生理学(第7版)-第7章-能量代谢与体温

生理学（第7版）第七章能量代谢与体温Chapter7Energyandtemperature第一节能量代谢能量代谢：指体内伴随物质代谢过程而发生的能量释放、转移、贮存和利用的过程。分解代谢：能量释放的过程合成代谢：吸收能量的过程一、机体能量的来源与利用（一）能量的来源1、ATP的生成与作用：ATP是体内的直接供能物质一、机体能量的来源与利用（一）能量的来源1、ATP的生成与作用：ATP是体内的直接供能物质ATP是体内能量转化和利用的关键物质。既是体内能量的直接提供者，又是重要的储能物质。磷酸肌酸（CP)含有高能磷酸键，是体内ATP的储存库，主要存在于肌肉和脑组织中。CP和ATP间可进行能量转给。2、三大营养物质的能量转化（1）糖：主要的能源物质，提供50%~70%人体所需能量。有氧氧化：氧充分，葡萄糖完全氧化释放能量（1molG=30或32molATP)脑组织消耗能量的主要来源。无氧酵解：氧不足，葡萄糖释放的能量少(1molG=2molATP)剧烈运动、成熟红细胞靠此供能。一、机体能量的来源与利用（3）蛋白质：构成机体组织的建筑原料，在体内糖、脂肪耗竭时分解供能维持必需的生理功能活动,供能是其次要功能。（2）脂肪：贮存和供给能量。每克脂肪释放的能量约为糖有氧氧化时的2倍。（1）糖：主要的能源物质。2、三大营养物质的能量转化一、机体能量的来源与利用（二）能量的利用体重指数：以身高（m）的平方除体重（kg）所得之商，主要反映全身性超重和肥胖。（三）能量平衡指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。在我国，体重指数24为超重线，28为肥胖界限。瘦素：leptin増食因子：orexin1、热价（trermaleqivalent）1克食物在体内完全氧化或在体外燃烧所释放的能量。物理热价——食物在体外燃烧时所释放的热量。生物热价——食物在生物氧化时所释放的热量。物理热价（KJ/g）生物热价（KJ/g）糖1717脂肪39.839.8蛋白质23.518二、能量代谢测定的几个概念2、食物的氧热价（thermalequivalentofoxygen）某种营养物质氧化时，消耗一升氧所产生的热量称为该物质的氧热价。3、呼吸商（respiratoryquotient，RQ）一定时间内机体的CO2产量和耗氧量的比值。RQ＝产生的CO2mol数/消耗的O2mol数＝产生的CO2ml数/消耗的O2ml数（相同温度和气压条件下）根据RQ的大小推测能量的主要来源糖:1.00脂肪:0.71蛋白质:0.80混合食物:0.85二、能量代谢测定的几个概念1、热价（trermaleqivalent）2、食物的氧热价（thermalequivalentofoxygen）3、呼吸商（respiratoryquotient，RQ）一定时间内机体的CO2产量和耗氧量的比值。4、非蛋白呼吸商（non-respiratoryquotient，NPRQ）：根据糖和脂肪按不同比例混合氧化时所产生的CO2量和消耗的O2量计算的呼吸商。二、能量代谢的测定方法1、直接测热法：测定整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。因设备复杂，操作繁琐，故极少应用。2、间接测热法：定比定律＋能量守恒定律C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+△H3、双标记水法原理：根据能量守恒定律食物中的化学能＝热能＋所作功能量代谢=热能+外功二、能量代谢的测定方法（二）间接测热法：定比定律：同一化学反应无论中间过程和条件差异多大，释放的能量是一定的。是利用“定比定律”，测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。（三）临床上应用的简化测定法通常将蛋白质的消耗量忽略不计，只测定单位时间内的耗O2量和CO2产量，计算呼吸商，按非蛋白呼吸商查表，得到对应氧热价，即可计算总产热量。