生理學(xué)第七章 能量代謝與體溫(本科)

第七章

能量代謝與體溫

醫(yī)學(xué)院生理教研室EnergyMetabolismandBodyTemperature問題1：當(dāng)我們感冒時，一般會經(jīng)歷什么樣的過程？問題2：為什么發(fā)熱的病人常常會“畏寒、寒戰(zhàn)”呢？第一節(jié)能量代謝

energymetabolism

能量代謝的概念：物質(zhì)代謝過程中所伴隨的能量的貯存、釋放、轉(zhuǎn)移和利用統(tǒng)稱為能量代謝。一、機體能量的來源和利用1．糖、脂肪和蛋白質(zhì)是主要的能量來源。（1）糖是體內(nèi)基本的供能物質(zhì)。①機體的能量50%~70%由食物中的糖類物質(zhì)提供;②葡萄糖供能的方式：有氧氧化：無氧酵解：（一）能量的來源1mol葡萄糖釋放38molATP1mol葡萄糖釋放2molATP一、機體能量的來源和利用1．糖、脂肪和蛋白質(zhì)是主要的能量來源。（1）糖是體內(nèi)基本的供能物質(zhì)。③葡萄糖的轉(zhuǎn)化：供能轉(zhuǎn)變?yōu)樘窃瓋Υ嬖诟闻K和骨骼肌中，分別稱為肝糖原和肌糖原。（一）能量的來源糖代謝概況血糖食物糖葡萄糖消

化吸收肝臟葡萄糖肝糖原合成分解乳酸糖異生血液肌糖原葡萄糖CO2+H2O+ATP有氧氧化糖酵解乳酸+ATP血乳酸肌肉轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)(大量)(少量)合

成一、能量的來源和去路1．糖、脂肪和蛋白質(zhì)是主要的能量來源。

（2）脂肪是體內(nèi)重要的貯能和供能物質(zhì)機體的能量30%左右是由脂肪提供。①脂肪是體內(nèi)最重要貯能物質(zhì)；②每g脂肪氧化所釋放的的能量約為糖的2倍；利用形式：甘油和脂肪酸供能途徑：直接氧化轉(zhuǎn)化為糖而提供能量。

一、能量的來源和去路1．糖、脂肪和蛋白質(zhì)是主要的能量來源。

（2）脂肪是體內(nèi)重要的貯能和供能物質(zhì)③在正常情況下，脂肪可補充糖供能的不足；在饑餓時，則成為機體的主要供能物質(zhì)。一、能量的來源和去路1．糖、脂肪和蛋白質(zhì)是主要的能量來源。（3）蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)主要由氨基酸組成。①氨基酸的主要功能是合成機體的組成成分，為機體提供能量是次要功能。②氨基酸在特殊情況下也參與供能，如：長期禁食、結(jié)核病、惡性腫瘤、高熱等一、機體能量的來源與利用2.能量轉(zhuǎn)移和貯存的關(guān)鍵物質(zhì)（1）三磷酸腺苷（ATP）ATP既是體內(nèi)重要的貯能物質(zhì)，又是直接的供能物質(zhì)。（2）磷酸肌酸（CP）是體內(nèi)ATP的儲存庫。（一）能量的來源一、能量的來源和去路（二）能量的利用:50%（三）能量平衡能量平衡是指機體能量攝入與消耗間的平衡。二、能量代謝的測定（一）與能量代謝測定有關(guān)的概念：1.食物的熱價：1g食物氧化或在體外燃燒時所釋放出來的能量。物理熱價：食物體外燃燒釋放的能量。生物熱價：食物體內(nèi)氧化產(chǎn)生的能量。物質(zhì)的產(chǎn)熱量=該物質(zhì)的克數(shù)×該物質(zhì)的熱價。糖：17.2kJ17.2kJ脂肪：39.8kJ39.8kJ蛋白質(zhì)：23.4kJ18.0kJ物理熱價生物熱價糖與脂肪：物理熱價＝生物熱價蛋白質(zhì)：物理熱價＞生物熱價二、能量代謝的測定2.食物的氧熱價：某種食物氧化時消耗1升氧所產(chǎn)生的熱量稱為該種食物的氧熱價。物質(zhì)的產(chǎn)熱量=該物質(zhì)的氧熱價×該物質(zhì)的耗氧量糖：21.1kJ脂肪：19.6kJ蛋白質(zhì)：18.9kJ

氧熱價二、能量代謝的測定3.呼吸商：一定時間內(nèi)機體呼出的CO2量與吸入的O2量的比值（CO2/O2）。糖：1.00脂肪：0.71蛋白質(zhì)：0.80混合食物：0.85

