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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生理学教研室生理学教研室 李树壮李树壮 教授教授第一节第一节 能量代谢能量代谢 物质代谢过程中伴随着的能量的释放、物质代谢过程中伴随着的能量的释放、转移、储存和利用，称为能量代谢转移、储存和利用，称为能量代谢energy metabolism。 能量代谢率能量代谢率 energy metabolism rate单位时间内所耗费的能量。单位时间内所耗费的能量。食物：化学能食物：化学能氧氧化化分分解解CO2, H2O5%未利未利用用化学能化学能45%热能热能50%,体温体温ATPADP利用利用做功如做功如AP传导、分传导、分泌、收缩泌、收缩能量代谢表示图能
2、量代谢表示图释放释放转移转移储储存存 CP(磷酸肌酸磷酸肌酸, creatine phosphate)ATP既是机体能量的既是机体能量的储存方式，又是直接的供能物存方式，又是直接的供能物质adenosine triphosphate)(adenosine diphosphate)碳氢键断裂碳氢键断裂氧氧化化磷磷酸酸化化水水解解肌酸肌酸肌酸激酶一、机体能量的来源和去路一、机体能量的来源和去路n来源来源: 三大营养物质中的化学能三大营养物质中的化学能n糖糖(carbohydrate)：主要供能物质：主要供能物质5070%n有氧氧化有氧氧化1mol Glu. 38 mol ATP n绝大多数组织细胞
3、绝大多数组织细胞n脑组织对缺氧敏感脑组织对缺氧敏感n糖酵解糖酵解1 mol Glu. 2 mol ATPGlu. 乳酸乳酸n猛烈运动猛烈运动(氧债氧债 oxygen debt)n红细胞依托糖酵解供能红细胞依托糖酵解供能n脂肪脂肪(fat)：体内主要：体内主要贮能物能物质20%体重。体重。n有氧氧化有氧氧化: 脂肪脂肪脂肪脂肪酶n 甘油甘油(肝肝) 磷酸化和脱磷酸化和脱氢 糖糖氧化途径氧化途径n 脂肪酸脂肪酸 与与辅酶A结合合 -氧化氧化 乙乙酰辅酶A n特点特点:氧化氧化时每克每克产热量量为糖的近糖的近2倍倍n蛋白蛋白质(protein)：n主要参与物主要参与物质代代谢，构成机体的构造，合成，
4、构成机体的构造，合成酶、激素、激素等等n长期期饥饿下蛋白下蛋白质分解供能分解供能n去路去路: 热能：最低方式的能量，能：最低方式的能量，维持体温。持体温。n 做功做功机体的能量平衡及其调理机体的能量平衡及其调理摄入入= =耗耗费肥胖肥胖obesityn肥胖症已成肥胖症已成为世界性安康世界性安康问题之一；能量平之一；能量平衡异常是衡异常是导致肥胖的致肥胖的缘由之一。由之一。n体重指数体重指数body mass index, BMI)是是临床上确定肥胖症的常用目的；床上确定肥胖症的常用目的； BMI体重体重kg/【身高【身高m】2n亚洲成年人洲成年人BMI正常范正常范围为18.522.9；24为超
5、重；超重；28为肥胖。肥胖。n测定定单位位时间内所耗内所耗费的能量：的能量：总产热量量n测定原理：能量守恒定律定原理：能量守恒定律n测定方法：定方法：n直接直接测热法：呼吸法：呼吸热量量计n间接接测热法：定比定律法：定比定律n C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+Hn双双标志水法：志水法：n 2H 2H2O 搜集尿液搜集尿液 ：反映水代：反映水代谢n 18O H218O： 还参与参与CO2代代谢n机体机体CO2产生量生量经过计算差算差值求得。求得。n 二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定耗耗O2量和量和CO2产生量的测定方法产生量的测定方法n开放式：是指在呼开放式：是指在呼吸空气的条件
