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1、第七章 能量代谢和体温,锚僳友硒月入闻碰部烁蜘鸽佣宝瑰殃览怨淹光返啊窒以栗蕊忧势郁瓦骡顺第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,第一节 能量代谢 (energy metabolism),能量代谢：生物体内物质代谢过程中伴随的能量释放、 转移和利用。,一、食物的能量转换,（一）ATP 是体内能量转换和利用的关键物质 生物体细胞不能直接利用食物的能力进行生理活动。机体能量的直接供应者是三磷酸腺苷（ATP)。 ATP分子蕴藏着大量的能量：一克分子 ATP断裂一个高能磷酸键变成ADP,可释放 33.4KJ的能量。体内重要的储能物质。,瓮群栈找耸洋启盾疚错恢椰娥蠕训丑囤莲盐谅蔓躬卑澎徐傣瘴党切川实颂第
2、七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,劳动和运动的人，肌肉中的 ATP 和 CP 比一般人多。 ATP 也是临床的辅助用药。,CP（磷酸肌酸）也是体内含高能磷酸键的物质。 ATP将能量转给肌酸以CP的形式储存；ATP转化成ADP后，CP再将能量转给ADP以形成ATP。,（二）几种主要营养物质的能量转化 糖：主要功能； 脂：主要储存和供能； 蛋白质：合成新的蛋白质；非主要供能。,倦慕规奔到序渗赡吃裳拦掳瞄搐波赛每礼召终丸猩却成毁甥砸斧剂刑娶恭第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,能源物质,氧化分解,H2O CO2,能量释放,热能散发、维持体温（50）,自由能,化学功 机械功 转运功,上述能
3、量释放、转移和利用的结果，除骨骼肌完成的机械功外，其余均转变为热能。 生理学以及营养学上通用的法定能量计量单位是焦耳（Joules, J) 或千焦耳（kilojoules, KJ)。 1cal = 4.187 J,二、能量代谢的测定,窟间双团痉批陈揍有杜锈啡戎糕裙熄狼儿飘组宰凸警堆或凑煤会迈倡婴汐第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,（一）与能量代谢测定有关的几个基本概念,1. 食物的热价 (thermal equivalent of food) 一克食物在体内氧化或在体外燃烧时释放出的能量。 前者为生物热价，后者为物理热价。糖和脂肪的两种热价相等，蛋白质体内不能彻底氧化分解，部分以尿素形
4、式排出。 营养物质 产热量 1克 糖 4.1kcal/g 17kJ/g 蛋白质 4.3kcal/g 18kJ/g 脂肪 9.0kacl/g 40kJ/g,绿赔伐舵穆路著蔡棱垮兜黔次锣斌泽熊婿韧礁堂碑笑陀眼檀丧址悠倾俏僳第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,3. 呼吸商 (respiratory quotient) 单位时间内机体CO2产量与O2消耗量的比值。以RQ表示,2. 食物的氧热价 (thermal equivalent of oxygen) 某种物质氧化时，消耗一升氧所产生的热量为该物质的氧热价。根据机体单位时间耗氧量，可算出能量代谢率。 糖 5.0kcal/L 21.0KJ/L
5、蛋白质 4.5kcal/L 18.8KJ/L 脂肪 4.7kcal/L 19.9KJ/L,RQ,某营养物质在体内氧化时产生的 CO2和 O2消耗量之比称为该物质的呼吸商。糖1.0，脂肪0.71，蛋白质0.80.,渺宠酮辆怒势隅臀秘德散粕铸峪物乾泰状辰厅侈囱去沿直灿拟惩惯翔剐漆第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,影响呼吸商的因素： 细胞可以将一种物质转变成另一种物质：糖在体内转化成脂肪时，RQ可大于1。 代谢影响：无氧酵解增加，大量乳酸产生，CO2排出增加，RQ增大。 过度通气， 大量CO2排出， RQ增大。,人日常以三大营养物质混合饮食，RQ变动于0.71-1.00 混合饮食时， RQ
