第七章 能量代谢.ppt

Click to edit Master title style,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,,*,第七篇,,能量代谢和体温,,第二十二章 能量代谢,,Energy metabolism,,,能量代谢,(,energy metabolism),,：,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),,,第一节 机体能量的来源和去路,,,能量来源,：,,糖,（,glucose,）,：,基本的供能物,质,,,供能占,70,％以上通过,,有,O,2,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。

脑组织所消耗的能量主要来自糖的有氧氧化，因而对缺氧非常敏感，对血糖的依赖性也较大中国人膳食结构,欧美人膳食结构,,物质在生物体内进行氧化称,生物氧化,，主要指糖、脂肪、蛋白质等营养物质在体内分解时逐步释放能量，最终生成,CO,2,和,H,2,O,的过程糖,脂肪,蛋白质,CO,2,和H,2,O,O,2,能量,ADP+Pi,ATP,热能,生物氧化,生命活动,维持体温,,体外氧化,生物氧化,,生物氧化的特点,①逐步分解能量，大部分以热能散发，约,40%,以上的能量用来合成,ATP,②速度可调节，对于节约能源有重要意义,ATP,：重要的贮能物质和直接的供能物质,,,1mol ATP,可释放,52.3kJ,,能量,,,磷酸肌酸,(,creatine,phosphate, 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,ATP,CP,ATP,是体内能量转化和利用的关键物质,,能量的利用,,合成代谢,,肌肉的舒缩（机械功）,,物质跨膜的主动转运,,生物电和神经传导,,腺体分泌,,递质释放,,维持体温等,,ATP,ADP,,肌酸,磷酸,,肌酸,,氧化磷酸化,,底物水平磷酸化,~P,,~P,机械能,(,肌肉收缩,),,渗透能,(,物质主动转运,),,化学能,(,合成代谢,),,电能,(,生物电,),,热能,(,维持体温,),生物体内能量的储存和利用都以,ATP,为中心。

能量的来源和去路,,能量平衡,,(,energy balance),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,,,簪花侍女图,唐三彩,唐朝：以胖为美,,,,能量代谢的调节,从整体来看，能量贮存和利用受神经和多种体液因素的影响 精神紧张影响食欲；下丘脑摄食中枢和饱中枢调节摄食行为等影响三大营养素代谢的激素：胰岛素、生长激素、甲状腺激素和性激素 、胰高血糖素、糖皮质激素和肾上腺素 等M,：能量代谢量；,,L,：散热量；,,S,：贮热量；,,W,：外功,M=L+S+W,测定原理：能量守恒定律；定比定律,第二节 能量代谢的测定,,,一、 直接测热法,(,direct,calorimetry,),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，操作繁琐二、间接测热法,(,indirect,calorimetry,),,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：,,几个概念,,,食物的热价,（,thermal equivalent of food,）,,,,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,（,thermal equivalent of oxygen,）,,某种食物氧化时消耗,1L O,2,所产生的热量,氧热价,×,耗氧量,=,产热量）,,呼吸商,（,respiratory quotient RQ,）：,,一定时间内机体的,CO,2,产量与耗氧量的比值 RQ =,CO,2,产生量（,ml,）,耗氧量（,ml,）,糖、脂肪和蛋白质氧化时的几种数据,,营养 产热量（,kJ/g,） 氧热价 呼吸商,,物质 物理热价 生物热价,( kJ/L),,,糖,17.15,17.15,20.66 1.00,,,脂肪,39.75,39.75,19.58 0.71,,,蛋白质,23.43 17.99 18.93 0.80,,非蛋白呼吸商,(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,,NPRQ,,氧化的糖,(%),氧化的脂肪,(%),氧热价,(kJ/L,）,,,0.707 0.00 100.00 19.62,,,0.71 1.10 98.90 19.64,,0.72 4.75 95.20 19.69,,具体步骤如下：,,①测定一定时间内的耗氧量和,CO,2,产生量，及尿氮排出量。

②推算出蛋白质氧化量及蛋白质食物的产热量③计算出非蛋白呼吸商，算出非蛋白食物的产热量④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耗氧量和和,CO,2,产生量的测定：,,①闭合式测定法：通常测定,6,分钟的耗氧量,,②开放式测定法：用气量计测出呼出气量,,并进行气体分析,,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,CO,2,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,故只须测得一定时间的耗氧量，即可算出该 时间的产热,,量第三节 影响能量代谢的因素,睡眠,,肌肉活动,,精神活动,,食物的特殊动力效应,,环境温度,,1.,睡眠,睡眠时骨骼肌的紧张性和交感神经系统活动下降，能量代谢率也降低熟睡时的代谢率比安静清醒时低,8,～,10%.,,2.,肌肉活动,劳动或运动时的能量代谢值,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3.,精神活动,,,脑的重量只占体重的,2.5%,，但安静状态下却有,15%,的循环血量进入脑循环系统，说明脑组织的代谢水平很高。

