生理学课件PPT第7章能量代谢与体温

第七章能量代谢与体温新陈代谢能量代谢物质代谢合成和分解代谢物质代谢过程中伴随的能量释放、转移、储存和利用的过程第一节能量代谢energymetabolism一.机体能量的来源与利用一）ATP是体内能量转化和利用的关键物质三磷酸腺苷（ATP）磷酸肌酸（CP）人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔;每天能量需要水解100-150摩尔的ATP。营养物质提供能量(%)特点糖类60-70有氧氧化产能多，主要方式脂肪30-40贮存，6倍于糖元蛋白质通常很少生物活性物质糖原:1%供神经代谢和爆发式运动储存脂肪:75%能量储存的主要形式蛋白质:构成细胞的成分及合成酶和激素等生物活性物质，长期饥饿时动用二、能量代谢的测定（一）能量代谢的测定原理能量代谢率：机体在单位时间内消耗的能量。KJ/（m2.h）化学能＝产生的热量＋外功+化学贮备能若避免作外功时，则化学能＝产生的热量测定方法：直接测热法、间接测热法（二）与能量代谢测定有关的几个概念1、食物的热价themalequivalentoffood1g食物完全氧化或体外燃烧时所释放的能量分类：物理热价、生物热价反映反应物与热量间的关系（脂肪的热价最高)2、食物的氧热价thermalequivalentofoxygen食物氧化时，消耗1L氧气所释放的能量。反映耗O2量与热量间的关系(糖的氧热价最高)重点3、呼吸商respiratoryquotient（RQ）食物氧化时，一定时间内CO2产量与耗O2量的比值糖、脂、蛋的RQ分别为：1，0.7，0.8混合食物的RQ为：0.85RQ＝1.0→氧化糖；RQ＝0.70→氧化脂肪RQ＝0.82→一般饮食；RQ＝0.80或＜1.0→长期饥饿4、非蛋白呼吸商（non-proteinquotient,NPRQ）除蛋白质以外的营养物质（糖和脂肪）氧化时一定时间内CO2的产生量与耗O2量的比值营养物质产热量(kJ/g)氧热价(kJ/L)呼吸商(RQ)物理热价生物热价糖蛋白质脂肪1723.539.8171839.82118.819.71.000.800.71三种营养物质氧化时的几种数据（三）能量代谢的测定方法1、直接测热法2、间接测热法1）测定原理：定比定律测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，然后据此算出该段时间内整个机体所释放出来的热量。GS+6O26H2O+6CO2+38molATPGS+6O2乳酸+2molATP氧充足氧化缺氧糖酵解3．能量代谢率的计算方法1）复杂计算（考虑蛋白质的产热量）首先测一定时间内机体的VCO2和VO2及尿氮排出量计算蛋白质的产热量1克蛋白质产生0.16克尿氮计算非蛋白质的产热量两者相加能量代谢率自学内容2）简单计算（不考虑蛋白质产热量）首先测一定时间内机体的VCO2及VO2计算RQRQ非蛋白查表得此时的氧热价计算产热量=VO2氧热价3）最简便方法首先测一定时间内机体的VCO2混合食物RQ=0.85查此时氧热价为20.19KJ/L计算产热量=VO220.193．CO2产量和O2耗量测定及临床应用1）闭合式测定法２）开放式测定法（气体分析法）三.影响能量代谢的主要因素（一）肌肉活动：最显著的影响因素重点（二）精神活动精神紧张时可使不随意肌紧张加强、交感神经兴奋和某些激素（如甲状腺激素）分泌增加，产热增多。非思维活动。（三）食物特殊动力效应1．由进食引起的机体额外产生热量消耗的作用2．蛋白质：30%；糖类：6%；脂肪：4%（四）环境温度：20-30℃时最低1.人体安静时的能量代谢,在20～30℃的环境中较为稳定。肌肉松弛。2.T30℃，能量代谢率增加。温度每升高1℃,代谢率增加13％。酶活性增强。3.T20℃时，能量代谢率增加。寒战和肌紧张增加激素分泌（五）其他：1．年龄：年龄小，则能量代谢率高2．性别：男＞女3．睡眠：低，骨骼肌紧张性下降和交感神经活动减弱。