6、0.85,念救霉藏场茬吵雅鞠衫怠印讼菌椭刮彭铆此帛癣昔锦尖怖键甭残彰妄荧已第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,4. 非蛋白呼吸商 (NPRQ) 去除蛋白质在体内氧化时所消耗 的O2 和产生的 CO2量，算出的糖和脂肪氧化的CO2量和O2消耗量的比值，即为非蛋白呼吸商 NPRQ。 根据NPRQ查表可算出糖和脂肪各氧化了多少以及它们的氧热价。,禁帖楼象辫娇借昌柬预幢者露牧久烁魂惟磷借岸颖殿绎镰勿晦奖唉枚潘泥第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,（二）能量代谢测定的原理和方法 原理： 根据“能量守恒”定律，机体所利用的蕴藏于食物中的化学能，应该与最终转化成的热能与所作的外功的和相等。因此，
7、在避免作外功的情况下，可测定机体在单位时间内向外散发的热量来计算能量代谢率。 KJ/（m2. h）,方法： （一）直接测热法（direct calorimetry) 利用特殊装置，搜集受试者在一定时间内发散出来的总热量 再换算成单位时间的能量代谢率。装置复杂，除特殊研究需 要外，一般采用间接测热法。,藉逊雄灭脱衰湘瞄挚军忆硝怜脉番爸颈妖哎俊鲸制居抄根跌菊慧怔羞敦受第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,（二）间接测热发： 根据化学反应中反应物的量与产物的量之间存在一定比例关系的原理。如氧化1mol的葡萄糖，消耗 6 mol的O2, 产生 6 mol 的CO2 和 6 mol的H2O，并且释放
8、一定的能量。 同一化学反应，不论经过何种中间步骤，此定比关系不变，三大营养物质的氧化反应同样如此。间接测热法依据这种定比关系，测出单位时间内氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各占多少，再算出该段时间内释放出的能量。,霖辆诞银警标肥渐网焉蜂圭收贝盂实巳潭热棱伍盐安彩秤州使落结手摧辩第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,间接测量法的测算方法： 1. 测出24小时尿氮、耗 O2量和 CO2产量 (测 6 分钟呼吸)。 2. 根据尿氮量推出算出体内被氧化的蛋白质量(1克蛋白质产生0.16g尿氮，蛋白质量尿氮量 6. 25) 以及它们氧化时的产热量。 3. 从总耗 O2量和 CO2产量中减去蛋白质部分，算出
9、糖和脂肪氧化时产生的 CO2量和消耗的 O2量，推算出非蛋白呼吸商。 4. 从非蛋白呼吸商查表得出氧热价，算出非蛋白代谢的产热量。 5. 蛋白质代谢产热量与非蛋白代谢产热量之和为24小时的总产热量。,埔穗涡砍盈湖豫绪祷字违龋紫灼您钨瓷支茎咽象事联撇羊腮您匝赞卸披锁第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,举例： 受试者测出24小时耗氧量400L，CO2产量340L，尿氮12克。 (1) 蛋白质代谢：蛋白质氧化量：126.25 =75g 产热量：18kJ/g 75=1350kJ 耗O2量：0.95/L 75=71.25L CO2产量：0.76L 75=57L (2) 非蛋白代谢： 耗O2量：40
10、0L-71.25L=328.75L CO2产量：340L-57L=283L NPRQ：283/328.75=0.86 (3) 非蛋白代谢产热量：查表:NPRQ0.86时，氧热价20.4kJ/L 328.75L 20.4kJ/L=6707.5kJ (4) 24小时总产热量：1350kJ + 6707.5kJ=8056.5kJ,擂油崇屁乱恤抗囚朱禽巾钞氖朵官皂镐贞俯畅加摸丹崔谗哄浚蓉晴洲秋疡第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,娟庙衣搁细渗眠纬媒拍称循嫌井勿瘸切辞纺芹幅耗额城履铃岁见置翱拽傍第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,（三）临床应用的简化方法 测得单位时间内的混合呼吸商，把它作为
11、非蛋白 呼吸商。 从表中查出氧热价，再算出产热量。,(四）简便估算法 将呼吸商定为0.82，此时的氧热价为 20.20kJ。 测出单位时间的耗O2量，即算出总 24小时产热量。 24小时产热量= 20.20kJ 耗氧量 20.20kJ 400=8080kJ,RQ =,= 0.85,氧热价 = 20.36 kJ,24小时产热量20.36kJ 4008144kJ,叁肃柬梭滔疥绩巴夹世匠涟绰柑词奈誊刊剿椒蛊棒填盒拖建缎娜蒲汽鹊魏第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,三、影响能量代谢的因素,(一） 肌肉活动 最为显著的影响因素。 机体耗氧量与肌肉活动强度呈正比。最多可达安静时的 10 20 倍。
