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1、生 理 学,PHYSIOLOGY,蔡文杰,第七章 能量代谢和体温,第一节 能量代谢一、食物的能量转化二、能量代谢的测定三、影响能量代谢的主要因素四、基础代谢第二节 体温及其调节一、体温二、机体的产热与散热三、体温调节,第一节 能量代谢,概念：物质代谢过程中所伴随着的能量的贮存、释放、转移和利用,能量代谢,一、食物的能量转化,ATP的合成与分解是体内能量转化和利用的关键环节ATP既是储能物质，又是直接的供能物质ATP ADP+Pi+能量 磷酸肌酸(CP)是ATP的贮存库CP+ADP ATP+C,几种主要营养物质的能量转化,糖-提供70以上的能量需求有氧氧化1葡萄糖(C6H12O6)+6O26CO
2、2+6H2O+38ATP 1mol葡萄糖产生 38mol ATP无氧酵解1葡萄糖 2乳酸+2H2O+2ATP1mol葡萄糖产生 2mol ATP,几种主要营养物质的能量转化,糖,血糖3.9 6.2 mmol/L,食物中糖 肝糖原 甘油、乳酸,氧化产能 合成糖原转变为脂肪等非糖物质,尿 糖,几种主要营养物质的能量转化,脂肪体内主要的储能形式可迅速分解供能蛋白质主要作为细胞的成分和生物活性物质（酶、激素等）在某些特殊情况下（如长期不进食）分解供能,肥胖,体重指数(BMI)=体重(kg)/身高(m2)中国体重指数诊断建议2024 正常范围24 BMI 27 超重27 肥胖,运动中能源物质的动员,运动
3、开始时机体首先利用ATP、CP葡萄糖发生糖酵解和有氧氧化持续运动，脂肪供能。运动30分钟左右时，供能效率达最大,二、能量代谢的测定,几个基本概念食物的热价食物的氧热价呼吸商,几个基本概念,食物的热价定义：1g食物氧化时所释放的热量。KJ/g生物热价物理热价糖的生物热价为17.15kJ脂肪的生物热价为 39.75kJ蛋白质的生物热价为17.15kJ蛋白质的生物热价物理热价,几个基本概念,食物的氧热价定义：某种营养物质氧化时，消耗1升O2所产生的热量。kJ/L意义：测一定时间的耗氧量，计算出能量代谢率（产热量）糖的氧热价为20.66kJ脂肪的氧热价为19.58kJ蛋白质的氧热价为18.93kJ,几
4、个基本概念,呼吸商定义：RQ=VCO2/VO2糖=1，脂肪=0.71,蛋白质=0.8，混合食物 0.85意义：估计某段时间内机体利用能量的主要来源非蛋白呼吸商（NPRQ）,能量代谢的测定原理和方法,能量守恒定律：机体所利用的化学能热能+外功,能量代谢率体表面积，单位：kJ/(m2h),直接测热法,被测者置于一特殊的检测环境，收集一定时间内发散的总热量，换算成能量代谢率研究肥胖和内分泌系统障碍,间接测热法,理论依据：定比定律（盖斯定律）C6H12O6+6O26CO2+6H2O+H测定耗氧量和二氧化碳产量计算产热量,具体步骤,测定耗O2量(X)、CO2产量(Y)、尿氮排出量(Z)计算蛋白质代谢：蛋
5、白质氧化量 Z6.25蛋白质产热量 Z6.2518（生物热价）蛋白质耗氧量 Z6.250.95蛋白质CO2产量 Z6.250.76,具体步骤,计算非蛋白质代谢：非蛋白耗氧量X-Z6.250.95非蛋白CO2产量 Y-Z6.250.76NPRQ(Y-Z6.250.76)/(X-Z6.250.95)(M)非蛋白氧热价：根据M，查表7-2，得到N非蛋白产热量(X-Z6.250.95)N总产热量蛋白质产热量非蛋白产热量,简化方法,测定耗O2量(X)根据混合呼吸商(0.82)查表7-2，其对应的氧热价20.19产热量=20.19 X误差 2%,耗氧量与CO2产量的测定方法,闭和式测定法平静状态下测定闭合