6、下进吸空气的条件下进展测定的方法，如展测定的方法，如图。该法适用于劳图。该法适用于劳动、运动等情况下动、运动等情况下的能量代谢测定。的能量代谢测定。n闭合式：是用代合式：是用代谢率率测定器肺量定器肺量计进展展测定，如定，如图：与能量代谢测定有关的概念与能量代谢测定有关的概念*食物的热价食物的热价thermal equivalent of food)：1g某种食物在体内氧化生物某种食物在体内氧化生物热价或在体外熄灭物理热价所释热价或在体外熄灭物理热价所释放的热量。见表放的热量。见表7-1氧热价氧热价(thermal equivalent of oxygen)：某种食物氧化时，耗费：某种食物氧化时
7、，耗费1升升O2所产生所产生的热量。的热量。n呼吸商呼吸商respiratory quotient, RQ：一：一定时间内机体呼出定时间内机体呼出CO2量与吸入量与吸入O2量的比量的比值。它等于营养物质氧化时产生的值。它等于营养物质氧化时产生的CO2量与量与耗费耗费O2量的比值。量的比值。n糖类：糖类：1.0；脂肪：；脂肪：0.71；蛋白质：；蛋白质：0.80n混合食物：混合食物：0.85n非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商NPRQ：糖和脂肪按不同：糖和脂肪按不同比例混合氧化时的呼吸商。比例混合氧化时的呼吸商。计算过程间接测热法计算过程间接测热法举例：例： 受受试者在者在规范形状下范形状下24小小时耗氧
8、量：耗氧量：400L；CO2产生量：生量：340L；尿氮量：；尿氮量：12克；克；计算算24小小时的能量代的能量代谢。步步骤： 求出蛋白求出蛋白质代代谢的耗氧量、的耗氧量、CO2产生量和生量和产热量量 蛋白蛋白质氧化量氧化量=12g0.16=75g 耗氧量耗氧量=0.95L/g75g=71.25L表表7-1 CO2产生量生量=0.76L/g 75g=57L 表表7-1 产热量量=18kJ/g75g=0kJ 表表7-1蛋白质的含氮量为16%，体内氧化1g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=283L
9、328.75L=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=0kJ+6710kJ=8060kJn简化化测定法定法n1、氧、氧热价价耗氧量耗氧量(测出出CO2产生量和生量和耗氧量耗氧量 n NPRQ 氧氧热价。价。20.34 400L=8)n2、20.20 耗氧量耗氧量(混合食物呼吸商定混合食物呼吸商定为0.82)氧热价n肌肉活动肌肉活动 最显著最显著n机体耗氧量的添加同肌肉活动强度呈机体耗氧量的添加同肌肉活动强度呈正比关系。耗氧量
10、最多达安静时正比关系。耗氧量最多达安静时1020倍。倍。 n食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应n概念：食物使机体额外添加产热量的概念：食物使机体额外添加产热量的效应。效应。n糖：糖：6%；脂肪：；脂肪：4%；n 蛋白质：蛋白质：30%三、影响能量代谢的要素三、影响能量代谢的要素n环境温度：境温度：n20C -30C能量代能量代谢最最稳定定n精神活精神活动：n交感神交感神经兴奋，产热添加：添加：n概念：根底形状下，概念：根底形状下，单位位时间内的能量内的能量代代谢。n根底形状：清晨、清醒、安静，不受肌根底形状：清晨、清醒、安静，不受肌肉活肉活动、食物、食物、环境温度和精神境温度和精神紧张的的影
11、响。影响。n计算方法：算方法：简单法，与体外表法，与体外表积成正比。成正比。四、根底代谢率四、根底代谢率basal metabolism rate, BMR耗氧量耗氧量 20.20KJ体外表积体外表积根底代谢率根底代谢率=实测值实测值-正常平均正常平均值值正常平均值正常平均值根底代谢率根底代谢率=100%n正常正常值： 10% 15% n nBMR测定的定的临床意床意义： n 甲低：甲低：BMR 4020n 甲亢：甲亢：BMR 25%80% n BMR ：发热、糖尿病、糖尿病、红细胞增胞增多症、白血病、多症、白血病、肾上腺皮上腺皮质功能亢功能亢进。n BMR ：肾病病综合征。合征。第二节第二节
