生理学课件-第七章-能量代谢与体温

第七章能量代谢与体温第一节能量代谢第二节体温第一节能量代谢●能量代谢（energymetabolism）：生物体内物质代谢中伴随着的能量的释放、转移、贮存和利用。能量代谢同化作用（合成代谢）--耗能--放能新陈代谢（物质代谢）异化作用（分解代谢）生物体的基本特征：新陈代谢一、能量的来源和去路二、能量代谢的测定三、影响能量代谢的因素四、基础代谢一、能量的来源和去路(一)能量的来源机体所需的能量来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。1、糖：机体的主要能源70%（中国人）有氧氧化无氧酵解CO2+H2O+E38molATP葡萄糖乳酸+E2molATP1mol●糖酵解在人体处于缺氧状态时极为重要，这是人体的能源物质惟一不需氧的供能途径。氧债(oxygendebt)：剧烈运动时，骨骼肌耗氧量猛增，循环呼吸不能很快满足机体对氧的需要，骨骼肌处于相对缺氧状态，这种现象称为氧债。（剧烈运动、RBC）（脑、一般情况下）2、脂肪：贮存和供给能量。提供大约30%的能量。3、蛋白质（氨基酸）：主要用于重新合成细胞成分或酶、激素等生物活性物质。次要功能是提供能量。甘油脂肪脂肪酸有氧氧化磷酸化和脱氢葡萄糖乙酰辅酶A氧化活化和β-氧化●摄取过多的糖可在体内转化为脂肪，这可能是导致肥胖的重要原因之一。体重指数(bodymassindex)：个体的体重(kg)除以其身高(m)的平方，所得之值即为体重指数。正常：20～24.9；超重：25～29.9；肥胖：≥30。●ATP：既是体内重要的储能物质，又是直接的供能物质。CP：ATP的贮存库。（二）能量的去路（转移、贮存、利用）二、能量代谢的测定●能量计量单位：生理学及营养学：卡(calorie，cal)或千卡(kcal)法定计量单位：焦耳(joule，J)或千焦耳(kilojoule，kJ)卡和焦耳之间的换算关系是：1cal=4.187J(一)与能量代谢测定有关的几个基本概念1.食物的热价食物的热价(thermalequivalentoffood)：1g某种食物氧化(或在体外燃烧)时所释放的能量称为该种食物的热价。热价：生物热价—食物在体内氧化释放的能量物理热价—食物在体外燃烧释放的能量蛋白质：生物热价≠物理热价2.食物的氧热价食物的氧热价(thermalequivalentofoxygen)：某种食物氧化时消耗1L氧所产生的能量，称为该种食物的氧热价。3.呼吸商呼吸商(respiratoryquotient，RQ)：一定时间内机体呼出的CO2的量与吸人的O2量的比值，称为呼吸商。RQ=产生CO2的mol数消耗O2的mol数=消耗O2的ml数产生CO2的ml数糖RQ：1.00；蛋白质RQ：0.80；脂肪RQ：0.71正常人进食混合食物时，RQ：0.85根据呼吸商的数值来推测机体利用能量的主要来源。RQ影响因素：1）营养物质之间相互转化2）额外CO2的产生3）某些病理状态的影响●非蛋白呼吸商(non-proteinrespiratoryquotient，NPRQ)：根据糖和脂肪按不同比例混和氧化时所产生的二氧化碳量以及消耗氧的量计算出相应的呼吸商。(二)能量代谢的测定原理和方法原理：能量守恒定律食物中的化学能＝热能＋所作功●能量代谢率：机体单位时间内所消耗的能量。单位：kJ／(m2·h)能量代谢率∝体表面积方法：测定整个机体在单位时间内发散的总热量，通常有两类方法：直接测热法与间接测热法。1.直接测热法(directcalorimetry)将被测者置于一特殊的检测环境中，收集被测者在一定时间内发散的总热量，然后换算成单位时间的代谢量，即能量代谢率。直接测热的装置较为复杂，主要用于研究肥胖和内分泌系统障碍等。2.间接测热法(indirectcalorimetry)原理：定比定律C6H12O2+6O2→6CO2+6H2O+△H间接测热法的具体步骤：①测出机体在一定时间内的O2耗量和CO2产生量，并测出尿氮排出量；②根据尿氮含量算出蛋白质的氧化量和蛋白质食物的产热量，并求出NPRQ；因体内氧化1g蛋白质可产生0.16g尿氮，所以将测出的尿氮量乘6.25，即体内氧化蛋白质的量；③查出该NPRQ所对应的氧热价，进而算出非蛋白食物的产热量；④算出总产热量，即蛋白质食物产热量与非蛋白质食物产热量之和。