(100)-第七章能量代謝與體溫

第七章

能量代謝與體溫第一節(jié)能量代謝第二節(jié)體溫及其調(diào)節(jié)掌握

1.影響能量代謝的主要因素

2.基礎(chǔ)代謝

3.體溫的概念及正常值

4.機(jī)體的散熱過程熟悉

1.機(jī)體的產(chǎn)熱過程2.體溫調(diào)節(jié)中樞能量代謝第一節(jié)能量代謝（energymetabolism）：伴隨物質(zhì)代謝過程中的能量的釋放、轉(zhuǎn)移、貯存和利用

攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來構(gòu)筑和更新自身合成代謝新陳代謝貯存能量

分解自身的部分物質(zhì)分解代謝

釋放能量能量代謝物質(zhì)代謝（metabolism）生理學(xué)（第9版）（一）能量來源生理學(xué)（第9版）一、機(jī)體能量的來源與利用糖、蛋白質(zhì)、脂肪→ATPADP+磷酸+51.6kJ/mol

肌酸→↓

1、可利用的能量形式磷酸肌酸↑ATP儲(chǔ)存庫(kù)ATP既是體內(nèi)直接的供能物質(zhì)，又是體內(nèi)能量?jī)?chǔ)存的重要形式。生理學(xué)（第9版）（2）脂肪：(30％～50％)儲(chǔ)存和供給能量。（3）蛋白質(zhì)：很少，(長(zhǎng)期饑餓或體力極度消耗)

構(gòu)成細(xì)胞成分和合成某些生物活性物質(zhì)。2、三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝過程中的能量轉(zhuǎn)換

（1）糖:主要(50％～70％)有氧氧化→CO2+H2O+38molATP（腦組織）無氧酵解→乳酸+2molATP（氧債）葡萄糖糖脂肪蛋白質(zhì)CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能生物氧化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)氧化分解成二氧化碳和水，同時(shí)釋放能量的過程生理學(xué)（第9版）ATP：重要的貯能物質(zhì)和直接的供能物質(zhì)1molATP可釋放52.3kJ

能量磷酸肌酸（creatinephosphate,CP）：由肌酸和磷酸合成，主要存在肌肉和腦組織中，是含高能磷酸鍵的化合物，不能直接為細(xì)胞提供能量能量過剩能量不足ATPCPATP是體內(nèi)能量轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵物質(zhì)生理學(xué)（第9版）維持基礎(chǔ)代謝—跨膜主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，產(chǎn)生生物電活動(dòng)，腺體的分泌和遞質(zhì)的釋放合成代謝運(yùn)動(dòng)及各種活動(dòng)—肌肉的舒縮（機(jī)械功）食物的特殊動(dòng)力效應(yīng)生長(zhǎng)發(fā)育生理學(xué)（第9版）

（二）能量的利用

50%轉(zhuǎn)化為熱能，維持體溫。

（三）能量平衡（energybalance）在一定時(shí)期內(nèi)，攝入的能量與消耗的能量基本相等

攝入的能量多于消耗的能量

能量的正平衡生長(zhǎng)發(fā)育、肥胖

攝入的能量少于消耗的能量

能量的負(fù)平衡

消瘦

生理學(xué)（第9版）判斷肥胖的標(biāo)準(zhǔn)：體重指數(shù)、腰圍體質(zhì)指數(shù)

