(4.3)--能量代谢与体温生理学课件.ppt

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1、能量代谢与体温n n 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，称为能量代谢（energy metabolism）。能量代谢 合成代谢-耗能-放能新陈代谢 分解代谢新陈代谢是生命活动的基本特征之一。第一节 能 量 代 谢n 机体能量的来源与利用n 能量代谢的测定n 影响能量代谢的因素n 基础代谢一、机体能量的来源与利用（一）能量的来源 人体一切生命活动所需的能量，主要来源于食物中糖、脂肪和蛋白质的氧化分解。ATP是糖、脂肪和蛋白质在生物氧化中合成的一种高能化合物，当ATP水解为ADP+Pi，同时释放出能量供给机体利用。因此，ATP既是体内直接的供能物质，又是体内能量储存的重要形式

2、。n 1.糖：机体的主要能源50%-70%。有氧氧化CO2+H2O+E38mol ATP葡萄糖乳酸+E2mol ATP1mol无氧酵解n 2.脂肪：提供大约30%-50%的能量。n 3.蛋白质：提供少量的能量,实现组织的自我更新。(二)能量的去路 能源物质释放的能量有50%转化为热能，其余以化学能形式贮存于ATP中。除骨骼肌运动时所完成的机械功外，其余的化学能最终也转变为热能，参与体温的维持。（三）能量平衡：人体的能量平衡是指摄入人的能量与消耗的能量之间的平衡。在临床上常用体质指数和腰围作为判断肥胖的简易诊断指标。体质指数是指体重除以身高的平方，体质指数过大主要反映全身性超重和肥胖。二、能量代

3、谢的测定(一)能量代谢测定的基本原理 机体的能量代谢也遵循“能量守恒定律”：即在安静不作外功时，机体物质代谢过程中所释放的能量全部转化为热能。因此，测定机体在单位时间内散发的总热量，可间接测算出整个机体在单位时间内能量代谢的量，即能量代谢率。1.直接测热法n 直接测量从机体体表、呼出气、尿液和粪便排出的总热量。如果不做外功，该热量就是机体代谢的全部热量。n 设备复杂，操作繁琐，应用受限。（二）能量代谢的测定方法 2.间接测热法 基本原理：利用化学反应的“定比定律”（即反应物的量与生成物的量呈一定的比例关系），测出一定时间内机体中氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各有多少，据此计算该段时间内机体所释放出

4、的总热量。食物的热价(thermal equivalent of food)：1食物在氧化时所释放出来的热量，称为食物的热价。物理热价：指食物在体外燃烧时所产生的热量。生物热价：指食物在体内氧化时所产生的热量。n 糖 17.2 17.2 n 蛋白质 23.4 18.0 n 脂 肪 39.8 39.8 物理热价 生物热价 kj/g糖与脂肪：物理热价生物热价蛋 白 质：物理热价生物热价（蛋白质在体内不能被彻底氧化分解，有一部分以尿素、尿酸的形式由尿中排泄）。食物的氧热价(thermal equivalent of oxygen)：某种营养物质氧化时，消耗 1L氧所产生的热量。三种营养物质氧化的几种

5、数据 物 质耗氧量 产CO2量 物理热价 生理热价 氧热价 呼吸商(L/g)(L/g)(KJ/g)(KJ/g)(KJ/L)(R Q)糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂 肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白质 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.85 呼吸商（respiratory quotient,RQ）：指一定时间内，机体的CO2产生量与耗O2量的比值。RQCO2产生量/耗O2量 n 生理意义：由于各种食物在体内氧化时的耗O2量、CO2产生量的不同，故各种食物的呼吸商不同。根据RQ可估计某一段时间内机体氧化各种

6、食物的比例。葡萄糖 0.83 0.83 1.00 蛋白质 0.76 0.95 0.80脂 肪 1.43 2.03 0.71CO2产量 耗O2量 呼吸商 RQ1.0 氧化糖；RQ0.70 氧化脂肪 RQ0.85一般饮食；RQ0.80 长期饥饿 非蛋白呼吸商（NPRQ）：机体氧化 非蛋白部分（糖和脂肪）时的CO2产生量与耗O2量的比值。整体产生CO2总量分解蛋白产生CO2量 NPRQ 整体耗O2总量分解蛋白耗O2量 测定CO2产生量和耗O2量。计算出RQ，以算出的RQ作为NPRQ。查出非蛋白食物氧热价：根据NPRQ在“NPRQ及氧热价表”查出所对应的氧热价。计算出非蛋白食物的产热量：氧热价耗O2量