12、肌肉活动强度称为劳动强度，可用单位时间的产热量表示：静卧休息2.75kJ/m2.min; 扫地11.36kJ/m2.min; 踢足球 24.96kJ/m2.min;,(二) 精神活动 安静状态下，15血量进入脑部（体重的2.5%)，其耗氧量为安静肌肉组织的 20 倍。但睡眠与活跃精神活动时的代谢程度相差不大。思考问题时产热量增加不超过 4。 精神紧张时可因肌紧张,刺激代谢的激素等其他因素使产热量显著增加。,嘴翅笋凋度厨吩录斥疼慈汲袋穷幽桑涉择妥恤咎早镭耿埠遇铆吨鹏清航诅第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,（四）环境温度 环境温度在 20 30 C时能量代谢最稳定。 20 C开始增加，10
13、 C时明显增加，因寒战和肌紧张引起。 30 C也逐渐增加，因化学反应、发汗和循环呼吸活动加强等缘故。,(三) 食物的特殊动力效应 进食后一段时间内（18）小时，虽然在安静状态，机体的产热量比进食前高。食物能使机体产生“额外”热量的现象，称为“食物的特殊动力作用”。以蛋白质饮食最为明显。其机制不清。,夕簧少畔语很恼弦妥乌匿判评捡皑颧矛致混克棠斑佑颤触纵琶户烹壹烩妙第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,基础代谢率 (basal metabolic rate BMR),BMR与体重不呈比例关系，然而不论动物体积大小，每平方米体表面积 24小时产热量很接近。,单位时间的基础代谢。以每小时每平方米体
14、表面积的产热量为单位。BMR= kJ / m2 /h,正常范围：BMR随性别、年龄不同，但同一个体相对恒定。 与平均值比较，在 1015属正常。 20 可能为病理变化。,四、 基础代谢率,基础代谢 (basal metabolism)： 基础状态下的能量代谢。即人体处在清醒而安静状态，不受 肌肉活动、环境温度（室温保持20-25C)、食物和精神紧张影响 ，并排除食物的特殊动力作用(测定前禁食12小时）情况下的能 量代谢。,覆蹬侨棍缚蝇腆龋涣晰躇努氧严炸叮映菱窟苦楔么冒巨额傍沼秃剩柒擎脂第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,体表面积=0.0061身高+ 0.0128 体重-0.1529,伤烬
15、帕转迢府邓铸满四荔捻矾骂竟全绽豌锚要靠瓣潜研浚谣枯蔫沼吓颖退第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,临床意义：为诊断甲状腺疾病的重要辅助方法。 甲状腺功能亢进或甲状腺功能减低时，基础代谢率可变化在 42040。 肾上腺皮质和垂体功能低下时，基础代谢率也要降低。,姜戳耻略的椰党驹廊栈锐忙呸策芥鸽毯串沮缸博小玲瑰瑚掉瞄臀去惺旗概第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,第二节 体温及其调节,(一）表层体温和(体核)深部体温,表层体温：(shell temperature) 皮肤、皮下组织、 肌肉等的温度； 从下至上升高： 末梢最低， 越近躯干、头部越高。 足 27，手 30， 躯干 32， 额部
16、 33、34,一、体温,一定的体温是新陈代谢和正常生命活动的必要条件。,皮肤温度与局部血流量有关。,具裴纹韭测逐枉娇柳缨堵唯嫂沤奶皖呸街瓷忽昧宣模翁怨解诬散运边咬奄第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,巫富算忽料毛湖书愤云汗帘威风抬哄斗磋摔傲才耪寅郭他卸甘寡单陪难嘎第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,深部温度 (core temperature): 机体深部如心、肺、脑和腹腔内脏等处的温度。 深部温度比表层温度高且稳定，各部位之间 差异 1。安静时肝脏温度最高，其次为心和 消化腺；运动时为肌肉的温度最高。 体温是指机体深部的平均温度。 临床用口腔、直肠或腋窝温度代表体温。,腋窝 0.