●受试者24小时的耗O2量是400L，CO2产量为340L。另经测定尿氮排出量为12g。(1)蛋白质代谢：氧化量=12gx6.25=75g产热量=18kJ／g×75g=1350kJ耗氧量=0.95L／g×75g=71.25LCO2产量=0.76×75g=57L(2)非蛋白代谢：耗氧量=400L-71.25L=328.75LCO2产量=340L-57L=283LNPRQ=283L÷328.75L=0.86(3)根据NPRQ的氧热价计算非蛋白代谢的产热量：查表NPRQ为0.86时，氧热价为20.40kJ／L非蛋白代谢产热量=328.75L×20.40kJ／L=6706.5kJ(4)计算24小时产热量：24小时产热量=1350kJ+6706.5kJ=8056.5kJ3.耗氧量与CO2产量的测定方法闭合式测定法和开放式测定法（1）闭合式测定法：临床上通常只使用肺量计来测量耗氧量。（2）开放式测定法(气体分析法)：在机体呼吸空气的条件下测定耗氧量和CO2产量的方法，即采取受试者一定时间内的呼出气，通过气量计测出呼出气量并分析呼出气体中氧和CO2容积百分比。由于吸入气就是空气，所以其中的氧和CO2的容积百分比不必另测。根据吸入气和呼出气中氧和CO2的容积百分比的差数，即可算出该时间内的耗氧量和CO2排出量，并算出混合呼吸商。（3）临床应用的简便方法a.测定一定时间内的耗氧量和CO2排出量——呼吸商作为NPRQb.用代谢测定仪——测定一定时间内的耗氧量将混合食物NPRQ定为：0.82（氧热价：20.19KJ/L）三、影响能量代谢的因素(一)肌肉活动肌肉活动对于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。机体耗氧量∝肌肉活动的强度评估肌肉活动强度的指标：能量代谢率(二)精神活动脑的重量只占体重的2.5％，但在安静状态下心输出量的约15％分配给脑循环。在安静状态下，每100g脑组织的耗氧量为3.5ml／min，将近安静肌肉组织耗氧量的20倍。在睡眠和活跃的精神活动情况下,脑中葡萄糖的代谢率却几乎没有差异。可见，在精神活动时，中枢神经系统本身的代谢率即使有所增加，其程度也是可以忽略的。人在平静思考问题时，能量代谢受到的影响也并不大，产热量增加一般不超过4%。在精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧或情绪激动时，由于随之而出现的无意识的肌紧张以及刺激代谢的激素(如甲状腺激素)释放增多等原因，产热量可以显著增加。因此，在测定基础代谢率时受试者必须屏除精神紧张的影响。(三)食物的特殊动力效应(specificdynamiceffect)人从进食后1小时左右开始，延续7～8小时，虽然同样处于安静状态，但所产生的热量却要比未进食时有所增加。可见这种额外的能量消耗是由进食所引起的。食物刺激机体产生额外能量消耗的作用，称为食物的特殊动力效应。三种主要营养物质中，蛋白质的特殊动力效应最为显著，能提供100kJ能量的蛋白质，产生的特殊动力可达30kJ，即蛋白质的特殊动力效应为30％；糖和脂肪的特殊动力效应分别为6％和4％，混合性食物为10％。在为病人配餐时，应考虑到这部分能量消耗，给予相应的能量补充；而对于久病初愈者则应慎重补充蛋白食物，以免加重胃肠负担。(四)环境温度人(裸体或只着薄衣)安静时的能量代谢，在20～30℃的情况下最为稳定，主要是因为肌肉保持松弛。当环境温度低于20℃时，代谢率即开始增加；在10℃以下时，则显著增加。环境温度低时，代谢率的增加主要是由于寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张度的增强。当环境温度超过30℃时，代谢率又会逐渐增加，这可能是因为体内化学过程的反应速度加快，还有发汗功能旺盛以及呼吸、循环功能增强等因素的作用。