=體重(kg)/[身高(m)]2

＞24：超重＞28：肥胖（一）能量代謝的測(cè)定原理

（二）能量代謝的測(cè)定方法

二、能量代謝的測(cè)定

（自學(xué)）生理學(xué)（第9版）M：能量代謝量；L：散熱量；S：貯熱量；

Ｓ＝體溫變化（℃·

h-1）×體重（kg）×人體比熱（0.83kcal·

℃·

kg-1）W：外功M=L+S+W測(cè)定原理：能量守恒定律；定比定律生理學(xué)（第9版）1.直接測(cè)熱法（directcalorimetry）收集在一定時(shí)間內(nèi)受試者散發(fā)的總熱量特點(diǎn)：測(cè)定原理簡(jiǎn)單，所得數(shù)據(jù)精確。所需的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣直接測(cè)熱裝置模式圖測(cè)定方法：生理學(xué)（第9版）2.間接測(cè)熱法（indirectcalorimetry）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的定比定律，即在一般化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物的量與產(chǎn)物量之間呈一定的比例關(guān)系。例如：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△E食物的熱價(jià)（thermalequivalentoffood）

1g某種食物氧化分解（或體外燃燒）時(shí)所釋放的熱量食物的氧熱價(jià)（thermalequivalentofoxygen）某種食物氧化時(shí)消耗1LO2所產(chǎn)生的熱量（氧熱價(jià)×耗氧量=產(chǎn)熱量）生理學(xué)（第9版）呼吸商（respiratoryquotient，RQ）一定時(shí)間內(nèi)機(jī)體的CO2產(chǎn)量與耗氧量的比值RQ=CO2產(chǎn)生量（ml）O2耗氧量（ml）生理學(xué)（第9版）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)熱量（kJ/g）消耗量（L/g）CO2產(chǎn)量（L/g）呼吸商（RQ）氧熱價(jià)（kJ/L）物理熱價(jià)生物熱價(jià)糖17.217.20.830.831.0021.1脂肪39.839.82.031.430.7119.6蛋白質(zhì)23.418.00.950.760.8018.9糖、脂肪和蛋白質(zhì)氧化時(shí)的熱價(jià)、氧熱價(jià)和呼吸商非蛋白呼吸商（non-proteinrespiratoryquotient，NPRQ）：由糖和脂肪氧化時(shí)所產(chǎn)生的二氧化碳量及耗氧量的比值通常將蛋白質(zhì)的代謝量忽略不計(jì)，進(jìn)食混合膳食的非蛋白呼吸商約為0.82非蛋白呼吸商和氧熱價(jià)生理學(xué)（第9版）NPRQ氧化的糖（%）氧化的脂肪（%）

氧熱價(jià)（kJ/L）0.7070.00100.0019.620.711.1098.9019.640.724.7595.2019.69…………具體步驟如下：測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)的耗氧量和CO2產(chǎn)生量，及尿氮排出量推算出蛋白質(zhì)氧化量及蛋白質(zhì)食物的產(chǎn)熱量計(jì)算出非蛋白呼吸商，算出非蛋白食物的產(chǎn)熱量將蛋白質(zhì)食物產(chǎn)熱量與非蛋白質(zhì)食物產(chǎn)熱量相加，即得出整個(gè)機(jī)體在該段時(shí)間內(nèi)的總產(chǎn)熱量生理學(xué)（第9版）耗氧量和和CO2產(chǎn)生量的測(cè)定開放式測(cè)定法：用氣量計(jì)測(cè)出呼出氣量并進(jìn)行氣體分析閉合式測(cè)定法：通常測(cè)定6分鐘的耗氧量生理學(xué)（第9版）肺量計(jì)模式圖能量代謝率的簡(jiǎn)便測(cè)算方法1.蛋白質(zhì)代謝量忽略不計(jì)，測(cè)定耗氧量和CO2產(chǎn)生量→計(jì)算出呼吸商（NPRQ）→查表得出氧熱價(jià)產(chǎn)熱量=耗氧量×氧熱價(jià)2.混合食物NPRQ視為0.82，則對(duì)應(yīng)的氧熱價(jià)是20.19kJ/L，故只需測(cè)得一定時(shí)間的耗氧量，即可算出該時(shí)間的產(chǎn)熱量生理學(xué)（第9版）三、影響能量代謝的因素（掌握）1.肌肉活動(dòng)

