能量代谢与体温调节

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1、第 七 章 能 量 代 谢 与 体 温 调 节第 一 节 能 量 代 谢第 二 节 体 温 调 节 新 陈 代 谢物 质 代 谢 能 量 代 谢合 成 和 分 解 代 谢 伴 随 物 质 代 谢 出 现 的能 量 释 放 、 贮 存 、 转 移 和利 用 的 过 程 第 一 节 能 量 代 谢 能 量 代 谢 (energy metabolism)物 质 代 谢 过 程 伴 随 的 能 量 贮 存 、 释 放 、 转 移 和 利 用 一 、 食 物 的 能 量 转 化(一 )ATP是 体 内 能 量 转 化 和 利 用 的 关 键 物 质 三 磷 酸 腺 苷 （ adenosine triph

2、osphate,ATP） ATP ADP+Pi+33.47kJ ATP是 体 内 重 要 的 储 能 物 质 、 直 接 供 能 物 质 高 能 磷 酸 键 ： ATP 磷 酸 肌 酸 （ CP） 1、 糖 （ carbohydrate） 以 葡 萄 糖 为 中 心 的 有 氧 代 谢 和 无 氧 酵 解（ 二 ） 几 种 主 要 营 养 物 质 的 能 量 转 化G G-6-P 丙 酮 酸 乙 酰 CoA三 羧 酸 循 环 H2O + CO2 + 能 量 ( E ) 3、 蛋 白 质 （ protein） 氨 基 酸 -重 新 合 成 蛋 白 质2、 脂 肪 （ fat） 贮 存 和 供 给

3、 能 量 脂 肪 酶 甘 油 +脂 肪 酸 糖 (70%) 脂 (30%) H2O + CO2 + 能 量 ( E ) 50%为 热 能50%储 存 于 ATP维 持 体 温 N冲 动 、 腺 体 分 泌 等 肌 肉 收 缩 外 功 二 、 能 量 代 谢 的 测 定(一 )有 关 概 念2、 食 物 的 氧 热 价 （ thermal eruivalent of oxygen） 某 种 食 物 氧 化 时 消 耗 1L氧 气 所 产 生 的 能 量 。 反 映 耗 O 2量 与 热 量 间 的 关 系 1、 食 物 的 热 价 （ thermal equivalent of food） 1g

4、某 种 食 物 氧 化 (或 在 体 外 燃 烧 )时 所 释 放 的 能 量 物 理 热 价 生 物 热 价 3、 呼 吸 商 （ respiratory quotient,RQ ） 一 定 时 间 内 机 体 呼 出 的 CO2量 与 吸 入 O2量 的 比 值 。 RQ CO2产 生 量 /耗 O2量三 种 营 养 物 质 氧 化 的 几 种 数 据 物 质 耗 O2量 产 CO2量 物 理 热 价 生 物 热 价 氧 热 价 呼 吸商 (L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/L) (R Q) 糖 0.83 0.83 17.15 17.15 20.66 1.00脂 肪

5、 2.03 1.43 39.75 39.75 19.58 0.71蛋 白 质 0.95 0.76 23.43 17.99 18.93 0.80 4、 非 蛋 白 呼 吸 商 (NPRQ): 指 一 定 时 间 内 机 体 氧 化 非 蛋 白 食 物 时 的 CO2产 生 量 与 耗 O2量 的 比 值 。 整 体 产 生 CO2总 量 分 解 蛋 白 产 生 CO2量 NPRQ 整 体 耗 O2总 量 分 解 蛋 白 耗 O2量 (二 )能 量 代 谢 的 测 量 原 理 和 方 法 1、 直 接 测 量 法 测 定 整 个 机 体 在 单 位 时 间 内 向 外 界 环 境 发 散 的 总

