1、第七章第七章 能量代谢与体温能量代谢与体温 肖肖 猛猛 生理学教研室生理学教研室 第一节第一节 能量代谢能量代谢 能量代谢（能量代谢（energy metabolism）：）：生物体内物生物体内物 质代谢中伴随着的能量的释放、转移、贮存和利用。质代谢中伴随着的能量的释放、转移、贮存和利用。 能量代谢能量代谢 同化作用同化作用 （合成代谢）（合成代谢） - 耗能耗能 - 放能放能 新陈代谢新陈代谢 （物质代谢）（物质代谢） 异化作用异化作用 （分解代谢）（分解代谢） 生物体的基本特征：新陈代谢生物体的基本特征：新陈代谢 一、能量的来源和去路一、能量的来源和去路 二、能量代谢的测定二、能量代谢的测
2、定 三、影响能量代谢的因素三、影响能量代谢的因素 四、基础代谢四、基础代谢 一、能量的来源和去路一、能量的来源和去路 (一一) 能量的来源能量的来源 机体所需的能量来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。机体所需的能量来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。 但机体的组织细胞并不能直接利用食物的能量，能量的直接提供者但机体的组织细胞并不能直接利用食物的能量，能量的直接提供者 是是ATP。1ATPADP+Pi+E（33.5Kj） 1、糖：机体的主要能源、糖：机体的主要能源 50%-70%（中国人）（中国人） 有氧氧化有氧氧化 无氧酵解无氧酵解 CO2+H2O+ E 38mol ATP 葡萄糖葡萄糖 乳酸乳酸+E
3、 2mol ATP 1mol （剧烈运动、剧烈运动、RBC） （脑、一般情况下）脑、一般情况下） 2、脂肪：、脂肪：贮存贮存和供给能量。和供给能量。 体内储存的脂肪约占体重体内储存的脂肪约占体重20%。每克脂肪释放的能量约为糖。每克脂肪释放的能量约为糖 的的2倍。通常成年人饥饿倍。通常成年人饥饿24小时后储备的肝糖原即被耗尽，而所储小时后储备的肝糖原即被耗尽，而所储 脂肪可供机体使用十多天至两个月。脂肪可供机体使用十多天至两个月。 3、蛋白质（氨基酸）：、蛋白质（氨基酸）：主要用于重新合成细胞成分主要用于重新合成细胞成分 或酶、激素等生物活性物质。或酶、激素等生物活性物质。 次要功能是提供能量
4、。次要功能是提供能量。 只有在某些特殊情况下，如长期不能进食或体力极度消耗时，机只有在某些特殊情况下，如长期不能进食或体力极度消耗时，机 体才会依靠组织蛋白分解的氨基酸供能。体才会依靠组织蛋白分解的氨基酸供能。 ATP：既是体内重要的储能物质，又是直接的供能物质。既是体内重要的储能物质，又是直接的供能物质。 CP： ATP的贮存库。的贮存库。 （二）能量的去路（转移、贮存、利用）（二）能量的去路（转移、贮存、利用） (二二)与能量代谢测定有关的几个基本概念与能量代谢测定有关的几个基本概念 1.食物的热价食物的热价 食物的热价食物的热价(thermal equivalent of food) ：
5、1g某种某种 食物氧化食物氧化(或在体外燃烧或在体外燃烧)时所释放的能量称为该种食物的时所释放的能量称为该种食物的 热价热价。 热价：生物热价热价：生物热价食物在体内氧化释放的能量食物在体内氧化释放的能量 物理热价物理热价食物在体外燃烧释放的能量食物在体外燃烧释放的能量 蛋白质：生物热价蛋白质：生物热价物理热价物理热价 2.食物的氧热价食物的氧热价 食物的氧热价食物的氧热价(thermal equivalent of oxygen)：某某 种食物氧化时消耗种食物氧化时消耗1L氧所产生的能量，称为该种食物的氧氧所产生的能量，称为该种食物的氧 热价热价 。 3.呼吸商呼吸商 呼吸商呼吸商(resp
