【北京医科大学】优质课《医学生理学》 第七章-人体细胞能量代谢和人体体温的维持.ppt
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1、【北京医科大学】优质课全国特级教师江新欢博士教授生理学生理学第七章第七章 能量代谢和体温能量代谢和体温全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授理理 论论 知知 识识 课课 后后 自自 测测 知知 识识 拓拓 展展全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授掌握:掌握:基础代谢、基础代谢率、食物的热价、氧热价和呼吸基础代谢、基础代谢率、食物的热价、氧热价和呼吸商的概念;机体产热和散热;影响能量代谢的主要因素,体商的概念;机体产热和散热;影响能量代谢的主要因素,体温的生理变动。温的生理变动。熟悉:熟悉:
2、机体能量的来源与去路;维持体温相对稳定的机制;机体能量的来源与去路;维持体温相对稳定的机制;基础代谢率的临床意义;发热的机制。基础代谢率的临床意义;发热的机制。了解:了解:能量代谢测定的原理;发热对机体的影响;低体温;能量代谢测定的原理;发热对机体的影响;低体温;人体对高温、寒冷环境的反应和习服。人体对高温、寒冷环境的反应和习服。全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授本章要求本章要求全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授第一节第一节 能量代谢能量代谢能量代谢能量代谢(energy metabolism):物质代谢过程中伴随发生的能量释放、转移、储存和
3、物质代谢过程中伴随发生的能量释放、转移、储存和利用称为利用称为能量代谢能量代谢。全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授一、机体能量的来源和去路(二)能量(二)能量的去路的去路(一)能量的来源(一)能量的来源全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授能量的来源能量的来源1.1.糖糖2.2.脂肪脂肪3.3.蛋白质蛋白质ATPv 直接供能物质直接供能物质v 主要储能形式主要储能形式 全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授能量的来源能量的来源CCPCADP+PiATP磷酸肌酸磷酸肌酸ADP+PiATPATP少时少时ATP多时多时磷酸肌酸的特
4、点:磷酸肌酸的特点:磷酸肌酸的特点:磷酸肌酸的特点:v是是是是ATPATP的储存库的储存库的储存库的储存库v不直接供能不直接供能不直接供能不直接供能全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授能量的来源能量的来源v 主要的供能物质(主要的供能物质(5050%7070%)v 方式:有氧氧化方式:有氧氧化 无氧酵解(氧不足时)无氧酵解(氧不足时)1.1.糖糖能量的来源能量的来源2.2.脂肪脂肪v储存和供能(储存和供能(30%30%)v方式方式:有氧氧化(需氧)有氧氧化(需氧)v特点特点:释能多释能多 (=糖的糖的2 2倍)倍)v短期肌饿时(主要供能物质短期肌饿时(主要供能物质)能量
5、的来源能量的来源3.3.蛋白质蛋白质v一般不作供能物质,长期饥饿时供能。一般不作供能物质,长期饥饿时供能。能量的去路能量的去路全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授能量的去路能量的去路全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质能量能量v约约50%直接转变成热能直接转变成热能v50%是自由能是自由能(ATP)小结小结能量平衡能量平衡全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授摄入摄入消耗消耗三种情况:三种情况:摄入消耗摄入消耗 肥胖肥胖摄入摄入消耗消耗 消瘦消瘦摄入摄入消耗消耗 体重不变体重不变体重指数体重指数评价指
6、标评价指标能量平衡能量平衡全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授体重指数体重指数体重指数体重指数=体重(体重(kgkg)/身高(身高(m m)2 2 全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授(一)测定原理(一)测定原理 (二)测定方法(二)测定方法(三)间接测热法的参数和步骤(三)间接测热法的参数和步骤 二、能量代谢的测定原理和方法二、能量代谢的测定原理和方法全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授测定原理测定原理“能量守恒定律能量守恒定律”测定方法测定方法全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授1.1.直接测热
