醫(yī)學(xué)能量代謝體溫專題課件

能量代謝體溫作者:曹宇單位:中國醫(yī)科大學(xué)第七章

能量代謝與體溫第一節(jié)能量代謝第二節(jié)體溫及其調(diào)節(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)熟悉了解掌握影響能量代謝的因素，基礎(chǔ)代謝率機(jī)體產(chǎn)熱和散熱過程，自主性體溫調(diào)節(jié)機(jī)制能量代謝間接測(cè)定的方法和基本原理體溫的生理性波動(dòng)、測(cè)量方法能量代謝直接測(cè)定方法行為性體溫調(diào)節(jié)能量代謝第一節(jié)（一）能量的來源

（二）能量的利用

（三）能量平衡

一、機(jī)體能量的來源與利用生理學(xué)（第9版）能量代謝（energymetabolism）：伴隨物質(zhì)代謝過程中的能量的釋放、轉(zhuǎn)移、貯存和利用

攝取營養(yǎng)物質(zhì)來構(gòu)筑和更新自身合成代謝新陳代謝貯存能量

分解自身的部分物質(zhì)分解代謝

釋放能量能量代謝物質(zhì)代謝（metabolism）生理學(xué)（第9版）能量來源糖（glucose）：基本的供能物質(zhì)，供能占70％以上。通過有O2氧化和無氧酵解供能脂肪（fat）：重要的貯能和供能物質(zhì)，氧化時(shí)釋放的能量多。短期饑餓時(shí)供能蛋白質(zhì)（protein）：特殊情況下供能，在體內(nèi)氧化不徹底生理學(xué)（第9版）糖脂肪蛋白質(zhì)CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能生物氧化營養(yǎng)物質(zhì)在生物體內(nèi)氧化分解成二氧化碳和水，同時(shí)釋放能量的過程生理學(xué)（第9版）糖原三酰甘油蛋白質(zhì)葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoA2H呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2糖、脂肪和蛋白質(zhì)的生物氧化一般過程檸檬酸循環(huán)底物水平磷酸化

氧化磷酸化

生理學(xué)（第9版）氧化磷酸化：營養(yǎng)物質(zhì)在代謝過程中脫下的一對(duì)氫原子進(jìn)入線粒體，經(jīng)過線粒體氧化呼吸鏈的電子傳遞，釋放的能量激活A(yù)TP合酶，催化ADP磷酸化生成ATP氧化磷酸化是體內(nèi)ATP生成的最主要方式底物水平磷酸化：由底物分子脫氫，將能量在分子內(nèi)重新分布產(chǎn)生高能鍵，并將高能鍵最終轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP生理學(xué)（第9版）ⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATP4H+2H+4H+胞液側(cè)

基質(zhì)側(cè)++++++++++---------呼吸鏈電子傳遞過程耦聯(lián)ADP磷酸化，生成ATPⅢ生理學(xué)（第9版）ATP：重要的貯能物質(zhì)和直接的供能物質(zhì)1molATP可釋放52.3kJ

能量磷酸肌酸（creatinephosphate,CP）：由肌酸和磷酸合成，主要存在肌肉和腦組織中，是含高能磷酸鍵的化合物，不能直接為細(xì)胞提供能量能量過剩能量不足ATPCPATP是體內(nèi)能量轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵物質(zhì)生理學(xué)（第9版）能量的利用維持基礎(chǔ)代謝—跨膜主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，產(chǎn)生生物電活動(dòng)，腺體的分泌和遞質(zhì)的釋放合成代謝運(yùn)動(dòng)及各種活動(dòng)—肌肉的舒縮（機(jī)械功）食物的特殊動(dòng)力效應(yīng)生長發(fā)育維持體溫等生理學(xué)（第9版）能量平衡（energybalance）在一定時(shí)期內(nèi)，攝入的能量與消耗的能量基本相等