6、iratory quotient，RQ)：一定时间内机一定时间内机 体呼出的体呼出的CO2的量与吸人的的量与吸人的O2量的比值量的比值，称为呼吸商称为呼吸商。 RQ= 产生产生CO2的的mol数数 消耗消耗 O2的的mol数数 = 消耗消耗 O2的的ml数数 产生产生CO2的的ml数数 非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quotient， NPRQ)：根据糖和脂肪按不同比例混和氧化时所产生的根据糖和脂肪按不同比例混和氧化时所产生的 二氧化碳量以及消耗氧的量计算出相应的呼吸商。二氧化碳量以及消耗氧的量计算出相应的呼吸商。 能量代谢的测定原理和方法能量代谢的
7、测定原理和方法 原理：原理：能量守恒定律能量守恒定律 食物中的化学能食物中的化学能热能热能所作功所作功 方法：方法：测定整个机体在单位时间内发散的测定整个机体在单位时间内发散的总热量总热量，通常有，通常有 两类方法：两类方法：直接测热法直接测热法与与间接测热法间接测热法。 1.直接测热法直接测热法 (direct calorimetry) 将被测者置于一特殊的检测环境中，收集被测者在一将被测者置于一特殊的检测环境中，收集被测者在一 定时间内发散的总热量，然后换算成单位时间的代谢量，定时间内发散的总热量，然后换算成单位时间的代谢量， 即能量代谢率。即能量代谢率。 二、能量代谢的测定二、能量代谢的
8、测定 2.间接测热法间接测热法(indirect calorimetry) 原理：原理：定比定律定比定律 C6H12O2+6O26CO2+6H2O+H 间接测热法的具体步骤：间接测热法的具体步骤： 测出机体在一定时间内的测出机体在一定时间内的O2耗量耗量和和CO2产生量产生量，并据此并据此 算出算出呼吸商呼吸商； 以算出的呼吸商作为以算出的呼吸商作为非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商，查表找出对应的查表找出对应的氧氧 热价热价。 产热量产热量=氧热价氧热价耗氧量耗氧量 三、影响能量代谢的因素三、影响能量代谢的因素 (一一)肌肉活动肌肉活动 (二二)精神活动精神活动 (三三)食物的特殊动力食物的特殊动力
9、效 应效 应 ( specific dynamic effect) 食物刺激机体产生额食物刺激机体产生额 外热量的作用，称为外热量的作用，称为 食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应 。 (四四)环境温度环境温度 人人(裸体或裸体或 只着薄衣只着薄衣)安安 静时的能量代静时的能量代 谢，在谢，在20 30的情况下的情况下 最为稳定，主最为稳定，主 要是因为要是因为肌肉肌肉 保持松弛保持松弛。 基础代谢基础代谢(basal metabolism)：基础状态下的能量代谢。：基础状态下的能量代谢。 基础状态：基础状态： 1、清晨、清醒、前夜睡眠良好、静卧（测前静卧半小时以、清晨、清醒、前夜睡眠良好、静
10、卧（测前静卧半小时以 上），未做肌肉活动。上），未做肌肉活动。 2、消除恐惧、焦虑，测定时无精神紧张。、消除恐惧、焦虑，测定时无精神紧张。 3、空腹（测定前至少禁食、空腹（测定前至少禁食12小时）。小时）。 4、室温保持在、室温保持在2025。 基础代谢率基础代谢率(BMR)：基础状态下，基础状态下，单位时间内的能量代单位时间内的能量代 谢谢。这种状态下这种状态下体内体内能量的消耗只用于维持基本的生命活能量的消耗只用于维持基本的生命活 动，能量代谢比较动，能量代谢比较稳定稳定。 四、基础代谢四、基础代谢 BMR率随着率随着性别、年龄性别、年龄等不同而有等不同而有生理变动生理变动。男子的。男子的
11、 BMR值平均比女子的高；儿童比成人高；年龄越大，代谢值平均比女子的高；儿童比成人高；年龄越大，代谢 率越低。率越低。 BMR的临床意义：的临床意义： 1）BMR与与我国人正常的我国人正常的BMR平均值比较：平均值比较： 相差在相差在10-15%之间，均不属病态；之间，均不属病态； 相差之数超过相差之数超过20%时，才可能是病理变化。时，才可能是病理变化。 体温每升高体温每升高1，BMR将升高将升高13左右。左右。 2）BMR的测量是临床诊断的测量是临床诊断甲状腺疾病甲状腺疾病的重要辅助方法。的重要辅助方法。 甲状腺功能低下时，甲状腺功能低下时，BMR可比正常值低可比正常值低20-40%； 甲
