医学类教学课件：能量Energy metabolism and body temperature

1、Energy metabolism and body temperature,Energy metabolism,Defined as the metabolic processes by which energy is made available for the use of the body,Energy metabolism,定义：生物体内物质代谢过程中所伴随着的能量释放、转移、贮存和利用。,Pathway of energy use,Energy sources,1) Carbohydrate A. Supply about 65-70 percent of the total en

2、ergy. B. Glycolysis becomes the main source of energy sometimes. C. Neurons are only able to utilize glucose, ect.,Energy sources,2) Fat A. The storage of fat in the body is much greater than that of glucose B. The energy liberated by oxidation of one gram of fat is 2 times that produced by the same

3、 amount of glucose,Energy sources,3) Protein A. The amino acids are used to supply energy, the amount of energy provided by this process is relatively small in human being. B. Protein will become the major energy source to maintain the essential vital activities in special conditions.,Pathway of ene

4、rgy use,计算公式 BMI 法,体重指数 = 体重（公斤） 除 身高（米）的平方 kg/m2 正常体重 ： 体重指数 = 18 - 25 超重 ： 体重指数 = 25 - 30 轻度肥胖 ： 体重指数 30 中度肥胖 ： 体重指数 35 重度肥胖 ： 体重指数 40,Measurement of Energy Metabolism 1.食物的热价(thermal equivalent) ： 一克的营养物质氧化(或在体外燃烧)时所释放出来的能量，称为食物的卡价(caloric value)或热价，单位为 kcalg(kJg) 物理热价(体外燃烧) 生物热价(体内氧化),糖和脂肪：生物卡价等

5、于其物理卡价 蛋白质：生物卡价小于其物理卡价。因为体内蛋白质不能彻底氧化 2.食物的氧热价(thermal equivalent of oxygen)：某种营养物质氧化时，消耗一升氧所产生的热量,3呼吸商(respiratory quotient,RQ)：某种营养物质氧化时，所产生的二氧化碳量和同一时间内耗氧量的比值糖的呼吸商为100 脂肪的呼吸商为0706 蛋白质的呼吸商约有080 混合食物的呼吸商通常为085,Table The Caloric Values of Foods and The Relative Data,非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quot

6、ient)从总二氧化碳产量中和总耗氧量中减去相应部分蛋白质二氧化碳产量和消耗的氧量，此时的二氧化碳产量和氧耗量之比值为糖和脂肪的混合呼吸商，称为非蛋白呼吸商(NPRQ),Measurement of Energy Metabolism,Direct Calorimetry,间接测热法的测算步骤： 1.测定：尿氮量，一定时间内产生的二氧化碳量和氧耗量 2. 尿氮量(g) 蛋白质量 蛋白质氧化时的产热量 蛋白质氧化时的耗氧量和二氧化碳产量,6.25,3.计算出非蛋白呼吸商 4. 查表得非蛋白氧热价非蛋白耗氧量=非蛋白产热量5.总产热量=非蛋白产热量+蛋白质产热量,简化测定法： 1.测出受试者单位时

7、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,Indirect Calorimetry,Factors that affect energy metabolic rate,1. Muscle Activity,Factors that affect energy metabolic rate,2. Mental work 3. Specific Dynamic Action of food (食物的特殊动力作用） After a meal is ingested, the energy metabolic rate increases. Th

8、is extra energy consumption over the basal metabolic rate is defined as the specific dynamic action.,Factors that affect energy metabolic rate,4. Environmental temperature Hypo-or hyperthermic condition (i.e.30 C ) will cause an increase in energy metabolic rate of the body,Basal Metabolism,The basa

9、l metabolism or basal metabolic rate (BMR) is defined as the energy turnover under the standerdized basal conditions: Under what condition BMR can be measured? In the Early morning Arousal condition Lie down peacefully with no exercises No nervous Have a good sleep last night Fasting for over 12 h R

10、oom temperature at 2025 ,Under what condition BMR can be measure？,In the Early morning Arousal condition Lie down peacefully with no exercises No nervous Have a good sleep last night Fasting for over 12 h Room temperature at 2025 ,Basal Metabolism,basal metabolic rate (BMR),BMR=实测值-正常平均值/正常平均值 100%