6、热 量 。 2、 间 接 测 热 法 （ 1） 定 比 定 律 ： 反 应 物 的 量 与 产 物 之 间 是 一 定 的 比 例 关 系 C 6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+ H v 利 用 这 种 定 比 关 系 ， 查 出 一 定 时 间 内 整 个 人 体 中 氧化 分 解 的 糖 、 脂 肪 、 蛋 白 质 各 有 多 少 ， 然 后 据 此 计算 出 该 段 时 间 内 整 个 机 体 所 释 放 出 来 的 热 量 。 v 因 此 ， 必 须 解 决 两 个 问 题 ： 一 是 每 种 营 养 物 质 氧 化 分 解 时 产 生 的 能 量 有多 少 （ 即 食 物 的

7、 热 价 ） ； 二 要 分 清 三 种 营 养 物 质 各 氧 化 了 多 少 。 (2)计 算 步 骤 测 定 CO2产 生 量 、 耗 O2量 和 尿 氮 量 ； 1g尿 氮 (NP)需 氧 化 蛋 白 6.25g 尿 氮 量 蛋 白 质 的 量 蛋 白 质 耗 O2量 、 CO2产 生 量 和 产 热 量 NPRQ 查 表 得 氧 热 价 非 蛋 白 代 谢 的 产 热 量 能 量 代 谢 计 算 ： 非 蛋 白 食 物 的 产 热 量 +蛋 白 食 物 的 产 热量 间 接 测 热 法 的 计 算 方 法 举 例v 例 如 ： 受 试 者 24小 时 的 耗 氧 量 为 400L，

8、CO2产 量 为 340L。 另 经 测 定 尿氮 排 出 量 为 12g。 （ 蛋 白 质 生 物 热 价 18kJ/g ， 耗 氧 量 0.95L/g， CO2产 量 0.76L/g） v 计 算 步 骤 如 下 ： （ 1） 蛋 白 质 氧 化 量 =12 6.25=75g 产 热 量 =18 75=1350kJ 耗 氧 量 =0.95 75=71.25L CO2产 量 =0.76 75=57L （ 2） 非 蛋 白 呼 吸 商 非 蛋 白 代 谢 耗 氧 量 =400-71.25=328.75L 非 蛋 白 代 谢 CO2产 量 =340-57=283L 非 蛋 白 呼 吸 商 =28

9、3/328.75=0.86 (3)根 据 非 蛋 白 呼 吸 商 的 氧 热 价 计 算 非 蛋 白 代 谢 的 热 量 查 表 ,非 蛋 白 呼 吸 商 为 0.86时 ,氧 热 价 为 20.41。 非 蛋 白 代 谢 产 热 量 =328.75 20.41=6709.8kj 。（ 4） 计 算 24小 时 产 热 量 24小 时 产 热 量 =1350+6709.8=8059.8kJv 计 算 的 最 后 数 值 8059.8kJ就 是 该 受 试 者 24小 时 内 的 能 量 代 谢 率 三 、 影 响 能 量 代 谢 的 因 素 (一 )肌 肉 活 动 最 显 著 的 影 响 因

10、素 能 量 代 谢 率 作 为 评 估 肌 肉 活 动 强 度 的 指 标 (二 ) 精 神 因 素 表 7-3 机 体 不 同 状 态 时 的 能 量 代 谢 率 状 态 产 热 量(KJ/m2.min) 躺 卧 2.73开 会 3.40擦 窗 子 8.30洗 衣 9.89扫 地 11.37打 排 球 17.05打 篮 球 24.22踢 足 球 24.98持 重 机 枪 跃 进 42.39 (三 )食 物 的 特 殊 动 力 效 应 （ specific dynamic effect） 1、 定 义 ： 进 食 后 一 段 时 间 ， 食 物 刺 激 机 体 产 生 额 外 能 量 消 耗

11、的 作 用 2、 机 制 ：（ 四 ） 环 境 温 度 20 30 稳 定 ， 肌 肉 松 20 代 谢 率 增 加 ； 30 代 谢 率 增 加等 热 范 围 ： 在 一 定 温 度 范 围 内 ， 机 体 的 代 谢 强 度 和 产热 量 维 持 在 生 理 最 低 水 平 ， 而 体 温 仍 能 维 持 恒 定 ， 这一 温 度 范 围 称 为 代 谢 稳 定 区 或 等 热 范 围 。 四 、 基 础 代 谢 （ basal metabolism）(一 )基 础 代 谢 ： 基 础 状 态 下 的 能 量 代 谢 基 础 状 态 ： 清 晨 ， 清 醒 、 静 卧 ， 未 作 肌 肉

