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1、第七篇第七篇 能量代谢和体温能量代谢和体温第二十二章第二十二章 能量代谢能量代谢 Energy metabolism 能量代谢能量代谢(energy metabolism)：伴随物质代谢过程中的能量伴随物质代谢过程中的能量的的 释放、转移、贮存和利用。释放、转移、贮存和利用。摄取营养物质来构筑和更新自身摄取营养物质来构筑和更新自身 合成代谢合成代谢新陈代谢新陈代谢 贮存能量贮存能量 分解自身的部分物质分解自身的部分物质 分解代谢分解代谢 释放能量释放能量 能量能量代谢代谢物质物质代谢代谢(metabolism)第一节第一节 机体能量的来源和去路机体能量的来源和去路能量来源能量来源：糖糖（glu
2、cose）：基本的供能物基本的供能物质质,供能占供能占7070以上。通过以上。通过 有有 O O2 2氧化和无氧酵解供能氧化和无氧酵解供能。脂肪脂肪（fat）：重要的贮能和供重要的贮能和供能物质，氧化时释放的能量能物质，氧化时释放的能量 多。短期饥饿时供能多。短期饥饿时供能。蛋白质蛋白质（protein）：特殊情况下供能，在体内氧化不彻底。特殊情况下供能，在体内氧化不彻底。脑组织所消耗脑组织所消耗脑组织所消耗脑组织所消耗的能量主要来自糖的能量主要来自糖的能量主要来自糖的能量主要来自糖的有氧氧化，因而的有氧氧化，因而的有氧氧化，因而的有氧氧化，因而对缺氧非常敏感，对缺氧非常敏感，对缺氧非常敏感，
3、对缺氧非常敏感，对血糖的依赖性也对血糖的依赖性也对血糖的依赖性也对血糖的依赖性也较大。较大。较大。较大。中国人膳食结构欧美人膳食结构物物质质在在生生物物体体内内进进行行氧氧化化称称生生物物氧氧化化，主主要要指指糖糖、脂脂肪肪、蛋蛋白白质质等等营营养养物物质质在在体体内内分分解解时时逐逐步步释释放放能能量量，最终生成最终生成CO2 和和 H2O的过程。的过程。糖糖 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质 CO2和和H2O O2能量能量ADP+PiATP热能热能生物氧化生物氧化生命活动生命活动维持体温维持体温体外氧化体外氧化生物氧化生物氧化生物氧化的特点生物氧化的特点逐步分解能量，大部分以热能散发，约逐步分解能量
4、，大部分以热能散发，约40%40%以上以上的能量用来合成的能量用来合成ATPATP。速度可调节，对于节约能源有重要意义速度可调节，对于节约能源有重要意义。ATP：重要的贮能物质和直接的供能物质：重要的贮能物质和直接的供能物质 1mol ATP可释放可释放52.3kJ 能量能量磷酸肌酸磷酸肌酸(creatine phosphate,CP)：由肌酸和磷酸合成，：由肌酸和磷酸合成，主要存在肌肉和脑组织中，是含高能磷酸键的化合主要存在肌肉和脑组织中，是含高能磷酸键的化合 物，不能直接为细胞提供能量。物，不能直接为细胞提供能量。能量过剩能量过剩能量不足能量不足ATPCPATP是体内能量转化和利用的关键物
5、质是体内能量转化和利用的关键物质能量的利用能量的利用 合成代谢合成代谢肌肉的舒缩（机械功）肌肉的舒缩（机械功）物质跨膜的主动转运物质跨膜的主动转运生物电和神经传导生物电和神经传导腺体分泌腺体分泌递质释放递质释放维持体温等维持体温等ATP ADP 肌酸肌酸 磷酸磷酸肌酸肌酸 氧化磷酸化氧化磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 P P P P 机械能机械能(肌肉收缩肌肉收缩)渗透能渗透能(物质主动转运物质主动转运)化学能化学能(合成代谢合成代谢)电能电能(生物电生物电)热能热能(维持体温维持体温)生物体内能量的储存和利生物体内能量的储存和利用都以用都以ATP为中心。为中心。能量的来源和去路能量的来