12、 体温及其调理体温及其调理一、体温一、体温一表一表层体温暖中心体温体温暖中心体温体温：机体深部的平均温度。体温：机体深部的平均温度。正常正常值：腋腋窝温度：温度：36.0-37.4 C口腔温度：口腔温度：36.7-37.7 C直直肠温度：温度： 36.9-37.9 C二体温的正常动摇二体温的正常动摇昼夜变化：清晨最低，下午最高。昼夜变化：清晨最低，下午最高。 生物节律：生理景象有周期性节律的特性。生物节律：生理景象有周期性节律的特性。如体温、酶活性。由生物钟控制。视交如体温、酶活性。由生物钟控制。视交叉上核。叉上核。性别：女性略高于男性。女性体温还随体性别：女性略高于男性。女性体温还随体内孕激
13、素分泌周期变化而动摇。内孕激素分泌周期变化而动摇。年龄：新生儿、幼年体温高于成年。老年年龄：新生儿、幼年体温高于成年。老年人体温稍低。人体温稍低。肌肉活动：产热肌肉活动：产热其它如环境温度、精神活动等其它如环境温度、精神活动等一一产热过程：程：1、产热器官：安静器官：安静时为肝肝脏；运；运动时为骨骼骨骼肌。肌。二、机体的产热和散热二、机体的产热和散热3、产热活活动的的调理理 1体液体液调理：甲状腺激素：最重要理：甲状腺激素：最重要 缓慢、耐久慢、耐久 E、NE：起效快，但：起效快，但维持持时间短。短。2神神经调理：理： 下丘下丘脑后部寒后部寒战中枢中枢 脊髓前角脊髓前角 寒寒战 交感神交感神经
14、系系统 肾上腺髓上腺髓质 E、NE 代代谢 促甲状腺激素促甲状腺激素释放激素放激素 甲状腺激素甲状腺激素二散热过程：二散热过程：1、散热的部位：皮肤、散热的部位：皮肤90%，肺：呼出，肺：呼出 气，排泄器官。气，排泄器官。2、散热方式、散热方式辐射：热射线辐射：热射线传导：直接接触传导：直接接触 皮肤温度高于环境皮肤温度高于环境温度温度对流：气体、液体流动对流：气体、液体流动蒸发：经过体表水分的蒸发而散热的一种方蒸发：经过体表水分的蒸发而散热的一种方式。式。 1g 水蒸发需求吸收水蒸发需求吸收2.43KJ热量。当热量。当环境温度超越体表温度时，蒸发是机体独环境温度超越体表温度时，蒸发是机体独一
15、的散热方式。一的散热方式。蒸发的方式包括不感蒸发和发汗两种蒸发的方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。不感蒸发：皮肤不显汗和呼吸道粘膜蒸发。与汗腺活动无关。与汗腺活动无关。1L/天。皮肤：天。皮肤：600800；呼吸：；呼吸：200400。狗的热喘。狗的热喘呼吸呼吸发汗：可感蒸发，经过汗腺分泌汗液蒸发散热。发汗：可感蒸发，经过汗腺分泌汗液蒸发散热。高温环境的独一方式。高温环境的独一方式。发汗是反射活动，发汗中枢在下丘脑。交感神经发汗是反射活动，发汗中枢在下丘脑。交感神经 节后胆碱能纤维节后胆碱能纤维 Ach M受体受体 汗汗腺。腺。醛固酮醛固酮 汗液中的汗液中的Na+
16、和和Cl-被重吸收。被重吸收。大汗腺和小汗腺大汗腺和小汗腺温热性发汗和精神性发汗温热性发汗和精神性发汗常用降温措施及其实际根据常用降温措施及其实际根据 降温措施降温措施 实际根据实际根据 冰袋、冰帽冰袋、冰帽 加强传加强传导散热导散热 电扇、通风电扇、通风 加强对加强对流散热流散热 降低室温降低室温.减衣减衣加强辐加强辐射散热射散热 酒清擦浴酒清擦浴添加蒸添加蒸发散热发散热 用阿司匹林用阿司匹林 下调调下调调定点定点 用抗菌药物用抗菌药物 消除消除致热原致热原炎炎热环境境： 交交感感N N紧张性性皮皮肤肤小小A A舒舒张 动- -静静脉脉吻吻合合支支开开放放皮皮肤肤血血流流量量 皮皮肤肤温温度