攝入的能量多于消耗的能量

能量的正平衡生長發(fā)育、肥胖

攝入的能量少于消耗的能量

能量的負(fù)平衡

消瘦

生理學(xué)（第9版）（一）能量代謝的測(cè)定原理

（二）能量代謝的測(cè)定方法

二、能量代謝的測(cè)定

生理學(xué)（第9版）M：能量代謝量；L：散熱量；S：貯熱量；

Ｓ＝體溫變化（℃·

h-1）×體重（kg）×人體比熱（0.83kcal·

℃·

kg-1）W：外功M=L+S+W測(cè)定原理：能量守恒定律；定比定律生理學(xué)（第9版）1.直接測(cè)熱法（directcalorimetry）收集在一定時(shí)間內(nèi)受試者散發(fā)的總熱量特點(diǎn)：測(cè)定原理簡單，所得數(shù)據(jù)精確。所需的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣直接測(cè)熱裝置模式圖測(cè)定方法：生理學(xué)（第9版）2.間接測(cè)熱法（indirectcalorimetry）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的定比定律，即在一般化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物的量與產(chǎn)物量之間呈一定的比例關(guān)系。例如：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△E食物的熱價(jià)（thermalequivalentoffood）

1g某種食物氧化分解（或體外燃燒）時(shí)所釋放的熱量食物的氧熱價(jià)（thermalequivalentofoxygen）某種食物氧化時(shí)消耗1LO2所產(chǎn)生的熱量（氧熱價(jià)×耗氧量=產(chǎn)熱量）生理學(xué)（第9版）呼吸商（respiratoryquotient，RQ）一定時(shí)間內(nèi)機(jī)體的CO2產(chǎn)量與耗氧量的比值RQ=CO2產(chǎn)生量（ml）O2耗氧量（ml）生理學(xué)（第9版）營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)熱量（kJ/g）消耗量（L/g）CO2產(chǎn)量（L/g）呼吸商（RQ）氧熱價(jià)（kJ/L）物理熱價(jià)生物熱價(jià)糖17.217.20.830.831.0021.1脂肪39.839.82.031.430.7119.6蛋白質(zhì)23.418.00.950.760.8018.9糖、脂肪和蛋白質(zhì)氧化時(shí)的熱價(jià)、氧熱價(jià)和呼吸商非蛋白呼吸商（non-proteinrespiratoryquotient，NPRQ）：由糖和脂肪氧化時(shí)所產(chǎn)生的二氧化碳量及耗氧量的比值通常將蛋白質(zhì)的代謝量忽略不計(jì)，進(jìn)食混合膳食的非蛋白呼吸商約為0.82非蛋白呼吸商和氧熱價(jià)生理學(xué)（第9版）NPRQ氧化的糖（%）氧化的脂肪（%）