6、源和去路能量平衡能量平衡(energy balance)在一定时期内，摄入的能量与消耗的能量基本相等。在一定时期内，摄入的能量与消耗的能量基本相等。摄入的能量多摄入的能量多于消耗的能量于消耗的能量 能量的能量的正平衡正平衡 生长发育生长发育、肥胖肥胖 摄入的能量少摄入的能量少于消耗的能量于消耗的能量 能量的能量的负平衡负平衡 消瘦消瘦 簪花侍女图簪花侍女图唐三彩唐三彩唐朝：以胖为美唐朝：以胖为美能量代谢的调节能量代谢的调节从整体来看，能量贮存和利用受神经和多种体液因素从整体来看，能量贮存和利用受神经和多种体液因素的影响的影响。精神紧张影响食欲；下丘脑摄食中枢和饱中枢调节摄精神紧张影响食欲；下丘
7、脑摄食中枢和饱中枢调节摄食行为等。食行为等。影响三大营养素代谢的激素：胰岛素、生长激素、甲影响三大营养素代谢的激素：胰岛素、生长激素、甲状腺激素和性激素状腺激素和性激素、胰高血糖素、糖皮质激素和肾上、胰高血糖素、糖皮质激素和肾上腺素腺素 等。等。M：能量代谢量；：能量代谢量；L：散热量；：散热量；S：贮热量；：贮热量；W：外功：外功M=L+S+W测定原理：能量守恒定律；定比定律测定原理：能量守恒定律；定比定律第二节第二节 能量代谢的测定能量代谢的测定一、一、直接测热法直接测热法(direct calorimetry)收集在一定时间内受试者散发的总热量。收集在一定时间内受试者散发的总热量。特点：
8、测定原理简单，所得数据精确。特点：测定原理简单，所得数据精确。所需的测试装置结构复杂，操作繁琐。所需的测试装置结构复杂，操作繁琐。二、间接测热法二、间接测热法(indirect calorimetry)根据化学反应的定比定律，即在一般化学反应中，反应根据化学反应的定比定律，即在一般化学反应中，反应物的量与产物量之间呈一定的比例关系。例如：物的量与产物量之间呈一定的比例关系。例如：几个概念几个概念食物的热价食物的热价（thermal equivalent of food）1g某种食物氧化分解（或体外燃烧）时所释放的某种食物氧化分解（或体外燃烧）时所释放的热量。热量。食物的氧热价食物的氧热价（th
9、ermal equivalent of oxygen）某种食物氧化时消耗某种食物氧化时消耗1L O2所产生的热量所产生的热量。（氧热价（氧热价耗氧量耗氧量=产热量）产热量）呼吸商呼吸商（respiratory quotient RQ）：）：一定时间内机体的一定时间内机体的CO2产量与耗氧量的比值产量与耗氧量的比值。RQ=CO2产生量（产生量（ml）耗氧量耗氧量（ml）糖、脂肪和蛋白质氧化时的几种数据糖、脂肪和蛋白质氧化时的几种数据 营养营养 产热量（产热量（kJ/g）氧热价氧热价 呼吸商呼吸商 物质物质 物理热价物理热价 生物热价生物热价 (kJ/L)糖糖 17.15 17.15 20.66
10、1.00 脂肪脂肪 39.75 39.75 19.58 0.71 蛋白质蛋白质 23.43 17.99 18.93 0.80非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商(NPRQ)：由糖和脂肪氧化时所产生的二氧化碳量及耗氧量由糖和脂肪氧化时所产生的二氧化碳量及耗氧量的比值。的比值。通常将蛋白质的代谢量忽略不计，进食混合膳食通常将蛋白质的代谢量忽略不计，进食混合膳食的非蛋白呼吸商约为的非蛋白呼吸商约为0.82。非蛋白呼吸商和氧热价非蛋白呼吸商和氧热价 NPRQ 氧化的糖氧化的糖(%)氧化的脂肪氧化的脂肪(%)氧热价氧热价(kJ/L）0.707 0.00 100.00 19.62 0.71 1.10 98.90 19
11、.64 0.72 4.75 95.20 19.69 具体步骤如下：具体步骤如下：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产生量，及尿氮排出量。产生量，及尿氮排出量。推算出蛋白质氧化量及蛋白质食物的产热量。推算出蛋白质氧化量及蛋白质食物的产热量。计算出非蛋白呼吸商，算出非蛋白食物的产热量。计算出非蛋白呼吸商，算出非蛋白食物的产热量。将蛋白质食物产热量与非蛋白质食物产热量相加，即得出将蛋白质食物产热量与非蛋白质食物产热量相加，即得出 整个机体在该段时间内的总产热量。整个机体在该段时间内的总产热量。耗氧量和和耗氧量和和CO2产生量的测定：产生量的测定：闭合式测定法：通常测定闭合式测定法