呼吸商二、能量代謝的測定3.呼吸商：意義：可以比較精確的反映體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)氧化的比例。用呼吸商估計人體在某一段時間內(nèi)氧化營養(yǎng)物質(zhì)的種類和量。二、能量代謝的測定4.非蛋白呼吸商（NPRQ）：一定時間內(nèi)機體氧化非蛋白食物（糖和脂肪）時CO2產(chǎn)量與耗O2量的比值。

非蛋白呼吸商(NPRQ)（二）能量代謝測定的原理

根據(jù)能量守恒定律，測定機體一定時間內(nèi)消耗的食物中包含的能量，或產(chǎn)生的熱量與做的外功，即可得出機體能量代謝率。二、能量代謝的測定能量代謝率：單位時間內(nèi)每平方米體表面積的產(chǎn)熱量。單位：KJ/(m2·h)（三）能量代謝的測定方法1．直接測熱法直接收集機體在一定時間內(nèi)所釋放的熱量，并加以測定，稱為直接測熱法。操作繁瑣，使用不便。二、能量代謝的測定（三）能量代謝的測定方法2．間接測熱法（1）原理：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的量與產(chǎn)物的量之間存在著一定的比例關(guān)系，從而計算出一定時間內(nèi)機體氧化三大物質(zhì)的量，計算該段時間內(nèi)機體所釋放的總熱量。C6H6O6+6O2→6CO2+6H2O+E三、影響能量代謝的主要因素1.肌肉活動：最為顯著。勞動或運動時的能量代謝率───────────────狀態(tài)產(chǎn)熱量(KJ/m2.min)───────────────躺臥2.73開會3.40擦窗子8.30洗衣9.89掃地11.37打排球17.50打籃球24.22踢足球24.98持重機槍躍進42.39───────────────三、影響能量代謝的主要因素1.肌肉活動：最為顯著。2.精神活動：睡眠和活躍的精神活動無大的差別。但精神緊張、情緒激動時，因伴發(fā)肌緊張及甲狀腺素釋放，而使能量代謝增加。三、影響能量代謝的主要因素1.肌肉活動：最為顯著。2.精神活動：3.食物的特殊動力效應(yīng)：進食之后的一段時間內(nèi)，食物刺激機體產(chǎn)生額外熱量消耗的作用，稱為食物的特殊動力效應(yīng)。蛋白質(zhì)最明顯為30%，糖和脂肪約為4-6%，混合食物為10%。三、影響能量代謝的主要因素1.肌肉活動：最為顯著。2.精神活動：3.食物的特殊動力效應(yīng)：4.環(huán)境溫度：20~30℃時穩(wěn)定。環(huán)境溫度過高或過低能量代謝都會增加。環(huán)境溫度＞30℃，能量代謝率增加。當(dāng)環(huán)境溫度＜20℃時，隨著溫度的不斷下降，機體產(chǎn)生寒戰(zhàn)和肌緊張增加以御寒，同時增加能量代謝率。四、基礎(chǔ)代謝1.概念：（1）基礎(chǔ)代謝：基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。（2）基礎(chǔ)代謝率（basalmetabolismrate，BMR）：基礎(chǔ)狀態(tài)下單位時間內(nèi)的能量代謝?；A(chǔ)狀態(tài)：清晨、清醒、靜臥，未作肌肉活動；無精神緊張；測定前至少禁食12h；室溫20～25℃。BMR比安靜時代謝率低，但并非最低代謝狀態(tài)四、基礎(chǔ)代謝2.計算方法：

（1）人體表面積推算公式：

0.0061×身高(cm)＋0.0128×體重(kg)－0.1529（2）體表面積測算用圖測算四、基礎(chǔ)代謝3.基礎(chǔ)代謝率的表達方式：（1）實測絕對值：單位：kJ/m2（2）比值：基礎(chǔ)代謝率=實測值-正常平均值

