人体机能学课件第四章能量代谢和体温.ppt

1、第四章 能量代谢和体温第一节 能量代谢第二节 体温及其调节 u食物的热价，氧热价，呼吸商u影响能量代谢的因素；u基础代谢率的概念u产热的主要器官及影响因素u散热的方式（辐射，传导，对流和蒸发）学习目标第一节 能量代谢新陈代谢同化作用（合成代谢）-耗能异化作用（分解代谢）-放能能量代谢 生物体内物质代谢中伴随着的能量的释放、转移和利用，称为能量代谢（energy metabolism)。新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征。一、机体能量的来源与利用（一）机体能量的来源：食物中的糖，脂肪和蛋白质的氧化分解 糖：机体的主要能源 70%脂肪：提供大约 30%的能量 蛋白质（氨基酸）：提供

2、少量的能量 葡萄糖 （1mol）有氧氧化：38mol ATP无氧氧化：2mol ATP（糖酵解）（二）能量的去路能量的贮存利用形式ATPATP的贮存库磷酸肌酸(creatine phosphate,CP)50转化为热能维持体温其余大部分以高能磷酸键的形式储存糖、脂肪、蛋白质分解氧化CO2、H2O、尿素、尿酸等热能化学能转移ATPO2ADPPi利用能量肌肉收缩神经传导吸收、分泌合成代谢其他热能、外功(三)能量的转移和利用能量平衡 E in=E out E in E out二、能量代谢的测定 能量代谢率：单位时间内机体所消耗的能量。原理：能量守恒定律 单位时间消耗的能量单位时间释放的能量 热能+外

3、功 如果在测定时间内，肌肉不对外作功，则测热量就可近似代表能量代谢率。能量代谢测定方法：直接法，间接法 利用特殊的测量装置直接测量整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。（一）直接测热法 基本原理：利用化学反应的定比定律，查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，就可计算该段时间内机体所释放出的总热量。C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+H（二）间接测热法食物热价-1g食物氧化时释放出来的能量，反映了一定量的能源物质贮存能量的大小。食物的氧热价-某种营养物质氧化时，消耗1L氧所产生的热量。呼吸商(RQ)-在一定时间内，机体的CO2产生量和氧耗量的比值。产生的CO2 m

4、l数 消耗的O2 ml数RQ=以葡萄糖作为呼吸底物，且完全氧化时，呼吸商是1C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O RQ=6/6=1.0 以脂肪为呼吸底物，呼吸商小于1，如以棕榈酸作为呼吸底物，C16H32O2+23O2 16CO2+16H2O RQ=16/23=0.7以蛋白质为呼吸底物，如以亮氨酸作为呼吸底物，2C6H13O2N15O2 12CO22NH3 10H2O RQ=12/15=0.8 由于糖、脂肪和蛋白质分子中所含碳、氢和氧的比例不同，氧化时所产生的二氧化碳和氧耗量也不同，故呼吸商也不相同1.可根据呼吸商的大小大致推测呼吸作用的底物及其性质的改变。2.混合食物中糖、脂肪和蛋白质

5、氧化所占的百分比可以通过非蛋白呼吸商来推算。非蛋白呼吸商 从总二氧化碳产量中和总耗氧量中减去相应部分蛋白质所消耗的氧量和二氧化碳产量，此时的二氧化碳产量和氧耗量之比值为糖和脂肪的混合呼吸商，称为非蛋白呼吸商。根据非蛋白呼吸商值的大小，可推算机体糖和脂肪氧化的百分比，以及氧热价。间接测热方法产热量=氧热价（KJ/L）O2耗量（L）(1)测定：24 h 耗氧量400 L，CO2排出量340 L，尿氮排出量 12 g。(2)蛋白质代谢：蛋白质分解量12 g6.2575 g 产热量17.99 kJ/g75 g1349.25 kJ 耗氧量0.95 L/g75 g71.25 L CO2产生量0.76 L/

