生理学教学课件：第七章 能量代谢与体温

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1、第七章第七章 能量代谢与体温能量代谢与体温第一节第一节 能能 量量 代代 谢谢第二节第二节 体体 温温很少很少( (长期饥饿或极度消耗时，才成为长期饥饿或极度消耗时，才成为主要能量来源主要能量来源) )。第一节第一节 能量代谢能量代谢能量代谢能量代谢: :指体内物质代谢过程中所伴随的能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。量释放、转移、贮存和利用。一、一、机体能量的来源与去路机体能量的来源与去路 ( (一一) )能量来源能量来源1.1.糖糖: :2.2.脂肪：脂肪：3.3.蛋白质：蛋白质：主要主要(70(70以上以上) ) 脑组织所需能量则完全来脑组织所需能量则完全来源于糖的

2、有氧氧化。源于糖的有氧氧化。次之次之(30(30) )( (二二) )能量去路能量去路 能 源 物 质能 源 物 质释放的能量有释放的能量有50%50%转化为热能，转化为热能，其余以自由能其余以自由能形式贮存于形式贮存于ATPATP中。中。 机体的能量代谢也遵循机体的能量代谢也遵循“能量守恒定律能量守恒定律” 因此，测定机体在单位时间内发散的总热量因此，测定机体在单位时间内发散的总热量或所消耗的食物量，可测算出整个机体在单位时或所消耗的食物量，可测算出整个机体在单位时间内能量代谢的量，即能量代谢率。间内能量代谢的量，即能量代谢率。 二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定( (一一) )能量代谢测

3、定的基本原理能量代谢测定的基本原理( (二二) )能量代谢的测定方法能量代谢的测定方法1.1.直接测热法直接测热法 2.2.间接测热法间接测热法： 间接测热法原理间接测热法原理：是利用是利用“定比定律定比定律” ，测，测算出一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少，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。再计算出它们所释放出的热量。 为此，必须先了解与其相关的几个概念：为此，必须先了解与其相关的几个概念：食物食物的热价、氧热价和呼吸商的热价、氧热价和呼吸商。 食物的热价食物的热价: :1 1食物在氧化时所释放出食物在氧化时所释放出来的热量，称为食物的热价。来的

4、热量，称为食物的热价。 食物的氧热价：食物的氧热价：某种食物氧化时某种食物氧化时, ,每消耗每消耗1L1L氧所产生的热量称为该种食物的氧热价。氧所产生的热量称为该种食物的氧热价。 呼吸商呼吸商(RQ)(RQ)：指一定时间内，机体的指一定时间内，机体的COCO2 2产生量与耗产生量与耗O O2 2量的比值。量的比值。RQRQCOCO2 2产生产生量量/ /耗耗O O2 2量量 由于各种食物在体内氧化时的耗由于各种食物在体内氧化时的耗O O2 2量量、COCO2 2产生产生量的不同，故各种食物的氧热价不同。根据量的不同，故各种食物的氧热价不同。根据RQRQ可估可估计某一段时间内机体氧化各种食物的比

5、例：计某一段时间内机体氧化各种食物的比例：三种营养物质氧化的几种数据三种营养物质氧化的几种数据 物物 质耗氧量质耗氧量 产产COCO2 2量量 物理热价物理热价 生理热价生理热价 氧热价氧热价 呼吸商呼吸商(L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/g) (R Q)(L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/g) (R Q) 糖糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.000.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂脂 肪肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.711.98 1.43 39.8 39.8 19.

6、7 0.71 蛋白质蛋白质 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.850.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.85 RQRQ1.0 1.0 氧化糖；氧化糖； RQRQ0.70 0.70 氧化脂肪氧化脂肪 RQRQ0.820.82一般饮食；一般饮食；RQRQ0.800.80或或1.01.0长期饥饿长期饥饿 非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商(NPRQ):(NPRQ):指一定时间内指一定时间内，机体机体氧化非蛋白食物时的氧化非蛋白食物时的COCO2 2产生量与耗产生量与耗O O2 2量的比值。量的比值。 整体产生整体产生COCO2 2总量分解蛋白产生总量分解蛋白产生COCO2

7、2量量 NPRQ NPRQ 整体耗整体耗O O2 2总量分解蛋白耗总量分解蛋白耗O O2 2量量 分解蛋白产生分解蛋白产生COCO2 2量量= = NPNP6.256.250.76(L)0.76(L) 分解蛋白耗分解蛋白耗O2O2量量= NP= NP6.256.250.94(L)0.94(L)6.25=6.25=每产生每产生1g1g尿氮尿氮(NP)(NP)需氧化蛋白需氧化蛋白6.25g6.25g0.76(L)=0.76(L)=每氧化每氧化1g1g蛋白的产生蛋白的产生CO2CO2量量0.94(L)=0.94(L)=每氧化每氧化1g1g蛋白的耗蛋白的耗O2O2量量非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商(NPRQ

