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第七章能量代谢与体温第一节能量代谢第二节体温第一节能量代谢能量代谢：指体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移、贮存和利用。一、机体能量的来源与去路机体能量主要来源于三大营养物质：糖、脂肪和蛋白质。经氧化代谢，有50%转化为热能，其余以自由能形式贮存于ATP或磷酸肌酸（CP）中。1.糖糖类食物葡萄糖ATP葡萄糖是体内主要的供能物质。1分子（1mol）葡萄糖完全氧化可生成38个（38mol）ATP，无氧酵解时只能生成2个（2mol）ATP。脑组织所需能量完全来源于糖的有氧氧化。临床：低血糖时可出现休克有氧氧化消化吸收2.脂肪脂肪是体内主要的能量贮存形式，也可直接供能。脂肪在长期饥饿或极度消耗时，蛋白质才成为机体的能量来源脂肪酸→活化和β氧化→乙酰辅酶A→ATP3.蛋白质甘油→在肝脏分解供能→ATP能源物质释放的能量有50%转化为热能，其余以自由能形式贮存于ATP中。蛋白质→氨基酸→脱氨基氧化→ATP总结：体内能量的转移、贮存和利用式转化为另一种形式的过程中，既不增加，也不减少。机体的能量代谢也遵循这一规律，即在整个能量的转化中，机体所利用的蕴藏于食物中的化学能与最终转化成的热能和所作的外功(肌肉收缩时的机械能等)，按其能量折算是完全相等的。基于这一原理，测定一定时间内机体所消耗的食物量，或者测定机体的产热量与所作的外功，即可测算出整个机体在单位时间内所消耗的能量。二、能量代谢的测定原理和方法(一)能量代谢测定的原理根据热力学“能量守恒定律”，能量在由一种形1.食物的热价1ｇ食物在氧化时所释放出来的热量，称为食物的热价。有生物热价和物理热价之分。2.食物的氧热价某种食物氧化时,每消耗1L氧所产生的热量称为该种食物的氧热价。(二)与能量代谢测定有关的概念3.呼吸商(RQ)指一定时间内，机体的CO2产生量与耗O2量的比值。CO2产生量（ml）RQ＝————————————————耗O2量（ml）■由于各种食物在体内氧化时的耗O2量、CO2产生量的不同，故各种食物的氧热价不同。三种营养物质氧化时的相关数据───────────────────────────物质耗氧量产CO2量物理热价生物热价氧热价呼吸商(L/g)(L/g)(KJ/g)(KJ/g)(KJ/g)(RQ)───────────────────────────糖0.830.8317.017.021.01.00脂肪1.981.4339.839.819.70.71蛋白质0.950.7623.518.018.80.80───────────────────────────RQ＝1.0→氧化糖；RQ＝0.70→氧化脂肪RQ＝0.82～0.85→一般饮食(混合食物)■非蛋白呼吸商(NPRQ)指一定时间内，机体氧化非蛋白食物时的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※※分解蛋白产生CO2量=NP×6.25×0.76(L)※分解蛋白耗O2量=NP×6.25×0.94(L)6.25=每产生1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g0.76(L)=每氧化1g蛋白的产生CO2量0.94(L)=每氧化1g蛋白的耗O2量非蛋白呼吸商(NPRQ)和氧热价※※(三)能量代谢的测定方法1.直接测热法直接测热法是利用不同类型的测热装置，直接搜集机体在一定时间内发散出来的总热量的方法。2.间接测热法⑴间接测热法原理是利用“定比定律”，测算出一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少，再计算出它们所释放出的热量。⑵间接测热法的步骤①测定机体在一定时间内的CO2产生量和耗O2量②测定尿氮排出量③计算出非蛋白呼吸商（NPRQ）④查出非蛋白食物氧热价⑤计算出非蛋白食物的产热量⑥计算出总产热量⑶简化计算方法①将混合膳食的RQ定为0.82；查表得氧热价为20.19kJ②测定单位时间的耗氧量Vo2(用肺量计测定耗氧量）③计算单位时间（h或min）的产热量：公式：产热量＝氧热价×耗氧量/(h或min)产热量（千焦kJ/h或min）＝20.19×Vo2产热量（焦耳J/h或min）＝2.02×104×Vo2产热量（千卡kcal/h或min）＝4.825×Vo2(四)能量代谢的衡量标准◆测定不同个体的能量代谢时，是以单位时间内每m2体表面积的产热量作为衡量标准，单位为：kJ／m2(体表面积).h或者kJ／m2(体表面积).min④即计算得出单位时间的产热量后再除以体表面积◆机体的多种生理活动(如心输出量、肺活量、主动脉和气管的横截面、肾小球滤过率)均与体表面积成正比关系，这就是“体表面积定律”。机体的能量代谢也遵循这一规律，即产热量与体表面积成正比。◆测量人的体表面积，可根据身高和体重两项数值进行推算，按斯蒂温逊(Steuenson)公式推算：体表面积(m2)=0.0061×身高(cm)＋0.0128×体重(kg)－0.1529人体表面积测算用图三、影响能量代谢的因素(一)肌肉活动骨骼肌的活动对于能量代谢的影响最为显著，即使人体轻微的肌肉活动也可提高能量代谢率。这是由于人在运动或从事体力劳动时肌肉收缩，因此需要补给能量，而能量的提高则需要更多的营养物质的氧化，于是耗氧量增加，能量代谢率提高。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洗衣扫地打排球9.8911.3717.05打篮球24.22踢足球24.98持重机枪跃进42.39───────────────(二)精神活动人在平静地思考问题时，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肉紧张性增强、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↑。(三)食物的特殊动力效应人进食后一段时间内(从进食后1h开始,持续7～8h),即使同样处于安静状态,但产热量却比进食前有所增加，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％，糖和脂肪增加4～6％。其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝脏处理蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。