6、装置（代谢率测定器）中O2的减少量、钠石灰重量的增加量（CO2产量）,耗氧量与CO2产量的测定方法,开放式测定法（气体分析法）活动时采集呼出气，测定呼出气量(A)、呼出气中VO2%(X%)、VCO2%(Y%)与吸入气（空气）中VO2%(21%)和VCO2%(0.04%)容积百分比进行比较耗氧量A(21%-X%)CO2产量A(Y%-0.04%),影响能量代谢的主要因素,肌肉活动精神活动食物的特殊动力效应环境温度,肌肉活动,肌肉活动能量代谢机体耗氧量的增加肌肉活动的强度剧烈运动或劳动时，产热量 1020倍,精神活动,精神紧张（烦恼、恐惧或情绪激动）肌紧张代谢激素（如甲状腺激素）释放,产热量,食物的
7、特殊动力效应,概念：进食之后的一段时间内，虽然处于安静状态，所产生的热量却比未进食时有所增加。食物的这种刺激机体产生额外能量消耗的作用称为产生机制：消化系统在处理食物时做功的能量消耗（如肝脏处理蛋白质分解产物）iv 氨基酸，代谢率增加与口服相同肝脏切除，该效应消失,食物的特殊动力效应,蛋白质最为显著，可达30%；糖和脂肪分别为6%和4%，混合性食物为10%左右。在配餐时，应补充这部分额外的能量消耗只能用于维持体温,环境温度,2030最稳定（肌肉松弛）T 30 能量代谢率体内生化反应速度，发汗、呼吸和心血管活动,四、基础代谢,基础代谢和基础代谢率的概念基础状态：清晨、清醒、静卧（无肌肉活动和精神
8、紧张）、空腹（至少禁食12小时）、室温 2025 基础代谢：基础状态下的能量代谢基础代谢率(BMR)：基础状态下单位时间内以及单位体表面积的能量代谢。单位：KJ(m2h)BMR不是最低的（熟睡时更低）！,体表面积的计算,公式计算法0.0061身高0.0128体重0.1529体表面积测算图,基础代谢率的测定,简略法测定耗O2量(X)、体表面积（B）基础代谢率20.19 X B,测定基础代谢率的临床意义,（实测值 正常平均值）正常平均值100生理变动：相差1015之内性别差异：女男年龄差异：年龄基础代谢率,病理状态,相差 20%甲状腺功能低下，亢进肾上腺皮质功能不全发热时，体温每升高1，BMR将升
9、高13%左右,病例分析,某女性，20岁，体表面积为1.5m2，在基础状态下测得1h的耗氧量为18L。试问该受试者基础代谢率是否正常？如果不正常，可能提示有什么疾病？（1）用简化法计算：1小时的产热量20.1918363.42kJ 基础代谢率363.421.5242.28kJ/(m2h)查表7-4，正常值为146.5kJ/(m2h)(242.28146.5)146.5100%65.38%20（2）提示甲亢,第二节 体温及其调节,表层体温和深部体温一般所说的体温是指机体深部的平均温度表层温度：机体外壳(皮肤、皮下组织和肌肉等)的温度。不稳定，各部位之间的差异较大深部温度：机体核心(心、肺、脑和腹腔
10、内脏等)的温度。比表层温度高，相对稳定，各部位间有差异（代谢水平不同，肝脏最高），但较小循环血液在体内传递热量，使机体深部器官的温度趋于一致,体温,常用直肠、口腔和腋窝温度来代表体温。正常值：直肠温度口腔温度(36.737.7?)腋窝温度,正常：36.2 37.2 低热：37.3 38.0 中热：38 39 高热：39 41 超高热：41,口腔温度的临床诊断,体温的正常变动,昼夜变化清晨26时最低，午后16时最高受控于下丘脑视交叉上核的生物钟,体温的正常变动,性别的影响女 男 0.3女性：月周期节律，排卵后体温升高（孕激素分泌）,体温的正常变动,年龄的影响新生儿体温调节很不完善，易受环境温度变
11、化影响老年人BMR低，体温偏低，调节能力差其他因素的影响肌肉活动代谢增强、产热量增加体温情绪激动、精神紧张、进食等体温麻醉药抑制体温调节中枢或影响温度感受器的传入；扩张皮肤血管，增加散热体温,皮肤温度和平均体温,体表各部位的皮肤温度差别较大，与局部血流量有密切的关系影响皮肤血管舒缩的因素（如环境温度变化或精神紧张等）都能改变皮肤的温度平均皮肤温度 Tmst平均体温 TmbtTmbt=Tcore+(1-)Tmst随环境温度变化而变化,机体的产热,主要产热器官肝脏和骨骼肌安静时，肝脏产热量最大运动时，骨骼肌的产热量明显增加,机体的产热,产热形式战栗产热骨骼肌不随意的节律性收缩（屈肌和伸肌同时收缩）