6、g75 g57 L蛋白质的含氮量平均为16%，故在任何生物样品种，每克氮的存在，表示该样品中含有100/16=6.25克的蛋白质。(3)非蛋白质代谢：耗氧量400 L71.25 L328.75 L CO2产生量340 L57 L283 L 非蛋白呼吸商=283 L328.75 L0.86 查表，NPRQ0.86时，氧热价为20.41 kJ/L 非蛋白代谢产热量20.41 kJ/L328.75 L6709.79 kJ(4)24 h产热量：24 h产热量1349.25 kJ6709.79 kJ8059.04 kJ 即24 h能量代谢为8076 kJ 临床应用的简便方法 （1）通常将蛋白质的消耗量忽

7、略不计，只测定单位时间内的二氧化碳产量和氧耗量，计算呼吸商，按非蛋白呼吸商查表，得到对应氧热价值，即可计算总产热量。（2）更简便测定方法是将呼吸商定为0.82（混合食物的呼吸商），只需测定单位时间内的氧耗量，便可计算机体的产热量。1.肌肉活动：最为显著。劳动或运动时耗氧量和能量代谢显著增加，可达安静时的10-20倍，因此能量代谢可作为劳动或运动时肌肉活动强度的指标。三、影响能量代谢的因素2.精神活动 当精神活动处于紧张状态（烦恼、愤怒、恐惧或强烈情绪激动时），产热量可显著增加。可能是由于肌紧张增强以及某些内分泌激素（肾上腺素等）释放增加所引起。4.4.环境温度 人处于安静状态下，环境温度在20

8、-30时，能量代谢率最为稳定。当环境温度高于30或低于20时，能量代谢都将增加。体温每升高l，能量代谢将增加13左右。5.其它 年龄，性别等3.食物的特殊动力效应 进食可使机体产生“额外”能量消耗的现象称为食物的特殊动力效应(food specific dynamic effect)。进食后约18小时，机体比未进食前产热量增加。蛋白质：30，糖和脂肪：46，混合食物：10。机制还不十分清楚。四、基础代谢（一）基础代谢定义：指机体在基础状态下的能量代谢。基础状态清晨、清醒、静卧；室温在1825；禁食12 h以上；情绪安定；体温正常。维持一些基本的生命活动基础代谢率的测算单位 以单位体表面积(m2

9、)的产热量作为衡量能量代谢率的标准，单位是kJ/(hm2)。我国人的体表面积可根据Stevenson公式计算：体表面积(M2)=0.0061 身高(cm)0.0128体重(kg)一0.1529 也可根据体表面积测算图直接求得体表面积。测6分钟内耗氧量，求出每小时耗氧量。取混合饮食呼吸商为0.82，其氧热价为20.20 kJ，则BMR20.20每小时耗氧量体表面积。单位是kJ/(hm2)。将测定值与同性别、同年龄组的平均值进行比较。基础代谢率相对值 相差在1015以内，仍属正常范围；相差值在20以上则考虑为病态。（二）基础代谢率测定和表示方法实际测得值正常平均值 正常平均值 甲亢时基础代谢率可高

10、于正常值的2580；甲状腺机能减退时比正常值低2040。此外，糖尿病、红细胞增多症、白血病和发热可使基础代谢率升高。脑垂体性肥胖以及机体处于病理性饥饿时，基础代谢率则降低。第二节 体温及其调节一、人体的正常体温及其生理波动 （一）体温的概念 体表温度(shell temperature)：机体表层的温度。受外界环境的影响大。体核温度(core temperature)：机体深部的温度。体温(body temperature)：指体核温度，即机体深部的平均温度。在炎热环境中，体核温度可扩展到四肢；在寒冷环境中，体核温度缩小到机体深部。但头部皮肤温度变化较小。（二）体温的正常值 体温是指机体深部的

11、温度。临床上以口腔、直肠和腋窝的温度代表体温。腋下温度 口腔温度 直肠温度 直肠温度：36.937.9 口腔温度:36.737.7 腋窝温度:36.037.4 34意识丧失；42细胞实质损害；45生命危险（三）体温的生理波动1.昼夜波动：昼夜节律(日节律,circadian rhythm)清晨2-6时最低，午后1-6时最高，波动幅度不超过1。2.性别：女性高于男性0.3 女性体温还随月经周期波动。月经期至排卵这段时间体温较低，排卵后体温较高。3.年龄 儿童代谢旺盛，体温高于成人。老年人代谢降低，体温偏低。新生儿特别是早产儿，体温调节机构发育不完善，调节能力差，体温容易受环境温度影响。4.运动和