(四)环境温度人体安静时的能量代谢,在20～30℃的环境中较为稳定。环境温度超过30℃，能量代谢率增加↑。当环境温度低于20℃时，随着温度的不断下降，机体肌紧张加强，产生寒战以御寒，能量代谢率增加↑。四、基础代谢机体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢。基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢。■基础状态的条件：①清晨空腹，即禁食12～14h，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②平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响③清醒且情绪安定，以排除精神紧张的影响④室温18-25℃，排除环境温度的影响■基础代谢率(BMR)的测定和正常值1.BMR的测定：通常采用简易测热法2.BMR正常值：＝平均值±10％～±15％＞平均值±20％→可能是病态3.计算：临床意义BMR升高甲亢：+25％～+80％；发烧：体温每升高1℃，BMR升高13%；糖尿病、红细胞增多症、白血病时BMR也升高。BMR降低甲减：-20％～-40％；肾上腺皮质功能低下、脑垂体功能低下时BMR也降低。实测值－平均值平均值×100％■基础代谢率(BMR)的测定实例某受测者，男性，20岁，在基础状态下1小时的耗氧量为15升（L），其体表面积为1.5m2。1.计算其BMR：产热量＝氧热价（kJ/h）×耗氧量Vo2(L/h)产热量＝20.19×1520.19×151.520岁男子的正常BMR平均值为157.8kJ/m2.h2.超出正常值的百分数为：201.8－157.8157.8BMR正常值：平均值±10％～±15％BMR＝＝201.8kJ/m2.h＝＋28％第二节体温体温既指机体的温度，分为机体的深部温度（体核温度）和表层温度。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＜22℃→心跳停止体温＞43℃→酶变性而死亡体温＝27℃→低温麻醉一、体温的正常值◆肛温：正常为36.9～37.9℃。◆口温：约比直肠低0.2℃,为36.7～37.7℃。◆腋温：约比口腔低0.3℃,为36.0～37.4℃。临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意夹紧体温计，保证测量时间（约需10min）和腋窝干燥。二、体温的正常变动（一）昼夜节律变化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。清晨2～6时最低，午后1～6时最高，最低和最高体温波动不超过1.0℃。体温的昼夜节律是一种生物节律，由体内生物钟控制的，下丘脑的视交叉上核可能是体温昼夜节律的控制中心。（二）年龄差异新生儿体温＞成年人＞老年人。（三）肌肉活动肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加，体温升高。（五）其它◆如情绪激动、精神紧张、进食等情况，都会影响体温，使体温升高。◆全身麻醉时，会因抑制体温调节中枢和扩张血管的作用及骨骼肌松弛，使体温降低。（四）性别差异◆成年女子体温平均比男子高0.3℃。◆女子基础体温随月经周期而产生周期性变动。排卵前日最低（约1.0℃），排卵后升高0.3～0.6℃。三、机体的产热和散热(一)产热过程1.主要的产热器官安静状态：主要产热器官是内脏（主要是肝脏，其次是脑）。活动状态：主要产热器官是骨骼肌。剧烈运动时，产热量可增加40倍。2.人在寒冷环境中的产热形式人在寒冷环境中，机体要维持体温稳定，需通过战栗产热和非战栗产热来增加产热量。（1）战栗产热战栗（寒战）是指在寒冷环境中骨骼肌发生不随意的节律性收缩。此时，机体的代谢率可增加4～5倍。（2）非战栗产热◆非战栗产热又称代谢产热，其中以褐色脂肪组织（BFT）的产热量为最大，约占非战栗产热的70％。◆BFT分布于腹股沟、腋窝、肩胛下区、颈部大血管周围。◆非战栗产热对新生儿尤为重要。体液调节在寒冷环境几周后↓甲状腺↓T3、T4↑↓代谢率↑(增加20％～30％)↓产热量↑特点：作用缓慢，维持时间长。神经调节突然的寒冷刺激时↓交感-肾上腺髓质↓NE、E↑↓产热量↑特点：作用迅速，维持时间短。3.产热活动的调节（1）神经调节交感－肾上腺髓质系统（2）体液调节甲状腺分泌甲状腺激素（T3、T4）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（热喘）、尿便2.皮肤的散热方式(二)散热过程散热部位辐射散热传导散热对流散热蒸发散热皮肤的散热方式有4种:⑴辐射散热指体热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机体的有效辐射面积与皮肤与环境的温度差。⑵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。如皮肤将热量传递给空气或水。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。⑶对流散热指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气温和风速。⑷蒸发散热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。蒸发散热分为不感蒸发和可感蒸发。蒸发1g水（汗液）可使机体散发2.43kJ的热量。当气温≥体温时，蒸发是唯一的散热途径①不感蒸发不感蒸发又称不显汗。指机体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，一般蒸发量为12～15g/h.m2。人体不感蒸发量每日约1000ml，皮肤蒸发约600～800ml，呼吸蒸发约200～400ml。②发汗(可感蒸发)◆人在安静状态下，当环境温度达到30℃左右时，便开始发汗；如果空气湿度大、衣着又多时，气温在25℃时便可发汗；◆机体活动时，由于产热量增多，虽然环境温度低，亦可发汗。◆发汗量与环境温度和湿度有关。炎热的气候，短时间内发汗量可达1.5L/h。3.汗腺与汗液（1）汗腺◆人体的小汗腺分布于全身皮肤，受交感神经单一支配，其节后纤维为胆碱能纤