第七章能量代谢1.ppt

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1、第七章 能量代谢与体温,生理学教研室 李树壮 教授,第一节 能量代谢,物质代谢过程中伴随着的能量的释放、转移、贮存和利用，称为能量代谢（energy metabolism）。 能量代谢率（ energy metabolism rate）单位时间内所消耗的能量。,ATP既是机体能量的贮存形式，又是直接的供能物质,（adenosine triphosphate),(adenosine diphosphate),碳氢键断裂,氧化磷酸化,水解,肌酸,肌酸激酶,一、机体能量的来源和去路,来源: 三大营养物质中的化学能 糖(carbohydrate)：主要供能物质（5070%） 有氧氧化（1mol Glu

2、. 38 mol ATP ） 绝大多数组织细胞 脑组织对缺氧敏感 糖酵解（1 mol Glu. 2 mol ATP）Glu. 乳酸 剧烈运动(氧债 oxygen debt) 红细胞依靠糖酵解供能,脂肪(fat)：体内主要贮能物质（20%体重）。 有氧氧化: 脂肪（脂肪酶） 甘油(肝) 磷酸化和脱氢 糖氧化途径 脂肪酸 与辅酶A结合 -氧化 乙酰辅酶A 特点:氧化时每克产热量为糖的近2倍 蛋白质(protein)： 主要参与物质代谢，构成机体的结构，合成酶、激素等 长期饥饿下蛋白质分解供能 去路: 热能：最低形式的能量，维持体温。 做功,机体的能量平衡及其调节,摄入=消耗,肥胖（obesity）

3、,肥胖症已成为世界性健康问题之一；能量平衡异常是导致肥胖的原因之一。 体重指数（body mass index, BMI)是临床上确定肥胖症的常用指标； BMI体重（kg）/【身高（m）】2 亚洲成年人BMI正常范围为18.522.9；24为超重；28为肥胖。,测定单位时间内所消耗的能量：总产热量 测定原理：能量守恒定律 测定方法： 直接测热法：呼吸热量计 间接测热法：定比定律 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+H 双标记水法： 2H 2H2O 收集尿液 ：反映水代谢 18O H218O： 还参与CO2代谢 机体CO2产生量通过计算差值求得。,二、能量代谢的测定,耗O2量和CO2产生

4、量的测定方法,开放式：是指在呼吸空气的条件下进行测定的方法，如图。该法适用于劳动、运动等情况下的能量代谢测定。,闭合式：是用代谢率测定器（肺量计）进行测定，如图：,与能量代谢测定有关的概念*,食物的热价（thermal equivalent of food)：1g某种食物在体内氧化（生物热价）或在体外燃烧（物理热价）所释放的热量。（见表7-1） 氧热价(thermal equivalent of oxygen)：某种食物氧化时，消耗1升O2所产生的热量。,呼吸商（respiratory quotient, RQ）：一定时间内机体呼出CO2量与吸入O2量的比值。它等于营养物质氧化时产生的CO2量

5、与消耗O2量的比值。 糖类：1.0；脂肪：0.71；蛋白质：0.80 混合食物：0.85 非蛋白呼吸商（NPRQ）：糖和脂肪按不同比例混合氧化时的呼吸商。,计算过程（间接测热法）,举例： 受试者在标准状态下24小时耗氧量：400L；CO2产生量：340L；尿氮量：12克；计算24小时的能量代谢。 步骤： 求出蛋白质代谢的耗氧量、CO2产生量和产热量 蛋白质氧化量=12g0.16=75g 耗氧量=0.95L/g75g=71.25L（表7-1） CO2产生量=0.76L/g 75g=57L （表7-1） 产热量=18kJ/g75g=1350kJ （表7-1）,（蛋白质的含氮量为16%，体内氧化1g

6、蛋白质产生0.16g的尿氮）,非蛋白代谢 耗氧量=400L71.25L=328.75L CO2产生量=340L 57L=283L NPRQ=283L328.75L=0.86 计算非蛋白代谢的产热量 NPRQ =0.86时，氧热价为20 .41 kJ/L (表72) 非蛋白代谢的产热量= 328.75L 20 .41kJ/L =6710kJ 计算24h总产热量 24h总产热量=1350kJ+6710kJ=8060kJ,简化测定法 1、氧热价耗氧量(测出CO2产生量和耗氧量 NPRQ 氧热价。20.34 400L=8136) 2、20.20 耗氧量(混合食物呼吸商定为0.82),（氧热价）,肌肉活

7、动 （最显著） 机体耗氧量的增加同肌肉活动强度呈正比关系。耗氧量最多达安静时1020倍。 食物的特殊动力效应 概念：食物使机体额外增加产热量的效应。 糖：6%；脂肪：4%； 蛋白质：30%,三、影响能量代谢的因素,环境温度： 20C -30C能量代谢最稳定 精神活动： 交感神经兴奋，产热增加：,概念：基础状态下，单位时间内的能量代谢。 基础状态：清晨、清醒、安静，不受肌肉活动、食物、环境温度和精神紧张的影响。 计算方法：简略法，与体表面积成正比。,四、基础代谢率（basal metabolism rate, BMR）,正常值： 10% 15% BMR测定的临床意义： 甲低：BMR 4020 甲