基础代谢(basalmetabolism)：基础状态下的能量代谢。基础状态：清晨、清醒、静卧，未作肌肉活动；前夜睡眠良好，测定时无精神紧张；测定前至少禁食12小时；室温保持在20～25℃；体温正常。基础代谢率(basalmetabolicrate，BMR)：基础状态下，单位时间内的能量代谢。这种状态下体内能量的消耗只用于维持基本的生命活动，能量代谢比较稳定。BMR比一般安静时的代谢率要低些，但并不是最低的，因为熟睡时的代谢率更低(比安静时低8％～10％，但做梦时可增高)。四、基础代谢体表面积的测定：Stevenson公式体表面积(m2)=0.0061×身高(cm)+0.0128×体重(kg)-0.1529BMR的计算（简略法）：RQ：0.82（氧热价20.19kJ／L）某受试者，男性，20岁，在基础状态下，1小时的耗氧量为15L，测得体表面积为1.5m2。BMR：20.19kJ／L×15L/h÷1.5m2=201.9kJ／m2·h20岁男子的正常BMR为157.8kJ／(m2·h)，所以此人的BMR值比正常值高44.1kJ／(m2·h)。一般用超出正常值的百分数来表示：44.1÷157.8×100％≈28％。临床上通常用+28％来表示。BMR率随着性别、年龄等不同而有生理变动。男子的BMR值平均比女子的高；儿童比成人高；年龄越大，代谢率越低。BMR的临床意义：1）BMR与我国人正常的BMR平均值比较：相差在10-15%之间，均不属病态；相差之数超过20%时，才可能是病理变化。体温每升高1℃，BMR将升高13％左右。2）BMR的测量是临床诊断甲状腺疾病的重要辅助方法。甲状腺功能低下时，BMR可比正常值低20-40%；甲状腺功能亢进时BMR可比正常值高出25-80%。体表面积的测定：体表面积还可从右图直接求出。其用法是，将受试者的身高和体重在相应的两条列线上的两点连一直线，此直线与中间的体表面积列线的交点就是该人的体表面积。除BMR外，肺活量、心输出量、主动脉和气管的横截面积、肾小球滤过率等，也都与体表面积呈一定的比例关系。了解一下吧！第二节体温一、体温二、机体的产热与散热三、体温调节一、体温(bodytemperature)(一)表层体温和深部体温在研究体温时，把人体分为核心与外壳两个层次。深部温度(coretemperature)：机体核心的温度。相对稳定，身体各部位之间的温度差异很小。表层温度(shelltemperature)：机体外壳的温度。不稳定，各部位之间的差异较大。●体温：身体深部的平均温度。由于深部血液温度不易测试，所以临床上通常用直肠、口腔和腋窝等部位的温度来代表体温。体温的测定：临床：直肠温度：36.9-37.90C（插入直肠6cm以上）口腔温度：36.7-37.70C（不能配合的病人，不适宜用）腋窝温度：36.0-37.40C（形成人工体腔；至少10min）实验研究：食管温度—体核温度的一个指标鼓膜温度—作为脑组织温度的指标人类的体温范围：35-410C(二)体温的正常变动在生理情况下，体温可随昼夜、年龄、性别等因素而有所变化，但这种变化的幅度一般不超过1℃。1.体温的昼夜变化体温在一昼夜之间有周期性的波动：清晨2～6时体温最低，午后1～6时最高。这种昼夜周期性波动称为昼夜节律(circadianrhythm)或日节律。体温的日节律同肌肉活动状态以及耗氧量等没有因果关系，而是由一种内在的生物节律所决定的。将一切标志时间或时刻的外在因素都去除，体温仍表现出昼夜节律性波动的特性，但此种节律的周期要比地球的自转周期(24小时)略长，称之为自由运转周期。通常认为生物节律现象是由体内存在着的生物钟来控制的。下丘脑的视交叉上核可能是昼夜节律的控制中心。2.性别的影响成年女子的体温平均比男子的高0.3℃，而且其体温随月经周期而发生变动。女子的基础体温(basalbodytemperature，指在早晨醒后起床前测定的体温)在月经期和月经后的前半期较低，排卵前日最低，排卵日升高0.3～0.6℃。每天测定基础体温可