顯著影響能量代謝，耗氧量同肌肉活動(dòng)的強(qiáng)度呈正比關(guān)系，劇烈活動(dòng)時(shí)可達(dá)安靜時(shí)的10~20倍生理學(xué)（第9版）生理學(xué)（第9版）能量代謝率可作為評(píng)價(jià)肌肉活動(dòng)強(qiáng)度的指標(biāo)。2.環(huán)境溫度1）20～30℃時(shí)，代謝率較為穩(wěn)定。機(jī)制：肌肉松弛狀態(tài)2）＜20℃：能量代謝開始↑3）

＜10℃：顯著增加機(jī)制：戰(zhàn)栗、肌肉緊張度↑4）

＞30℃：能量代謝↑機(jī)制：生化反應(yīng)↑、呼吸、循環(huán)↑生理學(xué)（第9版）3.精神活動(dòng)

精神處于緊張狀態(tài)時(shí)肌肉張力增強(qiáng)，促進(jìn)機(jī)體代謝活動(dòng)的激素釋放增多，使能量代謝率升高。但中樞神經(jīng)系統(tǒng)本身的代謝率增加并不明顯生理學(xué)（第9版）4.食物的特殊動(dòng)力效應(yīng)由食物引起機(jī)體額外增加產(chǎn)熱量的現(xiàn)象進(jìn)食后1小時(shí)左右開始增加，2～3小時(shí)增至最大，以后逐漸下降，可延續(xù)7～8小時(shí)各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的特殊動(dòng)力效應(yīng)：蛋白質(zhì)30％、糖6%、脂肪4%?；旌闲允澄锛s為10％可能主要由于在肝臟內(nèi)氨基酸的脫氨基反應(yīng)消耗能量生理學(xué)（第9版）生理學(xué)（第9版）（二）調(diào)控能量代謝的神經(jīng)和體液因素

1.下丘腦對(duì)攝食行為的調(diào)控?cái)z食中樞、飽中樞→維持能量平衡

2.激素對(duì)能量代謝過程的調(diào)節(jié)多種激素（TR）→調(diào)控物質(zhì)代謝四、基礎(chǔ)代謝(basalmetabolism)（掌握）基礎(chǔ)代謝（basalmetabolism）：指基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝基礎(chǔ)代謝率（basalmetabolismrate,BMR）：在基礎(chǔ)狀態(tài)下單位時(shí)間的能量代謝量[kJ/（m2·h）]基礎(chǔ)狀態(tài)：清晨、清醒、靜臥，未作肌肉活動(dòng)，測(cè)定時(shí)無精神緊張，測(cè)定前至少空腹12小時(shí)，室溫保持在20～25℃生理學(xué)（第9版）表示法：絕對(duì)值：kcal或kJ╱m2╱h；相對(duì)值：<±15%正常值體表面積（m2）=0.0061×身高（cm）＋0.0128×體重（kg）－0.1529利用體表面積測(cè)算圖體表面積測(cè)算：體表面積測(cè)算圖生理學(xué)（第9版）BMR↑甲亢、糖尿病、紅細(xì)胞增多癥、白血病、伴有呼吸困難的心臟病等發(fā)熱（體溫1℃↑，BMR13%↑）BMR↓甲低、腎上腺皮質(zhì)功能低下（Addison?。?、腎病綜合征、病理性饑餓、垂體性肥胖等生理學(xué)（第9版）

BMR正常值：＜±15％＞±20％→病理性變化生理學(xué)（第9版）基礎(chǔ)代謝的影響因素：（1）體表面積：成正比（2）性別、年齡:女＜男，嬰兒最高（3）甲狀腺功能：

（4）體溫：每升高1℃→BMR升高13％。甲亢時(shí)，BMR增高25～80％；甲低時(shí)，BMR降低20～40％。體溫及其調(diào)節(jié)第二節(jié)生理學(xué)（第9版）一、體溫(bodytemperature)體溫：指機(jī)體核心部分的平均溫度，即體核溫度。

