第九章 能量代谢与体温

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1、第九章 能量代谢与体温,【教学目的】 1、掌握：能量代谢、食物的热价、氧热价、呼吸商；基础代谢率的概念及影响的因素；体温的概念；机体产热和散热的方式及体温维持稳定的调控机制。 2、熟悉：体温正常值及生理波动。基础代谢率的测定及意义；体温调节过程；产热过程与散热过程。 3、了解：能量代谢测定原理与方法。,【教学重点】 1、基础代谢率的概念及影响的因素。 2、机体产热和散热的方式。 3、体温维持稳定的调控机制。 【教学难点】 1、机体产热和散热的方式。 2、体温维持稳定的调控机制。 【教学内容】,第一节 能量代谢,定义：在机体的物质合成与分解代谢过程中总是伴随能量的释放、转移、储存和利用，这就是能

2、量代谢。 一、机体的能量来源与利用 、主要能量物质及代谢 机体所需的能量主要来源于食物中的碳水化合物、脂肪和蛋白质。 能量的50%以上转化为热能。 其余不足50%的能量则以高能磷酸键的形式贮存于体内。,1、碳水化合物 是机体利用的主要能量物质。 在氧供应充足的情况下，葡萄糖进行有氧氧化，生成CO2和H2O，1mol葡萄糖完全氧化所释放的能量可合成38molATP。 在缺氧情况下，葡萄糖进行无氧酵解，生成乳酸，此时，1mol葡萄糖只合成2molATP。 在一般情况下，以糖的有氧氧化供能为主。糖酵解虽然只能释放少量能量，但在体处于缺氧状态时极为重要。,2、脂肪 主要功能是储存和供给能量。 每克脂肪

3、在体内氧化所释放的能量约为糖的2倍。 当机体需要时，储存的脂肪首先在脂肪酶的催化下分解为甘油和脂肪酸。 甘油主要在肝脏被利用，经过磷酸化和脱氢而进入糖的氧化分解途径供能或转变为糖。 脂肪酸与辅酶A结合后，经过-氧化，逐步分解为乙酰辅酶A而进入糖的氧化途径，同时释放能量。 3、蛋白质 是机体组织结构与功能单位。为机体提供能量则是氨基酸的次要功能。,、能量贮存与利用 1、能量贮存 ATP既是体内直接的供能物质，又是体内能量储存的重要形式。 除ATP外，磷酸肌酸（CP）也含有高能磷酸键。 当物质氧化释放的能量过剩时，ATP将高能磷酸键转给肌酸合成CP。 当组织消耗的ATP时超过营养物质氧化生成ATP

4、的速度时，CP的高能磷酸键又可快速转给ADP，生成ATP，以补充ATP的消耗。 因此，磷酸肌酸是体内ATP的储存库。,2、能量的利用 50%以上转化为热能。其余部分供机体完成各种生理功能。主要表现以以下几个方面： 细胞生物分子的合成需要消耗能量。 肌肉收缩与舒张过程需要消耗能量。 物质跨膜主动转运需要消耗能量。 神经冲动传导、腺体分泌等活动都需要能量的供应。,、能量平衡 人体的能量平衡是指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。 机体摄入能量的去路包括产热、肌肉收缩等做功及能量在机体内贮存三部分。 身体质量指数(BMI)是衡量是否肥胖和标准体重的重要指标，为体重(kg)除以身高(m)的平方，其计

5、算公式为： BMI=体重(kg)/身高(m)2 亚洲成年人BMI正常范围为18.522.9；18.5为体重过低；23为超重；2324.9为肥胖前期； 2529.9为度肥胖；30为度肥胖。,二、能量代谢的测定 能量代谢测定是指测定机体单位时间所消耗的能量，即能量代谢率。 按能量守恒定律，测定单位时间内机体消耗的食物及这些食物中所含的能量或者测定机体单位时间内所产生的热量与所做的外功，都可测算出整个机体的能量代谢率。,、直接测热法 直接测热法是测定机体在单位时间内向外界环境发散的总热量。 根据能量摄入（食物）=产热+做功+贮存能量，若排除机体做功和贮存能量，单位时间内机体散发的总热量就是能量代谢率

6、。,、间接测热法 间接测热法是依据物质化学反应的“定比定律”原理，即在一般的化学反应中，反应前底物的量与反应后产物的量之间有一定的比例关系。 1、食物的热价 将1g食物分解氧化时所释放出来的能量称为食物的热价。 糖、脂肪的生物热价和物理热价相同。 蛋白质的生物热价小于物理热价。 2、食物的氧热价 将某种食物分解氧化时消耗1L的氧释放的热量，称这种食物的氧热价。 表示某种物质氧化时的耗氧量和产热量之间的关系。,3、呼吸商与非蛋白呼吸商 将一定时间内机体的CO2产量与耗氧量的比值称为呼吸商(RQ)。 糖氧化时的呼吸商等于1.00。 蛋白质和脂肪氧化时的呼吸商分别为0.80和0.71。 进食混合食物