7、法直接测热法(direct calorimetrydirect calorimetry)特点:特点:特点:特点:复杂复杂复杂复杂繁琐繁琐繁琐繁琐测定方法测定方法全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授定比定律:定比定律:糖糖C6H12O6+6O26CO2+6H2O+H定比定律定比定律2.2.间接测热法间接测热法(indirect calorimetryindirect calorimetry)全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授间接测热法的参数和步骤间接测热法的参数和步骤 所述参数能解决以下所述参数能解决以下问题:F1g1g某种食物氧化时释放多少能量
8、?某种食物氧化时释放多少能量?F消耗消耗1L1L氧产生多少能量?氧产生多少能量?F三种营养物质参与代谢的比例如何?三种营养物质参与代谢的比例如何?1.1.测定参数测定参数全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授间接测热法的参数和步骤间接测热法的参数和步骤 1.1.测定参数测定参数食物的热价食物的热价:1克克某种食物氧化时释放的能量称为这种食物的热价某种食物氧化时释放的能量称为这种食物的热价(thermalequivalentoffood),),也称卡价也称卡价。生物热价生物热价:体内氧化体内氧化物理热价:物理热价:体外燃烧体外燃烧 糖与脂肪:物理热价生理热价糖与脂肪:物理热
9、价生理热价蛋白质:物理热价蛋白质:物理热价 生物热价生物热价全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授间接测热法的参数和步骤间接测热法的参数和步骤 1.1.测定参数测定参数氧热价氧热价:某种食物氧化时每消耗某种食物氧化时每消耗1 1升升氧所产生的热量称为这种食物氧所产生的热量称为这种食物的氧热价的氧热价(thermal equivalent of oxygenthermal equivalent of oxygen)。)。1C6H12O6+6O26CO2+6H2O+H 氧热价意义氧热价意义v根据一定时间内根据一定时间内耗氧量耗氧量推算出推算出产热量产热量。全国医学专家:江新欢
10、、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授间接测热法的参数和步骤间接测热法的参数和步骤 1.1.测定参数测定参数呼吸商呼吸商:营养物质在体内氧化时,一定时间内营养物质在体内氧化时,一定时间内COCO2 2产量与耗产量与耗O O2 2量的比量的比值称为呼吸商值称为呼吸商(respiratory quotientrespiratory quotient,RQRQ)。计算公式:计算公式:RQ=产产CO2mol数数/耗耗O2mol数数全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授间接测热法的参数和步骤间接测热法的参数和步骤 1.1.测定参数测定参数呼吸商呼吸商:三种营养物质的三种营养物质的
11、RQ RQ 物物 质质 耗氧量耗氧量 产产COCO2 2量量 呼吸商呼吸商 (L/g)(L/g)(RQ)(L/g)(L/g)(RQ)糖糖 0.83 0.83 0.83 0.83 1.00 1.00 脂脂 肪肪 1.98 1.43 1.98 1.43 0.71 0.71 蛋白质蛋白质 0.95 0.76 0.95 0.76 0.80 0.80 RQ的意义的意义v估算某段时间体内估算某段时间体内3 3种物质氧化的比例。种物质氧化的比例。全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授间接测热法的参数和步骤间接测热法的参数和步骤 1.1.测定参数测定参数非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商:RQ的意
12、义的意义v估算参与代谢的糖和脂肪的比例。估算参与代谢的糖和脂肪的比例。根据糖和脂肪氧化时根据糖和脂肪氧化时COCO2 2产量与耗产量与耗O O2 2量的比值计算的呼吸商量的比值计算的呼吸商称为非蛋白呼吸商称为非蛋白呼吸商(no-protein respiratory quotientno-protein respiratory quotient,NPRQNPRQ)。全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授间接测热法的参数和步骤间接测热法的参数和步骤 2.2.测定步骤测定步骤尿氮排出量尿氮排出量蛋白质蛋白质分解量分解量蛋白质产热量蛋白质产热量蛋白质代谢耗蛋白质代谢耗O2量量蛋