氧熱價(jià)（kJ/L）0.7070.00100.0019.620.711.1098.9019.640.724.7595.2019.69…………具體步驟如下：測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)的耗氧量和CO2產(chǎn)生量，及尿氮排出量推算出蛋白質(zhì)氧化量及蛋白質(zhì)食物的產(chǎn)熱量計(jì)算出非蛋白呼吸商，算出非蛋白食物的產(chǎn)熱量將蛋白質(zhì)食物產(chǎn)熱量與非蛋白質(zhì)食物產(chǎn)熱量相加，即得出整個(gè)機(jī)體在該段時(shí)間內(nèi)的總產(chǎn)熱量生理學(xué)（第9版）耗氧量和和CO2產(chǎn)生量的測(cè)定開放式測(cè)定法：用氣量計(jì)測(cè)出呼出氣量并進(jìn)行氣體分析閉合式測(cè)定法：通常測(cè)定6分鐘的耗氧量生理學(xué)（第9版）肺量計(jì)模式圖能量代謝率的簡便測(cè)算方法1.蛋白質(zhì)代謝量忽略不計(jì)，測(cè)定耗氧量和CO2產(chǎn)生量→計(jì)算出呼吸商（NPRQ）→查表得出氧熱價(jià)產(chǎn)熱量=耗氧量×氧熱價(jià)2.混合食物NPRQ視為0.82，則對(duì)應(yīng)的氧熱價(jià)是20.19kJ/L，故只需測(cè)得一定時(shí)間的耗氧量，即可算出該時(shí)間的產(chǎn)熱量生理學(xué)（第9版）三、影響能量代謝的因素1.肌肉活動(dòng)顯著影響能量代謝，耗氧量同肌肉活動(dòng)的強(qiáng)度呈正比關(guān)系，劇烈活動(dòng)時(shí)可達(dá)安靜時(shí)的10~20倍2.環(huán)境溫度安靜狀態(tài)、環(huán)境溫度在20~30℃時(shí)代謝最穩(wěn)定環(huán)境溫度低于20℃以下時(shí)，由于肌肉緊張度增加、戰(zhàn)栗，使代謝率升高環(huán)境溫度高于30℃以上時(shí)，體內(nèi)生化反應(yīng)加速，代謝率也升高生理學(xué)（第9版）3.精神活動(dòng)精神處于緊張狀態(tài)時(shí)肌肉張力增強(qiáng)，促進(jìn)機(jī)體代謝活動(dòng)的激素釋放增多，使能量代謝率升高。但中樞神經(jīng)系統(tǒng)本身的代謝率增加并不明顯4.食物的特殊動(dòng)力效應(yīng)（specificdynamiceffectoffood）由食物引起機(jī)體額外增加產(chǎn)熱量的現(xiàn)象進(jìn)食后1小時(shí)左右開始增加，2～3小時(shí)增至最大，以后逐漸下降，可延續(xù)7～8小時(shí)各種營養(yǎng)物質(zhì)的特殊動(dòng)力效應(yīng)：蛋白質(zhì)30％、糖6%、脂肪4%?；旌闲允澄锛s為10％可能主要由于在肝臟內(nèi)氨基酸的脫氨基反應(yīng)消耗能量生理學(xué)（第9版）四、基礎(chǔ)代謝基礎(chǔ)代謝（basalmetabolism）：指基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝基礎(chǔ)代謝率（basalmetabolismrate,BMR）：在基礎(chǔ)狀態(tài)下單位時(shí)間的能量代謝量[kJ/（m2·h）]基礎(chǔ)狀態(tài)：清晨、清醒、靜臥，未作肌肉活動(dòng)，測(cè)定時(shí)無精神緊張，測(cè)定前至少空腹12小時(shí)，室溫保持在20～25℃生理學(xué)（第9版）表示法：絕對(duì)值：kcal或kJ╱m2╱h；相對(duì)值：<±15%正常值體表面積（m2）=0.0061×身高（cm）＋0.0128×體重（kg）－0.1529利用體表面積測(cè)算圖體表面積測(cè)算：體表面積測(cè)算圖生理學(xué)（第9版）BMR異常BMR↑甲亢、糖尿病、紅細(xì)胞增多癥、白血病、伴有呼吸困難的心臟病等發(fā)熱（體溫1℃↑，BMR13%↑）BMR↓甲低、腎上腺皮質(zhì)功能低下（Addison?。⒛I病綜合征、病理性饑餓、垂體性肥胖等生理學(xué)（第9版）體溫及其調(diào)節(jié)第二節(jié)（一）體表溫度和體核溫度（二）體溫的生理性波動(dòng)（三）人體體溫的變化范圍一、人體正常體溫及其波動(dòng)

生理學(xué)（第9版）（一）體表溫度和體核溫度體表溫度（shelltemperature）：機(jī)體表層部分的溫度主要包括皮膚、皮下組織、肌肉等部位的溫度體核溫度（coretemperature）：機(jī)體核心部分的溫度主要指心、腦、肺、腹腔臟器的溫度體溫（bodytemperature）：是指機(jī)體核心部分的平均溫度生理學(xué)（第9版）在不同環(huán)境溫度下人體體溫分布示意圖A：環(huán)境溫度20℃；B：環(huán)境溫度35℃生理學(xué)（第9版）皮膚溫度的特點(diǎn)：體表各部分溫度差別大、不穩(wěn)定四肢末梢的溫度最低，越近軀干和頭部，皮膚溫度越高