7、。（三）间接测热法的测算步骤三、影响能量代谢的因素(一)肌肉活动 肌肉活动对能量代谢的影响最大。全身剧烈活动时，短时间内其总产热量比安静时高出数十倍。机体不同状态时 的能量代谢率 状态 产热量(KJ/m2.min)躺卧 2.73开会 3.40擦窗子 8.30洗衣 9.89扫地 11.37打排球 17.05打篮球 24.22踢足球 24.98持重机枪跃进 42.39(二)环境温度 1.人体安静时的能量代谢，在2030的环境中较为稳定。2.环境温度超过30，能量代谢率增加。3.当环境温度低于20时，随着温度的不断下降，机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，同时增加能量代谢率。(三)精神活动人在平静地思考

8、问题时，能量代谢受到的影响不大，其产热量一般不超过4%。但精神处于紧张状态(烦躁、恐惧、情绪激动等)时，由于会导致无意识的肌紧张增强、交感神经兴奋及促进代谢的内分泌激素释放增多等原因，产热量可显著增加。(四)食物的特殊动力效应(specific dynamic effect)人进食后一段时间内(从进食后1h开始,持续78h),即使同样处于安静状态，但机体的产热量却比进食前有所增加，这种额外的能量消耗是由进食引起的。食物能使机体产生“额外”热量的现象称为食物的特殊动力效应。各种营养物质的食物特殊动力效应不同，进食蛋白质时产热量增加30%，混合性食物增加10%，糖和脂肪分别增加6%和4%。其产生的

9、机制尚不十分清楚，可能与肝脏处理蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。四、基础代谢n 基础代谢(basal metabolism)是指人体在基础状态下的能量代谢。n 基础代谢率（basal metabolism rate，BMR）是指单位时间内的基础代谢。n 基础状态：人体处在清醒又非常安静、不受肌肉活动、环境温度、食物及精神紧张等因素影响时的状态。基础状态的条件如下：n 清晨空腹，禁食1214h，前一天应清淡、不要太饱的饮食，以排除食物特殊动力效应的影响。n 平卧，全身肌肉放松，排除肌肉活动的影响。n 清醒且情绪安闲，排除精神紧张的影响。n 室温20-25，排除环境温度的影响。基础状态下，体内能

10、量的消耗只用于维持一些基本的生命活动，能量代谢比较稳定。能量代谢率的衡量标准：n 能量代谢在每一个个体是相当稳定的，但不同的个体、种属差异却很大，难以比较。n 若以每千克体重的产热量进行比较，小动物每千克体重的产热量要比大动物高得多。n 若以每平方米体表面积的产热量进行比较，则不论体积的大小，各种动物每平方米体表面积每24h的产热量很接近。n 实验证明，能量代谢率的高低与体重不成比例关系，而与体表面积基本上成正比。把基础状态下的非蛋白呼吸商定为0.82、氧热价为20.20KJ。测出1h内的耗氧量。测出体表面积。BMR20.20耗氧量/体表面积。BMR的测定:(通常采用简易法)n 基础代谢率随性

11、别、年龄的不同而有差异。男性的BMR高于女性，幼年的BMR高于成年，年龄越大BMR越低。n 临床上评价基础代谢率时，常将实测值与正常的平均值比较，相差15%以内，都属于正常范围。甲亢时BMR可比正常高25-80%，甲低时BMR可比正常低20-40%，所以BMR的测量是甲状腺疾病的重要辅助手段。n 发热时，体温每升高1，BMR将升高13%。第二节 体温及其调节 低等动物不具备维持体温相对稳定的能力，故称为变温动物。高等动物和人，能够在环境温度变化的情况下，保持体温的相对稳定，所以，高等动物又称为恒温动物。（一）体表温度和体核温度 体表温度(shell temperature)：机体表层的温度。体

12、核温度(core temperature)：机体深部的温度。体温：指体核温度的平均值。一、体 温通常采用于测量体温的部位：腋窝温度 口腔温度 直肠温度36.0 37.4 36.7-37.7 36.9 37.9n 肛温比较接近机体深部的温度，但由于测试不便，临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意夹紧体温计和测量时间（约需10min）。n 另外，科研中还常用食管温度（=体核温度）、鼓膜温度（=下丘脑温度）。体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活动正常进行的必需条件。体温过高、过低都会影响酶的活性，导致生理功能的障碍，甚至造成死亡。如：T 22心跳停止；T 43酶变性而死亡;T=27低温麻醉。体温的