12、，不做外功，产热量很高。通常先出现寒冷性肌紧张非战栗产热（代谢产热）褐色脂肪组织的产热量最大（约占非战栗产热总量的70%）,产热活动的调节,体液调节:甲状腺激素：寒冷环境，甲状腺激素分泌代谢率20%30%（作用缓慢而持久）肾上腺素、去甲肾上腺素和生长激素：产热迅速增加、持续时间短,产热活动的调节,神经调节,寒冷刺激,交感神经兴奋,肾上腺髓质活动,Adr和NE等激素释放,甲状腺激素分泌,下丘脑释放TRH,腺垂体释放TSH,产热,散热过程,主要散热部位是皮肤呼吸、排尿和排便也可散发小部分热量散热的几种方式辐射散热传导散热对流散热蒸发散热,辐射散热,发射红外线的形式将体热传给外界21时，约60%的热
13、量通过辐射发散皮肤与周围环境的温差、有效散热面积辐射散热量四肢表面积较大，在辐射散热中起重要作用肤色影响对日光辐射中可见光和紫外线的反射及吸收白皮肤：反射3045黑皮肤：反射19%,传导散热,热量直接传给与机体接触的温度较低物体深部热量传导到体表，再由皮肤传给接触的物体（如衣物等）水的导热性能好，冰帽、冰袋冬季高湿度，寒冷感觉,对流散热,通过气体进行热量交换人体周围围绕着一薄层同皮肤接触的空气，热量传给这一层空气，由对流将体热发散到空间风速越快，通过对流散失的热量越多风冷效应,蒸发散热,通过体表水分的蒸发而散失体热不感蒸发：1000ml/d皮肤的水分蒸发又称不显汗与汗腺的活动无关肌肉活动或发热
14、状态，不显汗 发汗汗腺主动分泌汗液安静状态下，30左右开始发汗劳动或运动时，20以下也可出现发汗环境温度、湿度发汗速度,汗液,低渗：99%水，1NaCl汗腺细胞主动分泌，Na+和Cl-在醛固酮的作用下被重吸收大量出汗易造成高渗性脱水,汗腺与汗腺活动的调节,发汗是反射性活动，下丘脑发汗中枢汗腺主要接受交感胆碱能纤维支配温热性发汗温热刺激（环境温度升高）引起全身小汗腺分泌汗液散热功能，参与体温调节精神性发汗精神紧张、情绪激动（交感兴奋）手掌、足跖和前额等部位适当湿润，增加摩擦力导致动作更为精细防御反应,循环系统在散热中的作用,散热量,炎热环境,寒冷时末梢血管扩张,局部防御性反应，防冻伤,皮肤温度,
15、时间 min,10,20,30,0,10,20,80,三、体温调节,自主神经性体温调节体温自身调节系统完成下丘脑体温调节中枢控制产热器官以及散热机构的活动，使体温维持相对稳定,三、体温调节,行为性体温调节机体在不同环境中采取的姿势和发生的行为，人增减衣着有意识的或下意识的，对自主神经性体温调节反应的补充,代谢性产热：基础代谢、体力活动食物特殊动力效应内分泌激素反射性产热、保温：寒战皮肤血管收缩行为性产热、保温：增加衣着饮食获得热量,产热,物理性散热：辐射、传导与对流不感蒸发反射性散热：发汗皮肤血管舒张行为性散热：减少衣着开冷气、吃冷饮,散热,37,温度感受器,外周温度感受器存在于皮肤、粘膜和内
16、脏中的游离神经末梢冷感受器：温度（+）皮肤温度30，28max热感受器：温度（+）皮肤温度35，43max对温度变化速率更为敏感,温度感受器,中枢温度感受器存在于CNS内的对温度变化敏感的神经元热敏神经元：温度 放电频率 冷敏神经元：温度 放电频率 局部温度变动0.1，神经元放电频率即发生变化，而且不出现适应现象能直接对致热原以及多种肽类物质发生反应,体温调节中枢,调节体温的重要中枢位于下丘脑视前区-下丘脑前部（PO/AH）：体温调节的中枢整合,体温调定点学说,调定点正常37细菌感染所致的发热：致热原 热敏神经元阈值 冷敏神经元阈值,调定点上移（重调定）,本章重点,影响能量代谢的因素基础代谢产热散热,
