生理学 能量代谢

nullnull第七章 能量代谢与体温第一节 能 量 代 谢第二节 体 温 及 其 调 节南通医学院生理教研室 马颂华null 第一节 能量代谢 　　 能量代谢: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。 null 2.脂肪：次之(40％左右) 3.蛋白质：很少(长期饥饿或极度消耗时，才成为主要能量来源)。一、机体能量的来源与去路 (一)能量来源 1.糖:主要(70％以上) 脑组织所需能量则完全来源于糖的有氧氧化。 缺氧和血糖水平过低，均可导致意识障碍、昏迷以及抽搐。null(二)能量去路 能源物质释放的能量有50%转化为热能，其余以自由能形式贮存于ATP中。除骨骼肌运动时所完成的机械外功，其余的自由能最终也转变为热能。null二、能量代谢测定的原理和方法 (一)能量代谢测定的基本原理 　　 机体的能量代谢也遵循“能量守恒定律”：即在安静不作外功时，机体物质代谢过程中所释放的能量全部转化为热能。 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间内能量代谢的量，即能量代谢率。 null(二)能量代谢的测定方法 　 1.直接测热法：利用热量计直接测量从机体体、呼出气、尿液和粪便排出的总热量。这种方法测定准确，但设备复杂，操作繁琐，现已极少应用。 2.间接测热法： ⑴间接测热法原理：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。必须解决的两个问必须解决的两个问题每种营养物质氧化分解时产生的能量有多少 分清三种营养物质各氧化了多少null ①食物的热价:1ｇ食物在氧化时所释放出来的热量，称为食物的热价。 物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量。 生理热价：指在体内氧化时所产生的热量。 糖与脂肪：物理热价＝生理热价 蛋 白 质：物理热价＞生理热价（∵蛋白质在体内不能被彻底氧化分解，有一部分以尿素的形式由尿中排泄）。相关的几个概念null ②食物的氧热价：某种食物氧化时,每消耗1L氧所产生的热量称为该种食物的氧热价。 ③呼吸商(RQ)：指一定时间内，机体的CO2产生量与耗O2量的比值。RQ＝CO2产生量/耗O2量 举例：举例： C6H12O6+ 6O2 6CO2+6H2O+能量 1mol 6mol 6mol 6mol 3060KJ 1g 0.83L 0.83L 17KJ---卡价 1L 21KJ---氧热价 RQ=6/6=1---呼吸商null 由于各种食物在体内氧化时的耗O2量、CO2产生量的不同，故各种食物的氧热价不同。根据RQ可估计某一段时间内机体氧化各种食物的比例： RQ＝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null三种营养物质氧化的几种数据 ─────────────────────────── 物 质　耗氧量 产CO2量 物理热价 生理热价 氧热价 呼吸商 　　　　(L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/L) (R Q) ─────────────────────────── 糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂 肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白质 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.85 ─────────────────────────── null 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量分解蛋白产生CO2量= NP×6.25×0.76(L)分解蛋白耗O2量= NP×6.25×0.94(L)6.25=每产生1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g 0.76(L)=每氧化1g蛋白的产生CO2量 0.94(L)=每氧化1g蛋白的耗O2量nullnull三、影响能量代谢的因素　(一)肌肉活动 　　 肌肉活动对能量代谢的影响最大。全身剧烈活动时，短时间内其总产热量比安静时高出数十倍。 null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 ───────────────------------null(二)精神活动 　　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%。 但精神处于紧张状态(烦躁、恐惧、情绪激动等)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(肾上腺素、肾上腺皮质激素、甲状腺激素等）释放增多等原因，产热量可显著增加。null(三)食物的特殊动力效应 　　人进食后一段时间内(从进食后1h开始,持续7～8h),即使同样处于安静状态,但产热量却比进食前有所增加，这些 “额外” 热量是由进食引起的。 进食能使机体产生“额外” 热量的现象称为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，进食蛋白质时产热量增加30％，混合性食物增加10％，糖和脂肪增加4～6％。 