意義：體溫的相對(duì)恒定是機(jī)體新陳代謝和一切生命活動(dòng)正常進(jìn)行的必需條件。

T＜28℃→心跳停止；

T＞44-45℃→酶變性→死亡;T=27℃→低溫麻醉。如：生理學(xué)（第9版）（一）體殼體溫和體核體溫（掌握）

1.體殼體溫：機(jī)體表層部分的溫度

特點(diǎn)：其<核心溫度；外→內(nèi)溫度梯度；各部位差異大；易受環(huán)境溫度的影響。皮膚溫度：皮膚溫度與局部血流量相關(guān)

在不同環(huán)境溫度下人體體溫分布示意圖A：環(huán)境溫度20℃；B：環(huán)境溫度35℃皮膚溫度的特點(diǎn)：體表各部分溫度差別大、不穩(wěn)定四肢末梢的溫度最低，越近軀干和頭部，皮膚溫度越高

皮膚溫度主要與局部血流量有關(guān)影響因素：環(huán)境溫度、精神緊張、發(fā)汗等皮膚溫度（skintemperature）：皮膚表面的溫度生理學(xué)（第9版）生理學(xué)（第9版）2.體核溫度

指機(jī)體核心部分的溫度，相對(duì)穩(wěn)定正常值（1）直腸溫度：36.9～37.9℃

（2）口腔溫度：36.7～37.7℃

（3）腋窩溫度：36.0～37.4℃

安靜時(shí)：肝臟溫度最高，38℃

運(yùn)動(dòng)時(shí)：骨骼肌溫度最高（4）食管溫度（36.6-37.6）、鼓膜溫度生理學(xué)（第9版）3.平均體溫概念：機(jī)體各部位溫度的平均值計(jì)算公式：TMB=α·Tcore+(1-α)·TMSTMB平均溫度Tcore

體核溫度TMS平均皮膚溫度α體核部分所占的比例1-α體表部分所占的比例1.體溫的日節(jié)律

清晨2～6時(shí)最低午后1～6時(shí)最高下丘腦視交叉上核控制

2.性別的影響女性高于男性0.3℃女性的體溫隨月經(jīng)周期而變可能由于孕激素作用所致（二）體溫的生理性波動(dòng)＜1℃體溫晝夜節(jié)律曲線女性月經(jīng)周期中的基礎(chǔ)體溫變化生理學(xué)（第9版）4.運(yùn)動(dòng)、精神活動(dòng)的影響骨骼肌活動(dòng)增強(qiáng)，產(chǎn)熱量增加精神緊張時(shí)，骨骼肌張力增強(qiáng)。甲狀腺激素、腎上腺素等促進(jìn)機(jī)體代謝活動(dòng)的激素分泌增多，代謝活動(dòng)增強(qiáng)

3.年齡的影響新生兒、早產(chǎn)兒調(diào)節(jié)能力差，易受環(huán)溫影響老年人代謝低，體溫較低生理學(xué)（第9版）（三）人體體溫的變化范圍T＞42℃，腦功能將嚴(yán)重受損，誘發(fā)腦電反應(yīng)可完全消失T＞44~45℃時(shí)，可因體內(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆性變性而致死

