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1、第七章第七章 能量代谢与体温能量代谢与体温第一节第一节 能量代谢能量代谢第二节第二节 体温体温 第一节第一节 能量代谢能量代谢能量代谢（能量代谢（energymetabolism）：）：生物体内物生物体内物质代谢中伴随着的能量的释放、转移、贮存和利用。质代谢中伴随着的能量的释放、转移、贮存和利用。能量代谢能量代谢同化作用同化作用（合成代谢）（合成代谢）-耗能耗能-放能放能新陈代谢新陈代谢（物质代谢）（物质代谢）异化作用异化作用（分解代谢）（分解代谢）生物体的基本特征：新陈代谢生物体的基本特征：新陈代谢一、能量的来源和去路一、能量的来源和去路 二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定 三、影响能量代
2、谢的因素三、影响能量代谢的因素 四、基础代谢四、基础代谢一、能量的来源和去路一、能量的来源和去路(一一)能量的来源能量的来源机体所需的能量来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。机体所需的能量来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。1、糖：机体的主要能源、糖：机体的主要能源70%（中国人）（中国人） 有氧氧化有氧氧化无氧酵解无氧酵解CO2+H2O+E38molATP葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸+E2molATP1mol糖酵解在人体处于缺氧状态时极为重要，这是人体的能源物质惟糖酵解在人体处于缺氧状态时极为重要，这是人体的能源物质惟一不需氧的供能途径。一不需氧的供能途径。氧债氧债(oxygendebt)：剧烈运动时，骨骼
3、肌耗氧量猛增，循环呼吸剧烈运动时，骨骼肌耗氧量猛增，循环呼吸不能很快满足机体对氧的需要，骨骼肌处于相对缺氧状态，这种现象不能很快满足机体对氧的需要，骨骼肌处于相对缺氧状态，这种现象称为氧债称为氧债。（剧烈运动、剧烈运动、RBC）（脑、一般情况下）脑、一般情况下）2、脂肪：、脂肪：贮存和供给能量。贮存和供给能量。提供大约提供大约30%的能量。的能量。3、蛋白质（氨基酸）：主要用于重新合成细胞成分、蛋白质（氨基酸）：主要用于重新合成细胞成分或酶、激素等生物活性物质。或酶、激素等生物活性物质。次要功能是提供能量。次要功能是提供能量。甘油甘油脂肪脂肪脂肪酸脂肪酸有氧氧化有氧氧化磷酸化和脱氢磷酸化和脱氢
4、葡萄糖葡萄糖乙酰辅酶乙酰辅酶A氧化氧化活化和活化和-氧化氧化摄取过多的糖可在体内转化为脂肪，这可能是导致肥摄取过多的糖可在体内转化为脂肪，这可能是导致肥胖的重要原因之一。胖的重要原因之一。体重指数体重指数(bodymassindex)：个体的体重：个体的体重(kg)除以除以其身高其身高(m)的平方，所得之值即为体重指数。的平方，所得之值即为体重指数。正常：正常：2024.9；超重：；超重：2529.9；肥胖：；肥胖：30。ATP：既是体内重要的储能物质，又是直接的供能物质。既是体内重要的储能物质，又是直接的供能物质。CP：ATP的贮存库。的贮存库。 （二）能量的去路（转移、贮存、利用）（二）能
5、量的去路（转移、贮存、利用）二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定能量计量单位：能量计量单位：生理学及营养学：卡生理学及营养学：卡(calorie，cal)或千卡或千卡(kcal)法定计量单位：焦耳法定计量单位：焦耳(joule，J)或千焦耳或千焦耳(kilojoule，kJ)卡和焦耳之间的换算关系是：卡和焦耳之间的换算关系是：1cal=4.187J(一一)与能量代谢测定有关的几个基本概念与能量代谢测定有关的几个基本概念1.食物的热价食物的热价食物的热价食物的热价(thermalequivalentoffood)：1g某种某种食物氧化食物氧化(或在体外燃烧或在体外燃烧)时所释放的能量称为该种食物
