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1、生 理 学（第7版）第七章 能量代谢与体温Chapter 7Energy and temperature,第一节 能量代谢,能量代谢：指体内伴随物质代谢过程而发生的能量释放、转移、贮存和利用的过程。分解代谢：能量释放的过程 合成代谢：吸收能量的过程,一、机体能量的来源与利用,（一）能量的来源,1、ATP的生成与作用：ATP是体内的直接供能物质,一、机体能量的来源与利用,（一）能量的来源,1、ATP的生成与作用：ATP是体内的直接供能物质,ATP是体内能量转化和利用的关键物质。既是体内能量的直接提供者，又是重要的储能物质。磷酸肌酸（CP)含有高能磷酸键，是体内ATP的储存库，主要存在于肌肉和脑组
2、织中。CP和ATP间可进行能量转给。,2、三大营养物质的能量转化,（1）糖：主要的能源物质，提供50%70%人体所需能量。,有氧氧化：氧充分，葡萄糖完全氧化释放能量（1mol G=30 或 32mol ATP)脑组织消耗能量的主要来源。无氧酵解：氧不足，葡萄糖释放的能量少(1mol G=2mol ATP)剧烈运动、成熟红细胞靠此供能。,一、机体能量的来源与利用,（3）蛋白质：构成机体组织的建筑原料，在体内糖、脂肪耗竭时分解供能维持必需的生理功能活动,供能是其次要功能。,（2）脂肪：贮存和供给能量。每克脂肪释放的能量约为糖有氧氧化时的2倍。,（1）糖：主要的能源物质。,2、三大营养物质的能量转化
3、,一、机体能量的来源与利用,（二）能量的利用,体重指数：以身高（m）的平方除体重（kg）所得之商，主要反映全身性超重和肥胖。,（三）能量平衡,指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。,在我国，体重指数24为超重线，28为肥胖界限。,瘦素：leptin増食因子：orexin,1、热价（trermal eqivalent）1克食物在体内完全氧化或在体外燃烧所释放的能量。物理热价食物在体外燃烧时所释放的热量。生物热价食物在生物氧化时所释放的热量。,物理热价（KJ/g）生物热价（KJ/g）糖 17 17 脂肪 39.8 39.8 蛋白质 23.5 18,二、能量代谢测定的几个概念,2、食物的氧热价（t
4、hermal equivalent of oxygen）某种营养物质氧化时，消耗一升氧所产生的热量称为该物质的氧热价。,3、呼吸商（respiratory quotient，RQ）一定时间内机体的CO2 产量和耗氧量的比值。RQ 产生的CO2mol数/消耗的O2mol数 产生的CO2ml数/消耗的O2ml数（相同温度和气压条件下）根据RQ的大小推测能量的主要来源 糖:1.00 脂肪:0.71 蛋白质:0.80 混合食物:0.85,二、能量代谢测定的几个概念,1、热价（trermal eqivalent）,2、食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen）,3、呼吸商（
5、respiratory quotient，RQ）一定时间内机体的CO2 产量和耗氧量的比值。,4、非蛋白呼吸商（non-respiratory quotient，NPRQ）：根据糖和脂肪按不同比例混合氧化时所产生的CO2量和消耗的O2量计算的呼吸商。,二、能量代谢的测定方法,1、直接测热法：测定整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。因设备复杂，操作繁琐，故极少应用。2、间接测热法：定比定律能量守恒定律 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+H3、双标记水法,原理：根据能量守恒定律 食物中的化学能热能所作功 能量代谢=热能+外功,二、能量代谢的测定方法,（二）间接测热法：定比定律：同
6、一化学反应无论中间过程和条件差异多大，释放的能量是一定的。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。,（三）临床上应用的简化测定法,通常将蛋白质的消耗量忽略不计，只测定单位时间内的耗O2量和CO2产量，计算呼吸商，按非蛋白呼吸商查表，得到对应氧热价，即可计算总产热量。,二、能量代谢的测定方法,另一更简便方法是将非蛋白呼吸商定为0.82，氧热价为20.20 kJ，只需测定单位时间内的耗氧量，便可按下式计算机体的产热量：产热20.20耗氧量（KJ）,气体分析法 耗O2量 CO2产量 RQ(不考虑蛋白代谢）NPRQ（查表）氧热价 耗O2量 产热量
7、,二、能量代谢的测简略方法,肺量计 混合膳食 NPRQ=0.82耗氧量(6分钟）氧热价为20.20KJ 产热量,简略法,三、影响能量代谢的主要因素,1、肌肉活动 2、精神活动 3、食物的特殊动力作用 4、环境温度,（一）肌肉活动 肌肉活动对能量代谢的影响最为显著。机体任何轻微的活动都可提高代谢率。剧烈运动时其耗氧量可增加1020倍。,三、影响能量代谢的主要因素,劳动强度：单位时间内 机体的产热量。,（二）精神活动 3.5ml/min/100g脑组织 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%。当精神活动处于紧张状态时，产热量可显著增加。这可能是由于无意识的肌紧张以及某