12、活 动 ； 前 夜 睡 眠 良 好 ， 测 定 时 无 精 神 紧 张 ； 测 定 前 至 少 禁 食 12小 时 ； 室 温 20-25 体 温 正 常 (二 )基 础 代 谢 率 (basal metabolic rate,BMR） 1、 定 义 ： 基 础 状 态 下 单 位 时 间 内 的 能 量 代 谢 。 以 单 位 体 表 面 积 来 衡 量 BMR BMR的 测 定 :(通 常 采 用 简 易 法 )按 下 面 公 式 计 算 出 BMR： BMR 20.195 耗 氧 量 /体 表 面 积 2、 BMR正 常 值 （ KJ/m2.h） 10 15 20 可 能 是 病 理 五

13、 、 静 止 能 量 代 谢v在 舍 饲 或 实 验 条 件 下 ， 清 晨 早 饲 前 动 物 在 安静 状 态 下 的 能 量 代 谢 水 平 。v静 止 能 量 代 谢 与 基 础 代 谢 的 区 别 ： 包 含 一 定 量 的 食 物 特 殊 动 力 作 用 ； 包 含 一 些 使 役 的 能 量 ； 可 能 含 有 一 定 调 节 体 温 的 能 量 。 机 体 能 量 代 谢 率与 体 重 相 关 性 不 明 显 而 与 体 表 面 积 基 本 上 成 正 比人 体 表 面 积 推 算 : 公 式 计 算 ： 0.0061 身 高 （ cm)0.0128 体 重 (kg)0.152

14、9 体 表 面 积 测 算 图 测出 。 第 二 节 体 温一 、 体 温 （ body temperature）(一 )表 层 体 温 和 深 部 体 温 1、 表 层 体 温 ： 2、 深 部 体 温 ： 相 对 稳 定 3、 体 温 ： 身 体 深 部 的 平 均 温 度 。 正 常 值 ： 直 肠 36.9 37.9 口 腔 36.7 37.7 腋 窝 36.0 37.4 （ 二 ） 体 温 的 正 常 变 动 1、 昼 夜 周 期 性 变 化 2、 性 别 影 响 3、 年 龄 影 响 4、 其 他 因 素 二 、 机 体 的 产 热 与 散 热(一 )产 热 过 程1.主 要 产

15、热 器 官 肝 脏 、 骨 骼 肌 2、 产 热 形 式 战 栗 产 热 （ shivering thermogenesis） 在 寒 冷 环 境 骨 骼 肌 不 随 意 的 节 律 性 收 缩 特 点 ： 屈 肌 和 伸 肌 同 时 收 缩 ， 不 做 外 功 但 产 热 量 很 高 。 战 栗 前 肌 紧 张 非 战 栗 产 热 (non-shivering thermogenesis) 又 称 代 谢 产 热 褐 色 脂 肪 组 织 (BFR)的 产 热 量 最 大 3、 产 热 活 动 的 调 节 （ 1） 体 液 调 节 ： 甲 状 腺 素 Adr 、 NE 、 GH （ 2） 神

16、经 调 节 ： 寒 冷 交 感 -肾 上 腺 髓 质 系 统 + NE、 E 下 丘 脑 促 甲 状 腺 激 素 释 放 激 素 产 热 量 (二 )散 热 1、 散 热 部 位 ： 皮 肤 2、 散 热 方 式 ： （ 1） 辐 射 （ thermal radiation） 以 发 射 红 外 线 的 形 式 将 体 热 传 给 外 界 的 散 热 形 式 散 热 量 取 决 于 皮 肤 与 环 境 的 温 度 差 有 效 辐 射 面 积 传 导 （ thermal conduction） 体 热 直 接 传 给 与 机 体 接 触 的 低 温 物 体 的 散 热 方 式 。 传 导 散 热