13、白质代谢蛋白质代谢COCO2 2产量产量总耗总耗O2量量 -蛋白质代谢耗蛋白质代谢耗O2量量=非蛋白质代谢耗非蛋白质代谢耗O2量量总总C CO2量量 -蛋白质代谢蛋白质代谢C CO2产量产量=非蛋白质代谢非蛋白质代谢C CO2产量产量NPRQ非蛋白代谢的产热量非蛋白代谢的产热量总产热量总产热量=非蛋白代谢的产热量非蛋白代谢的产热量 +蛋白质产热量蛋白质产热量全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授间接测热法的参数和步骤间接测热法的参数和步骤 3.3.简化测定法简化测定法总总CO2产量产量/总耗总耗O2量量NPRQ相应氧热价相应氧热价总耗总耗O2量量总产热量总产热量方法一方法
14、一(忽略蛋白质)(忽略蛋白质):混合膳食混合膳食RQ为为0.85氧热价氧热价20.36kJ总耗总耗O2量量总产热量总产热量方法二方法二(经验法)(经验法):全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授三三.影响能量代谢的因素影响能量代谢的因素关于能量代关于能量代谢请思考:思考:F男性与女性有区别吗?男性与女性有区别吗?F一天中有变化吗?一天中有变化吗?F一年四季中能量代谢有变化吗?一年四季中能量代谢有变化吗?F工作和休息时有无异同?工作和休息时有无异同?F?全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授三三.影响能量代谢的因素影响能量代谢的因素(一)肌肉活动(一)
15、肌肉活动(二)精神活动(二)精神活动(三)食物的特殊动力效应(三)食物的特殊动力效应(四)环境温度(四)环境温度全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授(一一)肌肉活动肌肉活动特征:特征:v最主要的影响因素最主要的影响因素v活动增强,代谢率活动增强,代谢率全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授(二二)精神活动精神活动机制:机制:v骨骼肌紧张性骨骼肌紧张性v交感交感-肾上腺髓质系统肾上腺髓质系统v甲状腺激素甲状腺激素能量代谢率能量代谢率全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授(三三)食物特殊动力效应食物特殊动力效应概念:概念:食物能引
16、起机体额外产生热量的这种现象称为食食物能引起机体额外产生热量的这种现象称为食 物的特殊动力效应物的特殊动力效应(food specific dynamic effectfood specific dynamic effect)。)。机制:机制:肝脏加工食物有关肝脏加工食物有关。比较比较:蛋白质蛋白质糖糖 脂肪脂肪全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授环境温度环境温度产热增加产热增加2020 303020203030 稳定稳定全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授请思考:请思考:能量代谢受诸多因素影响,那么能量代谢受诸多因素影响,那么其衡量标准怎样确定
17、?其衡量标准怎样确定?全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授四四.基础代谢基础代谢能量代谢的衡量标准能量代谢的衡量标准全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授基础代谢和基础代谢率基础代谢和基础代谢率基础代谢基础代谢:人体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢(人体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢(basal basal metabolism metabolism)。)。基础代谢率基础代谢率:单位时间内的基础代谢单位时间内的基础代谢(basal metabolic rate,BMR)(basal metabolic rate,BMR)。基础状态基础状态:人
18、处于清醒而又非常安静,不受肌肉活动、精神人处于清醒而又非常安静,不受肌肉活动、精神 紧张、食物及环境温度等因素影响时的状态。紧张、食物及环境温度等因素影响时的状态。具体条件具体条件清醒、安静卧床、肌肉放松,以避免肌肉活动的影响;清醒、安静卧床、肌肉放松,以避免肌肉活动的影响;无精神紧张、焦虑和恐惧心理,以避免精神活动的影响;无精神紧张、焦虑和恐惧心理,以避免精神活动的影响;空腹,即距前次进餐空腹,即距前次进餐12h12h以上,以排除食物特殊动力效应的影响;以上,以排除食物特殊动力效应的影响;环境温度保持在环境温度保持在20203030之间,以排除环境温度的影响;之间,以排除环境温度的影响;测定
19、的前一晚必须保证足够的睡眠。测定的前一晚必须保证足够的睡眠。全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授BMRBMR的测定方法的测定方法 1.1.测单位时间产热量测单位时间产热量产热量产热量20.2020.20耗耗O O2 2量(量(kJkJ)基础状态混合膳食基础状态混合膳食RQRQ为为0.82 0.82,其对应氧热价为其对应氧热价为20.2020.20全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授2.BMR的衡量标准的衡量标准n每每m2体表面积产热量为标准体表面积产热量为标准 公式法公式法 测算图法测算图法体表面积(体表面积(体表面积(体表面积(m m m m2