在安静时脑组织的耗氧量肌组织的,20,倍在精神处于紧张状态（烦恼、恐惧或情绪激动），由于随之而出现的肌紧张增强以及刺激代谢的激素（如甲状腺激素）释放增多等原因，产热量可以显著增加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,,,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 5.,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、寒颤，使代谢率升高环境温度高于,30℃,以上时，体内生化反应加速，代谢率也升高第四节 基础代谢,①清晨、清醒、静卧；,,②室温在,18,～,25℃,；,,③禁食,12 h,以上；,,④情绪安定；,,⑤体温正常,基础状态,,基础代谢（,basal metabolism,）,：基础状态下的能量代谢维持一些基本的生命活动,,基础代谢率,（,basal metabolic rate,，,BMR,,）,单位时间内的基础代谢为基础代谢率。

BMR,＝产热量,/,每小时,÷,体表面积单位是,kJ/ (h,·,m,2,),,表示法：,,①绝对值,: kcal,或,kJ╱(m,2,·h) ②,相对值：,<±15%,正常值,①,体表面积,(m,2,)=0.0061×,身高,(cm),＋,0.0128×,体重,(kg),－,0.1529,②,利用体表面积测算图,体表面积测算：,,我国人正常的基础代谢率平均值（,kJ / h /,,m,2,）,,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、垂体性肥胖等第二十三章 体温和体温调节,Body temperature and temperature regulation,,,,一、体温,(,temperature),,,表层体温（,shell temperature,）：机体表层部分的温度 主要包括皮肤、皮下组织、肌肉等部位的温度深部体温（,core temperature,）：机体核心部分的温度 。

主要指心、脑、肺、腹腔脏器的温度体温（,body temperature,）：是指机体核心部分的平均温度第一节 人的体温,,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℃,,鼓膜温度可代表下丘脑温度,,食管温度可代表右心房血液温度,体温的测量和正常值：,,,直肠温度,(rectal temperature,),：,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,,响易受下肢温度的影响36.9,～,37.9℃,,口腔温度,(oral temperature,),：,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,(,axillary,temperature,),：,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,～,l0min,36.0,～,37.4 ℃,,,,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,,,与局部血流量关系密切,,影响因素： 环境温度、精神紧张、发汗,MST=0.2 (T,小腿,+T,大腿,)+0.3 (T,胸,+T,上臂,),平均皮肤温度（,mean skin temperature, MST,）,,皮肤温度（,skin temperature,）,,：皮肤表面的温度,,平均体温（,mean body temperature,，,MBT,）,,,,MBT=α ·,Tcore,+ (1-,α)·MST,,α,：核心部分所占比例；,(1-α),：表层组织所占比例,,,二、人体体温的极限,,,T,＞,42℃,，可引起细胞的损害，特别是酶活性的改变，导致,,细胞功能减弱。

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 三、体温生理性波动,,1.,昼夜节律,,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,,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,,4.,体温随骨骼肌活动和精神活动的增强而升高,,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,,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5.,睡眠,,慢波睡眠时，发汗功能增强，代谢活动水平也降低，体温在慢波睡眠时较低6.,环境温度、进食等因素,,,,第二节 体热平衡,体热平衡（,body heat equipoise,） ：机体热含量的相对稳,,定状态 取决于机体产热和散热过程的平衡一、机体产热,(,heat production),几种组织器官在不同状态下的产热情况,,组织、器官 占体重,%,产热量,,安静状态 运动或劳动,,脑,2.5 16 3,,内脏,34 56 22,,骨骼肌,40 18 73,,其他,23.5 10 2,,第二节 体热平衡,体热平衡（,body heat equipoise,） ：机体热含量的相对稳,,定状态 。

取决于机体产热和散热过程的平衡产热方式,,,,,基础代谢活动,,骨骼肌运动,,食物特殊动力作用,,,,寒战产热和非寒战产热,一般环境温度下,寒冷环境下,,(1),基础代谢产热,安静状态下，,70,％左右的基础代谢产热量来自于内脏和脑等深部组织器官2),骨骼肌运动产热,骨骼肌是肌肉运动时主要的产热器官，其产热量可占机体总产热量的,90,％3),寒战产热,寒战：在受到寒冷刺激，伸肌群和屈肌群同时发生不随意的节律性收缩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,,(4),非寒战性产热,褐色脂肪组织产热作用最强通过粒体内膜上存在的解耦联蛋白 的作用，使氧化与,ATP,的生成脱偶联，使能量以热能的形式释放褐色脂肪,褐色脂肪组织分布于人类的腹股沟、腋窝、肩胛下区以及颈部大血管的周围等处内含丰富的线粒体人体的散热途径,呼吸道、粪、尿等,皮肤,15%,85%,二、机体散热,(heat loss),,机体内热量到达皮肤的途径,热传导,,皮肤血液循环,,,散热方式：辐射,(radiation),（,60%,）,,传导,(conduction),,,对流,(convection),,,蒸发（,evaporation,）：不感蒸发、发汗,当环境温度≥皮肤温时，蒸发是机体唯一有效的散热方式,,机体以热射线形式向周围放射能量,,(1),辐 射,影响因素：皮肤温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,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：风速,,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。