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。null(四)环境温度 1.人体安静时的能量代谢,在20～30℃的环境中较为稳定。 2.环境温度超过30℃，能量代谢率增加。 3.当环境温度低于20℃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，同时增加能量代谢率。 另外，人体的体温对代谢的影响也很大，体温每升高 1℃，代谢率增加13%。null四、基础代谢 (一) 概念 1.基础代谢：机体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢。 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18-25℃，排除环境温度的影响。 null 2.基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢。  注意：BMR并不是人体最低的代谢率（如人在熟睡 时代谢率更低。） (二)BMR的测定和正常值1.BMR的测定:(通常采用简易法)实验证明，单位体表面积下其基础代谢率几乎相等。 因此，体表面积与BMR成正比。null2.BMR的相对值=实际测得值-正常平均值/正常平均值x100% ＞±20％→可能是病态甲亢：+25％～+80%；甲减：-20%～-40% 发烧：体温每升高1℃，BMR升高13%.测定的意义：±10％～±15％ 正常值范围null复习思考题 1.食物的热价 氧热价 呼吸商 2.哪些因素能影响能量代谢？ 3.测定基础代谢率时应注意什么？ 第二节 体温及其调节第二节 体温及其调节体表温度：机体表层温度。较低，不稳定，受局部血流调节 体核温度：机体深部温度。较高，较稳定，受环境影响小一、人体体温及其正常变动null概念：指身体深部的平均温度，即体核温度。 意义：体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活动正常进行的必需条件。 体温过高、过低都会影响酶的活性，导致生理功能的障碍，甚至造成死亡。如：T ＜ 22℃→心跳停止； T ＞ 43℃→酶变性而死亡; T = 27℃→低温麻醉。生理学上所指的体温null （一）正常体温 　 1.肛温：正常为36.9～37.9℃。 2.口温：约比直肠低0.2℃,为36.7～37.7℃。 3.腋温：约比口腔低0.3℃,为36.0～37.4℃。 肛温比较接近机体深部的温度，但由于测试不便，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10min）。 　　另外，科研中还常用食管温度（=体核温度）、鼓膜温度（=下丘脑温度）。null（二）体温的生理变动 1.昼夜节律变化 人的体温在一昼夜中呈现周期性波动，称为体温的昼夜节律。 一般是清晨2～6h时最低，下午2～8h最高，波动幅度一般不超过1℃。长期夜间工作的人，上述周期性变化可以发生颠倒。 null 2.性别差异 ⑴成年女子体温平均比男子高0.3℃。 ⑵女子体温随月经周期而产生周期性变动。排卵日最低。　null　3.年龄差异 新生儿体温＞成年人＞老年人。 体温随着年龄的增长有逐渐降低的趋势（与代谢率逐渐降低有关），大约每增长10岁，体温约降低0.05℃。14～16岁的青年人体温与成年人相近。 新生儿（特别是早产儿）由于体温调节机构尚未发育完善，老年人由于调节能力差，易受环境温度的影响。null　 4.其他 ●　肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加，可使体温暂时升高1～2℃。所以测体温时，要先让受试者安静一段时间，小儿应防止其哭闹。 ● 情绪激动、精神紧张、进食等情况，都会影响体温。 ● 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，所以全麻时应注意保温。null二、机体的产热和散热 　　 人体正常体温的维持，是在体温调节机构的协调和控制下，产热和散热过程达到动态平衡的结果。(一)产热 1.主要产热器官： 安静状态，主要产热器官是内脏（尤其肝脏，其次是脑）。 活动状态,主要产热器官是骨骼肌。 此外，环境温度、进食、精神紧张等能够影响能量代谢的因素，也都可影响机体的产热量。null2.产热形式2.产热形式非体温调节性产热：劳动或运动时，伴有散热增加 体温调节性产热：战栗产热 非战栗产热（代谢产热）null ⑴战栗产热：骨骼肌不随意的节律性收缩， 其特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但产热量很高。在寒冷环境中主要依靠战栗来增加产热。 ⑵非战栗产热：又称代谢产热，机体所有的组织器官都能进行代谢产热，但以褐色脂肪组织的产热量最大（约占70%）。null 3.产热活动的调节 ⑵ 机体在寒冷环境几周后 ↓ 甲状腺 ↓ T3、T4 ↑ ↓ 代谢率↑(增加4～5倍) ↓ 产热量↑ 特点： 作用缓慢， 维持时间长。⑴寒冷刺激时 ↓ 交感-肾上腺髓质 ↓ NE、E↑ ↓ 产热量↑ 特点： 作用迅速， 维持时间短。null (二)散热 　 主：皮肤面积大 与外界接触 血流丰富 有汗腺次：肺、尿、粪 2.散热方式： 当外界气温低于人体体表温度时，人体主要通过辐射、传导和对流方式散热，其散热量约占总量70％。 当外界温度接近或高于皮肤温度时，机体的散热是依靠蒸发方式散热。 