20、 2)=0.0061=0.0061=0.0061=0.0061身高(身高(身高(身高(cmcmcmcm)+0.0128+0.0128+0.0128+0.0128体重(体重(体重(体重(kgkgkgkg)-0.1529-0.1529-0.1529-0.1529BMRBMR的测定方法的测定方法 体表面积的计算方法体表面积的计算方法 全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授BMRBMR的表示方法的表示方法1.1.实际数值实际数值年龄(岁年龄(岁年龄(岁年龄(岁)1111111115 1615 1615 1615 1617 1817 1817 1817 1819 2019 2019
21、 2019 2030 3130 3130 3130 3140 4140 4140 4140 4150 50 50 50 5151男性男性男性男性 195.5195.5195.5195.5 193.4 166.2 157.8 158.7 154.1 193.4 166.2 157.8 158.7 154.1 193.4 166.2 157.8 158.7 154.1 193.4 166.2 157.8 158.7 154.1 149.1149.1女性女性女性女性 172.5172.5172.5172.5 181.7 154.1 146.5 146.4 142.4 181.7 154.1 146.
22、5 146.4 142.4 181.7 154.1 146.5 146.4 142.4 181.7 154.1 146.5 146.4 142.4 138.6138.6国人正常基础代谢率的平均值国人正常基础代谢率的平均值kJ/kJ/(m m2 2h h)全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授BMR=实测数值实测数值实测数值实测数值 -正常平均值正常平均值正常平均值正常平均值正常平均值正常平均值正常平均值正常平均值100%100%BMRBMR的表示方法的表示方法2.2.相对值相对值 计算公式计算公式全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授(四)(四)BM
23、RBMR的的正常水平及异常变化正常水平及异常变化v正常范围正常范围10%10%10%10%15%15%15%15%v异常异常 2020主要用于甲状腺疾病的诊断主要用于甲状腺疾病的诊断甲亢甲亢:+25+25+80%+80%;甲减甲减:-40%-40%-20%-20%发热:体温每升高发热:体温每升高11,BMRBMR升高升高13%13%全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授第二节第二节 体温及其调节体温及其调节 全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授一、体温及其生理变动一、体温及其生理变动(二)(二)体温的生理变动体温的生理变动(一)表层温度和核心温度(
24、一)表层温度和核心温度全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授表层温度和核心温度表层温度和核心温度1.1.表层温度表层温度v 随环境温度变化随环境温度变化v 各部位差别较大各部位差别较大 2.2.核心温度核心温度v 相对稳定相对稳定v 各部位差别小各部位差别小 体温:人体内脏器官的平均温度。体温:人体内脏器官的平均温度。全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授表层温度和核心温度表层温度和核心温度体温的正常值体温的正常值直肠温度直肠温度:36.9:36.9 37.9 37.9口腔温度口腔温度:36.7:36.7 37.7 37.7腋窝温度腋窝温度:36.0
25、:36.0 37.4 37.4全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授体温的生理变动体温的生理变动 1.1.昼夜变化昼夜变化特点:特点:清晨清晨2 26 6时体温较低,时体温较低,午后午后1 16 6时较高。时较高。全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授体温的生理变动体温的生理变动 2.2.性别性别 特点:特点:v女性女性男性男性v女性体温的月周期女性体温的月周期全国医学专家:江新欢、博士教授全国医学专家:江新欢、博士教授体温的生理变动体温的生理变动 3.3.年龄年龄 特点:特点:v儿童、青少年体温较高,老人体温较低儿童、青少年体温较高,老人体温较低v
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