12、：通常测定6分钟的耗氧量分钟的耗氧量开放式测定法：用气量计测出呼出气量开放式测定法：用气量计测出呼出气量 并进行气体分析并进行气体分析能量代谢率的简便测算方法：能量代谢率的简便测算方法：1.蛋白质代谢量忽略不计，测定耗氧量和蛋白质代谢量忽略不计，测定耗氧量和CO2产生量产生量计算计算 出呼吸商出呼吸商(NPRQ)查表得出氧热价查表得出氧热价产热量产热量=耗氧量耗氧量氧热价氧热价2.混合食物混合食物NPRQ视为视为0.82;则对应的氧热价是则对应的氧热价是20.19kJ/L。故只须测得一定时间的耗氧量，即可算出该故只须测得一定时间的耗氧量，即可算出该 时间的产热时间的产热 量。量。第三节第三节
13、影响能量代谢的因素影响能量代谢的因素1.睡眠睡眠2.肌肉活动肌肉活动3.精神活动精神活动4.食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应5.环境温度环境温度1.1.睡眠睡眠睡眠时骨骼肌的紧张性和交感神经系睡眠时骨骼肌的紧张性和交感神经系统活动下降，能量代谢率也降低。熟统活动下降，能量代谢率也降低。熟睡时的代谢率比安静清醒时低睡时的代谢率比安静清醒时低8 810%.10%.2.2.肌肉活动肌肉活动劳动或运动时的能量代谢值劳动或运动时的能量代谢值显著影响能量代谢，显著影响能量代谢，耗氧量同肌肉活动的耗氧量同肌肉活动的强度呈正比关系，剧强度呈正比关系，剧烈活动时可达安静时烈活动时可达安静时的的1020102
14、0倍。倍。3.3.精神活动精神活动脑脑的的重重量量只只占占体体重重的的2.5%2.5%，但但安安静静状状态态下下却却有有15%15%的的循循环环血血量量进进入入脑脑循循环环系系统统，说说明明脑脑组组织织的的代谢水平很高。代谢水平很高。在在安安静静时时脑脑组组织织的的耗耗氧氧量量肌肌组组织织的的2020倍倍。在在精精神神处处于于紧紧张张状状态态（烦烦恼恼、恐恐惧惧或或情情绪绪激激动动），由由于于随随之之而而出出现现的的肌肌紧紧张张增增强强以以及及刺刺激激代代谢谢的的激激素素（如如甲甲状状腺腺激激素素）释释放放增增多多等等原原因因，产产热热量可以显著增加。量可以显著增加。但中枢神经系统本身的代谢率
15、增加并不明显。但中枢神经系统本身的代谢率增加并不明显。4.4.食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应由食物引起机体额外增加产热量的现象由食物引起机体额外增加产热量的现象 。进食后进食后1 1小时左右开始增加，小时左右开始增加，2 23 3小时增至最大，以后逐小时增至最大，以后逐渐下降，可延续渐下降，可延续7 78 8小时。小时。各种营养物质的特殊动力效应：蛋白质各种营养物质的特殊动力效应：蛋白质3030。糖。糖6%6%、脂肪、脂肪4%4%。混合性食物约为。混合性食物约为1010。可能主要由于在肝脏内氨基酸的脱氨基反应消耗能量可能主要由于在肝脏内氨基酸的脱氨基反应消耗能量 。5.环境温度环境温度
16、安静状态、环境温度在安静状态、环境温度在2030时代谢最稳定。时代谢最稳定。环境温度环境温度 低于低于20以下时，由于肌肉紧张度增加、寒颤，以下时，由于肌肉紧张度增加、寒颤，使代谢率升高。使代谢率升高。环境温度高于环境温度高于30以上时，体内生化反应加速，代谢率也升以上时，体内生化反应加速，代谢率也升高。高。第四节第四节 基础代谢基础代谢清晨、清醒、静卧；清晨、清醒、静卧；室温在室温在18182525；禁食禁食12 h12 h以上；以上；情绪安定；情绪安定；体温正常体温正常基础状态基础状态 基础代谢（基础代谢（basal metabolism）：基础状态下的能量代谢。：基础状态下的能量代谢。维