4.激素：生长激素，甲状腺激素，NE，E四.基础代谢basalmetabolism基础状态下的能量代谢。（一）基础代谢率（basalmetabolismrate,BMR）1．基础状态下单位时间内的能量代谢。2．基础状态:清晨、清醒、平卧、安静、室温（20-25oC）基础代谢不是机体最低的代谢水平，慢波睡眠期间的代谢水平最低。（体表面积(m2)=0.0061×身高+0.0128×体重-0.1529）kJ/m2·h基础代谢率的计算（简略法）一般设呼吸商0.82,对应氧热价20.19KJ／L。例：某20岁男子，基础状态下1小时耗氧量为15L／h，实测体表面积为1.5m2,则其BMR为：20.19KJ／L×15L／h÷1.5m2＝201.9KJ／m2·h查表得20岁男子的正常BMR为157.8KJ／m2·h，所以此人超出正常值的（201.8－157.8）÷157.8×100%≈＋28%（二）BMR正常值：10%-15%(=BMR实-BMR正/BMR正)超过±20%——病态甲状腺机能亢进、发热、糖尿病、红细胞增多症、白血病及伴有呼吸困难的心脏病等引起BMR升高；甲状腺机能低下、病理性饥饿、阿狄森病、肾病综合症及垂体性肥胖症等引起BMR降低。第二节体温及其调节一.体温bodytemperature（一）表层体温和核心体温1．表层体温：变化大，受环境温度影响明显2．核心（深部体）温：变化小1oC/昼夜3．体温正常值：直肠：36.9－37.9oC口腔：比直肠低0.3-0.2oC，36.7～37.7℃。腋下：比直肠低0.4-0.3oC，36.0～37.2℃（二）体温的正常变动1．体温的昼夜变化：下午1-6最高，凌晨2-6最低；幅度不过1℃。与肌肉活动状态和耗氧量无关，是生物节律。视交叉上核2．性别影响：女＞男0.3℃；女基础体温(醒后起床前的体温)随月经周期变化；在一个月经周期中，以排卵日的体温最低。3．年龄影响：新生儿体温＞成年人＞老年人。4．其他因素：活动、精神紧张、麻醉药全身麻醉时，会因抑制体温调节中枢和扩张血管的作用及骨骼肌松弛，使体温降低。二.机体的产热与散热（一）产热过程1．主要产热器官1）安静：内脏器官（肝脏）２）运动：骨骼肌收缩2．产热的形式战栗产热(shiveringthermogenisis)非战栗产热(non-shiveringthermogenesis)3、产热活动的调节1）体液调节：甲状腺素肾上腺素、去甲肾上腺素２）神经调节：寒冷→↑交感神经系统→↑肾上腺髓质→↑肾上腺素、去甲肾上腺腺素→↑产热寒冷→中枢神经系统→↑下丘脑释放促甲状腺素释放激素→↑腺垂体促甲状腺素→甲状腺→↑甲状腺激素→↑产热器官名称占体重的%产热量%安静时运动时脑2161内脏器官34568肌肉和皮肤561890其他8101不同器官在安静时和运动时的代谢率（二）散热过程1．散热的部位：皮肤（血管、汗腺）2．散热的方式1）辐射thermalradiation以热射线方式散热散热量取决于：有效辐射面积T（体表温与环境温差）２）传导thermalconduction将热量传给与之相接触物体散热量取决于：T接触面积物体导热性：好（金属、水）差（棉花、脂肪）临床上用冰袋、冰帽等为高热病人降温３）对流them1a1convection将热量传给与之相接触空气散热量取决于：T、风速、有效面积21℃下散热方式及比例辐射、传导、对流（70%）；皮肤水分蒸发（27%）；呼吸（2%）；尿、粪（1%）４）蒸发evaporation不感蒸发insensibleperspiration：指皮肤有水分渗出而在未变成液滴之前即已蒸发，或从呼吸道呼出，机体常常感受不到。与汗腺无关,人体不感蒸发量1000ml/24h。发汗sweating可感蒸发(sendbieevaporation)：临床上对高热病人用酒精或温水擦浴，是利用酒精或温水的蒸发速度快促进散热，来降温。汗腺分泌汗液的活动分泌：等渗经汗腺管NaCl被重吸收汗液为低渗受醛固酮调节发汗的调节：交感胆碱能神经支配大汗腺：与性功能有关小汗腺：见于全身皮肤。