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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及其调节重点难点熟悉了解掌握影响能量代谢的因素，基础代谢率机体产热和散热过程，自主性体温调节机制能量代谢间接测定的方法和基本原理体温的生理性波动、测量方法能量代谢直接测定方法行为性体温调节能量代谢第一节（一）能量的来源（二）能量的利用（三）能量平衡一、机体能量的来源与利用生理学（第9版）能量代谢（energymetabolism）：伴随物质代谢过程中的能量的释放、转移、贮存和利用摄取营养物质来构筑和更新自身合成代谢新陈代谢贮存能量分解自身的部分物质分解代谢释放能量能量代谢物质代谢（metabolism）生理学（第9版）能量来源糖（glucose）：基本的供能物质，供能占70％以上。通过有O2氧化和无氧酵解供能脂肪（fat）：重要的贮能和供能物质，氧化时释放的能量多。短期饥饿时供能蛋白质（protein）：特殊情况下供能，在体内氧化不彻底生理学（第9版）糖脂肪蛋白质CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能生物氧化营养物质在生物体内氧化分解成二氧化碳和水，同时释放能量的过程生理学（第9版）糖原三酰甘油蛋白质葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoA2H呼吸链H2OADP+PiATPCO2糖、脂肪和蛋白质的生物氧化一般过程柠檬酸循环底物水平磷酸化氧化磷酸化生理学（第9版）氧化磷酸化：营养物质在代谢过程中脱下的一对氢原子进入线粒体，经过线粒体氧化呼吸链的电子传递，释放的能量激活ATP合酶，催化ADP磷酸化生成ATP氧化磷酸化是体内ATP生成的最主要方式底物水平磷酸化：由底物分子脱氢，将能量在分子内重新分布产生高能键，并将高能键最终转移给ADP生成ATP生理学（第9版）ⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATP4H+2H+4H+胞液侧基质侧++++++++++---------呼吸链电子传递过程耦联ADP磷酸化，生成ATPⅢ生理学（第9版）ATP：重要的贮能物质和直接的供能物质1molATP可释放52.3kJ能量磷酸肌酸（creatinephosphate,CP）：由肌酸和磷酸合成，主要存在肌肉和脑组织中，是含高能磷酸键的化合物，不能直接为细胞提供能量能量过剩能量不足ATPCPATP是体内能量转化和利用的关键物质生理学（第9版）能量的利用维持基础代谢—跨膜主动转运，产生生物电活动，腺体的分泌和递质的释放合成代谢运动及各种活动—肌肉的舒缩（机械功）食物的特殊动力效应生长发育维持体温等生理学（第9版）能量平衡（energybalance）在一定时期内，摄入的能量与消耗的能量基本相等摄入的能量多于消耗的能量能量的正平衡生长发育、肥胖摄入的能量少于消耗的能量能量的负平衡消瘦生理学（第9版）（一）能量代谢的测定原理（二）能量代谢的测定方法二、能量代谢的测定生理学（第9版）M：能量代谢量；L：散热量；S：贮热量；Ｓ＝体温变化（℃·h-1）×体重（kg）×人体比热（0.83kcal·℃·kg-1）W：外功M=L+S+W测定原理：能量守恒定律；定比定律生理学（第9版）1.直接测热法（directcalorimetry）收集在一定时间内受试者散发的总热量特点：测定原理简单，所得数据精确。所需的测试装置结构复杂，操作繁琐直接测热装置模式图测定方法：生理学（第9版）2.间接测热法（indirectcalorimetry）根据化学反应的定比定律，即在一般化学反应中，反应物的量与产物量之间呈一定的比例关系。