6、的时所释放的能量称为该种食物的热价热价。热价：生物热价热价：生物热价食物在体内氧化释放的能量食物在体内氧化释放的能量物理热价物理热价食物在体外燃烧释放的能量食物在体外燃烧释放的能量蛋白质：生物热价蛋白质：生物热价物理热价物理热价2.食物的氧热价食物的氧热价食物的氧热价食物的氧热价(thermalequivalentofoxygen)：某某种食物氧化时消耗种食物氧化时消耗1L氧所产生的能量，称为该种食物的氧氧所产生的能量，称为该种食物的氧热价热价。3.呼吸商呼吸商呼呼吸吸商商(respiratoryquotient，RQ)：一一定定时时间间内内机机体呼出的体呼出的CO2的量与吸人的的量与吸人的O
7、2量的比值，称为呼吸商量的比值，称为呼吸商。RQ=产生产生CO2的的mol数数消耗消耗O2的的mol数数=消耗消耗O2的的ml数数产生产生CO2的的ml数数糖糖RQ：1.00；蛋白质蛋白质RQ：0.80；脂肪脂肪RQ：0.71正常人进食混合食物时，正常人进食混合食物时，RQ：0.85根据呼吸商的数值来根据呼吸商的数值来推测推测机体利用能量的主要来源。机体利用能量的主要来源。RQ影响因素：影响因素：1）营养物质之间相互转化）营养物质之间相互转化2）额外）额外CO2的产生的产生3）某些病理状态的影响）某些病理状态的影响非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商(non-proteinrespiratoryquoti
8、ent，NPRQ)：根据糖和脂肪按不同比例混和氧化时所产生的根据糖和脂肪按不同比例混和氧化时所产生的二氧化碳量以及消耗氧的量计算出相应的呼吸商。二氧化碳量以及消耗氧的量计算出相应的呼吸商。(二二)能量代谢的测定原理和方法能量代谢的测定原理和方法原理：能量守恒定律原理：能量守恒定律食物中的化学能热能所作功食物中的化学能热能所作功能量代谢率：机体单位时间内所消耗的能量。能量代谢率：机体单位时间内所消耗的能量。单位：单位：kJ(m2h)能量代谢率能量代谢率体表面积体表面积方法：测定整个机体在单位时间内发散的总热量，通常方法：测定整个机体在单位时间内发散的总热量，通常有两类方法：直接测热法与间接测热法
9、。有两类方法：直接测热法与间接测热法。1.直接测热法直接测热法(directcalorimetry)将被测者置于一特殊的检测环境中，收集被测者在一将被测者置于一特殊的检测环境中，收集被测者在一定时间内发散的总热量，然后换算成单位时间的代谢量，定时间内发散的总热量，然后换算成单位时间的代谢量，即能量代谢率。即能量代谢率。直接测热的装置较为复杂，主要用于研究肥胖和内分直接测热的装置较为复杂，主要用于研究肥胖和内分泌系统障碍等。泌系统障碍等。2.间接测热法间接测热法(indirect calorimetry)原理：定比定律原理：定比定律C6H12O2+6O26CO2+6H2O+ H间接测热法的具体步
10、骤：间接测热法的具体步骤：测测出出机机体体在在一一定定时时间间内内的的O2耗耗量量和和CO2产产生生量量，并并测测出出尿氮排出量；尿氮排出量；根根据据尿尿氮氮含含量量算算出出蛋蛋白白质质的的氧氧化化量量和和蛋蛋白白质质食食物物的的产产热热量量，并并求求出出NPRQ；因因体体内内氧氧化化1g蛋蛋白白质质可可产产生生0.16g尿尿氮氮，所以将测出的尿氮量乘所以将测出的尿氮量乘6.25，即体内氧化蛋白质的量；，即体内氧化蛋白质的量；查查出出该该NPRQ所所对对应应的的氧氧热热价价，进进而而算算出出非非蛋蛋白白食食物物的的产产热量；热量；算算出出总总产产热热量量，即即蛋蛋白白质质食食物物产产热热量量与
11、与非非蛋蛋白白质质食食物物产产热量之和。热量之和。受试者受试者24小时的耗小时的耗O2量是量是400L，CO2产量为产量为340L。另。另经测定尿氮排出量为经测定尿氮排出量为12g。(1)蛋白质代谢：蛋白质代谢：氧化量氧化量=12gx6.25=75g产热量产热量=18kJg75g=1350kJ耗氧量耗氧量=0.95Lg75g=71.25LCO2产量产量=0.7675g=57L(2)非蛋白代谢：非蛋白代谢：耗氧量耗氧量=400L-71.25L=328.75LCO2产量产量=340L-57L=283LNPRQ=283L328.75L=0.86(3)根据根据NPRQ的氧热价计算非蛋白代谢的产热量：的