T＜34℃時(shí)，可出現(xiàn)意識(shí)障礙。引起神經(jīng)反射消失，心臟興奮傳導(dǎo)系統(tǒng)的功能障礙T＜28℃以下時(shí)，則可引起心臟活動(dòng)停止生理學(xué)（第9版）低溫麻醉：使機(jī)體代謝率降低，提高組織對(duì)缺氧及阻斷血流情況下的耐受能力。在心腦手術(shù)中常見。生理學(xué)（第9版）體溫恒定的維持：產(chǎn)熱散熱物質(zhì)代謝釋放的化學(xué)能50%：熱能→維持體溫＜50%：ATP→各種活動(dòng)二、機(jī)體的產(chǎn)熱反應(yīng)與散熱反應(yīng)（一）產(chǎn)熱反應(yīng)1.主要產(chǎn)熱器官生理學(xué)（第9版）組織器官重量（占體重的%）產(chǎn)熱量（占機(jī)體總產(chǎn)熱量的%）安靜狀態(tài)運(yùn)動(dòng)或勞動(dòng)腦2.5163內(nèi)臟345622肌肉401873其他23.5102幾種組織器官在不同狀態(tài)下的產(chǎn)熱量安靜時(shí)：內(nèi)臟產(chǎn)熱占56%，肝代謝最旺盛活動(dòng)時(shí)：骨骼肌產(chǎn)熱戰(zhàn)栗產(chǎn)熱（shiveringthermogenesis）：骨骼肌發(fā)生不隨意的節(jié)律性收縮，伸、屈肌同時(shí)收縮（9～11次/分），不對(duì)外做功，能量全部轉(zhuǎn)化為熱量。

2.產(chǎn)熱的形式

成簇的高幅波群集放電波生理學(xué)（第9版）非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱（non-shiveringthermogenesis）褐色脂肪組織產(chǎn)熱作用最強(qiáng)通過在線粒體內(nèi)膜上存在的解耦聯(lián)蛋白的作用，使氧化與ATP的生成脫耦聯(lián)，使能量以熱能的形式釋放新生兒最強(qiáng)（70%）解耦聯(lián)蛋白模式圖生理學(xué)（第9版）復(fù)合體Ⅰ：NADH-泛醌還原酶；復(fù)合體Ⅱ：琥珀酸-泛醌還原酶；復(fù)合體Ⅲ：泛醌-細(xì)胞色素c還原酶；復(fù)合體Ⅳ：細(xì)胞色素c氧化酶；Q：泛醌，又稱輔酶Q生理學(xué)（第9版）3.產(chǎn)熱活動(dòng)的調(diào)節(jié)

（1）體液調(diào)節(jié)暴露于寒冷環(huán)境數(shù)周↓

甲狀腺活動(dòng)↑↑↓

T3、T4↑↑↓

代謝率↑20～30％↓產(chǎn)熱量↑

特點(diǎn)：作用緩慢，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)。

（2）神經(jīng)調(diào)節(jié)寒冷刺激

下丘腦戰(zhàn)栗中樞交感N＋

↓↓脊髓前角運(yùn)動(dòng)N元腎上腺髓質(zhì)↑

↓↓戰(zhàn)栗NE、E↑

產(chǎn)熱量↑

特點(diǎn)：作用迅速，維持時(shí)間短。生理學(xué)（第9版）(二)散熱反應(yīng)（掌握）1.散熱部位主：皮膚面積大與外界接觸血流豐富有汗腺次：呼出氣、尿、便2.散熱的方式環(huán)境溫度≥表層溫度：蒸發(fā)（唯一）環(huán)境溫度＜表層溫度勞動(dòng)或運(yùn)動(dòng)：蒸發(fā)↑安靜：輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流

生理學(xué)（第9版）

（1）輻射（radiation）散熱：60%

機(jī)體以熱射線的形式將體熱傳給外界較冷物質(zhì)。散熱量取決于

皮膚與環(huán)境的溫度差有效輻射面積：四肢生理學(xué)（第9版）

（2）傳導(dǎo)（conduction）散熱：

機(jī)體的熱量直接傳給與之接觸的溫度較低物體。與皮膚接觸物體的溫度差與皮膚接觸面積的大小與皮膚接觸物體的導(dǎo)熱性傳導(dǎo)散熱量取決于生理學(xué)（第9版）

通過氣體流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)熱量交換的散熱方式。是傳導(dǎo)散熱的一種特殊形式。（3）對(duì)流散熱(convection)機(jī)體有效散熱面積皮膚與環(huán)境溫度差取決于風(fēng)速生理學(xué)（第9版）