特点：,,持续不断进行,,不受人体生理性体温调节机制的控制,(4),发汗,(sweating),,发 汗,：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汗腺分类,:,大汗腺,(,apocrine,),、小汗腺,(,eccrine,),,,汗液成分：水（,99%,）、,NaCl,、乳酸、尿素,,汗腺活动的调节：,,神经支配：主要是交感胆碱能纤维；交感肾上腺素能纤维,,（手掌、足跖及前额等处 ）,,体液因素：,ACh,→,汗腺活动；甲状腺激素、肾上腺素等,,环境因素：劳动强度，环境温度，湿度、风速,,,发汗类型,,温热性发汗,(,thermal sweating,,),：与体温调节有关,,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：手足、额、四肢、躯干,,分泌能力：四肢、躯干最强,精神性发汗,(,mental sweating,),：,,精神紧张、激动→交感肾上腺素能纤维 →手掌、足底、前,,额汗腺分泌,,皮肤血流量的调节,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：相反自主性调节（,autonomic thermoregulation,）：,,在体温调节中枢的作用下，通过对产热和散热过程进行调节，从而维持体温的相对恒定行为性调节（,behavioral thermoregulation,）：,,机体有意识地通过改变行为活动而调节产热和散热的方式 第三节 体温调节,一、体温调节的基本方式,,,温度,测量系统,控制系统,效应系统,控制信号,测量值,体温,感受器,体温调节中枢,产热、行为,控制信号,测量值,,二、自主性体温调节,1.,温度感受器,(,thermoreceptor,),,,存在部位：,,①外周温度感受器：皮肤、黏膜、腹腔内脏等游离神经末梢 ②中枢温度感受器：脊髓、延髓、下丘脑、脑干网状结构,,热敏,N,元：局部脑温↑,→,放电频率↑,,冷敏,N,元,:,局部脑温,↓→,放电频率↑,,,,大鼠阴囊皮肤温度感受器在不同温度情况下的传入神经放电频率,,下丘脑温度敏感神经元在不同局部温度情况下的放电频率,,2.,体温调节中枢,thermotaxic,center,,,实验证明：体温调节基本中枢位于下丘脑的,PO/AH,,,,产热器官,(,骨骼肌、内脏等） 体温,,基本中枢在下丘脑,,,PO/AH,散热器官（汗腺、皮肤血管）,,,,,温度感受器,,反馈信息,,体温调节中枢的特点：,,,1.,温度信息多方输入,:,外周、中枢,,2.,中枢整合机构是分层次的,: PO/AH,是中心，延髓、脊髓也有一定整合,,3.,中枢整合指令传出通过：①躯体运动神经的活动 ；②交感神经的活动；③改变机体的代谢水平的激素分泌等,,,3.,体温调定点学说,(,set-point theory,),：,,,调定点,(,set-point),：热敏和冷敏神经元放电水平决定,,位于,PO/AH,,,正常情况下，调定点值设定约为,37℃,，偏离,0.1℃,,,时，引起 热、冷敏神经元放电改变,,例如：,,,>37℃→,热敏神经元放电↑→散热↑→体温不致过高,,产热↓,,,<37℃→,冷敏神经元放电↑→散热↓→体温不致过低,,产热↑,,,体温调定点学说,调定点,(,－,),体温调节中枢,产热过程,散热过程,温度感受器,体核温度,干扰,体温,,三、不同环境下机体的体温调节,温和环境： 通过调节皮肤血管口径，调节皮肤血流量，控制散热量。

热环境下：,①,交感神经紧张度↓→小动脉舒张→,A-V,吻合支开放 →皮肤血流量↑→散热↑,,,②,发汗→蒸发散热,,冷环境下：,①交感张力↑→小动脉收缩→动脉末梢血量减少,,②促进代谢的激素释放→增加非寒战产热,,③寒战产热,,在冷、热环境中，机体还有行为性体温调节,,体温调节反应,,？,,发热的机制,,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,,（一）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.,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.,给高热病人使用乙醇擦浴是（ ）,,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.,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,7.,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℃,～,25℃,,D.,深睡状态,,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,,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？,,,。