12、情绪的影响 剧烈的肌肉活动使产热量增加，体温升高。情绪激动，情绪紧张时，体温会升高。二、机体的产热与散热 体热平衡(body heat content)：产热和散热两个生理过程之间的动态平衡，维持体温恒定。(一)产热 1主要产热器官：安静：内脏器官为主（肝脏）运动：骨骼肌为主 90 (1)寒战产热 骨骼肌肌紧张、寒战(不随意的节律性收缩)。发生寒战时，屈肌和伸肌同时收缩，所以基本上不作外功，所消耗的能量全部转变为热量，因而产热量很高，最多可达安静时的 4-5倍。皮肤和脊髓冷感受器寒战中枢：下丘脑后部脊髓前角运动神经元全身骨骼肌收缩2.机体对产热量的调节方式(2)非寒战性产热 机体处于寒冷环境时

13、，代谢产热增加的现象。褐色脂肪 下丘脑-腺垂体系统甲状腺素、肾上腺皮质激素分解代谢产热量(缓慢、持续时间长)交感神经兴奋褐色脂肪(brown fat)迅速分解产热。人体的散热途径人体的散热途径（二）散 热呼吸道、粪、尿等呼吸道、粪、尿等皮肤皮肤15%85%1.机体内热量到达皮肤的途径(1)热传导(heat conduction)：脂肪的导热性较差，故肥胖者体内热量不易通 过传导到达皮肤。(2)血液循环：皮肤血流量由机体深部到达皮肤的热量 皮肤温度升高。2.皮肤散热方式(1)辐 射(2)传 导(3)对 流(4)蒸 发机体以热射线形式向周围放射能量(1)辐 射特点：不需要导热的介质影响因素：皮肤温

14、度与环境气温的温度差、有效辐射面积(2)传 导机体的热量直接传给同它接触的较冷物体特点：不需要导热的介质影响因素：皮肤温度与接触物表面的温度差、物体的导热性、有效接触面积(3)对 流通过冷、热空气的对流使机体热量散失影响因素：温度差、有效辐射面积、风速(4)蒸 发 当环境温度等于或高于皮肤温度时，蒸发散热是机体的唯一散热方式。影响因素：空气湿度、风速。空气湿度低，风速大，有利于水分的蒸发，散热速度快。蒸发分为不感蒸发和发汗。1）不感蒸发：水分直接透出皮肤和粘膜表面，尚未形成明显水滴时便气化蒸发的现象。每天1000ml，皮肤600-800ml，呼吸道200-400ml。特点：u 持续不断进行u

15、不受人体生理性体温调节机制的控制2）发 汗（有感蒸发）汗腺分泌的汗液形成可见的汗滴后，从体表蒸发而带走热量的现象。是环境温度高于体温时的机体唯一有效的散热途径。发汗中枢主要位于下丘脑。发汗的调节 汗腺的分泌可由温热性刺激和精神紧张等刺激引起。(1)温热性发汗：体内外温热性刺激作用于皮肤或粘膜感受器，产生神经冲动传至下丘脑发汗中枢，反射性引起的汗腺分泌。意义：蒸发散热、调节体温。(2)精神性发汗：精神紧张或情绪激动引起的发汗。与体温调节无关。4.机体对散热量的调节 (1)皮肤温度的调节：炎热：交感神经紧张性皮肤血管舒张、动静脉吻合支开放皮肤血流量皮肤温度辐射、对流、传导散热。寒冷：相反。(2)发

16、汗：炎热：下丘脑发汗中枢交感胆碱能纤维汗腺分泌汗液 蒸发散热（反射）。三、体温调节 机体通过行为性体温调节和自主性体温调节来控制产热与散热过程的平衡，从而维持体温的恒定。（一）温度感受器(temperature receptor)1.外周温度感受器 存在于皮肤、粘膜和内脏中的对温度变化敏感的游离神经末梢。冷感受器和热感受器各自对一定范围的温度敏感。中枢温度敏感神经元，存在于下丘脑的视前区下丘脑前部 (preoptic anterior hypothalamus,POAH)、脊髓、延髓、脑干网 状结构等。POAH的温度敏感神经元：感受所在部位的温度信息；接受皮肤和其他部位的温度敏感神经元的温度信