例如：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△E食物的热价（thermalequivalentoffood）1g某种食物氧化分解（或体外燃烧）时所释放的热量食物的氧热价（thermalequivalentofoxygen）某种食物氧化时消耗1LO2所产生的热量（氧热价×耗氧量=产热量）生理学（第9版）呼吸商（respiratoryquotient，RQ）一定时间内机体的CO2产量与耗氧量的比值RQ=CO2产生量（ml）O2耗氧量（ml）生理学（第9版）营养物质产热量（kJ/g）消耗量（L/g）CO2产量（L/g）呼吸商（RQ）氧热价（kJ/L）物理热价生物热价糖17.217.20.830.831.0021.1脂肪39.839.82.031.430.7119.6蛋白质23.418.00.950.760.8018.9糖、脂肪和蛋白质氧化时的热价、氧热价和呼吸商非蛋白呼吸商（non-proteinrespiratoryquotient，NPRQ）：•由糖和脂肪氧化时所产生的二氧化碳量及耗氧量的比值•通常将蛋白质的代谢量忽略不计，进食混合膳食的非蛋白呼吸商约为0.82非蛋白呼吸商和氧热价生理学（第9版）NPRQ氧化的糖（%）氧化的脂肪（%）氧热价（kJ/L）0.7070.00100.0019.620.711.1098.9019.640.724.7595.2019.69…………具体步骤如下：•测定一定时间内的耗氧量和CO2产生量，及尿氮排出量•推算出蛋白质氧化量及蛋白质食物的产热量•计算出非蛋白呼吸商，算出非蛋白食物的产热量•将蛋白质食物产热量与非蛋白质食物产热量相加，即得出整个机体在该段时间内的总产热量生理学（第9版）耗氧量和和CO2产生量的测定•开放式测定法：用气量计测出呼出气量并进行气体分析•闭合式测定法：通常测定6分钟的耗氧量生理学（第9版）肺量计模式图能量代谢率的简便测算方法1.蛋白质代谢量忽略不计，测定耗氧量和CO2产生量→计算出呼吸商（NPRQ）→查表得出氧热价产热量=耗氧量×氧热价2.混合食物NPRQ视为0.82，则对应的氧热价是20.19kJ/L，故只需测得一定时间的耗氧量，即可算出该时间的产热量生理学（第9版）三、影响能量代谢的因素1.肌肉活动显著影响能量代谢，耗氧量同肌肉活动的强度呈正比关系，剧烈活动时可达安静时的10~20倍2.环境温度安静状态、环境温度在20~30℃时代谢最稳定环境温度低于20℃以下时，由于肌肉紧张度增加、战栗，使代谢率升高环境温度高于30℃以上时，体内生化反应加速，代谢率也升高生理学（第9版）3.精神活动精神处于紧张状态时肌肉张力增强，促进机体代谢活动的激素释放增多，使能量代谢率升高。但中枢神经系统本身的代谢率增加并不明显4.食物的特殊动力效应（specificdynamiceffectoffood）由食物引起机体额外增加产热量的现象进食后1小时左右开始增加，2～3小时增至最大，以后逐渐下降，可延续7～8小时各种营养物质的特殊动力效应：蛋白质30％、糖6%、脂肪4%。混合性食物约为10％可能主要由于在肝脏内氨基酸的脱氨基反应消耗能量生理学（第9版）四、基础代谢基础代谢（basalmetabolism）：指基础状态下的能量代谢基础代谢率（basalmetabolismrate,BMR）：在基础状态下单位时间的能量代谢量[kJ/（m2·h）]基础状态：清晨、清醒、静卧，未作肌肉活动，测定时无精神紧张，测定前至少空腹12小时，室温保持在20～25℃生理学（第9版）表示法：•绝对值：kcal或kJ╱m2╱h；•相对值：±15%正常值体表面积（m2）=0.0061×身高（cm）＋0.0128×体重（kg）－0.1529利用体表面积测算图体表面积测算：体表面积测算图生理学（第9版）BMR异常BMR↑•甲亢、糖尿病、红细胞增多症、白血病、伴有呼吸困难的心脏病等•发热（体温1℃↑，BMR13%↑）BMR↓•甲低、肾上腺皮质功能低下（Addison病）、肾病综合征、病理性饥饿、垂体性肥胖等生理学（第9版）体温及其调节第二节（一）体表温度和体核温度（二）体温的生理性波动（三）人体体温的变化范围一、人体正常体温及其波动生理学（第9版）（一）体表