17、度 温度差温度差 散散热 此此时皮肤的作用好像一个皮肤的作用好像一个“散散热片。片。冰冰冷冷环境境：交交感感N N紧张性性 皮皮肤肤血血管管收收缩血血流量流量散散热 此此时在在皮皮下下脂脂肪肪层的的协同同作作用用下下，皮皮肤肤的作用好像一个的作用好像一个“隔隔热板。板。 3、循环系统在散热中的作用、循环系统在散热中的作用三、体温的调理三、体温的调理n自主性体温调理(autonomic thermoregulation)n行为性体温调理(behavioral thermoregulation)一温度感受器一温度感受器n1、外周温度感受器：分布在皮肤、粘膜、外周温度感受器：分布在皮肤、粘膜、n 内
18、内脏等等处的神的神经末梢。末梢。n热感受器：感受器：35感受器感受器兴奋产生生温温觉。n冷感受器：冷感受器：30 感受器感受器兴奋 产生生冷冷觉。2、中枢温度感受器：、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概念：位于中枢神经系统内对温度变化敏感的神经元。神经元。分布在脊髓、脑干网状构造、下丘脑分布在脊髓、脑干网状构造、下丘脑类型：类型：热敏感神经元：温度升高时放电，产生散热反热敏感神经元：温度升高时放电，产生散热反响响冷敏感神经元：温度降低时放电，产消费热反冷敏感神经元：温度降低时放电，产消费热反响响二体温调理中枢二体温调理中枢根本中枢：位于视前区下丘脑前部根本中枢：位于视前
19、区下丘脑前部PO/AHPO/AH实验根据：实验根据：分段切除：只需坚持下丘脑及其以下神经构造分段切除：只需坚持下丘脑及其以下神经构造完好，体温即可坚持恒定。完好，体温即可坚持恒定。破坏破坏PO/AHPO/AH区，体温调理减弱或消逝区，体温调理减弱或消逝现以为下丘脑的现以为下丘脑的PO/AHPO/AH区是体温调理中枢整合区是体温调理中枢整合机构的中心部位。机构的中心部位。调定点学说调定点学说set-pointn内容：内容：PO/AH区包括区包括30%热敏神经元和热敏神经元和10%冷敏神经元。它们不仅可感受部分组冷敏神经元。它们不仅可感受部分组织温度变化，还可以对脊髓、延髓、脑干织温度变化，还可以
20、对脊髓、延髓、脑干网状构造等途径传入温度信息做整合处置，网状构造等途径传入温度信息做整合处置，按照设定温度调定点，如按照设定温度调定点，如370C来调理来调理体温体温.n中枢温度中枢温度37C PO/AH 热敏神敏神经元元 散散热，产热 体温体温n中枢温度中枢温度37 C PO/AH 热敏神敏神经元元，冷敏神，冷敏神经元元 散散热，产热 体温体温n机制：机制：调定点是由定点是由PO/AHPO/AH区中温度敏感神区中温度敏感神经元元的任的任务特性特性兴奋阈值决决议的。的。n热敏神敏神经元元对温度反响的温度反响的兴奋性性阈值n冷敏神冷敏神经元元对温度反响的温度反响的兴奋性性阈值n发热缘由：是由于致
21、由：是由于致热原病毒、原病毒、细菌使菌使调定点上移称定点上移称为重重调定所引起。定所引起。调定点上移调定点上移四、温度习服概念：机体在低温或高温环境下，逐渐产 生顺应性变化，是机体最大调理才干加强，这种景象称为温度习服。1、热习服2、冷习服表表7-4 我国人我国人BMR的正常平均的正常平均值kJ/m2h年龄年龄(岁岁)男性男性1115女性女性195.5195.5172.5172.51617 181920303140415051以上以上193.4193.4166.2166.2157.8157.8158.7158.7154.1154.1149.1149.1181.7181.7154.1154.11
22、46.5146.5150.0150.0142.4142.4.6 .6353739神经元放电数值A:冷敏产热B:热敏散热下丘下丘脑温度温度 BAAB复习思索题复习思索题名词解释：食物的热价、氧热价、呼名词解释：食物的热价、氧热价、呼吸商、非蛋白呼吸商、根底代谢率、吸商、非蛋白呼吸商、根底代谢率、发汗发汗简述机体能量的来源和去路。简述机体能量的来源和去路。机体产热的主要器官是什么？机体产热的主要器官是什么？简述影响能量代谢的主要要素。简述影响能量代谢的主要要素。为什么发热病人常伴有寒战反响？为什么发热病人常伴有寒战反响？根据散热原理，如何给高热病人降温根据散热原理，如何给高热病人降温？人的体温是如何维持相对恒定的？人的体温是如何维持相对恒定的？