13、意义：平均体温：分析机体的体温调节反应时需要考虑平均体温的变化，即机体各部位温度的平均值。1.体温的日节律 人的体温在一昼夜中呈现周期性波动，称为体温的昼夜节律或日节律(circadian rhythm)。一般是清晨26h时最低，下午16h最高，波动幅度一般不超过1。（二）体温的生理变动 2.性别的影响：女性高于男性0.3。女性基础体温随月经周期而产生周期性变动。排卵日最低（约0.30.6）。排卵后体温升高与孕激素的生热效应有关。3.年龄的影响 小儿体温高且不稳定，老年人体温低。4.运动的影响 剧烈的肌肉活动使产热量增加，体温升高。5.其他：情绪、进食、环境温度等。二、机体的产热反应与散热反应

14、 人体正常体温的维持，是在体温调节机构的控制下，产热和散热过程达到动态平衡的结果。(一)产热过程 1.主要产热器官 安静状态，主要产热器官是内脏（尤其肝脏，其次是脑）。活动状态，主要产热器官是骨骼肌。2.产热形式 战栗产热：（shivering)是指在寒冷环境中骨骼肌不随意的节律性收缩，其特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但产热量很高，是正常产热量的45倍。非战栗产热：又称代谢性产热，机体所有的组织器官都能进行代谢产热，但以褐色脂肪组织的产热量最大。腹股沟、腋窝、颈后、肩胛间，富含线粒体，产生热量多。对新生儿尤为重要。机体在寒冷环境几周后甲状腺T3、T4 代谢率(增加20-30%)产热量特点：

15、产热量缓慢增加，维持时间长。寒冷刺激时交感N-肾上腺髓质 NE、E产热量特点：产热量迅速增加,维持时间短。3.产热活动的调节1.散热部位：主：皮肤面积大与外界接触血流丰富有汗腺次：呼吸、尿、粪（二）散热反应 外界气温低于人体表层温度：人体主要通过辐射、传导和对流方式散热。2.散热方式：外界温度接近或高于皮肤温度：机体主要依靠蒸发方式散热。机体散热方式有以下几种:辐射散热 指机体热量以热射线形式传给温度较低的周围环境中的散热方式。辐射散热量的多少取决于 在高温环境中作业（如舰船、炼钢人员）,因环境温度高于皮肤温度，机体不仅不能辐射散热，反而会吸收周围的热量，故易发生中暑。机体的有效辐射面积皮肤与

16、环境的温度差 传导散热 指体热直接传给与机体相接触的低温物体的散热方式。传导散热量取决于 水的导热性好，因此临床上常利用冷水袋或冰袋为高热患者降温。脂肪的导热性差，因而肥胖者炎热的天气易出汗。与皮肤接触物体的温差与皮肤接触面积的大小与皮肤接触物体的导热性 对流散热 体热凭借空气流动交换热量的散热方式。对流散热是传导散热的一种特殊形式。对流散热量主要取决于 衣服覆盖于体表，不易实现对流；棉、毛纤维间的空气不易流动，因此增加衣着可以保温御寒。电扇加快空气对流速度，可增加散热量。气温风速 蒸发散热（分不感蒸发和可感蒸发）指体液的水分在皮肤和粘膜表面由液态转化为气态，同时带走大量热量的散热方式。每1水

17、蒸发可带走热量2.43KJ。当气温体温时，蒸发是唯一的散热途径。不感蒸发：又称不显汗。指体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未聚成明显水滴前蒸发掉的散热形式。不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约1000ml/日（皮肤约占600800mL,呼吸道约占200400mL）。临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。出汗：是指汗腺主动分泌汗液的过程，又称可感蒸发。人在安静状态下，当环境温度达到30时，便开始发汗；如果空气湿度大、衣着又多时，气温达25便可发汗；机体活动时，由于产热量，环境温度低于20亦可发汗。发汗散热是通过汗液蒸发吸收体表热量实现的，若将汗液擦掉则不能起到蒸发散热的效果。汗

18、液：水分：99 汗液流经汗腺排出管的起始部时，有一部分NaCl可被重吸收，从而使最终排出的汗液成为低渗。机体大量出汗可造成高渗性脱水，要补充大量的水份和适量的aCl。固体：大部分为NaCl其余为KCl、尿素、乳酸等 3.散热反应的调节 皮肤血流量对散热的影响：机体通过交感N调控着皮肤血管的口径，以改变皮肤血流量，改变皮肤温度，从而影响辐射、对流和传导散热量。温热性发汗 精神性发汗汗腺 全身绝大部分汗腺分泌(手掌、足跖除外）手掌、足跖、前额和腋窝等部位汗腺神经支配交感神经的胆碱能节后纤维肾上腺素能神经纤维刺激 温热刺激 情绪激动或精神紧张意义 加强散热，对体温调节有重要作用。与体温调节无关，可能