二、能量代谢的测定方法另一更简便方法是将非蛋白呼吸商定为0.82，氧热价为20.20kJ，只需测定单位时间内的耗氧量，便可按下式计算机体的产热量：产热＝20.20×耗氧量（KJ）气体分析法耗O2量CO2产量RQ(不考虑蛋白代谢）NPRQ（查表）氧热价×耗O2量产热量二、能量代谢的测简略方法肺量计混合膳食NPRQ=0.82耗氧量(6分钟）氧热价为20.20KJ×产热量简略法三、影响能量代谢的主要因素1、肌肉活动2、精神活动3、食物的特殊动力作用4、环境温度（一）肌肉活动肌肉活动对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。剧烈运动时其耗氧量可增加10～20倍。三、影响能量代谢的主要因素劳动强度：单位时间内机体的产热量。（二）精神活动3.5ml/min/100g脑组织人在平静地思考问题时，能量代谢受到的影响不大，其产热量一般不超过4%。当精神活动处于紧张状态时，产热量可显著增加。这可能是由于无意识的肌紧张以及某些内分泌激素（甲状腺素等）释放增加引起。三、影响能量代谢的主要因素（三）食物的特殊动力作用从进食后一小时左右开始，延续到7～8小时左右，食物能使机体产生“额外”热量的现象，称为食物的特殊动力作用。蛋白质“额外”增加的热量约30％左右，糖或脂肪则可“额外”增加4％～6％的热量，混合性食物为10％。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。三、影响能量代谢的主要因素（四）环境温度安静时20～30oC的环境中能量代谢最稳定，低于20oC或高于30oC时都可使能量代谢增加。20~30oC:最稳定20oC:↑骨骼肌紧张性增强10oC:↑↑寒颤30oC:↑新陈代谢加快三、影响能量代谢的主要因素四、基础代谢基础代谢（basalmetabolism）：是指基础状态下的能量代谢。基础代谢率（basalmetabolicrate，BMR）：是指在基础状态下，单位时间内的能量代谢。基础状态：指人体处在清醒而又非常安静、不受肌肉活动、环境温度、食物及精神紧张等因素的影响时的状态。基础状态的条件如下：①清晨空腹，即禁食12～14h，前一天应清淡、不要太饱的饮食，以排除食物特殊动力效应的影响。②平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响。③清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响。④室温20-25℃，排除环境温度的影响。简略法测定和计算BMR呼吸商=0.82氧热价=20.20kJ/L耗氧量和体表面积测定基础代谢率的意义临床测定BMR可帮助诊断某些代谢性疾病：＃甲亢时，BMR比正常值高25％～80％。＃甲减时，BMR比正常值低20％～40％。＃糖尿病、红细胞增多症、白血病、发热BMR升高。＃体温每升高1°C，BMR升高约13％。＃肾病综合征、脑垂体性肥胖、病理性饥饿BMR降低。正常的体温是人体进行新陈代谢和生命活动的必要条件。体温酶活性细胞代谢低于34意识丧失低于25心跳、呼吸停止体温酶变性细胞损害高于41神经系统功能障碍高于43生命危险第二节体温及其调节第二节体温及其调节（一）表层（体表）体温和深部（体核）体温人体外周组织（皮肤、皮下组织和肌肉等）的温度称为表层温度（shelltemperature）。机体深部（心、肺、脑和腹腔内脏等）的温度称为深部温度（coretemperature）。一、体温腋温36.0-37.4℃最稳定口腔温36.7-37.7℃喘气、饮水影响直肠温36.9-37.9℃出汗、测量姿势鼓膜、食道—反映脑组织和机体深部温度可信度：直肠温＞口腔温＞腋窝温临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意无汗、夹紧体温计和测量时间（约需10min）。体温（bodytemperature）:指机体深部的平均温度。1、昼夜周期：清晨2－6时体温最低，午后1－6时最高，周期幅度一般不超过1℃，体温的这种周期性波动称为昼夜节律或日节律（circadianrhythm)。与地球的自转周期相吻合。生物节律：下丘脑视交叉上核（二）体温的正常变动2、性别：女性基础体温比男性体温高0.3℃。女性体温还随月经周期而变动。月经期至排卵这段时间体温较低，排卵日体温最低，排卵后体温回升至月经前水平。孕激素及其代谢产物可能是引起体温波动的主要因素。