生理學(xué)能量代謝

1、能量代謝與體溫,主 講 鄒 飛生 理 學(xué) 教 研 室,,能量代謝： 生物體內(nèi)物質(zhì)代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用等稱為能量代謝。能量來源： 來自結(jié)構(gòu)中C－H鍵中所蘊藏的化學(xué)能。 1) 糖: 主要能量來源(70%), 肌糖原、肝糖原; 2) 脂肪：儲備能源(短期饑餓), 儲存脂質(zhì); 3) 蛋白質(zhì): 較少作為能量來源(長期饑

2、餓或極度消耗); 人體結(jié)構(gòu)的主要成分。,維持體溫 肌肉收縮 代謝物 ATP (外功)分 熱能 ( >50%釋放)

3、 C 神經(jīng)傳導(dǎo)解 轉(zhuǎn)移 儲存 利用 生物電能 氧 化學(xué)能

4、 C~P 合成代謝 化 消耗吸收CO2+H2O

5、 分泌排泄 C＝肌酸，C~P=磷酸肌酸 其它功能 體內(nèi)能量的轉(zhuǎn)移、儲存和利用

6、 維持體溫 熱能 1千卡 = 4.187 千焦耳, 1 瓦特 =1 焦耳/秒,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(<50%),ADP,Pi,體內(nèi)含高能磷酸鍵的化合物：ATP、CP（磷酸肌酸，ATP的儲存庫〕。 ATP即是體內(nèi)重要的儲能物質(zhì)，又是直接的供能物質(zhì)； 臨床上常將ATP作為

7、輔助性藥物用于休克、昏迷、腦血管疾患、心肌炎等的急救和肝炎、神經(jīng)炎、肌萎縮等疾病的治療。,能量代謝的測定原理和方法,原理 熱力學(xué)第一定律: 能量守恒定律;方法: (一) 直接測熱法 測定整個機(jī)體在單位時間內(nèi)向外界環(huán)境發(fā)散的總熱量。極少應(yīng)用。 缺點：設(shè)備復(fù)雜、操作繁瑣、使用不便。,,(二) 間接測熱法 基本原理：定比定律 C6

8、H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△H 需解決的問題： 1、每種營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解時產(chǎn)生的熱量是多少 食物的熱價 2、分清三種營養(yǎng)物質(zhì)合被氧化了多少。,,,食物的熱價 1克食物氧化(或在體外燃燒)時所釋放出來的能量。 物理熱價：體外燃燒 生物

9、熱價：體內(nèi)氧化食物的氧熱價 消耗1L O2 去氧化某種營養(yǎng)物質(zhì)所產(chǎn)生的熱量。呼吸商(respiratory quotient,RQ) 一定時間內(nèi)機(jī)體的CO2產(chǎn)量與耗氧量的比值。 RQ = CO2 的產(chǎn)量 / 氧耗量非蛋白呼吸商,21.關(guān)于三大營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)的代謝，下述哪項是錯誤的( ) A.只有將能量轉(zhuǎn)移至ATP，才能為組織活動所利用

10、 B.人體在不作外功的情況下，所消耗能量全部轉(zhuǎn)化為熱能 C.蛋白質(zhì)在體內(nèi)氧化和體外燃燒時所產(chǎn)生的能量相等 D.人體所需總能量的70％以上來自糖的分解,糖： RQ＝6molCO2/6molO2=1.00 脂肪 ：C57H104O6+80O2=57CO2+52H2O RQ=57/80=0.71

11、 蛋白質(zhì): 間接算出 RQ=0.80▲ 日常生活中, 由于飲食結(jié)構(gòu)不同，呼吸商常變動于 0.71~1.00 之間，特定時間內(nèi)的呼吸商決定于當(dāng)時的主要營養(yǎng)物質(zhì)，一般情況下，攝取混合食物時 (中國人)，呼吸商常在 0.85 左右。,,三種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時的幾種數(shù)據(jù) 營養(yǎng) 食物熱價 氧耗量 CO2產(chǎn)量 氧熱價 呼吸商 物質(zhì) kJ/g (kcal/g)

12、 L/g L/g kJ/g (kcal/g) 糖 17(4.1) 0.83 0.83 21(5.0) 1.00 蛋白質(zhì) 17(4.1) 0.95 0.76 18.8(4.5)

13、 0.80 脂肪 39 (9.3) 2.03 1.43 19.7(4.7) 0.71,,,,糖尿病—0.71， 長期饑餓—0.80，正常人進(jìn)混合食物—0.85 基礎(chǔ)狀態(tài)—0.82,,非蛋白呼吸商：糖和脂肪氧化的CO2產(chǎn)量和耗氧量的比值。 總CO2產(chǎn)量－蛋白質(zhì)氧化的CO2產(chǎn)量 NP