8、)(NPRQ)及氧热价见及氧热价见: :表表7-27-2 间接测热法步骤间接测热法步骤： 测定测定COCO2 2产生量和耗产生量和耗O O2 2量量 测定尿氮量测定尿氮量 计算出计算出NPRQNPRQ： 查出非蛋白食物氧热价查出非蛋白食物氧热价 计算出非蛋白食物的产热量计算出非蛋白食物的产热量 能量代谢计算：能量代谢计算： 简易法简易法： 将混合膳食的将混合膳食的RQRQ定为定为0.820.82； 测定测定6min6min的耗的耗O O2 2量；量； 能量代谢计算：能量代谢计算：= = 耗耗O O2 2量量氧热价。氧热价。三、影响能量代谢的因素三、影响能量代谢的因素( (一一) )肌肉活动肌肉

9、活动 肌肉活动对能量代肌肉活动对能量代谢的影响最大。谢的影响最大。 表表7-3 7-3 机体不同状态时机体不同状态时 的能量代谢率的能量代谢率 状态状态 产热量产热量(KJ/m(KJ/m2 2.min) .min) 躺卧躺卧 2.732.73开会开会 3.403.40擦窗子擦窗子 8.308.30洗衣洗衣 9.899.89扫地扫地 11.3711.37打排球打排球 17.0517.05打篮球打篮球 24.2224.22踢足球踢足球 24.9824.98持重机枪跃进持重机枪跃进 42.3942.39人在平静地思考问题时，能量代谢受到的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

10、过影响不大，其产热量一般不超过4%4%。 但精神处于紧张状态但精神处于紧张状态( (烦躁、恐惧、情绪激烦躁、恐惧、情绪激动等动等) )时，由于会导致无意识的肌肉紧张性增强、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。等原因，产热量可显著增加。( (二二) )精神活动精神活动( (三三) )食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应人进食后一段时间内人进食后一段时间内( (从进食后从进食后1h1h开始开始, ,持续持续7 78h),8h),即使同样处于安静状态即使同样处于安静状态, ,但产热量却比进

11、食但产热量却比进食前有所增加，食物能使机体产生前有所增加，食物能使机体产生“额外额外” 热量的现热量的现象称为象称为食物的特殊动力效应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蛋白质时产热量增加3030，混合性食物增加，混合性食物增加1010，糖和脂肪增加糖和脂肪增加4 46 6。 其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝脏处理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蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。( (四四) )环境温度环境温度 1.1.人体安静时的能量代谢人体安静时的能量代谢, ,在在

12、20203030的环境中较的环境中较为稳定。为稳定。 2.2.环境温度超过环境温度超过3030，能量代谢率增加。，能量代谢率增加。 3.3.当环境温度低于当环境温度低于2020时，随着温度的不断下降，时，随着温度的不断下降，机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，同时增加能量机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，同时增加能量代谢率。代谢率。 四、基础代谢四、基础代谢( (一一) ) 概念概念 1.1.基础代谢：机体在基础代谢：机体在基础状态基础状态下的能量代谢称为基下的能量代谢称为基础代谢。础代谢。 基础状态的条件如下基础状态的条件如下： 清晨空腹，即禁食清晨空腹，即禁食121214h14h，前一天应清淡、

13、不，前一天应清淡、不要太饱的饮食，要太饱的饮食，以排除食物特殊动力效应的影响以排除食物特殊动力效应的影响。 平卧，全身肌肉放松，平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影尽力排除肌肉活动的影响响。 清醒且情绪安闲，清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响以排除精神紧张的影响。 室温室温18-2518-25，排除环境温度的影响排除环境温度的影响。 2.2.基础代谢率基础代谢率(BMR)(BMR)：单位时间内的基础代谢。：单位时间内的基础代谢。 ( (二二)BMR)BMR的测定和正常值的测定和正常值 1.BMR1.BMR的测定的测定:(:(通常采用简易法通常采用简易法) ) 2.BMR2.BMR正常值：

14、正常值：101015152020可能是病态可能是病态甲亢：甲亢：+25+25+80%+80%；甲减：；甲减：-20%-20%-40%-40%发烧：体温每升高发烧：体温每升高11，BMRBMR升高升高13%.13%.第二节第二节 体温体温意义：意义：体温的相对恒定是体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活机体新陈代谢和一切生命活动正常进行的必需条件。动正常进行的必需条件。T T 2222心跳停止；心跳停止；T T 4343酶变性而死亡酶变性而死亡; ;T = 27T = 27低温麻醉。低温麻醉。概念概念：指身体深部的平指身体深部的平均温度，即体核温度均温度，即体核温度。一、人体正常体温及生理变动