11、正常值:15%以内 :20% 有病理变化,Basal Metabolism,28,甲状腺功能异常,Body Temperature and Its Regulation,Body temperature,The surface (shell) temperature The core (deep) temperature The body temperature, when mentioned, usually refers to the core or deep temperature.,Body temperature,1. Normal Values of Body Temperatur

12、e,体温相对恒定的生理学意义体温过高或太低都将影响新陈代谢，严重时可危及生命,1.昼夜周期 circadian rhythm： 生物节律 biorhythem 视交叉上核 suprachiasmatic nucleus 生物钟 biological clock,Body temperature,体温的生理变动 昼夜周期 circadian rhythm： 清晨26时体温最低，午后 l一6时最高，波动幅度一般不超过 l，体温的这种周期性波动称为昼夜节律,体温的生理变动,性别差异: 女性体温比男性体温略高0.3 随月经周期 (menstrual cycle) 呈现节律性波动,排卵后体温升高0.2-

13、0.5 基础体温(basal body temperature),basal body temperature,Body temperature,3) Age: The body temperature of the children is higher than of the old people 4) Muscle activity 5) Emotional stress 6) Season and region 7) Food, drugs,etc.,体热平衡balance between heat production and loss,(一)产热过程 process of heat

14、production1主要的产热器官： 安静-内脏（尤其是肝脏） 运动-肌肉,heat production,Basal Metabolism Specific Dynamic Action of food Muscle activity Shivering thermogenesis pre-shivering tone shivering Non-shivering thermogenesis,heat production,Shivering thermogenesis 特点:屈肌与伸肌同时收缩 Non-shivering thermogenesis 代谢产热 棕色脂肪组织: 解偶联蛋白

15、 (uncouping protein-1) 新生儿较多,产热的调节： 寒冷刺激可通过中枢神经系统使甲状腺激素和儿茶酚胺分泌增加来提高代谢率 寒冷刺激可通过肌紧张和寒战来提高产热量,Process of heat loss 1散热器官：皮肤(主要)、呼吸道、尿和粪便 2.散热方式： 辐射散热 radiation：体热以热射线形式传给外界较冷的物体, 温差 有效散热面积,散热方式：,传导散热 conduction：体热直接传给与它接触的物体 温差 接触面积 物体的导热性能,对流散热convection：对流散热是传导散热的特殊形式，风速越大，散热速度越快 蒸发散热evaporation：当环境温

16、度等于或高于皮肤温度时，机体唯一的散热方式,不感蒸发 insensible evaporation：指体液直接透过皮肤和粘膜表面，在未形成明显水滴就蒸发掉 . 不显汗 insensible perspiration,1000 ml 发汗 sweating or sensible perspiration：指通过汗腺的主动分泌，汗液在皮肤表面形成明显的汗滴的形式而蒸发, 汗液含水分和盐分,发汗：神经反射性活动 温热性发汗 thermal sweating： 环境温度升高 皮肤温度感受器 血液温度升高 下丘脑（发汗中枢） 交感胆碱能纤维 汗腺分泌汗液 精神性发汗 mental sweating：

17、情绪紧张 大脑皮层运动层 交感神经肾腺能纤维 发汗,3.散热的调节反应循环系统的调节反应：机体通过交感神经系统控制皮肤血管口径，而控制皮肤血流量，改变皮肤温度，从而调节散热量来取得体热平衡,体温调节Regulation of body temperature,调节方式： 行为性体温调节 behavioral thermoregulation 自主性体温调节autonomic thermoregulation,(一) 温度感受器 thermoreceptor 外周温度感受器：全身皮肤、粘膜、腹腔内脏 分为热感受器 warmth receptor 冷感受器 cold receptor,中枢性温度感受器：视前区下丘脑前部 (preoptic anterior hypothalamus PO/AH) 存在： 热敏神经元 warm-sensitive neuron-血液温度升高其放电频率增加 冷敏神经元 cold-sensitive neuron-血液温度下降其放电频率增加,下丘脑体温调节中枢body temperature r