（二）体温的正常变动3、年龄：儿童体温较高，老年人体温较低。新生儿（特别是早产儿）因体温调节机制发育不完善，调节能力差，体温易受环境温度影响。新生儿体温＞成年人＞老年人（二）体温的正常变动4、肌肉活动：肌肉剧烈活动时，体温可升1～2ºC，此外，情绪激动、精神紧张、环境温度变化以及进食等均可影响体温。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）体温的正常变动（三）表层温度皮肤温度：环境温度23℃时测定：足部27℃，手30℃，躯干32℃，额部33--34℃。四肢末梢皮肤温度最低，躯干、头部皮肤温度偏高。皮肤温度与局部血流量有密切关系二、体热平衡（机体产热与散热）图8-2体热平衡模式热输出辐射传导对流蒸发热来源代谢环境二、体热平衡（机体产热与散热）（一）产热过程1、主要的产热器官以及影响产热的因素：安静状态：主要产热器官—肝脏运动或劳动:主要产热器官—肌肉影响产热的主要因素:基础代谢率，肌肉的收缩活动，内分泌激素等。二、体热平衡（机体产热与散热）二、体热平衡（机体产热与散热）1、主要的产热器官以及影响产热的因素：2、机体的产热形式寒战产热：骨骼肌不随意的节律性收缩。屈肌和伸肌同时收缩，不做功，9-11次/分,但产热量很高。常有战栗前肌紧张。非寒战产热（代谢产热）：以褐色脂肪组织（含丰富的线粒体，分布于腹股沟、腋窝等处）的产热量最大。对新生儿意义尤大。二、体热平衡（机体产热与散热）二、体热平衡（机体产热与散热）3、产热活动的调节①体液调节：甲状腺素，作用缓慢，持续时间长。机体暴露于寒冷环境中数周，甲状腺活动增强。肾上腺素和去甲肾上腺素、生长激素，作用快，持续短。②神经调节：寒冷刺激兴奋机体交感神经系统，导致肾上腺素和去甲肾上腺素释放增多，产热增加；寒冷刺激兴奋下丘脑TRHTSH3、产热活动的调节①体液调节：甲状腺素，作用缓慢，持续时间长。机体暴露于寒冷环境中数周，甲状腺活动增强。肾上腺素和去甲肾上腺素、生长激素，作用快，持续短。②神经调节：寒冷刺激兴奋机体交感神经系统，导致肾上腺素和去甲肾上腺素释放增多，产热增加；寒冷刺激兴奋下丘脑TRHTSH1、散热部位：主：皮肤面积大与外界接触血流丰富有汗腺次：呼出气、尿、粪（二）散热过程皮肤散热方式对流(15%)蒸发(22%)传导(3%)辐射(60%)⑴辐射散热：指体热以热射线形式传给温度较低的周围环境中的散热方式。辐射散热量的多少取决于机体的有效辐射面积皮肤与环境的温度差2、机体的散热方式：（二）散热过程⑵传导散热：指体热直接传给与机体相接触的低温物体的散热方式。散热量与物体的导热性有关。物理降温⑶对流散热：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，受风速影响。2、机体的散热方式：辐射、传导和对流散热方式原理影响因素应用━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━辐射热射线肤气温差、效面积空调传导直接传递肤物温差、导热度冰袋降温对流直接传递肤气温差、风速电扇降温━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━1）不感蒸发（insensibleperspiration、不显汗）指体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未聚成明显水滴前而被汽化的散热形式。不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约1000ml/日。∴临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。（4）当气温≥体温时，蒸发是唯一的散热途径2、机体的散热方式：2）发汗（sweating）：（可感蒸发）指通过汗腺的主动分泌，汗液在皮肤表面形成明显的汗滴而蒸发。人在安静状态下，当环境温度达到30℃左右时，便开始发汗；如果空气湿度大、衣着又多时，气温达25℃便可发汗；机体活动时，由于产热量↑，虽然环境温度低于20℃亦可发汗。炎热的气候，短时间内发汗量可达1.5L/h。（4）当气温≥体温时，蒸发是唯一的散热途径2、机体的散热方式：汗液：水分：＞99％∵汗液流经汗