12、氧热价计算非蛋白代谢的产热量：查表查表NPRQ为为0.86时，氧热价为时，氧热价为20.40kJL非蛋白代谢产热量非蛋白代谢产热量=328.75L20.40kJL=6706.5kJ(4)计算计算24小时产热量：小时产热量：24小时产热量小时产热量=1350kJ+6706.5kJ=8056.5kJ3.耗氧量与耗氧量与CO2产量的测定方法产量的测定方法闭合式测定法和开放式测定法闭合式测定法和开放式测定法（1）闭合式测定法：闭合式测定法：临床上通常只使用肺量计来测量耗氧量。临床上通常只使用肺量计来测量耗氧量。（2）开放式测定法开放式测定法(气体分析法气体分析法)：在机体呼吸空气的条件下测定耗氧量和在
13、机体呼吸空气的条件下测定耗氧量和CO2产量的方产量的方法，即采取受试者一定时间内的呼出气，通过气量计测出法，即采取受试者一定时间内的呼出气，通过气量计测出呼出气量并分析呼出气体中氧和呼出气量并分析呼出气体中氧和CO2容积百分比。由于吸容积百分比。由于吸入气就是空气，所以其中的氧和入气就是空气，所以其中的氧和CO2的容积百分比不必另的容积百分比不必另测。根据吸入气和呼出气中氧和测。根据吸入气和呼出气中氧和CO2的容积百分比的差数，的容积百分比的差数，即可算出该时间内的耗氧量和即可算出该时间内的耗氧量和CO2排出量，并算出混合呼排出量，并算出混合呼吸商。吸商。（3）临床应用的简便方法）临床应用的简
14、便方法a.测定一定时间内的耗氧量和测定一定时间内的耗氧量和CO2排出量排出量呼吸商呼吸商作为作为NPRQb.用代谢测定仪用代谢测定仪测定一定时间内的耗氧量测定一定时间内的耗氧量将混合食物将混合食物NPRQ定为：定为：0.82（氧热价：（氧热价：20.19KJ/L）三、影响能量代谢的因素三、影响能量代谢的因素 (一一)肌肉活动肌肉活动肌肉活动对于能量代谢的影响最为显著。肌肉活动对于能量代谢的影响最为显著。机体任何轻微的活动都可提高代谢率。机体任何轻微的活动都可提高代谢率。机体耗氧量机体耗氧量肌肉活动的强度肌肉活动的强度评估肌肉活动强度的指标：能量代谢率评估肌肉活动强度的指标：能量代谢率(二二)精
15、神活动精神活动脑的重量只占体重的脑的重量只占体重的2.5，但在安静状态下心输出量，但在安静状态下心输出量的约的约15分配给脑循环。在安静状态下，每分配给脑循环。在安静状态下，每100g脑组织的脑组织的耗氧量为耗氧量为3.5mlmin，将近安静肌肉组织耗氧量的将近安静肌肉组织耗氧量的20倍。倍。在睡眠和活跃的精神活动情况下在睡眠和活跃的精神活动情况下,脑中葡萄糖的代谢率脑中葡萄糖的代谢率却几乎没有差异。可见，在精神活动时，中枢神经系统本却几乎没有差异。可见，在精神活动时，中枢神经系统本身的代谢率即使有所增加，其程度也是可以忽略的。身的代谢率即使有所增加，其程度也是可以忽略的。人在平静思考问题时，
16、能量代谢受到的影响也并不大，人在平静思考问题时，能量代谢受到的影响也并不大，产热量增加一般不超过产热量增加一般不超过4%。在精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧或情绪激动时，由在精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧或情绪激动时，由于随之而出现的无意识的肌紧张以及刺激代谢的激素于随之而出现的无意识的肌紧张以及刺激代谢的激素(如甲如甲状腺激素状腺激素)释放增多等原因，产热量可以显著增加。因此，释放增多等原因，产热量可以显著增加。因此，在测定基础代谢率时受试者必须屏除精神紧张的影响。在测定基础代谢率时受试者必须屏除精神紧张的影响。 (三三)食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应(specificdynamiceffect)人从进食后人从进食后1小时左右开始，延续小时左右开始，延续78小时，虽然同小时，虽然同样处于安静状态，但所产生的热量却要比未进食时有所增样处于安静状态，但所产生的热量却要比未进食时有所增加。可见这种额外的能量消耗是由进食所引起的。加。可见这种额外的能量消耗是由进食所引起的。食物刺激机体产生额外能量消耗的作用，称为食物的食物刺激机体产生额外能量消耗的作用，称为食物的特殊动力效应特殊动力效应