7、时，呼吸商一般在0.85左右。 将糖和脂肪按不同比例混合后氧化时产生的CO2量和消耗O2量的比值称为非蛋白呼吸商。 4、耗氧量与CO2产量的测定方法及临床应用,RQ =,CO2产生量(mol) O2消耗量(mol),=,CO2产生量(L) O2消耗量(L),三、影响能量代谢的因素 、肌肉活动 剧烈活动其产热量较平静时增加1020倍。 、环境温度 在安静状态下，环境温度在2030范围内，在裸体或只穿薄衣的情况下，能量代谢最稳定。,、食物的特殊动力效应 在进食后的一定时间内，即使同样处于安静状态，其产生的热量比进食前增加，食物使机体产生额外热量的现象称食物的特殊动力效应。 、精神活动,食物的特殊动

8、力效应,蛋白质：30%,糖类 ：6%,脂肪：4%,四、基础代谢 、基础代谢与基础代谢率 基础代谢是指机体处于基础状态下的能量代谢。 基础代谢率（BMR）是指单位时间内的基础代谢。 所谓的基础状态是指人体处在清醒而又非常安静，不受肌肉活动、精神紧张、食物及环境温度等因素影响时的状态。 因此测定基础代谢进要求在以下条件下进行： 测定前避免剧烈运动，休息30分钟左右，测定进平卧，全身肌肉要松弛； 室温要保持在2025之间； 在清晨未进食以前（禁食后1214小时）进行； 排除精神紧张的影响。,基础代谢率以每小时、每平方米体表面积的产热量为单位，通常以kJ(m2h)来表示。 体表面积(m2)=0.006

9、1身长(cm)+0.0128体重(kg)-0.1529 另外，体表面积还可根据图表直接求出。,、基础代谢率的测定及意义 1、基础代谢率的测定 临床上通常采用测定耗氧量的简略法测定基础代谢率。 将实测值与同年龄、同性别组正常值比较，以百分数表示基础代谢率的改变。即： 基础代谢率=(实测值-正常值)/正常值100% 2、意义 基础代谢率的实际值与正常平均值比较，相差10%15%之内属于正常。 当相差值超过20%时，可用来帮助某些疾病的诊断。 更为简易的计算方： 基础代谢(%)=脉率(次/分)+脉压(毫米汞柱)-111,第二节 体温及其调节,一、体温及其生理波动 、体温 体温是指机体具有一定的温度。

10、 1、表层温度 是指人体的外周组织即表层，包括皮肤、皮下组织和肌肉等温度。 2、体核温度 是指机体深部（心、肺、脑和腹腔内脏等处）的温度。 生理学所说的体温是指机体体核温度，即机体深部的平均温度。,、体温的正常值及生理波动 1、正常体温 临床通常用直肠温度、口腔温度和腋窝温度来代表体温。 直肠温度的正常值为36.937.9。 口腔温度（舌下部）正常值为36.737.7。 腋窝温度正常值为36.037.4。 2、体温的生理波动 、昼夜节律 人体体温随昼夜变化呈周期性波动。 通常清晨26 时最低，午后16 时最高。 波动的幅值一般不超过1。,、性别 成年女性的体温平均比男性高0.3。 成年女性的基

11、础体温随月经周期发生节律性变动。 体温在排卵日最低，排卵日升高0.30.6，并持续至下次月经开始。 、年龄的影响 、肌肉活动 此外，环境温度、精神紧张、进食等因素都会影响体温。,二、产热与散热 、机体的产热 1、主要产热器官 主要包括基础代谢产热、食物特殊动力作用的产热和肌肉活动所产生的热量。 安静状态下，肝脏、大脑是基础状态下的主要产热器官。 运动或劳动时，骨骼肌是全身最主要产热器官。,2、产热的形式 在寒冷环境中，机体将通过寒战和非寒战产热两种方式。 、寒战产热 其特点是：屈肌和伸肌同时发生不随意的节律性收缩，此时基本不对外做功，但产热量很高。 、非寒战产热 又称代谢性产热。当机体长期处于