17、息；受致热原、单胺类物质以及各种多肽的影响。2.中枢温度感受器（二）体温调节中枢 体温调节基本中枢位于下丘脑。下丘脑视前区下丘脑前部PO/AH是体温调节中枢整合的关键部位。温度敏感神经元在体温调节中起着调定点的作用，任何偏离调定点的微小体温波动，将会引起明显的产热与散热量的改变，从而使体温恢复到正常水平。PO/AH躯体神经行为性体温调节活动和骨骼肌紧张交感神经皮肤血流量、汗腺分泌和无寒战产热内分泌活动机体的代谢水平(三)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发热的机制(四)体温调节反应1.炎热环境：

18、散热、产热 (1)皮肤血管舒张：交感神经紧张性皮肤血管舒张、动静脉吻合支开放皮肤血流量皮肤温度辐射、对流、传导散热。(2)发汗蒸发散热。(3)代谢产热2.寒冷环境：产热、散热 (1)骨骼肌肌紧张、寒战。(2)交感神经兴奋、肾上腺素、去甲肾上腺素和甲状 腺激素代谢产热。(3)皮肤血管收缩：交感神经紧张性皮肤血管收 缩、动静脉吻合支关闭皮肤血流量皮肤温 度辐射、对流、传导散热。一、名词解释一、名词解释 1.体温 2.基础代谢 3.能量代谢 4.食物的热价 5.食物的氧热价 6.呼吸商7.非蛋白呼吸商 8.基础代谢率 二、单项选择二、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（）A

19、.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C.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2.影响能量代谢最重要的因素是（）A.环境温度 B.进食 C.精神、情绪 D.肌肉活动 3.劳动或运动时，机体主要产热器官是（）A.肝脏 B.脑 C.心脏 D.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（）A.辐射 B.传导和对流 C.发汗蒸发 D.不显性发汗 5.给高热病人作用冰帽或冰袋的作用是（）A.增加辐射散热 B.增加传导散热 C.增加蒸发散热 D.增加对流散热 6.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 B.无体力活动和精神紧张 C.环境温度

20、2025 D.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？2.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。2.为什么发热病人常伴有寒战反应？1.利用冰袋或冰帽给高热病人的降温（传导散热）；注意通风，降低室温（对流散热）；用乙醇擦身（蒸发散热）；降低室温，增加辐射散热。2.散热器官主要是皮肤，另外还有其他排泄器官（如肾）借排泄活动散发少部分热量。散热方式有：辐射、传导、对流、蒸发（不显性蒸发和发汗）。环境温度低于皮肤温时，可借辐射、传导、对流和不显性蒸发散热；环境温度等于或高于皮肤温度时，可借蒸发散热。论述题论述题1.体温相对恒定有赖于体内产热与散热过

21、程的动态平衡；产热主要来自体内食物分解代谢；散热方式有四种，辐射、传导和对流是物理性散热方式，安静状态下以辐射散热为主，当环境温度等于或超过皮肤温度时，则蒸发成为唯一散热途径；体温调节是反射活动。感受器分为外周温度感受器（皮肤、粘膜与内脏，以冷感受器为主）和中枢温度感受器（下丘脑，以热敏神经元为主），当环境温度改变后通过感受器，将信息传入体温中枢（下丘脑），然后通过传出神经作用于产热和散热系统，使体温适应温度变化而恒定；人类还存在有行为性调节来保持体温恒定。2.某些疾病引起发热时，由于细菌生长和组织破坏所产生的致热原，可以使视前区-下丘脑前部与调定点有关的热敏神经元的阈值升高，使调定点上移，而机体的温度通常需要一段时间才能达到调定点水平，在此之间体温低于调定点温度。由于调定点上移，下丘脑后部产热中枢兴奋加强，骨骼肌出现不随意收缩，并伴有寒冷感觉称为寒战。寒战开始后，产热过程明显加强，加上散热减弱，体温逐渐上升，直到体温升高到新的调定点水平后，产热和散热出现新的平衡，寒战终止。