正常平均值×100%=四、基礎(chǔ)代謝4.基礎(chǔ)代謝率的變化：（1）正常變化：①男性高于女性；②兒童高于成人；年齡越大，代謝率越低。（2）體溫升高一度，基礎(chǔ)代謝率增加13%（3）病理性變化：①BMR↑：發(fā)熱、甲亢、糖尿病、紅細胞增多癥、白血病等②BMR↓：甲低、Addison病、腎病、垂體性肥胖、病理性饑餓四、基礎(chǔ)代謝5.臨床上測定BMR可協(xié)助診斷某些疾病。甲亢：高于正常值的25％～80％。甲狀腺功能減退：比正常值低20％～40％。糖尿病、紅細胞增多癥、白血病、發(fā)熱可引起B(yǎng)MR升高。腎病綜合征、腦垂體性肥胖以及機體處于病理性饑餓時，BMR則降低。第二節(jié)體溫及其調(diào)節(jié)表層溫度：機體表層部分（皮膚和皮下組織）的溫度。體溫：核心溫度：機體核心部分的溫度。一、體溫即臨床所說的體溫：是指機體核心部分的平均溫度。（一）表層溫度和核心溫度機體表層溫度和核心溫度的相對范圍隨環(huán)境溫度的變化而變化。（一）表層溫度和核心溫度1.表層溫度表層溫度低于體核溫度。由表層向深部存在較明顯的溫度梯度。機體表層的最外層為皮膚溫度，易受環(huán)境溫度的影響產(chǎn)生顯著的變化。皮膚溫度高低與局部血流量有關(guān)，受交感神經(jīng)影響。（一）表層溫度和核心溫度（一）表層溫度和核心溫度2.核心溫度核心溫度相對穩(wěn)定，各部分之間差異小。肝臟的溫度最高，為38℃，其次為腦，腎、胰腺及十二指腸，直腸溫度更低，約37.5℃。（一）表層溫度和核心溫度3．臨床常用以下部位體溫代替體溫：口腔溫度：36.7℃～37.7℃直腸溫度：36.9℃～37.9℃腋窩溫度：36.0℃～37.4℃。

（一）表層溫度和核心溫度（二）體溫的生理性波動1.體溫的晝夜周期性變化：清晨2～6時體溫最低，午后1～6時最高，波動幅度一般不超過1℃。體溫的這種周期性波動稱為體溫的晝夜節(jié)律。（二）體溫的生理性波動2.性別的影響：男性體溫比女性體溫略低0.3℃。女性體溫隨月經(jīng)周期而變動，月經(jīng)期至排卵這段時間體溫較低，排卵日最低，排卵后體溫回升至月經(jīng)前水平。3．年齡的影響：新生兒體溫＞成年人＞老年人每年長10歲，體溫約降低0.05℃。14～16歲與成年人相近。4.肌肉活動的影響：肌肉劇烈活動時，體溫可上升1～2℃。5.其他因素的影響：情緒激動、精神緊張以及進食等均可影響體溫。（二）體溫的生理性波動二、機體的產(chǎn)熱和散熱（一）產(chǎn)熱1.主要產(chǎn)熱器官：肝和骨骼肌。安靜狀態(tài)：內(nèi)臟（尤其肝臟，其次是腦）活動狀態(tài)：骨骼肌。人體正常體溫的維持，是產(chǎn)熱和散熱過程達到動態(tài)平衡的結(jié)果。①基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱：70%來自內(nèi)臟和腦組織；②骨骼肌運動產(chǎn)熱：③食物特殊動力效應(yīng)產(chǎn)熱④寒戰(zhàn)產(chǎn)熱：定義：在寒冷的刺激下，骨骼肌發(fā)生不隨意的節(jié)律性收縮。特點：屈肌和伸肌同時收縮，但不作功，能量全部轉(zhuǎn)化為熱量。可使代謝率增加4~5倍。2.產(chǎn)熱的形式：①基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱：70%來自內(nèi)臟和腦組織；②骨骼肌運動產(chǎn)熱；③食物特殊動力效應(yīng)產(chǎn)熱；④寒戰(zhàn)產(chǎn)熱：⑤非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱：定義：在寒冷環(huán)境中，機體通過升高代謝率而增加產(chǎn)熱。又稱代謝產(chǎn)熱。褐色脂肪組織的非寒戰(zhàn)性產(chǎn)熱量最大，占70%。2.產(chǎn)熱的形式：（一）產(chǎn)熱3.產(chǎn)熱的調(diào)節(jié)：寒冷環(huán)境持續(xù)幾周↓甲狀腺激素分泌↑↓代謝率↑(4～5倍)↓產(chǎn)熱量↑寒冷刺激↓交感神經(jīng)興奮，引起腎上腺髓質(zhì)分泌腎上腺素和去甲腎上腺素↑↓代謝率↑，產(chǎn)熱量↑（1）神經(jīng)調(diào)節(jié)（2）體液調(diào)節(jié)（二）散熱1.散熱部位：主要：皮膚——85%次要：肺——14%尿、糞——1.5%（二）散熱2.散熱方式：（1）輻射散熱（thermalradiation）:定義：人體以熱射線的形式將體熱傳給外界較冷物質(zhì)的一種散熱方式。取決因素：皮膚與周圍環(huán)境之間的溫度差；機體的有效散熱面積。（二）散熱2.散熱方式：（2）傳導(dǎo)散熱（thermalconduction）:定義：體熱直接傳給與機體相接觸的低溫物體取決因素：皮膚與接觸物體之間的溫度差；接觸面積；與皮膚接觸物體的導(dǎo)熱性。臨床：高熱病人使用冰帽、冰袋。（二）散熱2.散熱方式：（3）對流散熱（thermalconvection）:定義：通過氣體流動進行熱量交換的散熱方式取決因素：皮膚與周圍環(huán)境之間的溫度差；機體的有效散熱面積；風(fēng)速。（二）散熱2.散熱方式：（4）蒸發(fā)散熱（evaporation）：定義：是水分從體表汽化時吸收熱量而散發(fā)體熱的方式。環(huán)境溫度≥體溫時蒸發(fā)是唯一的散熱途徑。臨床：高熱病人使用酒精擦浴。（二）散熱2.散熱方式：（4）蒸發(fā)散熱（evaporation）：蒸發(fā)散熱的形式：①不感蒸發(fā)：體液直接透出皮膚、粘膜表面，在未聚成明顯水滴前蒸發(fā)掉，約1000ml/天。皮膚的不感蒸發(fā)也叫不顯汗，經(jīng)皮膚蒸發(fā)約600～800ml。（二）散熱2.散熱方式：（4）蒸發(fā)散熱（evaporation）：蒸發(fā)散熱的形式：①不感蒸發(fā)：②發(fā)汗(可感蒸發(fā))：汗腺主動分泌汗液的過程。環(huán)境溫度達30℃左右開始發(fā)汗，濕度大，衣著多25℃便可發(fā)汗。發(fā)汗速度受環(huán)境溫度及濕度影響。汗液：水分＞99％剛分泌的汗液是等滲的，汗液流經(jīng)汗腺管腔時部分NaCl被重吸收，使最終排出的汗液成為低滲液。大量出汗可造成高滲性脫水，要補充大量水份和適量NaCl。固體＜１％大部分為NaClKCl、尿素、乳酸等無葡萄糖和蛋白質(zhì)（二）散熱（1）皮膚血流量的調(diào)節(jié)交感神經(jīng)控制皮膚血管口徑，調(diào)節(jié)皮膚血流量，通過改變皮膚溫度影響皮膚散熱量。