12、状腺功能亢进时甲状腺功能亢进时BMR可比正常值高出可比正常值高出25-80%。 第二节第二节 体温体温 一、一、 体温体温 二、二、 机体的产热与散热机体的产热与散热 三、三、 体温调节体温调节 一、体温一、体温(body temperature) (一一)表层体温和深部体温表层体温和深部体温 在研究体温时，把人体分为在研究体温时，把人体分为 核心核心与与外壳外壳两个层次。两个层次。 深部温度深部温度 相对稳定，身体相对稳定，身体 各部位之间的温度差异很小。各部位之间的温度差异很小。 表层温度表层温度：机体机体外壳外壳的温度的温度。 体温：体温：身体深部的平均温度。由于深部血液温度不易身体深部
13、的平均温度。由于深部血液温度不易 测试，所以临床上通常用测试，所以临床上通常用直肠、口腔和腋窝直肠、口腔和腋窝等部位的温度等部位的温度 来代表体温。来代表体温。 体温的测定：体温的测定： 临床：临床：直肠温度：直肠温度：36.9-37.90C （插入直肠插入直肠6cm以上）以上） 口腔温度：口腔温度：36.7-37.70C （不能配合的病人，不适宜用）不能配合的病人，不适宜用） 腋窝温度：腋窝温度：36.0-37.40C （形成人工体腔；至少（形成人工体腔；至少10min） (二二)体温的正常变动体温的正常变动 在生理情况下，体温可随昼夜、年龄、性别等因素而在生理情况下，体温可随昼夜、年龄、性
14、别等因素而 有所变化，但这种变化的幅度一般有所变化，但这种变化的幅度一般不超过不超过1。 1.体温的昼夜变化体温的昼夜变化 体温在一昼夜之间有周期性的波动：体温在一昼夜之间有周期性的波动：清晨清晨26时时体温体温 最低，最低，午后午后16时时最高。这种昼夜周期性波动称为昼夜节最高。这种昼夜周期性波动称为昼夜节 律或日节律。律或日节律。 2.性别的影响性别的影响 成年女子的体温平均比男子的高成年女子的体温平均比男子的高0.3，而且其体温而且其体温 随随月经周期月经周期而发生变动。而发生变动。 女子的女子的基础体温基础体温(basal body temperature，指在早指在早 晨醒后起床前测
15、定的体温晨醒后起床前测定的体温)在月经期和月经后的前半期较在月经期和月经后的前半期较 低，低，排卵前日最低排卵前日最低，排卵日升高，排卵日升高0.30.6。 每天测定基础体温每天测定基础体温 可有助于了解可有助于了解有无排卵有无排卵 和排卵的日期和排卵的日期，即，即基础基础 体温突然升高的一天体温突然升高的一天。 排卵后体温升高，可能排卵后体温升高，可能 是是孕激素孕激素作用的结果。作用的结果。 3.年龄的影响年龄的影响 新生儿，特别是早产儿：体温容易受环境因素的影响。新生儿，特别是早产儿：体温容易受环境因素的影响。 老年人因基础代谢率低，体温也偏低。老年人因基础代谢率低，体温也偏低。 4.肌
16、肉活动肌肉活动 代谢增强，产热量增加，体温升高代谢增强，产热量增加，体温升高 5.其它其它 情绪激动、精神紧张、进食等情况对体温都会发生影情绪激动、精神紧张、进食等情况对体温都会发生影 响。响。 二、二、 机体的产热与散热机体的产热与散热 恒温动物之所以能维持恒温动物之所以能维持相对稳定的体温相对稳定的体温，就是因为在体，就是因为在体 温调节机构的控制下，温调节机构的控制下，产热和散热两个生理过程能取得动态产热和散热两个生理过程能取得动态 平衡的结果平衡的结果。 (一一)产热过程产热过程 1.主要的产热器官主要的产热器官 人体主要的产热器官是人体主要的产热器官是肝脏和骨骼肌肝脏和骨骼肌。 安静
