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1、第七章 能量代谢与体温调节,山东大学医学院生理研究所,第一节 能量代谢 物质代谢过程中所伴随着的能量贮存、 释放、转移和利用。,一、能量的来源与利用,机体能量的来源和储存 糖 ：70% 来源 脂肪：4050% （包括糖转化的脂肪） 蛋白质：数量很少,ATP,CP,ADP,能量,生物合成 分泌 神经传导,肌肉收缩,热能,外功,50%,能量,能量的利用：,糖 脂肪 蛋白质,能量平衡,机体摄入能量 = 消耗的能量 基础代谢 食物的特殊动力效应 身体运动 生长发育 简易诊断指标： 体重指数=体重(Kg)身高2 ( m) 24超重界限；28肥胖界限 腰围 臀围,脂肪总量、脂肪分布情况,(一)能量代谢测定
2、的原理 根据“能量守恒”定律 机体释放的能量= 热能+外功 安静时，外功 = 0 能量代谢率 = 机体单位时间内 散发的总热量,能量代谢测定,1.食物的热价 1克食物氧化时所释放出来的能量称为 该种食物的热价。 单位: 1kcal = 4.187J 糖 4.1kcal/g 17.2kJ/g 蛋白质 4.3kcal/g 18.0kJ/g 脂肪 9.0kacl/g 39.8kJ/g,二、能量代谢的测定,(二)与能量代谢测定有关的几个基本概念,2.食物的 氧热价 某种营养物质在体内氧化时消耗一升 氧所产生的能量称为该物质的氧热价 糖 5.0kcal/L 21.1KJ/L 蛋白质 4.5kcal/L
3、18.9KJ/L 脂肪 4.7kcal/L 19.6KJ/L,3.呼吸商 （RQ） 一定时间内机体呼出CO2的量与吸入的O2消耗量 的比值，称为呼吸商。以RQ表示,RQ=,CO2产生量(ml),氧耗量(ml),糖1.0， 脂肪0.71，蛋白质0.80,三种营养物质氧化时的几种数据,营养物质 糖 蛋白质 脂肪 物理热价 (kJ/g) 17.2 23.4 39.8 生物热价 (kJ/g) 17.2 18. 0 39.8 耗氧量 (L/g) 0.83 0.95 2.03 CO2产量 (L/g) 0.83 0.76 1.43 氧热价(kJ/L) 21.1 18.9 19.6 呼吸商(RQ) 1.00
4、0.80 0.71,非蛋白呼吸商和氧的热价,非蛋白呼吸商,氧化的%,糖(%),脂肪(%),氧热价(kJ/L),0.707 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80 0.81 0.82 0.83 0.84,100.00 98.9 95.2 91.6 88.0 84.4 80.8 77.2 73.7 70.1 66.6 63.1 59.7 56.2 52.8,0.00 1.10 4.75 8.40 12.0 15.6 19.2 22.8 26.3 29.9 33.4 36.9 40.3 43.8 47.2,19.61 19.62 19.67
5、 19.72 19.78 19.83 19.88 19.93 19.98 20.03 20.09 20.14 20.19 20.24 20.29,（三）方法 1、直接测热法 直接测出人体在一定时间内发散的总热量， 再换算成单位时间的能量代谢率。 主要用于科学研究 肥胖和内分泌系统障碍,2、间接测热法 遵循定比定律，测量装置较简单 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+Q 间接测热法依据定比关系，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。,（1）测量具体步骤： 测出机体单位时间内的 耗O2量和CO2产生量, 并测出尿氮排出量； 计算出产热量，算出能量代
6、谢率: 产热量 = 20.18耗氧量 （混合食物的RQ 为 0.82时氧热价为20.18）,根据尿氮含量, 算出:蛋白质的氧化量 蛋白质食物的产热量 在总的耗氧量和CO2产量中 扣除蛋白质氧化代谢的分额， 再根据所剩的耗氧量和CO2产量 计算出NPRQ,据表72 查出该NPRQ所对应的氧热价，算出非蛋白食物的产热量; 算出总产热量， 即蛋白质食物产热量与非蛋白食物产热量之和。,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： A、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=126.25
7、=75g 产热量=1875=1350kJ 耗氧量=0.9575=71.25L CO2产生量=0.76 75=57L,B、非蛋白代谢 耗氧量=400L71.25L=328.75L CO2产生量=340L 57L=283L NPRQ=283L328.75L=0.86 C、计算非蛋白代谢的产热量 NPRQ =0.86时，氧热价为20 . 41 kJ/L 非蛋白代谢的产热量= 328.75L 20 . 41kJ/L =6710kJ D、计算24h产热量 24h产热量=1350kJ+6710kJ=8060kJ,简便估算法,将呼吸商定为0.82，氧热价为 20.20kJ/L。 测出单位时间的耗O2量， 即
