(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.機體的散熱過程熟悉

1.機體的產(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儲存庫ATP既是體內(nèi)直接的供能物質(zhì)，又是體內(nèi)能量儲存的重要形式。生理學(xué)（第9版）（2）脂肪：(30％～50％)儲存和供給能量。（3）蛋白質(zhì)：很少，(長期饑餓或體力極度消耗)

構(gòu)成細胞成分和合成某些生物活性物質(zhì)。2、三大營養(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熱能生物氧化營養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)氧化分解成二氧化碳和水，同時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—跨膜主動轉(zhuǎn)運，產(chǎn)生生物電活動，腺體的分泌和遞質(zhì)的釋放合成代謝運動及各種活動—肌肉的舒縮（機械功）食物的特殊動力效應(yīng)生長發(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

能量的正平衡生長發(fā)育、肥胖

攝入的能量少于消耗的能量

能量的負平衡

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）能量代謝的測定原理

（二）能量代謝的測定方法

二、能量代謝的測定

（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測定原理：能量守恒定律；定比定律生理學(xué)（第9版）1.直接測熱法（directcalorimetry）收集在一定時間內(nèi)受試者散發(fā)的總熱量特點：測定原理簡單，所得數(shù)據(jù)精確。所需的測試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣直接測熱裝置模式圖測定方法：生理學(xué)（第9版）2.間接測熱法（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（thermalequivalentoffood）

1g某種食物氧化分解（或體外燃燒）時所釋放的熱量食物的氧熱價（thermalequivalentofoxygen）某種食物氧化時消耗1LO2所產(chǎn)生的熱量（氧熱價×耗氧量=產(chǎn)熱量）生理學(xué)（第9版）呼吸商（respiratoryquotient，RQ）一定時間內(nèi)機體的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（kJ/L）物理熱價生物熱價糖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)氧化時的熱價、氧熱價和呼吸商非蛋白呼吸商（non-proteinrespiratoryquotient，NPRQ）：由糖和脂肪氧化時所產(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，進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生理學(xué)（第9版）NPRQ氧化的糖（%）氧化的脂肪（%）

氧熱價（kJ/L）0.7070.00100.0019.620.711.1098.9019.640.724.7595.2019.69…………具體步驟如下：測定一定時間內(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，即得出整個機體在該段時間內(nèi)的總產(chǎn)熱量生理學(xué)（第9版）耗氧量和和CO2產(chǎn)生量的測定開放式測定法：用氣量計測出呼出氣量并進行氣體分析閉合式測定法：通常測定6分鐘的耗氧量生理學(xué)（第9版）肺量計模式圖能量代謝率的簡便測算方法1.蛋白質(zhì)代謝量忽略不計，測定耗氧量和CO2產(chǎn)生量→計算出呼吸商（NPRQ）→查表得出氧熱價產(chǎn)熱量=耗氧量×氧熱價2.混合食物NPRQ視為0.82，則對應(yīng)的氧熱價是20.19kJ/L，故只需測得一定時間的耗氧量，即可算出該時間的產(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

顯著影響能量代謝，耗氧量同肌肉活動的強度呈正比關(guān)系，劇烈活動時可達安靜時的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價肌肉活動強度的指標(biāo)。2.環(huán)境溫度1）20～30℃時，代謝率較為穩(wěn)定。機制：肌肉松弛狀態(tài)2）＜20℃：能量代謝開始↑3）

＜10℃：顯著增加機制：戰(zhàn)栗、肌肉緊張度↑4）

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

精神處于緊張狀態(tài)時肌肉張力增強，促進機體代謝活動的激素釋放增多，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.食物的特殊動力效應(yīng)由食物引起機體額外增加產(chǎn)熱量的現(xiàn)象進食后1小時左右開始增加，2～3小時增至最大，以后逐漸下降，可延續(xù)7～8小時各種營養(yǎng)物質(zhì)的特殊動力效應(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.下丘腦對攝食行為的調(diào)控攝食中樞、飽中樞→維持能量平衡

2.激素對能量代謝過程的調(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，測定時無精神緊張，測定前至少空腹12小時，室溫保持在20～25℃生理學(xué)（第9版）表示法：絕對值：kcal或kJ╱m2╱h；相對值：<±15%正常值體表面積（m2）=0.0061×身高（cm）＋0.0128×體重（kg）－0.1529利用體表面積測算圖體表面積測算：體表面積測算圖生理學(xué)（第9版）BMR↑甲亢、糖尿病、紅細胞增多癥、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，BMR增高25～80％；甲低時，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：指機體核心部分的平均溫度，即體核溫度。

意義：體溫的相對恒定是機體新陳代謝和一切生命活動正常進行的必需條件。

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：機體表層部分的溫度

特點：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：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

指機體核心部分的溫度，相對穩(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：肝臟溫度最高，38℃

運動時：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：機體各部位溫度的平均值計算公式：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時最低午后1～6時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＜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.運動、精神活動的影響骨骼肌活動增強，產(chǎn)熱量增加精神緊張時，骨骼肌張力增強。甲狀腺激素、腎上腺素等促進機體代謝活動的激素分泌增多，代謝活動增強

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℃，腦功能將嚴重受損，誘發(fā)腦電反應(yīng)可完全消失T＞44~45℃時，可因體內(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆性變性而致死

T＜34℃時，可出現(xiàn)意識障礙。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，則可引起心臟活動停止生理學(xué)（第9版）低溫麻醉：使機體代謝率降低，提高組織對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→各種活動二、機體的產(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（占機體總產(chǎn)熱量的%）安靜狀態(tài)運動或勞動腦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：內(nèi)臟產(chǎn)熱占56%，肝代謝最旺盛活動時：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、屈肌同時收縮（9～11次/分），不對外做功，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（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-細胞色素c還原酶；復(fù)合體Ⅳ：細胞色素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↑↑↓

T3、T4↑↑↓

代謝率↑20～30％↓產(chǎn)熱量↑

特點：作用緩慢，持續(xù)時長。

（2）神經(jīng)調(diào)節(jié)寒冷刺激

下丘腦戰(zhàn)栗中樞交感N＋

↓↓脊髓前角運動N元腎上腺髓質(zhì)↑

↓↓戰(zhàn)栗NE、E↑

產(chǎn)熱量↑

特點：作用迅速，維持時間短。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＜表層溫度勞動或運動：蒸發(fā)↑安靜：輻射、傳導(dǎo)和對流

生理學(xué)（第9版）

（1）輻射（radiation）散熱：60%

機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）

通過氣體流動而實現(xiàn)熱量交換的散熱方式。是傳導(dǎo)散熱的一種特殊形式。（3）對流散熱(convection)機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，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：持續(xù)進行，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、軀干最強精神性出汗（mentalsweating

）：精神緊張、激動→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，通過對產(chǎn)熱和散熱過程進行調(diào)節(jié)，從而維持體溫的相對恒定行為性調(diào)節(jié)（behavioralthermoregulation）機體有意識地通過改變行為活動而調(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A.下丘腦溫度變化及溫度敏感神經(jīng)元放電活動實時記錄曲線。B.下丘腦溫度敏感神經(jīng)元放電頻率決定調(diào)定點水平模式圖，其中，W、W′表示正常及發(fā)熱時熱敏神經(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1）溫度信息多方輸入：外周、中樞