17、安静肝脏肝脏 运动运动骨骼肌骨骼肌 2.机体的产热形式机体的产热形式 多样多样，在安静寒冷环境下主要有：，在安静寒冷环境下主要有： 寒战产热寒战产热 伴骨骼肌发生节律收缩伴骨骼肌发生节律收缩 非寒战产热非寒战产热 代谢产热（褐色脂肪的非战栗产热最大）代谢产热（褐色脂肪的非战栗产热最大） ( (二二) )散热过程散热过程 主要散热途径：皮肤（主要散热途径：皮肤（85%85%）呼吸道（）呼吸道（15%15%） 尿、粪等排泄物（尿、粪等排泄物（1.5%1.5%） 1.1.散热的几种方式散热的几种方式 四种方式：辐射、传导、对流和蒸发四种方式：辐射、传导、对流和蒸发 (1)辐射散热：辐射散热： 辐射散
18、热：辐射散热：人体以发射人体以发射红红 外线外线的形式将体热传给的形式将体热传给 外界的一种散热形式。外界的一种散热形式。 影响因素：影响因素： 皮肤与周围环境的温度差皮肤与周围环境的温度差 机体的有效散热面积机体的有效散热面积 (2)传导散热：传导散热： 传导散热：传导散热：机体的热量直接传给与机体机体的热量直接传给与机体接触接触的温度较的温度较 低的物体的一种散热方式。低的物体的一种散热方式。 影响因素：影响因素：与之接触的物体的与之接触的物体的导热性导热性 临床可使用冰袋、冰帽给高热患者物理降温。临床可使用冰袋、冰帽给高热患者物理降温。 ( (3 3) )对流散热：对流散热： 对流散热对
19、流散热：通过：通过气体气体进行热量交换的一种散热方进行热量交换的一种散热方 式式。体热先传导给空气体热先传导给空气，然后通过对流将热量带然后通过对流将热量带 走走。 影响因素：影响因素：风速风速 辐射辐射、传导和对流传导和对流，只有在只有在皮肤温度高于环境温皮肤温度高于环境温 度度时才有意义时才有意义。 (4)蒸发散热蒸发散热 ： 蒸发散热：蒸发散热： 机体通过体表水机体通过体表水 分的蒸发而散失分的蒸发而散失 体热的一种形式。体热的一种形式。 可用酒精、温可用酒精、温 水擦浴做物理降温水擦浴做物理降温 降温措施：降温措施： （1 1）冰囊、冰帽：）冰囊、冰帽：增加传导散热增加传导散热 （2
20、2）通气、减衣：）通气、减衣：增加辐射、对流散热增加辐射、对流散热 （3 3）酒精擦浴：）酒精擦浴：增加蒸发散热增加蒸发散热 三、体温调节三、体温调节 自主性体温调节自主性体温调节 行为性体温调节行为性体温调节 (一一)温度感受器温度感受器 外周温度感受器外周温度感受器：游离的神经末梢：游离的神经末梢 中枢温度感受器中枢温度感受器：神经元：神经元 1.外周温度感受器：外周温度感受器：冷感受器、热感受器冷感受器、热感受器 分布：分布：皮肤、粘膜和内脏。局部温度升高时，热感受皮肤、粘膜和内脏。局部温度升高时，热感受 器兴奋；温度降低时冷感受器兴奋。器兴奋；温度降低时冷感受器兴奋。皮肤的温度感受器对
21、皮肤的温度感受器对 温度的变化速率更为敏感。温度的变化速率更为敏感。 2.中枢温度感受器中枢温度感受器 中枢温度感受器：中枢温度感受器：存在于中枢神经系统内的对温度变存在于中枢神经系统内的对温度变 化敏感的化敏感的神经元神经元。 热敏神经元热敏神经元(warm-sensitive neuron)：局部组织温度局部组织温度 升高时冲动发放频率增加升高时冲动发放频率增加。（视前区视前区-下丘脑前部下丘脑前部） 冷敏神经元冷敏神经元(cold-sensitive neuron)：局部组织温度局部组织温度 降低时冲动发放频率增加降低时冲动发放频率增加。（脑干网状结构脑干网状结构、下丘脑弓状下丘脑弓状
22、核核） (二二)体温调节中枢体温调节中枢 体温调节中枢：体温调节中枢：下丘脑下丘脑 体温调节中枢整合的关键部位：体温调节中枢整合的关键部位：视前区视前区-下丘脑前部下丘脑前部 （POAH） (三三)体温调节机制体温调节机制 1.自主性体温调节自主性体温调节调定点学说调定点学说 体温调定点学说认为，体温调定点学说认为，体温的调节类似于恒温器的调节体温的调节类似于恒温器的调节， POAH神经元的活动设定了一个神经元的活动设定了一个调定点调定点(set point)，即规即规 定的温度值，如定的温度值，如37。 调定点是由调定点是由POAH温度敏感神经元的工作特性决定的。温度敏感神经元的工作特性决定的。 2.行为性体温调节行为性体温调节 Thanks!