8、些内分泌激素（甲状腺素等）释放增加引起。,三、影响能量代谢的主要因素,（三）食物的特殊动力作用 从进食后一小时左右开始，延续到78小时左右，食物能使机体产生“额外”热量的现象，称为食物的特殊动力作用。蛋白质“额外”增加的热量约30左右，糖或脂肪则可“额外”增加46的热量，混合性食物为10。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。,三、影响能量代谢的主要因素,（四）环境温度 安静时2030oC的环境中能量代谢最稳定，低于20 oC或高于30 oC时都可使能量代谢增加。2030oC:最稳定 30 oC:新陈代谢加快,三、影响能量代谢的主要因素,四、基础代谢,基础代
9、谢（basal metabolism）：是指基础状态下的能量代谢。基础代谢率（basal metabolic rate，BMR）：是指在基础状态下，单位时间内的能量代谢。基础状态：指人体处在清醒而又非常安静、不受肌肉活动、环境温度、食物及精神紧张等因素的影响时的状态。,基础状态的条件如下：清晨空腹，即禁食1214h，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。平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响。清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响。室温20-25，排除环境温度的影响。,简略法测定和计算BMR,呼吸商=0.82,氧热价=20.20kJ/L,耗氧量和体表面积,测定基础代谢率
10、的意义 临床测定BMR可帮助诊断某些代谢性疾病：甲亢时，BMR比正常值高2580。甲减时，BMR比正常值低2040。糖尿病、红细胞增多症、白血病、发热BMR升高。体温每升高1C，BMR升高约13。肾病综合征、脑垂体性肥胖、病理性饥饿BMR降低。,正常的体温是人体进行新陈代谢和生命活动的必要条件。体温 酶活性 细胞代谢低于34 意识丧失低于25 心跳、呼吸停止体温 酶变性 细胞损害高于41 神经系统功能障碍高于43 生命危险,第二节 体温及其调节,第二节 体温及其调节,（一）表层（体表）体温和深部（体核）体温人体外周组织（皮肤、皮下组织和肌肉等）的温度称为表层温度（shell temperatu
11、re）。机体深部（心、肺、脑和腹腔内脏等）的温度称为深部温度（core temperature）。,一、体温,腋 温 36.0-37.4 最稳定 口腔温 36.7-37.7 喘气、饮水影响 直肠温 36.9-37.9 出汗、测量姿势 鼓膜、食道反映脑组织和机体深部温度 可信度：直肠温口腔温腋窝温 临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意无汗、夹紧体温计和测量时间（约需10min）。,体温（body temperature）:指机体深部的 平均温度。,1、昼夜周期：清晨26时体温最低，午后16时最高，周期幅度一般不超过1，体温的这种周期性波动称为昼夜节律或日节律（circadian rhythm)。
12、与地球的自转周期相吻合。生物节律：下丘脑视交叉上核,（二）体温的正常变动,2、性别：女性基础体温比男性体温高0.3。女性体温还随月经周期而变动。月经期至排卵这段时间体温较低，排卵日体温最低，排卵后体温回升至月经前水平。孕激素及其代谢产物可能是引起体温波动的主要因素。,（二）体温的正常变动,3、年龄：儿童体温较高，老年人体温较低。新生儿（特别是早产儿）因体温调节机制发育不完善，调节能力差，体温易受环境温度影响。新生儿体温成年人老年人,（二）体温的正常变动,4、肌肉活动：肌肉剧烈活动时，体温可升12C，此外，情绪激动、精神紧张、环 境温度变化以及进食等均可影响体温。全身麻醉时，会因抑制体温调节中枢
13、和扩张血管的作用及骨骼肌松弛，使体温降低。,（二）体温的正常变动,（三）表层温度,皮肤温度：环境温度23时测定：足部27，手30，躯干32，额部33-34。四肢末梢皮肤温度最低，躯干、头部皮肤温度偏高。,皮肤温度与局部血流量有密切关系,二、体热平衡（机体产热与散热）,二、体热平衡（机体产热与散热）,（一）产热过程1、主要的产热器官以及影响产热的因素：安静状态：主要产热器官 肝脏 运动或劳动:主要产热器官 肌肉 影响产热的主要因素:基础代谢率，肌肉的收缩活动，内分泌激素等。,二、体热平衡（机体产热与散热）,二、体热平衡（机体产热与散热）,1、主要的产热器官以及影响产热的因素：,2、机体的产热形式
14、寒战产热：骨骼肌不随意的节律性收缩。屈肌和伸肌同时收缩，不做 功，9-11次/分,但产热量很高。常有战栗前肌紧张。非寒战产热（代谢产热）：以褐色脂肪组 织（含丰富的线粒体，分布于腹 股沟、腋窝等处）的产热量最大。对新生儿意义尤大。,二、体热平衡（机体产热与散热）,二、体热平衡（机体产热与散热）,3、产热活动的调节 体液调节：甲状腺素，作用缓慢，持续时间长。机体暴露于寒冷环境中数周，甲状腺活动增强。肾上腺素和去甲肾上腺素、生长激素，作用快，持续短。神经调节：寒冷刺激兴奋机体交感神经系统，导致肾上腺素和去甲肾上腺素释放增多，产热增加；寒冷刺激兴奋下丘脑 TRH TSH,3、产热活动的调节 体液调节