17、 量 取 决 于 与 皮 肤 接 触 物 体 的 温 差 与 皮 肤 接 触 面 积 的 大 小 与 皮 肤 接 触 物 体 的 导 热 性 临 床 :冷 水 袋 、 冰 帽 为 高 热 患 者 降 温 。 对 流 （ thermal convection） 通 过 气 体 进 行 热 量 交 换 的 散 热 方 式 蒸 发 （ evaporation） 通 过 体 表 水 分 蒸 发 而 散 失 体 热 的 一 种 形 式 。 当 气 温 体 温 时 ， 蒸 发 是 唯 一 的 散 热 途 径 不 感 蒸 发 (insensible perspiration) 低 温 环 境 中 皮 肤 、

18、 呼 吸 道 的 水 分 渗 出 而 蒸 发 。 不 显 汗 发 汗 （ sweating） 又 称 可 感 蒸 发 汗 腺 主 动 分 泌 汗 液 的 过 程 。 3、 汗 液 ： 水 分 ： 99 固 体 ： aCl 分 泌 等 渗 经 汗 腺 管 NaCl 被 重 吸 收 汗 液 为 低 渗 大 量 出 汗 高 渗 性 脱 水 4、 散 热 的 调 节 ： 皮 肤 循 环 的 调 节 ： 交 感 N 皮 肤 血 管 的 口 径 其 血 流 量 发 汗 的 调 节 ： 交 感 胆 碱 能 N f(主 要 ) 汗 腺 肾 上 腺 素 N f 中 枢 ： 下 丘 脑 三 、 体 温 调 节 自

19、 主 性 体 温 调 节 行 为 性 体 温 调 节(一 )温 度 感 受 器 热 感 受 器 外 周 温 度 感 受 器 冷 感 受 器 中 枢 温 度 感 受 器 1、 外 周 温 度 感 受 器 感 觉 神 经 末 梢 分 布 ： 皮 肤 、 粘 膜 和 内 脏 2.中 枢 温 度 感 受 器 分 类 ： 热 敏 神 经 元 、 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 ： 冷 敏 N元 ： 脑 干 网 状 结 构 和 下 丘 脑 的 弓 状 核 热 敏 N元 ： 视 前 区 -下 丘 脑 前 部

20、（ PO/AH） (二 )体 温 调 节 中 枢 调 节 体 温 的 基 本 中 枢 位 于 下 丘 脑 PO/AH在 体 温 调 节 整 合 中 枢 中 的 重 要 地 位(三 )体 温 调 定 点 学 说 1、 调 定 点 （ set point） 指 恒 温 动 物 体 温 的 规 定 阈 值 ， 存 在 于 视 前 区 -下 丘 脑 前 部 。 人 体 温 调 定 点 正 常 值 37 2、 调 节 过 程 调 定 点 体 温 调 节 中 枢 产 热 (肝 脏 、 骨 骼 肌 )散 热 (皮 肤 血 管 汗 腺 ) 深 部 温 度POAH外 周 中 枢 感 受 器体 温 调 节 过 程

21、 发 热 ： 调 定 点 上 移 ， 体 温 才 升 高 到 发 热 水 平 ； 产 热 中 暑 ： 体 温 升 高 是 由 于 体 温 调 节 功 能 失 调 复 习 思 考 题 1.体 温 的 生 理 变 动 表 现 在 哪 些 方 面 ？ 2.人 体 有 哪 些 散 热 途 径 ？ 皮 肤 的 散 热 方 式 有 哪些 ？ 各 有 何 意 义 ？ 3.试 以 体 温 调 定 点 学 说 解 释 体 温 调 节 机 制 。 4.根 据 散 热 原 理 ， 应 如 何 降 低 高 热 病 人 的 体 温 ？ 5.恒 温 动 物 在 剧 烈 运 动 和 寒 冷 环 境 中 是 如 何 维持 体 温 相 对 恒 定 的 ？