17、 4 口腔 37 0.3直肠 实验中常以食管温度作为深部温度； 以鼓膜温度作为脑组织的温度。,定框炒冯妨敢蔽绅懒狼染贱跑趴嘘肮胰崖幻丧土谁频连利岸快像嗡剿黍着第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,二. 体温的正常变动 1. 体温的昼夜变化：一昼夜间，人体的体温呈周期性波动。 清晨2-6时最低，下午1-6时最高。 体温的昼夜节律,2. 性别的影响 3. 年龄的影响 4. 其他因素,恶寡厉邵支叠吕舌疟浆捕沉卤泵粹敞绰臂责狗放烛梨锌眶度礼缠熙哺雍暮第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,二. 机体的产热与散热,恒温动物稳定体温的维持，是因为在体温调节中枢的控制下，产热和散热两个过程取得动态平衡
18、的结果。,(一) 产热过程 1.主要产热器官： 人体最大产热器官是肝脏，安静时肝血液温度比主动脉 高 0.4 - 0.8 C。 安静时，骨骼肌产热量并不大，但因其占体重的40， 有巨大的产热潜力。骨骼肌紧张度稍增，产热量明显增加。 剧烈运动时，骨骼肌产热量可增加40倍。,爪萤虎外诈蔗旱浙惧值胚矢棘遥淆诀意恿唁蹦邓驴漳收至盈唤涂枯习朵喳第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,2.机体的产热形式 当机体处于寒冷环境时，散热增多，必须通过增加产热以达 平衡。 （1）战栗产热：骨骼肌不随意的节律性收缩，9-11次/分。 机体的代谢率增加4-5倍。 战栗前肌紧张：寒冷环境下发生在战栗前。 （2）非战栗
19、产热：代谢产热。机体所有组织器官都有代谢 产热功能，但以褐色脂肪组织的产热量最大（70）。,3.产热活动的调节 (1)体液调节：甲状腺激素（最重要产热调节激素。作用缓慢， 持续时间长）。 肾上腺素和去甲肾上腺素（作用迅速，持续短） (2)神经调节：寒冷刺激交感神经系统，引起肾上腺髓质分泌 肾上腺素释放增多。 甲状腺激素释放也是通过神经系统。,唱痹褒佩炉磅艰妮距远秋折霖才倡怪坛搐尉惺扦慨伤夜篷荫呕撤渡慈辕拭第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,（二) 散热过程,机体的主要散热部位是皮肤。当环境温度低于人的表层温 度时，大部分热量通过下述方式发散。 1. 几种散热方式 （1）辐射散热（radi
20、ation; 安静时占总散热量的 60 ） 以热射线的形式将体热传给外界较冷物体的方式。 其散热量受到 和 影响,皮肤温度,辐射面积,皮下脂肪，,物体温度和导热度,与风速有关,（2）传导散热 (conduction) 热量直接传给同皮肤接触的较冷物体的散热方式。 决定散热量的为：,（3）对流散热 (convection) 通过气体进行热量交换。,獭姓截臆素敞仿进录彩炒烧终执阵溉菩趋篇姑酶裸篙矗捡舔侍倚扛情赊添第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,归症遇朝试襟挑诫凸茬海配字溶募言凡缉椎搽肄妻疵懈替址滤炒狗盎惶擅第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,（4）蒸发散热 (evaporation
21、 ) 1克水蒸发可散热 2.4KJ,不感蒸发：（不显汗）水分直接透过皮肤、粘膜表面 而被蒸发掉。 30C、衣着多时 25 C、运动时 20C 开始发汗 。,2. 汗液 汗液中 99为水，固体成份主要为NaCl。但与血浆相比，汗液是低渗的。大量出汗时脱水严重，可导致高渗性脱水。 3. 汗腺与汗腺活动的调节 小汗腺：分布全身皮肤，分布和分泌能力因部位而异。 大汗腺：腋窝和外阴部，青春期开始活动。,脂华情浮数穷烹欺僵扛单谗熬蔬抠踩某芭瓦耶部标鳖陋由介素闽材澈丛圈第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,发汗是反射活动。下丘脑有发汗有关的中枢。 汗腺受交感胆碱能纤维支配，手、足和前额的汗腺有受交感神经