14、RQ= 總O2耗量－蛋白質(zhì)氧化的O2耗量 蛋白質(zhì)中16%的N完全隨尿排出, 1克尿N相當(dāng)于6.25克蛋白質(zhì)。,,非蛋白呼吸商和氧熱價(0.707~1.00) 非蛋白呼吸商 糖耗氧% 脂肪耗氧% 氧熱價(kJ /L) 0.707 0.00

15、 100.0 19.62 0.71 1.10 98.9 19.64 0.72 4.75 95.2 19.69

16、 . . . . 0.82 40.3 56.2 20.26 0.86

17、 54.1 45.9 20.41 0.85 50.7 49.3 20.36 1.00 100.0 0.00

18、 21.13,,,,臨床上通常采用間略法來測定能量代謝和基礎(chǔ)代謝率。 如：用肺量計測得某受試者一定時間內(nèi)的氧耗量為 328L，CO2的產(chǎn)量為 283L，則 非蛋白呼吸商＝283/ 328=0.86 查表得 0.86 所對應(yīng)的氧熱價為 20.41 非蛋白產(chǎn)熱量=328×20.41=6694.5 kJ

19、 簡潔法: 混合膳食,呼吸商=0.85, 氧熱價=20.36 產(chǎn)熱量=328×20.36=6678.1 kJ,影響能量代謝的因素,肌肉活動：主要因素 精神活動：精神處于緊張狀態(tài)，如：煩惱、恐懼或強(qiáng)烈的情緒激動, 可導(dǎo)致肌緊張和某些激素的釋放； 食物的特殊動力效應(yīng)： 蛋白質(zhì): 30%; 糖6%; 脂肪: 4

20、%; 混合食物: 10%； 機(jī)制：肝脫氨基(可能)，1～8h； 環(huán)境溫度：20～30℃時最穩(wěn)定 溫度(℃) 10 20 30 45 ↑↑　 ↑　 最穩(wěn)定　 ↑

21、 寒顫或肌緊張增強(qiáng) 肌肉松弛 代謝率增加 體溫：體溫升高1 ℃， 13%,,,,,,,,,13.當(dāng)環(huán)境溫度高于30℃時，人體基礎(chǔ)代謝率的變化是( ) A.降低 B.升高 C.先升高后降低 D.不變14.食物特殊動力效應(yīng)最高的物質(zhì)是( ) A.糖 B.脂肪 C.蛋白質(zhì) D.混和食物15.

22、影響能量代謝的因素有( 多 ) A.肌肉活動 B.環(huán)境溫度 C.食物特殊動力效應(yīng) D.精神活動 E.體溫,基 礎(chǔ) 代 謝,基礎(chǔ)代謝: 基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。 基礎(chǔ)狀態(tài)：指人體處在非常清醒和安靜、不受肌肉活動、環(huán)境溫度、食物及精神緊張等的影響時的狀態(tài)(具體囑咐)。 基礎(chǔ)代謝率(basal metebolism,tate,BMR)：單位時間

23、內(nèi)的基礎(chǔ)代謝，即基礎(chǔ)狀態(tài)下，單位時間內(nèi)的能量代謝 (但并不是最低的，因為睡覺不做夢時更低，比清醒安靜時低 8~10%,)。單位：kJ/m2·h,體表面積(m)＝0.0061×身長(cm)+0.0128×體重(kg)-0.1529,,我國正常的基礎(chǔ)代謝率平均值(kJ/m2·h) 年齡 11~15 16~17 18~19 20~30 31~40 41~50 51以

24、上 男性 195.5 193.4 166.2 157.8 158.7 154.1 149.1 女性 172.5 181.7 154.1 146.5 146.4 142.4 138.6 與體表面積有關(guān)的生理指標(biāo)有： 基礎(chǔ)代謝率、肺活量、心輸出量、主動脈和氣管的橫截 面、腎小球濾過率等。

25、 基礎(chǔ)狀態(tài)下的非蛋白呼吸商固定為 0.82.,,,,,舉例: 受試者，男，20歲?；A(chǔ)狀態(tài)下，1h的耗氧量為 15L。非蛋白呼吸商定為 0.82，查表得氧熱價為 20.20，所以1h的產(chǎn)熱量為： 20.20×15＝303kJ 此人的體表面積為1.5 m2，從而1h內(nèi)每平方米體表面積的產(chǎn)熱量為： 303&

26、#247;1.5=201.8 kJ/h 20y男子正常BMR為157.8kJ/m2·h,故此人超出正常 44.0 kJ/m2·h，超出正常值的百分?jǐn)?shù) 44.0/157.8×100％＝27.8%, 即+27.8%,測定BMR的意義 1.允許誤差范圍：±10％～±15％，無論較高或較低,都不屬病態(tài),超過20％,考慮病態(tài);