3.散熱的調(diào)節(jié)（二）散熱炎熱→交感神經(jīng)活動→皮膚血管舒張,流量→散熱寒冷→交感神經(jīng)活動→皮膚血管收縮,流量→散熱皮膚血流多，皮溫高，溫差大——散熱快（1）皮膚血流量的調(diào)節(jié)

3.散熱的調(diào)節(jié)（二）散熱（2）發(fā)汗的調(diào)節(jié)溫?zé)岽碳赜X感受器↑傳入沖動↑產(chǎn)熱↑血溫↑下丘腦熱敏N.元↑發(fā)汗中樞↑發(fā)汗（1）皮膚血流量的調(diào)節(jié)

3.散熱的調(diào)節(jié)（二）散熱（2）發(fā)汗的調(diào)節(jié)溫?zé)嵝园l(fā)汗：參與體溫調(diào)節(jié)（全身）精神性發(fā)汗：見于手掌、前額、足底等處，與體溫調(diào)節(jié)關(guān)系不大。三、體溫調(diào)節(jié)自主性體溫調(diào)節(jié):在體溫調(diào)節(jié)機構(gòu)的控制下，通過增減皮膚的血流量、發(fā)汗、寒戰(zhàn)等生理調(diào)節(jié)反應(yīng)，在正常情況下使體溫維持在一個相對穩(wěn)定的水平。這是體溫調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。行為性體溫調(diào)節(jié)：機體在不同環(huán)境中的姿勢和行為，特別是人為保溫和降溫所采取的措施。1.外周溫度感受器（一）溫度感受器(1)分布：皮膚、粘膜和內(nèi)臟中的游離神經(jīng)末梢(2)適宜刺激：皮膚溫度變化(3)分類：熱感受器冷感受器三、體溫調(diào)節(jié)（一）溫度感受器(1)分類：熱敏神經(jīng)元冷敏神經(jīng)元2.中樞溫度感受器(2)

分布：PO/AH分布較多的熱敏神經(jīng)元；

腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和下丘腦弓狀核分布較多冷敏神經(jīng)元(3)適宜刺激：流經(jīng)腦和脊髓的血溫變化三、體溫調(diào)節(jié)三、體溫調(diào)節(jié)（二）體溫調(diào)節(jié)中樞：1.部位：視前區(qū)-下丘腦前部preopticanteriorhypothalamus，PO/AH.2.體溫調(diào)節(jié)的“調(diào)定點”學(xué)說