机体散热方式有以下几种:1.散热部位：null　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。（不接触外界物体） 在高温环境中作业（如舰船、炼钢人员）,因环境温度高于皮肤温度，机体不仅不能辐射散热，反而会吸收周围的热量，故易发生中暑。　　机体的有效辐射面积皮肤与环境的温度差辐射散热量的多少取决于null 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。 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。 脂肪的导热性差，因而肥胖者炎热的天气易出汗。 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传导散热量取决于null 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。 对流散热量主要取决于 衣服覆盖于体表，不易实现对流；棉、毛纤维间的空气不易流动，因此增加衣着可以保温御寒。若在较密闭的高温环境中（如船舱内）或闷热气候，因空气对流差，易发生中暑。气温风速null ⑷蒸发散热：（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转化为气态，同时带走大量热量的散热方式。 每1.0ｇ水蒸发可带走热量2.44KJ。 当气温≥体温时，蒸发是唯一的散热途径 　　临床应用酒精擦浴降温就是利用这原理null①不感蒸发： 又称不显汗。指体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未聚成明显水滴前蒸发掉的散热形式。 不感蒸发与汗腺的活动无关。 不感蒸发是持续进行的，机体感觉不到。人体不感蒸发量约1000ml/日（皮肤约占2/3,肺占1/3）。 不感蒸发量取决于 所以，临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。　　气温湿度皮肤黏膜血流量null ②发汗：又称可感蒸发。 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。 发汗即汗腺分泌汗液的过程。 发汗散热是通过汗液蒸发吸收体表热量实现的，若将汗液擦掉则不能起到蒸发散热的效果；汗腺缺乏(如烧伤病人)或汗腺分泌障碍者，在热环境中就可导致体温升高危及生命。null汗液： 水分：＞99％最终排出的汗液成为低渗。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ＮaCl。固体：＜１％大部分为NaCl其余为KCl、尿素、乳酸等无葡萄糖和蛋白质null影响蒸发散热速度的因素环境温度空气湿度风速 外界气温越高，蒸发散热的速度越快；相同的气温，空气干燥，通风良好，散热可正常；若空气潮湿，通风又差，可能因蒸发散热慢而引起中暑，甚至发生生命危险。null 3.散热的调节： ⑴皮肤血流量的调节：机体通过交感N调控着皮肤血管的口径，以改变其血流量，改变皮肤温度，从而影响辐射、对流和传导散热量。 ⑵发汗的调节：发汗是反射性调节。因为支配汗腺的神经纤维的不同，所以发汗分为：nullnull三、体温调节 　(一)温度感受器 1.外周温度感受器 (1)分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。 (2)类型：温觉感受器和冷觉感受器 皮温≈30℃时→冷觉感受器+→冷觉 皮温≈35℃时→温觉感受器+→温觉 (3)本质：游离神经末梢 (4)作用：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。　null 2.中枢性温度敏感神经元 ⑴分类：热敏神经元和冷敏神经元 　　　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↑ ⑵分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处，其中以视前区-下丘脑前部（PO/AH）最多。 加温PO/AH → PO/AH的热敏N元+ → 散热反应↑产热反应↓ 冷却PO/AH → PO/AH的冷敏N元+ → 散热反应↓产热反应↑ 说明：PO/AH中的某些温敏N元能感受局部脑温的变化。 null(二)体温调节中枢 　　调节体温的基本中枢位于下丘脑。 PO/AH是体温调节整合中枢的中心部位。 (三)体温相对恒定的调定点学说 　　籍于前述，体温自动调节的机制提出了“调定点”学说：即体温调节类似恒温器的调节；PO/AH中的温敏N元可能起着“调定点”的作用； “调定点”所规定的温度值决定着体温的高低。 null一般将调定点设为37 ℃， 当中枢温度＞37℃时，热敏神经元发放冲动频率↑ →散热＞产热→体温降至调定点当中枢温度＜37℃时，冷敏神经元发放冲动频率↑ →产热＞散热→体温升至调定点发热为何伴有寒战等反应？发热为何伴有寒战等反应？内源性致热源使热敏神经元感受阈值 提高，调定点上移（如39 ℃）实际体温已为38 ℃，但只兴奋冷敏神经元，产热↑（如寒战），散热↓（如皮肤血管收缩）体温升高，直至到达新的调定点退热药（如阿司匹林） 复习参考题复习参考题1、机体的主要产热器官 2、机体散热的几种方式及各自特点？ 3、引起正常体温变动的因素有哪些？ 4、试述维持体温相对恒定的调节机制。 5、发热病人为什么常伴有寒战？ 6、体温 不感蒸发