分类：温热性发汗精神性发汗温热性发汗精神性发汗原因热刺激精神紧张、情绪激动部位全身小汗腺掌心、脚底、腋窝中枢发汗中枢大脑皮层意义参与体温调节（散热）在体温调节中作用不大支配神经交感胆碱能纤维交感肾上腺能纤维环境温度对散热方式的影响１）体表体温环境温度：辐、传、对（70%）+蒸发（30%）２）体表体温环境温度：100%通过蒸发散热高温、高湿、高劳动强度散热障碍中暑、热痉挛注意4、循环系统在散热中的作用(1)交感神经控制皮肤血管口径以调节皮肤血流量，使散热量符合当时条件下体热平衡的要求。皮肤血液循环特点：皮肤小动脉穿透隔热层，在乳头下形成动脉网，经迂回曲折的毛细血管网延续静脉丛；皮下有大量的动-静脉吻合支。(2)逆流交换系统---最节能的一种调节方式特殊的结构：深部静脉是和动脉相伴行的，而且深部静脉呈网状围绕着动脉，即形成逆流交换系统皮肤血流量对散热的影响炎热→交感神经紧张度降低→皮肤小动脉舒张，动-静脉吻合支开放→皮肤血流量增加→皮肤温度升高→散热增加寒冷→脂肪层隔热及交感神经紧张度增加→皮肤小动脉收缩，动-静脉吻合支关闭→皮肤血流量减少→皮肤温度降低、四肢热量逆流交换系统形成→散热减少临床上降温措施的理论依据：空调降温——增加辐射散热。冰袋、冰帽外敷——增加传导散热。酒精擦浴——增加蒸发散热。电扇通风——增加对流散热。应用解热镇痛药降温——使体温调定点降至正常水平。三.体温调节自主性体温调节autonomicthermoregulation：人和恒温动物机体通过神经和体液因素等调控机制，使产热过程和散热过程维持相对稳定，行为性体温调节behavioralthermoregulation：机体在不同的环境中采取不同的姿势和行为如增减衣服等以达到保温或降温等，难点（一）温度感受器1．外周温度感受器存在于皮肤、粘膜和内脏中，分为冷觉感受器和温觉感受器，都是游离神经末梢2．中枢温度感受器：存在于脊髓、脑干网状结构及下丘脑内对温度变化敏感的神经元，有热敏神经元、冷敏神经元。视前区—下丘脑前部（preopticanteriorhypothalamus,PO／AH）中热敏神经元（warm-sensitiveneuron）较多；脑干网状结构及下丘脑弓状核以冷敏神经元(cold-sensitiveneuron)居多。温度感受器比较项热敏感受器（神经元）冷敏感受器（神经元）分布皮肤、粘膜++++脊髓、脑干网状结构+++视前区-下丘脑前部（PO/AH）++++感受刺激温热刺激或血温↑作用PO/AH热敏神经元寒冷刺激作用PO/AH冷敏神经元（二）体温调节中枢1．基本中枢：视前区-下丘脑前部（PO/AH）PO/AH中某些温度敏感神经元能感受：1)局部脑组织温度变化2)对下丘脑以外的部位，中脑、延髓、脊髓以及皮肤、内脏等处的温度变化的传入信息。3)致热原及其能影响体温的化学物质5-HT、肾上腺素以及多种多肽类物质。实验依据：1）破坏PO/AH区，散热和产热反应都将明显减弱或消失2）体内各个部位的温度传入信息会聚于PO/AH3）PO/AH中温度敏感神经元对温度信息进行整合的模式同整体的体温调节器反应的型式相似4）PO/AH中温度敏感神经元对致热原及其能影响体温的化学物质的反应型式同这些物质所引的体温表调节器反应相对应。体温调节中枢：基本中枢在下丘脑，下丘脑前部是散热中枢，后部是产热中枢，PO／AH区是整合中枢传入神经（途径）：位于外周躯体传入神经、内脏植物性神经及中枢传入纤维内，血流也是传入途径之一传出神经（途径）：躯体运动神经肾上腺素、去甲肾上腺素、甲状腺素支配皮肤粘膜血管的交感神经肾上腺素能纤维支配汗腺的交感神经胆碱能纤维效应器：产热—肝脏、骨骼肌；散热—皮肤血管，汗腺2．调定点：规定的体温数值（37oC左右）（三）体温调定点学说上移(致热源)下移(解热药)不移动(中暑)体温调节中枢(下丘脑PO/AH)调定点(37℃)产热散热深部温度体温温度感受器(外周感受器、中枢感受器)传入途径①皮肤温度②血液温度