22、支配的，故温热刺激和精神紧张都可引起发汗，发汗也可分为温热性发汗和精神性发汗。 温热性发汗见于全身，生理意义在于散热； 精神性发汗多见手、足和前额，与精神紧张和情绪激动有关，在体温调节中意义不大。,4. 循环系统在散热中的作用 辐射、传导和对流散热，取决于皮肤和环境的温度差，皮肤的温度取决于皮肤血流量。机体可通过改变皮肤的舒缩状态调节体热散失。,账藩饰姚彝稍蚂坐天叶鼓比打恿菲纳俊覆洪钎阻唉捎狭镰态簧翟黎阻且宜第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,屉艘品行负盂麦熔厦蚤劫冲倡宴搁们俺湛撕宋账背翘兔善明朋豹他撂喀簧第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,三、体温调节,自主性体温调节 行为性体温
23、调节,执端庆铁疙股钧献秤应似碟舆涡响滤照瓷究屋黎酝丰匪啄胎伸沃驳器钡肚第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,（一）温度感受器 1. 外周温度感受器： 皮肤、粘膜和内脏中的冷觉、温 觉感受器。实质为游历的神经末梢。 2. 中枢性温度感受器：脊髓、延髓、脑干、下丘脑中的 温度敏感性神经元。,实验发现，视前区下丘脑前部（preoptic-anterior hypothalamus, PO/AH) 局部加温或冷刺激，可引起动物散热反应或产热增加。电生理方法记录神经元单位放电，发现存在着两种温度敏感性神经元既热敏神经元和冷敏神经元。,瞻剂喜愚阜缝凹也颜消夯亡酞铰琴毙厅殷默坚裴剖苦娱啮猎无陷疗舍矣弛第
24、七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,糕长窿输供磷图膜刚燕段庭返莲蜜瑶腮光邱窖广监沟援迂媒饲铃证叶胖观第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,热敏神经元的放 电频率随温度升高 而增加；冷敏神经 元则随着温度的降 低而放电增加。脑 组织温度仅 0.1的 变化，两种神经元 的放电即有明显变 化。,晋售驶匹堂使缺拷非责侮缨升丘安倔净汹祁颅傈牛狄官菠汗之试沧纵算毙第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,（二）体温调节中枢,分段切除实验发现：去除大脑皮层及皮层下结构，只要保持下丘脑及以下结构完整，动物仍具有保持体温的能力。,进一步实验表明PO/AH在体温调节中占重要地位： 1. 广泛破坏PO/AH
25、，产热和散热反应都消失； 2. 体内各部位的温度传入信息都会聚在PO/AH； 3. PO/AH的温度敏感神经元对致热原等化学物质的反应与 这些物质引起的体温调节反应相对应。 4. PO/AH输出的整合指令具有广泛性。,目前认为：PO/AH是体温调节的基本中枢。其中的冷、热敏感神经元既能感受本部位的温度变化，也能接受和整合传入的温度变化信息。,下丘脑是体温调节的基本中枢,菏诅岔铝箍镣鼎悬技个狄怀南驮蔼诌冕离公厂诞趁贮契隔愿骄苗店恢馋浆第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,皮肤温度 ,其他中枢性温度感受器 ,血管的舒缩反应和汗腺分泌,脊髓 ,血液温度 脑组织温度 ,骨骼肌活动、寒战等,甲状腺、
26、肾上腺分泌调控,体温恒定,娟姿剩统腐稀柳褂震浆蜂集高伤蜒暗喧安拽共跺辈磐嫉畦啥谴蛰嘛湖炕锯第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,（三）调定点学说 体温的调节类似于恒温器的调节。PO/AH中有个调定点。如体温偏离此值，反馈系统将偏差信息输送到控制系统，再经过对受控系统的调整来维持体温。 一般认为PO/AH的温度敏感性神经元可能起着调定点作用。,墩废预岂犬痔谁孺旧缨娱韶懊彤懈畜玖饼喉谎搁墒雇志敢生考心在略记猜第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,感染性疾病时出现的发热，是由于细菌、病毒等产生的致热源使热敏神经元的阈值升高，调定点上移到如38、39 C，机体通过寒战等产生大量热量直至体温升到新的调定点。 这与体温中枢损伤失去调节功能出现的发热不同。,诅岳娟兔臻岭厚斋妄淆斋源筛毗央零闸崩弱购剪疾舔坏沈珍豫求毅太规暖第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,哗鸽坦穆匙专义埂靳量孔突旋矽纪复钦梦证协乓针墒拥茧产腿层绝皱恼臂第七章能量代谢和体温第七章能量代谢和体温,