12、寒冷环境中，可不发生寒战产热，取而代之的是组织代谢产热的增加，这一现象称非寒战产热。,、产热活动的调节 机体产热受到神经和体液因素的调节。,寒 冷 刺 激,交感神经兴奋,肾上腺髓质释放肾上腺素和去甲肾上腺素,下丘脑 垂体 甲状腺 甲状腺激素分泌,可使肌紧张活动增强以增加产热， 同时皮肤血管收缩以减少散热 。,产 热 增 加,寒战中枢 脊髓前角运动神经元 寒战,、散热 大部分的体热通过皮肤的辐射、传导、对流和蒸发散失热量。 皮肤是主要的散热部位。 皮肤是一个有效的、可调控的散热器。 当环境温度低于皮肤温度时（约30）主要依赖前三种方式散热； 当环境温度等于甚至高于皮肤温度时，只能通过蒸发方式散热

13、。,1、辐射散热 是机体以热射线的形式将热量传给外界冷物体的散热形式。 机体在安静状态下主要通过辐射散发热量，约占全部散热量的60%。 2、传导散热 是机体的热量直接传导给与皮肤相接触的较冷物体的散热方式。 传导散热量取决于皮肤表面与接触物表面的温度差、接触面积、物体的导热率等。 临床上可利用冰囊、冰帽给高热病人降温。,3、对流散热 是传导散热的一种特殊形式，即皮肤将热量传导给与皮肤接触的空气，空气受热后将上升，流动的空气将体热发散到空间，并引起气体的对流。 4、蒸发散热 是机体通过体表水分的蒸发来散失体热的方式。 当环境温度为21时，大部分的体热靠辐射、传导和对流的方式散热，少部分的体热则由

14、蒸发散热 。 当环境温度等于或高于皮肤温度时，辐射、传导和对流的散热方式就不起作用，此时蒸发就成为机体唯一的散热方式。 人体蒸发有不感蒸发和发汗两种形式。,、不感蒸发 人体处在低温环境中，即使没有汗液分泌时，皮肤和呼吸道都不断有水分渗出而被蒸发掉，这种水分蒸发称为不感蒸发，其中皮肤的水分蒸发又称为不显汗，即这种水分蒸发不为人们所觉察，并与汗腺的活动无关。 临床上用酒精擦浴，可增加散热以降低高热病人的体温。,、发汗 汗腺分泌汗液的活动称为发汗。 大汗腺主要局限于腋窝、乳头、外阴等。 小汗腺分布于全身皮肤，以手掌、足底、前额较多，四肢躯干较少。 发汗是可以意识到的有明显的汗液分泌，因此，汗液的蒸发

15、又称为可感蒸发。,发 汗,温热性发汗：在温热环境下引起全身各部位的小汗 腺分泌汗液。,精神性发汗：精神紧张或情绪激动而引起的发汗。 主要见于掌心、脚底和腋窝。,三、体温调节,体 温 调 节,行为性体温调节：是指机体通过有意识的行为活动 来维持体温相对恒定。,自主性体温调节：是指在体温调节中枢控制下，通 过对产热和散热过程的调节使体 温相对恒定。,、行为性体温调节 、自主性体温调节 体温调节的基本过程包括： 通过温度感受器感受温度变化； 通过神经传导通路把温度信息上传至体温调节中枢； 通过自主神经和躯体神经系统调节效应器的活动，如皮肤血流量、骨骼肌、汗腺等。,1、温度感受器 是感受机体温度变化的

16、神经元或神经纤维。 、外周温度感受器 是指存在皮肤、黏膜和内脏中的对温度变化敏感的游离神经末梢。 、中枢温度感受器 是指存在于中枢神经系统内的对温度变化敏感的神经元。 主要分布在下丘脑。 应用针状热电极改变下丘脑前部区域温度，发现在视前区下丘脑前部(PO/AH)区域包含有感受温度升高和下降的神经元。 温度升高时放电频率增加的神经元称为热敏神经元； 温度降低时放电频率增加的神经元称为冷敏神经元。,机体可通过以下途径将温度变化信息传递给体温中枢： 通过皮肤温度感受器，经温度感觉神经传导通路，到达下丘脑体温调节中枢； 通过血液循环，引起机体深部温度改变，并直接作用于下丘脑前部； 脊髓和下丘脑以外的中枢温度感受器也将温度信息传给下丘脑前部。,2、体温调节中枢 实验表明，调节体温的基本中枢在下丘脑。 下丘脑温度升高，热敏神经元兴奋，可以引起散热增加，产热减少。 脑干网状结构及下丘脑温度降低，使冷敏神经元兴奋，则出现产热增加，散热减少。 下丘脑后部是整合中枢，它可以把中枢温度感受器