15、：甲状腺素，作用缓慢，持续时间长。机体暴露于寒冷环境中数周，甲状腺活动增强。肾上腺素和去甲肾上腺素、生长激素，作用快，持续短。神经调节：寒冷刺激兴奋机体交感神经系统，导致肾上腺素和去甲肾上腺素释放增多，产热增加；寒冷刺激兴奋下丘脑 TRH TSH,1、散热部位：,主：皮肤,面积大与外界接触血流丰富有汗腺,次：呼出气、尿、粪,（二）散热过程,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,皮肤与环境的温度差,2、机体的散热方式：,（二）散热过程,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。散热量与物体的导热性有关。物理降温
16、,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，受风速影响。,2、机体的散热方式：,辐射、传导和对流散热,方式 原 理 影响因素 应 用 辐射 热射线 肤气温差、效面积 空调 传导 直接传递 肤物温差、导热度 冰袋降温 对流 直接传递 肤气温差、风速 电扇降温,1）不感蒸发（insensible perspiration、不显汗）指体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未聚成明显水滴前而被汽化的散热形式。不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约1000ml/日。临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。,（4）当气温体温时，蒸发是唯一的散热途径,2、机体
17、的散热方式：,2）发汗（sweating）：（可感蒸发）指通过汗腺的主动分泌，汗液在皮肤表面形成明显的汗滴而蒸发。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，气温达25便可发汗；机体活动时，由于产热量，虽然环境温度低于20亦可发汗。炎热的气候，短时间内发汗量可达1.5L/h。,（4）当气温体温时，蒸发是唯一的散热途径,2、机体的散热方式：,汗液：,水分：99,汗液流经汗腺排出管的起始部时，有一部分NaCl可被重吸收，从而使最终排出的汗液成为低渗。机体大量出汗可造成高渗性脱水，要补充大量的水份和适量的NaCl。,固体：,大部分为NaCl,其余为KCl、尿素、
18、乳酸等,无葡萄糖和蛋白质,温热性发汗：在温热环境下引起全身各 部位的小汗腺分泌汗液。生理意义散热 发汗的多少受环境温度，劳动强度、空气湿度、风速和汗腺数目及功能状态的影响。,精神紧张或情绪激动而引 起的发汗，主要见于掌心、脚底和腋窝，其散热作用不大。,精神性发汗：,发汗的调节,3、循环系统的调节反应,热环境下：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 冷环境下：相反变化,三、体温调节,自主性体温调节 行为性体温调节,维持产热和散热的平衡,在下丘脑体温调节中枢的控制下，通过增减皮肤血流量、发汗、寒战等生理反应，经常维持产热和散热过程的动态平衡。体温调节的基础。行为性体温调节：机体
19、（包括变温动物）在不同的温度环境的姿势和行为。体温调节的补充，并使人具有预见性。,三、体温调节：,维持产热和散热的平衡,自主性体温调节：,行为性体温调节：,(一)温度感受器 1、外周温度感受器 分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。类型：温觉感受器和冷觉感受器。作用：温度感受器传入冲动到达中枢后，除 产生温觉之外，还能引起体温调节反应。,三、体温调节,2、中枢温度感受器 存在部位：主要在下丘脑的PO/AH区。也存于在脊髓、延髓、脑干网状结构之中。PO/AH区的温度敏感神经元接受皮肤和其他部位的温度敏感神经元的温度信息，温度敏感神经元也感受所在部位的温度信息。温度敏感神经元的活动也受致热原、单
20、胺类物质以及各种多肽的影响。,三、体温调节,分类：热敏神经元和冷敏神经元血温热敏神经元冲动发放频率血温冷敏神经元冲动发放频率 分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处局部脑温变动0.1加温PO/AH PO/AH的热敏N元+散热反应产热反应冷却PO/AH PO/AH的冷敏N元+散热反应产热反应说明：PO/AH中的某些温敏N元能感受局部脑温的变化。,三、体温调节,2、中枢温度感受器,下丘脑是调节体温的基本中枢。下丘脑前部的热敏神经元和冷敏神经元既能感受其所在部位的温度变化，又能对传入的温度信息进行整合。视前区下丘脑前部在体温调节中起着调定点（set-point）的作用。调定点：PO/AH区中的起到恒温
21、器设定值作用的结构或功能。,（二）体温调节中枢,（二）体温调节中枢,调定点学说：认为视前区下丘脑前部（PO/AH）有一调定点，若体温偏离调定点，则反馈系统可将偏差信息传到控制系统。经过整合，调整产热和散热过程，从而维持体温相对恒定。,调定点学说：,体温调节自动控制示意图,调定点学说,细菌、真菌、病毒 外源性致热原 巨噬细胞 内源性致热原 PO/AH Tset 热敏神经元+泠敏神经元+散热 产热 T,致热原被清除 Tset,皮肤血管收缩,寒战,扩张、大汗,在高体温水平保持 产热和散热的平衡,调定点学说,直接测热法：测定整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。因设备复杂，操作繁琐，故极少应用。,中枢温度感受器,
