节,自主性体温调节：机体在下丘脑体温调节中枢的控制下，通过增减皮肤血流量、发汗、寒战等生理反应，经常维持产热和散热过程的动态平衡。体温调节的基础。 行为性体温调节：机体（包括变温动物）在不同的温度环境的姿势和行为。体温调节的补充，并使人具有预见性。 体温调节的生物控制系统,产热过程,散热过程,温度感受器,调定点,+,-,干扰,体温,体温调节中枢,体核温度,温度感受器,1、外周温度感受器 存在于皮肤、粘膜和内脏中的，对温度变化敏感的游离神经末梢。皮肤温度感受器：温觉感受器少于冷觉感受器，1 ：4 - 10。 对温度的水平和变化速度都敏感。 2、中枢温度感受器 中枢温度敏感神经元存在部位：主要在下丘脑的POAH区。也存于在脊髓、延髓、脑干网状结构之中。POAH区的温度敏感神经元接受皮肤和其