19、与湿润手掌和足跖，增加摩擦力有关。出汗的调节：出汗是反射性调节。支配汗腺的神经纤维的不同，出汗分为：三、体温调节n 自主性体温调节：机体在下丘脑体温调节中枢的控制下，通过增减皮肤血流量、发汗、寒战等生理调节反应，经常维持产热和散热过程的动态平衡。体温调节的基础。n 行为性体温调节：机体（包括变温动物）在不同的环境中，通过改变行为和采取相应的姿势，从而达到保温或散热。-(一)温度感受器 1.外周温度感受器 分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。类型：热感受器和冷感受器。皮温30时冷感受器+冷觉 皮温35时热感受器+温觉 作用：温度感受器传入冲动到达中枢后，除产生温觉之外，还能引起体温调节反应。

20、2.中枢温度感受器 分类：热敏神经元和冷敏神经元温度热敏神经元冲动发放频率温度冷敏神经元冲动发放频率 分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处。在下丘脑视前区-下丘脑前部(PO/AH)分布 较多的热敏神经元和少量冷敏神经元。(二)体温调节中枢虽然从脊髓到大脑皮层的整个CNS中都存在调节体温的中枢结构。但从恒温动物脑的分段切除实验证明，只要保留下丘脑及其以下神经结构的完整，动物仍具有维持体温相对恒定的能力。说明:调节体温的基本中枢位于下丘脑。除前述对视前区-下丘脑前部(PO/AH)加温或冷却的研究说明：PO/AH中的某些温敏N元能感受局部脑温的变化外；进一步研究还证明：PO/AH还能对中脑、延髓、脊

21、髓、皮肤等处传入的温度信息发生反应，以及能直接对致热物质、5-HT、NE等物质发生反应，说明：PO/AH具有体温调节整合中枢的地位。(三)体温调节的调定点学说 体温自动调节的机制提出了“调定点”学说：即体温调节类似恒温器的调节；PO/AH中的温敏N元可能起着“调定点”的作用；“调定点”所规定的温度值决定着体温的高低。习题 一、名词解释 1.能量代谢和能量代谢率 2.食物的热价和氧热价 3.呼吸商和非蛋白呼吸商 4.食物的特殊动力效应 5.基础代谢和基础代谢率1.机体最主要的能源物质是（）。A.葡萄糖 B.脂肪 C.磷酸肌酸 D.ATP E.蛋白质2.人体约70%的能量来（）。A.葡萄糖 B.脂

22、肪 C.蛋白质 D.ATP E.磷酸肌酸3.机体消耗的能量，除了肌肉收缩所做的机械外功外，最终都将转化成（）。A.机械能 B.电能 C.化学能 D.体温 E.热能二、单选题4.某种食物氧化时消耗1升氧所产生的能量称为（）A.食物的热价 B.氧热价 C.呼吸商D.非蛋白呼吸商 E.能量代谢5.我国一般混合性膳食的呼吸商约为（）。A.0.70 B.0.71 C.0.82 D.0.85 E.1.00 6.食物的特殊动力效应最大的食物是（）。A.糖 B.脂肪 C.蛋白质 D.氨基酸 E.水7.对机体能量代谢影响最大的因素是（）。A.环境温度 B.肌肉活动 C.精神活动D.食物的特殊动力效应 E.食物的

23、热价8.基础代谢率的正常值是（）。A.（510）%B.（1015）%C.（1520）%D.（2025）%E.（2530）%9.排卵后体温升高，可能与下列哪种因素有关（）。A.恐惧焦虑 B.人体调节体温的能力下降C.肌肉活动的增强 D.精神活动紧张 E.孕激素的作用10.临床上对高热病人使用乙醇擦浴，此散热方式属于A.辐射散热 B.传导散热 C.对流散热 D.蒸发散热 E.发汗 11.临床上对高热病人采用冰袋、冰帽降温，其散热方式是（）。A.不感蒸发散热 B.传导散热 C.对流散热 D.蒸发散热 E.辐射散热12.调节体温的重要中枢位于（）。A.脊髓 B.延髓 C.脑桥 D.中脑 E.下丘脑13.促进机体产热的最重要的激素是（）。A.生长素 B.胰岛素 C.肾上腺素D.糖皮质激素 E.甲状腺激素 三、简答 1.试述影响能量代谢的因素。2.试述体温的生理波动。3.根据散热原理，举例说明如何降低 高热病人的体温。习题根据散热原理举例说明如何降低高热病人的体温。（1）辐射散热原理：降低室温，增加皮肤与环境间的温度差，促进散热；（2）传导散热原理：放置冰袋、冰帽；（3）对流散热原理：开窗通风，减少衣物，促进冷空气对流，增加散热；（4）蒸发散热原理：酒精、冷水擦浴病人皮肤，以增加蒸发散热；（5）利用药物阻断致热源对热敏神经元的作用，从而降低调定点。