（4）蒸發(fā)(evaporation)散熱：

水分從體表汽化時(shí)吸收熱量而散發(fā)體熱。每1.0ｇ水蒸發(fā)可帶走熱量2.43KJ

當(dāng)氣溫≥體溫時(shí)，蒸發(fā)是唯一的散熱途徑

包括：不感蒸發(fā)和發(fā)汗（可感蒸發(fā)）生理學(xué)（第9版）1）不感蒸發(fā)(insensibleperspiration)

體液的水分從皮膚和黏膜表面不斷滲出而被汽化的散熱形式。（特點(diǎn)：持續(xù)進(jìn)行，蒸發(fā)量恒定）人體：1000ml/24h（皮膚約占2/3,肺占1/3）。嬰幼兒＞成人→易脫水是汗腺主動(dòng)分泌汗液的過程，又稱可感蒸發(fā)。出汗類型溫?zé)嵝猿龊梗╰hermalsweating

）：熱刺激→溫度感器→下丘腦發(fā)汗中樞→交感膽堿能纖維→ACh→小汗腺汗腺分布密度由高至低：手足、額、四肢、軀干分泌能力：四肢、軀干最強(qiáng)精神性出汗（mentalsweating

）：精神緊張、激動(dòng)→大腦皮層→交感腎上腺素能纖維→手掌、足底、前額汗腺分泌生理學(xué)（第9版）2）發(fā)汗（sweating）（一）體溫調(diào)節(jié)的基本方式（二）自主性體溫調(diào)節(jié)（三）行為性體溫調(diào)節(jié)三、體溫調(diào)節(jié)

生理學(xué)（第9版）自主性調(diào)節(jié)（autonomicthermoregulation）在體溫調(diào)節(jié)中樞的作用下，通過對(duì)產(chǎn)熱和散熱過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而維持體溫的相對(duì)恒定行為性調(diào)節(jié)（behavioralthermoregulation）機(jī)體有意識(shí)地通過改變行為活動(dòng)而調(diào)節(jié)產(chǎn)熱和散熱的方式（一）體溫調(diào)節(jié)的基本方式生理學(xué)（第9版）（二）自主性體溫調(diào)節(jié)自主性體溫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖生理學(xué)（第9版）1.溫度感受器（thermoreceptor）存在部位：外周溫度感受器：皮膚、黏膜、腹腔內(nèi)臟等游離神經(jīng)末梢中樞溫度感受器：脊髓、延髓、下丘腦、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)熱敏N元：局部腦溫↑→放電頻率↑冷敏N元：局部腦溫↓→放電頻率↑生理學(xué)（第9版）下丘腦溫度變化與溫度敏感神經(jīng)元的放電活動(dòng)A.下丘腦溫度變化及溫度敏感神經(jīng)元放電活動(dòng)實(shí)時(shí)記錄曲線。B.下丘腦溫度敏感神經(jīng)元放電頻率決定調(diào)定點(diǎn)水平模式圖，其中，W、W′表示正常及發(fā)熱時(shí)熱敏神經(jīng)元放電特性；同樣，C、C′表示冷敏神經(jīng)元放電特性；箭頭表示體溫調(diào)定點(diǎn)水平生理學(xué)（第9版）2.體溫調(diào)節(jié)中樞（thermotaxiccenter）

體溫調(diào)節(jié)基本中樞位于視前區(qū)-下丘腦前部（preoptic-anteriorhypothalamusarea，PO/AH）

產(chǎn)熱器官（骨骼肌、內(nèi)臟等）體溫基本中樞在下丘腦

PO/AH散熱器官（汗腺、皮膚血管）反饋信息

溫度感受器

生理學(xué)（第9版）體溫調(diào)節(jié)中樞的特點(diǎn)1）溫度信息多方輸入：外周、中樞