17、持一些基本的生命活动维持一些基本的生命活动基础代谢率基础代谢率（basal metabolic rate，BMR）单位时间内的基础代谢为基础代谢率。单位时间内的基础代谢为基础代谢率。BMRBMR产热量产热量/每小时每小时体表面积。单位是体表面积。单位是kJ/kJ/(h(hm m2 2)表示法：表示法：绝对值绝对值:kcal或或kJ(m2 h)相对值：相对值：37热敏神经元放电热敏神经元放电散热散热体温不致过高体温不致过高 产热产热 37冷敏神经元放电冷敏神经元放电散热散热体温不致过低体温不致过低 产热产热 体温调定点学说体温调定点学说调调定定点点()体体温温调调节节中中枢枢产热过程产热过程散热
18、过程散热过程温度感受器温度感受器体体核核温温度度干扰干扰体温体温三、不同环境下机体的体温调节三、不同环境下机体的体温调节三、不同环境下机体的体温调节三、不同环境下机体的体温调节温和环境：温和环境：温和环境：温和环境：通过调节皮肤血管口径，调节皮肤血流量，控制散热量。通过调节皮肤血管口径，调节皮肤血流量，控制散热量。通过调节皮肤血管口径，调节皮肤血流量，控制散热量。通过调节皮肤血管口径，调节皮肤血流量，控制散热量。热环境下：热环境下：热环境下：热环境下：交感神经紧张度交感神经紧张度交感神经紧张度交感神经紧张度小动脉舒张小动脉舒张小动脉舒张小动脉舒张A-VA-V吻合支开放吻合支开放吻合支开放吻合支
19、开放 皮肤血流量皮肤血流量皮肤血流量皮肤血流量散热散热散热散热 发汗发汗发汗发汗蒸发散热蒸发散热蒸发散热蒸发散热冷环境下：冷环境下：冷环境下：冷环境下：交感张力交感张力小动脉收缩小动脉收缩动脉末梢血量减少动脉末梢血量减少 促进代谢的激素释放促进代谢的激素释放增加非寒战产热增加非寒战产热 寒战产热寒战产热在冷、热环境中，机体还有行为性体温调节在冷、热环境中，机体还有行为性体温调节体温调节反应？发热的机制发热的机制一、名词解释一、名词解释 1.体温体温 2.基础代谢基础代谢 3.能量代谢能量代谢 4.食物的热价食物的热价 5.食物的氧热价食物的氧热价 6.呼吸商呼吸商7.非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商
20、8.基础代谢率基础代谢率（一）单项选择（一）单项选择1.正常人的直肠温度、腋窝温度和口腔温度的高低应当是（正常人的直肠温度、腋窝温度和口腔温度的高低应当是（）A.口腔温度腋窝温度直肠温度口腔温度腋窝温度直肠温度B.直肠温度口腔温度腋窝温度直肠温度口腔温度腋窝温度C.直肠温度腋窝温度口腔温度直肠温度腋窝温度口腔温度D.腋窝温度口腔温度直肠温度腋窝温度口腔温度直肠温度2.影响能量代谢最重要的因素是（影响能量代谢最重要的因素是（）A.环境温度环境温度B.进食进食C.精神、情绪精神、情绪D.肌肉活动肌肉活动3.劳动或运动时，机体主要产热器官是（劳动或运动时，机体主要产热器官是（）A.肝脏肝脏B.脑脑C
21、.心脏心脏D.肌肉肌肉 4.当环境温度等于或超过体温时，机体的主要散热方式是（当环境温度等于或超过体温时，机体的主要散热方式是（）A.辐射辐射B.传导和对流传导和对流C.发汗蒸发发汗蒸发D.不显性发汗不显性发汗 5.给高热病人使用乙醇擦浴是（给高热病人使用乙醇擦浴是（）A.增加辐射散热增加辐射散热B.增加传导散热增加传导散热C.增加蒸发散热增加蒸发散热D.增加对流散热增加对流散热 6.给高热病人作用冰帽或冰袋的作用是（给高热病人作用冰帽或冰袋的作用是（）A.增加辐射散热增加辐射散热B.增加传导散热增加传导散热C.增加蒸发散热增加蒸发散热D.增加对流散热增加对流散热 7.测定基础代谢率要求的基础条件不包括下列哪一项（测定基础代谢率要求的基础条件不包括下列哪一项（）A.空腹空腹B.无体力活动和精神紧张无体力活动和精神紧张C.环境温度环境温度2025D.深睡状态深睡状态简述题简述题1.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？2.简述人体的散热器官和散热方式。简述人体的散热器官和散热方式。论述题论述题1.试述人体体温相对恒定的原理。试述人体体温相对恒定的原理。2.为什么发热病人常伴有寒战反应？为什么发热病人常伴有寒战反应？