皮膚溫度主要與局部血流量有關(guān)影響因素：環(huán)境溫度、精神緊張、發(fā)汗等皮膚溫度（skintemperature）：皮膚表面的溫度生理學(xué)（第9版）體溫的測(cè)量和正常值直腸溫度（rectaltemperature）：溫度計(jì)插入直腸內(nèi)6cm以上直腸的封閉性好，不易受外界環(huán)境溫度的影響。但受下肢溫度的影響36.9～37.9℃口腔溫度（oraltemperature）：溫度計(jì)含于舌下、閉口應(yīng)用比較方便。不能配合測(cè)量者不宜使用；受進(jìn)食、飲水及經(jīng)口呼吸等因素影響36.7～37.7℃腋窩溫度（axillarytemperature）：將上臂緊貼胸廓，形成密閉的人工體腔應(yīng)用方便。測(cè)溫一般需要5～10min

36.0～37.4℃生理學(xué)（第9版）1.體溫的日節(jié)律

清晨2～6時(shí)最低午后1～6時(shí)最高下丘腦視交叉上核控制

2.性別的影響女性高于男性0.3℃女性的體溫隨月經(jīng)周期而變可能由于孕激素作用所致（二）體溫的生理性波動(dòng)體溫晝夜節(jié)律曲線女性月經(jīng)周期中的基礎(chǔ)體溫變化生理學(xué)（第9版）4.運(yùn)動(dòng)、精神活動(dòng)的影響骨骼肌活動(dòng)增強(qiáng)，產(chǎn)熱量增加精神緊張時(shí)，骨骼肌張力增強(qiáng)。甲狀腺激素、腎上腺素等促進(jìn)機(jī)體代謝活動(dòng)的激素分泌增多，代謝活動(dòng)增強(qiáng)3.年齡的影響新生兒、早產(chǎn)兒調(diào)節(jié)能力差，易受環(huán)溫影響老年人代謝低，體溫較低生理學(xué)（第9版）（三）人體體溫的極限T＞42℃，腦功能將嚴(yán)重受損，誘發(fā)腦電反應(yīng)可完全消失T＞44~45℃時(shí)，可因體內(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆性變性而致死

T＜34℃時(shí)，可出現(xiàn)意識(shí)障礙。引起神經(jīng)反射消失，心臟興奮傳導(dǎo)系統(tǒng)的功能障礙T＜28℃以下時(shí)，則可引起心臟活動(dòng)停止生理學(xué)（第9版）（一）產(chǎn)熱反應(yīng)（二）散熱反應(yīng)二、機(jī)體的產(chǎn)熱反應(yīng)與散熱反應(yīng)

生理學(xué)（第9版）（一）產(chǎn)熱反應(yīng)1.主要產(chǎn)熱器官生理學(xué)（第9版）組織器官重量（占體重的%）產(chǎn)熱量（占機(jī)體總產(chǎn)熱量的%）安靜狀態(tài)運(yùn)動(dòng)或勞動(dòng)腦2.5163內(nèi)臟345622肌肉401873其他23.5102幾種組織器官在不同狀態(tài)下的產(chǎn)熱量戰(zhàn)栗產(chǎn)熱（shiveringthermogenesis）：骨骼肌發(fā)生不隨意的節(jié)律性收縮，伸、屈肌同時(shí)收縮，不作功但產(chǎn)熱多

2.產(chǎn)熱的形式

成簇的高幅波群集放電波生理學(xué)（第9版）非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱（non-shiveringthermogenesis）褐色脂肪組織產(chǎn)熱作用最強(qiáng)通過在線粒體內(nèi)膜上存在的解耦聯(lián)蛋白的作用，使氧化與ATP的生成脫耦聯(lián)，使能量以熱能的形式釋放解耦聯(lián)蛋白模式圖生理學(xué)（第9版）復(fù)合體Ⅰ：NADH-泛醌還原酶；復(fù)合體Ⅱ：琥珀酸-泛醌還原酶；復(fù)合體Ⅲ：泛醌-細(xì)胞色素c還原酶；復(fù)合體Ⅳ：細(xì)胞色素c氧化酶；Q：泛醌，又稱輔酶Q（二）散熱反應(yīng)（heatloss）散熱途徑：皮膚（占90%）呼出氣、排泄物占少部分散熱方式：輻射（radiation）（60%）傳導(dǎo)（conduction）