8、亢：BMR 25%80% BMR：发热、糖尿病、红细胞增多症、白血病、肾上腺皮质功能亢进。 BMR ：肾病综合征。,第二节 体温及其调节,一、体温 （一）表层体温和核心体温 体温：机体深部的平均温度。 正常值： 腋窝温度：36.0-37.4 C 口腔温度：36.7-37.7 C 直肠温度： 36.9-37.9 C,（二）体温的正常波动 昼夜变化：清晨最低，下午最高。 生物节律：生理现象有周期性节律的特性。如体温、酶活性。由生物钟控制。视交叉上核。 性别：女性略高于男性。女性体温还随体内孕激素分泌周期变化而波动。 年龄：新生儿、幼年体温高于成年。老年人体温稍低。 肌肉活动：产热 其它如环境温度、

9、精神活动等,（一）产热过程： 1、产热器官：安静时为肝脏；运动时为骨骼肌。,二、机体的产热和散热,3、产热活动的调节 （1）体液调节：甲状腺激素：最重要 （缓慢、持久） E、NE：起效快，但维持时间短。 （2）神经调节： 下丘脑后部（寒战中枢） 脊髓前角 寒战 交感神经系统 肾上腺髓质 E、NE 代谢 促甲状腺激素释放激素 甲状腺激素,（二）散热过程： 1、散热的部位：皮肤（90%），肺：呼出 气，排泄器官。 2、散热方式 辐射：热射线 传导：直接接触 皮肤温度高于环境温度 对流：气体、液体流动 蒸发：通过体表水分的蒸发而散热的一种方式。 1g 水蒸发需要吸收2.43KJ热量。当环境温度超过体

10、表温度时，蒸发是机体唯一的散热方式。,蒸发的形式包括不感蒸发和发汗两种 不感蒸发：皮肤（不显汗）和呼吸道粘膜蒸发。与汗腺活动无关。1L/天。（皮肤：600800；呼吸：200400）。狗的热喘呼吸 发汗：可感蒸发，通过汗腺分泌汗液蒸发散热。高温环境的唯一方式。 发汗是反射活动，发汗中枢在下丘脑。交感神经 节后胆碱能纤维 Ach M受体 汗腺。 醛固酮 汗液中的Na+和Cl-被重吸收。 大汗腺和小汗腺,温热性发汗和精神性发汗,常用降温措施及其理论依据,降温措施 理论依据 冰袋、冰帽 增强传导散热 电扇、通风 增强对流散热 降低室温.减衣 增强辐射散热 酒清擦浴 增加蒸发散热 用阿司匹林 下调调定

11、点 用抗菌药物 消除致热原,炎热环境： 交感N紧张性皮肤小A舒张 动-静脉吻合支开放皮肤血流量 皮肤温度 温度差 散热 此时皮肤的作用如同一个“散热片”。 寒冷环境：交感N紧张性 皮肤血管收缩血流量散热 此时在皮下脂肪层的协同作用下，皮肤的作用如同一个“隔热板”。,3、循环系统在散热中的作用,三、体温的调节,自主性体温调节(autonomic thermoregulation) 行为性体温调节(behavioral thermoregulation),（一）温度感受器,1、外周温度感受器：分布在皮肤、粘膜、 内脏等处的神经末梢。 热感受器：35感受器兴奋产生温觉。 冷感受器：30 感受器兴奋

12、产生冷觉。,2、中枢温度感受器： 概念：位于中枢神经系统内对温度变化敏感的神经元。 分布在脊髓、脑干网状结构、下丘脑 类型： 热敏感神经元：温度升高时放电，产生散热反应 冷敏感神经元：温度降低时放电，产生产热反应,（二）体温调节中枢 基本中枢：位于视前区下丘脑前部（PO/AH） 实验依据： 分段切除：只要保持下丘脑及其以下神经结构完整，体温即可保持恒定。 破坏PO/AH区，体温调节减弱或消失 现认为下丘脑的PO/AH区是体温调节中枢整合机构的中心部位。,调定点学说（set-point）,内容：PO/AH区包括30%热敏神经元和10%冷敏神经元。它们不仅可感受局部组织温度变化，还可以对脊髓、延髓

13、、脑干网状结构等途径传入温度信息做整合处理，按照设定温度（调定点，如370C）来调节体温.,中枢温度（37C） PO/AH 热敏神经元 散热，产热 体温 中枢温度（37 C ） PO/AH 热敏神经元，冷敏神经元 散热，产热 体温,机制：调定点是由PO/AH区中温度敏感神经元的工作特性（兴奋阈值）决定的。 热敏神经元对温度反应的兴奋性（阈值） 冷敏神经元对温度反应的兴奋性（阈值） 发热原因：是由于致热原（病毒、细菌）使调定点上移（称为重调定）所引起。,调定点上移,四、温度习服,概念：机体在低温或高温环境下，逐渐产 生适应性变化，是机体最大调节能力增强，这种现象称为温度习服。 1、热习服 2、冷习服,复习思考题 名词解释：食物的热价、氧热价、呼吸商、非蛋白呼吸商、基础代谢率、发汗 简述机体能量的来源和去路。 机体产热的主要器官是什么？ 简述影响能量代谢的主要因素。 为什么发热病人常伴有寒战反应？ 根据散热原理，如何给高热病人降温？ 人的体温是如何维持相对恒定的？,