15、一、人体正常体温及生理变动（一）（一）正常体温正常体温 1.1.肛温：正常为肛温：正常为36.936.937.937.9。 2.2.口温：约比直肠低口温：约比直肠低0.2,0.2,为为36.736.737.237.2。 3.3.腋温：约比口腔低腋温：约比口腔低0.3,0.3,为为36.736.737.237.2。 临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意夹临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意夹紧体温计和测量时间（约需紧体温计和测量时间（约需10min10min）。）。（二）体温的生理变动（二）体温的生理变动 1.1.昼夜节律变化昼夜节律变化 人的体温在一昼夜中呈现周期性波动，称为体人的体温在一昼夜

16、中呈现周期性波动，称为体温的昼夜节律。温的昼夜节律。 2.2.性别差异性别差异 成年女子体温平均比男子高成年女子体温平均比男子高0.30.3。 女子体温随月经周期而产生周期性变动。排女子体温随月经周期而产生周期性变动。排卵日最低（约卵日最低（约11）。）。图 3.3.年龄差异年龄差异 新生儿体温成年人老年人。新生儿体温成年人老年人。 4.4.其他其他 肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加，肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加， 情绪激动、精神紧张、进食等情况，都会影响情绪激动、精神紧张、进食等情况，都会影响体温。体温。 全身麻醉时，会因抑制体温调节中枢和扩张血全身麻醉时，会因抑制体温调节中

17、枢和扩张血管的作用及骨骼肌松弛，使体温降低管的作用及骨骼肌松弛，使体温降低二、机体的产热和散热二、机体的产热和散热 ( (一一) )产产热热 1.1.主要产热器官主要产热器官： 安静状态，主要产热器官是内脏（尤其肝脏，安静状态，主要产热器官是内脏（尤其肝脏，其次是脑）。其次是脑）。 活动状态活动状态, ,主要产热器官是骨骼肌。主要产热器官是骨骼肌。 2.产热形式产热形式 战栗产热战栗产热：骨骼肌不随意的节律性收缩：骨骼肌不随意的节律性收缩 非战栗产热非战栗产热：又称代谢产热，机体所有：又称代谢产热，机体所有 的组织器官都能进行代谢产热。的组织器官都能进行代谢产热。 机体在寒冷环境几周后机体在寒

18、冷环境几周后甲状腺甲状腺T3、T4 代谢率代谢率( (增加增加4 45 5倍倍) ) 产热量产热量特点特点： 作用缓慢，作用缓慢， 维持时间长。维持时间长。寒冷刺激时寒冷刺激时交感交感-肾上腺髓质肾上腺髓质 NE、E产热量产热量特点特点： 作用迅速作用迅速， 维持时间短维持时间短。3.产热活动的调节产热活动的调节 ( (二二) )散热散热1.1.散热部位散热部位：主：皮肤主：皮肤面积大面积大与外界接触与外界接触血流丰富血流丰富有汗腺有汗腺次：次：肺、尿、粪肺、尿、粪 2. 2.散热方式散热方式： 机体散热方式有以下几种机体散热方式有以下几种: :辐射散热辐射散热： 指体热以指体热以热射线热射线

19、形式传给温度较低的周形式传给温度较低的周围环境中的散热方式。围环境中的散热方式。 辐射散热量的多少取决于辐射散热量的多少取决于机体的有效辐射面积机体的有效辐射面积皮肤与环境的温度差皮肤与环境的温度差传导散热传导散热： 指体热直接传给与机体相接触的低温物指体热直接传给与机体相接触的低温物体的散热方式。体的散热方式。 水的导热性好，因此临床上常利用冷水袋水的导热性好，因此临床上常利用冷水袋或冰袋为高热患者降温。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脂肪的导热性差，因而肥胖者炎热的天气易出汗。易出汗。 与皮肤接触物体的温差与皮肤接触物体的温差与皮肤接触面积的大与皮肤接触面积的大

20、小小与皮肤接触物体的导热性与皮肤接触物体的导热性传导散热量传导散热量取决于取决于 对流散热对流散热： 指体热凭借空气流动交换热量的散热方式。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。对流散热是传导散热的一种特殊形式。 对流散热量主要取决于对流散热量主要取决于气温气温风速风速蒸发散热：蒸发散热：（分不感蒸发和可感蒸发（分不感蒸发和可感蒸发） 指体液的水分在皮肤和粘膜表面由液态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。转化为气态，同时带走大量热量的散热方式。 不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约

