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1、1,第七章 能量代谢与体温,第一节 能 量 代 谢,第二节 体 温,2,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。 一、机体能量的来源与去路 (一)能量来源 1.糖:主要(50-70) 脑组织所需能量主要来源于糖的有氧氧化。 缺氧和血糖水平过低,均可导致意识障碍、昏迷以及抽搐。 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)。,3,(二)能量去路 能源物质释放的能量有50%以上转化为热能,其余以自由能形式贮存于ATP中。除骨骼肌运动时所完成的机械外功,其余的自由能最终也转变为热能。,4,二、能量代谢的测定 (一)能
2、量代谢测定的基本原理 机体的能量代谢也遵循“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。,5,(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。如果不做外功,该热量就是机体代谢的全部热量。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:是利用“定比定律”(即反应物的量与生成物的量呈一定的比例关系) C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+H 测算出一定时间
3、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。 为此,必须先了解与其相关的几个概念:食物的热价、氧热价和呼吸商。,6,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:物理热价生理热价 蛋 白 质:物理热价生理热价(蛋白质在体内不能被彻底氧化分解,有一部分以尿素的形式由尿中排泄)。,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。,7,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 由于各种食物在体内氧
4、化时的耗O2量、CO2产生量的不同,故各种食物的呼吸商不同。根据RQ可估计某一段时间内机体氧化各种食物的比例:,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 生物热价 氧热价 呼吸商 (L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/g) (R Q) 糖 0.83 0.83 17.2 17.2 21.1 1.00 脂 肪 2.03 1.43 39.8 39.8 19.6 0.71 蛋白质 0.95 0.76 23.4 18.0 18.9 0.80 ,RQ1.0 氧化糖; RQ0.71氧化脂肪 RQ0.85一般饮食;RQ0.80氧化蛋白质,8,非蛋白呼吸商(NPRQ
5、):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),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)=每氧化1g蛋白的耗O2量,非蛋白呼吸商(NPRQ)及氧热价见:表7-2,9,10,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NP
6、RQ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。,11,简易法: 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。,12,三、影响能量代谢的因素,(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表明不同劳动或运动时的能量代谢率。,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
7、 8.30 洗衣 9.89 扫地 11.37 打排球 17.50 打篮球 24.22 踢足球 24.98 持重机枪跃进 42.39 ,13,(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等原因,产热量可显著增加。,14,(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
8、殊动力效应。 各种营养物质的食物特殊动力效应不同,进食蛋白质时产热量增加30,混合性食物增加10,糖和脂肪增加46。 其产生的机制尚不十分清楚,可能与肝脏处理蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。,15,(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,机体产生寒战和肌紧张增加以御寒,同时增加能量代谢率。 4.舰艇舱内温度可高达60,故舰员的能量代谢率很高。,16,四、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: 清晨空腹,即禁食121
9、4h,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。,17,(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: BMR相对值,BMR实测值-
10、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%,18,表7-4,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。如:以体重为指标,身材瘦小者的产热量/Kg显著高于身材高大者;以体表面积为指标,则身材高大或瘦小者的产热量/m2都比较接近。 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。,19,第二节 体温,概念:指身体深部的平均温度,即体核温度。 意义:体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活
11、动正常进行的必需条件。 体温过高、过低都会影响酶的活性,导致生理功能的障碍,甚至造成死亡。如:,T 22心跳停止; T 43酶变性而死亡; T = 27低温麻醉。,20,一、人体正常体温及生理变动 (一)正常体温 通常体温的测量部位为腋窝、口腔和直肠温。 1.直肠温:正常为36.937.9。 2.口温:约比直肠低0.2,为36.737.7。 3.腋温:约比口腔低0.3,为36.037.4。 直肠温比较接近机体深部的温度,但由于测试不便,临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意夹紧体温计和测量时间(约需10min)。 另外,科研中还常用食管温度(=体核温度)、鼓膜温度(=下丘脑温度)。,21,(二)
12、体温的生理变动 正常人的体温可因昼夜、性别、年龄和机体的活动等而有所变动。 1.昼夜节律变化 人的体温在一昼夜中呈现周期性波动,称为体温的昼夜节律。 一般是清晨26h时最低,下午28h最高,波动幅度一般不超过1。 体温的昼夜节律是生物节律的表现之一。与人昼动夜息的生活规律,以及代谢、血液循环、呼吸等机能的相应周期性变化有关。 长期夜间工作的人,上述周期性变化可以发生颠倒。,22,2.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)。,23,3.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(与代谢率降低逐渐有关),大约每
13、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。,24,4.其他 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。,25,二、机体的产热和散热 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。,26,(一)产热 1.主要产热器官
14、: 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。,27,2.产热形式 寒战产热: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战。 非寒战产热:又称代谢产热,机体所有的组织器官都能进行代谢产热,但以棕色脂肪组织的产热量最大(约占70%)。,28,3.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
15、点: 作用缓慢, 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。,29,(二)散热 1.散热部位:,主:皮肤,面积大 与外界接触 血流丰富 有汗腺,次:肺、尿、粪,2.散热方式: 当外界气温低于人体表层温度时,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,机体的散热是依靠蒸发方式散热。 机体散热方式有以下几种:,30,辐射散热: 指体热以热射线形式传给温度较低的周围环境中的散热方式。 辐射散热量的多少取决于 在高温环境中作业(如舰船、炼钢人员),因环境温度高于皮肤温度,机体不仅不能辐射散热,反而会吸收周围的热量,故易发生中暑。,机体的有效辐射面积,皮肤与环境的温度差,31,传导散热: 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 水的导热性好,因此临床上常利用冷水袋或冰袋为高热患者