温度和体核温度体表温度（shelltemperature）：机体表层部分的温度主要包括皮肤、皮下组织、肌肉等部位的温度体核温度（coretemperature）：机体核心部分的温度主要指心、脑、肺、腹腔脏器的温度体温（bodytemperature）：是指机体核心部分的平均温度生理学（第9版）在不同环境温度下人体体温分布示意图A：环境温度20℃；B：环境温度35℃生理学（第9版）皮肤温度的特点：•体表各部分温度差别大、不稳定•四肢末梢的温度最低，越近躯干和头部，皮肤温度越高•皮肤温度主要与局部血流量有关•影响因素：环境温度、精神紧张、发汗等皮肤温度（skintemperature）：皮肤表面的温度生理学（第9版）体温的测量和正常值•直肠温度（rectaltemperature）：温度计插入直肠内6cm以上直肠的封闭性好，不易受外界环境温度的影响。但受下肢温度的影响36.9～37.9℃•口腔温度（oraltemperature）：温度计含于舌下、闭口应用比较方便。不能配合测量者不宜使用；受进食、饮水及经口呼吸等因素影响36.7～37.7℃•腋窝温度（axillarytemperature）：将上臂紧贴胸廓，形成密闭的人工体腔应用方便。测温一般需要5～10min36.0～37.4℃生理学（第9版）1.体温的日节律•清晨2～6时最低•午后1～6时最高•下丘脑视交叉上核控制2.性别的影响•女性高于男性0.3℃•女性的体温随月经周期而变•可能由于孕激素作用所致（二）体温的生理性波动体温昼夜节律曲线女性月经周期中的基础体温变化生理学（第9版）4.运动、精神活动的影响骨骼肌活动增强，产热量增加精神紧张时，骨骼肌张力增强。甲状腺激素、肾上腺素等促进机体代谢活动的激素分泌增多，代谢活动增强3.年龄的影响新生儿、早产儿调节能力差，易受环温影响老年人代谢低，体温较低生理学（第9版）（三）人体体温的极限T＞42℃，脑功能将严重受损，诱发脑电反应可完全消失T＞44~45℃时，可因体内蛋白质发生不可逆性变性而致死T＜34℃时，可出现意识障碍。引起神经反射消失，心脏兴奋传导系统的功能障碍T＜28℃以下时，则可引起心脏活动停止生理学（第9版）（一）产热反应（二）散热反应二、机体的产热反应与散热反应生理学（第9版）（一）产热反应1.主要产热器官生理学（第9版）组织器官重量（占体重的%）产热量（占机体总产热量的%）安静状态运动或劳动脑2.5163内脏345622肌肉401873其他23.5102几种组织器官在不同状态下的产热量战栗产热（shiveringthermogenesis）：骨骼肌发生不随意的节律性收缩，伸、屈肌同时收缩，不作功但产热多2.产热的形式成簇的高幅波群集放电波生理学（第9版）非战栗产热（non-shiveringthermogenesis）•褐色脂肪组织产热作用最强•通过在线粒体内膜上存在的解耦联蛋白的作用，使氧化与ATP的生成脱耦联，使能量以热能的形式释放解耦联蛋白模式图生理学（第9版）复合体Ⅰ：NADH-泛醌还原酶；复合体Ⅱ：琥珀酸-泛醌还原酶；复合体Ⅲ：泛醌-细胞色素c还原酶；复合体Ⅳ：细胞色素c氧化酶；Q：泛醌，又称辅酶Q（二）散热反应（heatloss）散热途径：皮肤（占90%）呼出气、排泄物占少部分散热方式：辐射（radiation）（60%）传导（conduction）对流（convection）蒸发（evaporation）：不感蒸发、出汗当环境温度≥皮温时，蒸发是机体唯一有效的散热方式生理学（第9版）出汗类型温热性出汗（thermalsweating）：热刺激→温度感受器→下丘脑发汗中枢→交感胆碱能纤维→ACh→小汗腺汗腺分布密度由高至低：手足、额、四肢、躯干分泌能力：四肢、躯干最强精神性出汗（mentalsweating）：精神紧张、激动→大脑皮层→交感肾上腺素能纤维→手掌、足底、前额汗腺分泌生理学（第9版）（一）体温调节的基本方式（二）自主性体温调节（三）行为性体温调节三、体温调节生理学（第9版）自主性调节（autonomicthermoregula