21、1000ml/1000ml/日。日。 临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。失的体液量。当气温当气温体温时，蒸发是唯一的散热途径体温时，蒸发是唯一的散热途径不感蒸发不感蒸发：又称不显汗。指体液的水分直接又称不显汗。指体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未聚成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。明显水滴前蒸发掉的散热形式。 人在安静状态下，当环境温度达到人在安静状态下，当环境温度达到3030左右左右时，便开始发汗；如果空气湿度大、衣着又多时，气时，便开始发汗；如果空气湿度大、衣着又多时，气温达温达2525便可发汗；机体活动时

22、，由于产热量便可发汗；机体活动时，由于产热量，虽，虽然环境温度低于然环境温度低于2020亦可发汗。亦可发汗。 炎热的气候，短时间内发汗量可达炎热的气候，短时间内发汗量可达1.5L/h1.5L/h。发汗：发汗：又称可感蒸发。又称可感蒸发。汗液汗液： 水分水分：9999 汗液流经汗腺排出管的起始部时，有汗液流经汗腺排出管的起始部时，有一部分一部分NaClNaCl可被重吸收，从而使最终排出的可被重吸收，从而使最终排出的汗液成为低渗。汗液成为低渗。 机体大量出汗可造成高渗性脱水，要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补充大量的水份和适量的aClaCl。固体固体：大部分为大部分为NaC

23、lNaCl其余为其余为KClKCl、尿素尿素、乳酸等乳酸等无葡萄糖和蛋白质无葡萄糖和蛋白质温热性发汗温热性发汗精神性发汗精神性发汗汗腺汗腺全身绝大部分汗腺分泌全身绝大部分汗腺分泌( (手掌、足跖除外）手掌、足跖除外）手掌、足跖、前额和腋窝等部手掌、足跖、前额和腋窝等部位汗腺位汗腺神经神经支配支配交感神经的胆碱能节后交感神经的胆碱能节后纤维纤维肾上腺素能神经纤维肾上腺素能神经纤维刺激刺激温热刺激温热刺激情绪激动或精神紧张情绪激动或精神紧张意义意义加强散热，对体温调节加强散热，对体温调节有重要作用。有重要作用。与体温调节无关，可能与湿润与体温调节无关，可能与湿润手掌和足跖，增加摩擦力有关。手掌和足

24、跖，增加摩擦力有关。 3.散热的调节散热的调节： 皮肤循环的调节皮肤循环的调节 发汗的调节发汗的调节三、体温调节三、体温调节( (一一) )温度感受器温度感受器 1.1.外周温度感受器外周温度感受器 分布：分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。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类型：温觉感受器和冷觉感受器 作用作用：温度感受器传入冲动到达中枢后，除：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。产生温觉之外，还能引起体温调节反应。 2. 2.中枢性温度敏感神经元中枢性温度敏感神经元 分类：分类：热敏神经元和冷敏神经元热敏神经元和冷敏神经元血

25、温血温热敏神经元冲动发放频率热敏神经元冲动发放频率血温血温冷敏神经元冲动发放频率冷敏神经元冲动发放频率 分布分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处局部脑温变动局部脑温变动0.10.1加温加温PO/AH PO/AHPO/AH PO/AH的热敏的热敏N N元元+ + 散热反应散热反应产热反应产热反应冷却冷却PO/AH PO/AHPO/AH PO/AH的冷敏的冷敏N N元元+ + 散热反应散热反应产热反应产热反应 说明说明：PO/AHPO/AH中的某些温敏中的某些温敏N N元能感受局部脑温元能感受局部脑温的变化的变化。 ( (二二) )体温调节中枢体温调节中枢虽然从脊髓

26、到大脑皮层的整个虽然从脊髓到大脑皮层的整个CNSCNS中都存在调中都存在调节体温的中枢结构。节体温的中枢结构。调节体温的基本中枢位于下丘脑调节体温的基本中枢位于下丘脑。 PO/AHPO/AH还能对中脑、延髓、脊髓、皮肤等处传入的还能对中脑、延髓、脊髓、皮肤等处传入的温度信息发生反应，以及能直接对致热物质、温度信息发生反应，以及能直接对致热物质、5-HT5-HT、NENE等物质发生反应等物质发生反应说明说明：PO/AHPO/AH具有体温调节整合中枢的地位具有体温调节整合中枢的地位。( (三三) )体温调节机制体温调节机制 “调定点调定点”学说学说 干扰因素：干扰因素：致热原使致热原使调定点调定点孕激素使孕激素使调定点调定点