8、算出总 24小时产热量。 24小时产热量 = 20.19kJ 耗氧量 =20.19kJ 400L/24h =8080kJ,(2)耗O2量与CO2产生量的测定方法 1）开放式测定法（气体分析法） 呼吸空气的条件下测定耗氧量和CO2产生量。 收集受试者一定时间内的呼气量，分析呼出气中的O2与CO2 容积百分比。 已知空气中的O2与CO2 容积百分比。 求两者的差值， 计算该时间内的耗氧量和CO2产生量。,2）闭合式测定法 一般使用能量代谢率测定器械,3.双标记水法,受试者自由活动状态下进行， 测定的氚（2H）和氧（18O） 标记水2H2O、H218O 一定时间内（10天）间断采集尿液，测定氚（2H
9、）和氧（18O）代谢率 氚（2H）参与水代谢 氧（18O）水+CO2代谢,三、影响能量代谢的因素 （一）肌肉活动 对能量代谢的影响最大 运动或劳动的强度 消耗的能量 能量代谢值可作为评价劳动强度的指标,劳动或运动时的能量代谢值,肌肉活动形式 平均产热量kJ/(m2.min),静卧休息 出席会议 擦窗 洗衣物 扫地 打排球 踢足球,2.73 3.40 8.30 9.89 11.37 17.50 24.98,（二）精神活动 1.精神紧张、情绪激动 能量代谢 2.骨骼肌的紧张性 3.交感神经兴奋 儿茶酚胺释放 代谢率,（三）食物的特殊动力效应 进食后一段时间内（从进食后1h开始持续到7-8h），机体
10、处于安静状态，产热量比进食前有所增加，食物这种使机体产生额外的热量作用，称为食物的特殊动力效应 蛋白质： 25-30 糖和脂肪：4-5,（四）环境温度 1. 200C300C：稳定 2. 30 0C或 300C代谢率逐渐增加，体内化学过程的 反应速度增加，发汗、呼吸、循环机能增强 200C代谢率开始增加，寒冷刺激反射性地 引起寒战以及肌肉紧张度增加；,四、基础代谢 1、概念 基础代谢: 指基础状态下的能量代谢 基础代谢率(BMR): 单位时间内的基础代谢,基础状态: 人体处于清晨、清醒、静卧，未作肌肉活动；前夜睡眠良好，无精神紧张、禁食12小时、室温20250C、体温正常。 能量消耗只用于维持
11、心跳、呼吸等 维持生命所必需的基本生理活动。,2、测定条件 （1）禁食12-14h （2）清晨空腹 （3）平卧使肌肉放松，排除精神及心理影响 （4）室温保持在20-25度之间 基础代谢率与年龄，性别及身材大小有关,我国人正常的基础代谢率平均值 kJ/（h）,基础代谢率、肺活量、肾小球滤过率、 心输出量、主动脉和气管的横截面积 都与体表面积呈比例关系 体表面积（m2）简易法 =0.0061 身高（cm）+0.0128 体重（kg）0.1529,体表面积测算图,3、 基础代谢率的测定和其正常值,基础代谢率,=,耗氧量氧热价,体表面积,100%,呼吸商为0.82时的氧热价为20.19KJ,4、 基础
12、代谢率的临床意义 有助于诊断某些疾病 甲低：-40 -20 甲亢： +25%+80% 基础代谢率： 发热、糖尿病、红细胞增多症、白血病、 伴呼吸困难的心脏病等。 基础代谢率 ： 阿狄森病、肾病综合征、病理性饥饿、垂体性肥胖等。,第二节 体温及其调节 一、体温 （一）表层温度与体核温度(深部温度) *概念： 指机体深部平均温度，比较稳定， 变动范围不超过10C。,常用方便的测定部位即口腔及腋窝,深部温度，数值高、稳定、 各部差异小,表层温度，数值低，不稳定，各部差异大。,皮肤、 皮下组织、 肌肉,心、肺、脑、 内脏,正常值： 肛温： 36.9-37.90 口温： 36.7-37.70 C 腋温：
13、 36.0-37.40 C,实验中 ： 常以食管温度作为深部温度； 食管温度直肠温度0.3 以鼓膜温度作为脑组织的温度。 与下丘脑温度相近 临床作为体温的指标,（二） 体温的正常变动,1.昼夜节律,一般是清晨26时最低，下午28时最高，波动幅度一般不超过1。,2.性别差异,成年女子体温平均比男子高0.3。 女子基础体温随月经周期而产生周期性变动。 排卵前日最低，排卵后升高 0.30.6 。,3、年龄：新生儿(早产儿)易受随环境温 度影响，老年人体温偏低 4、肌肉活动 5、环境温度,皮肤温度与平均温度 机体最外层的温度称为皮肤温度 各部位差别较大，且与局部血流有关 1.平均皮肤温度 Tmst=0
14、.2(T小腿+T大腿）+0 .3（T胸+T上臂） 2.平均温度 Tmbt=aTcore+(1-a) Tmst,在环境温度20350C下人体体温分布图,70C,33340C,T 22心跳停止； T 43酶变性而死亡; T = 27低温麻醉。,二、 机体的产热和散热 （一）产热过程 1.主要产热器官： 内脏器官、骨骼肌、脑 安静时：内脏器官 ，特别是肝脏 运动或劳动时：骨骼肌 占90,2.机体的产热形式 （1）战栗产热： 寒冷性肌紧张(战栗前肌紧张) 骨骼肌紧张性增强的基础上发生的不随意的 节律性收缩(频率为10-20次/分) 机制： 冷感觉器 传入神经 战栗的初级运动中枢 （下丘脑后部背外侧靠近第三脑室壁） 脑干 前角运动神经元 传出神经 战栗,特点： 屈肌和伸肌同时收缩，不做外功，产热量增加很高，代谢率增加45倍 意义： 有利于维持机体在寒冷环境中的体热平衡。,（2）非战栗产热 -又称代谢产热（能量代谢的多环节），细胞水平 特点：褐色脂肪组织(brown fat tissue) 产热量占70% 耗 氧量多。 新生儿不发生战栗 部位： 腹股沟、腋窝、肩胛下区、 颈部大血管周围,3、产热活动的调节 （1）体液调节 *甲状腺激素：作用缓慢、持久 *NA、NE、GH：作用迅速、时间短 （2）神经调节： 寒冷刺激交感神经兴奋肾上腺髓 质活动肾上腺素、去