對(duì)流（convection）

蒸發(fā)（evaporation）：不感蒸發(fā)、出汗當(dāng)環(huán)境溫度≥皮溫時(shí)，蒸發(fā)是機(jī)體唯一有效的散熱方式生理學(xué)（第9版）出汗類型溫?zé)嵝猿龊梗╰hermalsweating

）：熱刺激→溫度感受器→下丘腦發(fā)汗中樞→交感膽堿能纖維→ACh→小汗腺汗腺分布密度由高至低：手足、額、四肢、軀干分泌能力：四肢、軀干最強(qiáng)精神性出汗（mentalsweating

）：精神緊張、激動(dòng)→大腦皮層→交感腎上腺素能纖維→手掌、足底、前額汗腺分泌生理學(xué)（第9版）（一）體溫調(diào)節(jié)的基本方式（二）自主性體溫調(diào)節(jié)（三）行為性體溫調(diào)節(jié)三、體溫調(diào)節(jié)

生理學(xué)（第9版）自主性調(diào)節(jié)（autonomicthermoregulation）在體溫調(diào)節(jié)中樞的作用下，通過對(duì)產(chǎn)熱和散熱過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而維持體溫的相對(duì)恒定行為性調(diào)節(jié)（behavioralthermoregulation）機(jī)體有意識(shí)地通過改變行為活動(dòng)而調(diào)節(jié)產(chǎn)熱和散熱的方式（一）體溫調(diào)節(jié)的基本方式生理學(xué)（第9版）（二）自主性體溫調(diào)節(jié)自主性體溫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖生理學(xué)（第9版）1.溫度感受器（thermoreceptor）存在部位：外周溫度感受器：皮膚、黏膜、腹腔內(nèi)臟等游離神經(jīng)末梢中樞溫度感受器：脊髓、延髓、下丘腦、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)熱敏N元：局部腦溫↑→放電頻率↑冷敏N元：局部腦溫↓→放電頻率↑生理學(xué)（第9版）下丘腦溫度變化與溫度敏感神經(jīng)元的放電活動(dòng)A.下丘腦溫度變化及溫度敏感神經(jīng)元放電活動(dòng)實(shí)時(shí)記錄曲線。B.下丘腦溫度敏感神經(jīng)元放電頻率決定調(diào)定點(diǎn)水平模式圖，其中，W、W′表示正常及發(fā)熱時(shí)熱敏神經(jīng)元放電特性；同樣，C、C′表示冷敏神經(jīng)元放電特性；箭頭表示體溫調(diào)定點(diǎn)水平生理學(xué)（第9版）2.體溫調(diào)節(jié)中樞（thermotaxiccenter）

體溫調(diào)節(jié)基本中樞位于視前區(qū)-下丘腦前部（preoptic-anteriorhypothalamusarea，PO/AH）

產(chǎn)熱器官（骨骼肌、內(nèi)臟等）體溫基本中樞在下丘腦

PO/AH散熱器官（汗腺、皮膚血管）反饋信息

溫度感受器

生理學(xué)（第9版）體溫調(diào)節(jié)中樞的特點(diǎn)1）溫度信息多方輸入：外周、中樞2）中樞整合機(jī)構(gòu)是分層次的：PO/AH是中心，延髓、脊髓也有一定整合3）中樞整合指令傳出通過：①軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的活動(dòng)；②交感神經(jīng)的活動(dòng)；③改變機(jī)體的代謝水平的激素分泌等生理學(xué)（第9版）3.體溫調(diào)定點(diǎn)學(xué)說（set-pointth