27、 2.是診斷甲狀腺疾病的重要輔助方法,甲低:比正常值低20%~40%; 甲亢:比正常值高25％～80％； 3.其它致BMR降低的疾病有：阿狄森病、腎病綜合征、垂體性肥胖癥及病理性饑餓； 致BMR升高的疾病有：糖尿病、紅細(xì)胞增多癥、白血病及伴呼吸困難的心臟病。體溫每升高1℃，BMR升高13%左右,18.測定基礎(chǔ)代謝率要求的基礎(chǔ)條件不包括下列哪一項( ) A.空腹

28、 B.無體力活動和精神緊張  C.環(huán)境溫度18～25℃ D.深睡狀態(tài),體溫及其調(diào)節(jié),概念 體溫: 機(jī)體深部的平均溫度。 恒溫動物和變溫動物；酶促反應(yīng)的最適溫度：37℃左右; 體溫 42~43℃, 亦可致命。,表層溫度: 人體的外周組織包括皮膚、皮下組織和肌肉等的溫度。 深部溫度：機(jī)

29、體深部(內(nèi)臟器官)的溫度。,,,,臨床測定體溫的常用方法 直腸溫度：36.9~37.9℃, 插入6 cm 以上, 易受下肢溫度的影響; 口腔溫度：36.6~37.6℃, 舌下,易受經(jīng)口呼吸、進(jìn)食和喝水等影響； 腋窩溫度：36.2~37.2℃, 密閉, 10 min, 易受環(huán)境溫度、出汗和測量姿勢的影響 食管溫度：其中部溫度與右心溫度基本相等，實驗研究中常用；

30、 鼓膜溫度：常作腦組織溫度的指標(biāo)。,,體溫的正常變動 1、晝夜變化：清晨2～6時最低，午后1～6時最高，幅度一般不超過1，與地球的自轉(zhuǎn)有關(guān)，晝夜節(jié)律或日周期，新生兒無晝夜節(jié)律。 2、性別：女性平均高于男性0.3℃, 女性排卵后體溫升高持續(xù)至下次月經(jīng)開始, 與性激素(孕激素)分泌有關(guān)。 3、年齡：兒童較高，新生兒和老年人較低，應(yīng)加強(qiáng)對新生兒和早產(chǎn)兒的護(hù)理； 4、肌肉活動：測

31、體溫時應(yīng)保持安靜，防止小兒哭鬧。4.8km的長跑,體溫可升至40~41℃; 5、其它：情緒激動、精神緊張、進(jìn)食、環(huán)境溫度等的變化均可影響體溫。,臨床測定體溫的常用方法有哪些？各有哪些注意事項？,1.正常人的直腸溫度、腋窩溫度和口腔溫度的高低應(yīng)當(dāng)是( ) A.口腔溫度＞腋窩溫度＞直腸溫度 B.直腸溫度＞口腔溫度＞腋窩溫度 C.直腸溫度＞腋窩溫度＞口腔溫度 D.腋窩溫度＞口腔溫度＞直腸

32、溫度2.人體體溫晝夜節(jié)律變化中，體溫最低的時間是( ) A.上午8～10時 B.下午3～4時 C. 清晨2～6時 D.夜間10～12時3.女性月經(jīng)期中，體溫最低的時間是( ) A.行經(jīng)期 B.排卵前 C.排卵后 D.排卵日4.關(guān)于體溫生理性變異的敘述，以下哪項是錯誤的( ) A.幼兒高于成人，新生兒易波

33、動 B.劇烈運動可使體溫升高1～2℃ C.清晨2～6時最低 D.女性一般高于男性，而且排卵之日最高,體 熱 平 衡,概念: 產(chǎn)熱過程和散熱過程的動態(tài)平衡。 運 動 發(fā) 汗 內(nèi)分泌

34、 熱喘呼吸 寒 戰(zhàn) 收 舒 縮 張 產(chǎn) 熱

35、 散 熱 糖 輻 射 脂肪 傳導(dǎo)對流 蛋白質(zhì)

36、 蒸 發(fā) 35 39 體溫,,,,,,,,,,,,,36,38,,,氧化,皮膚血管,,,,37,,,,,,(一) 產(chǎn)

37、熱過程 1.主要產(chǎn)熱器官 安靜時：內(nèi)臟（主要是肝臟） 運動或勞動時：骨骼肌 2.產(chǎn)熱的形式 基礎(chǔ)代謝（主要） 骨骼肌運動 食物的特殊動力效應(yīng) 寒戰(zhàn)和非寒戰(zhàn),,寒戰(zhàn)產(chǎn)熱: （1）人在寒冷環(huán)境

38、中的重要產(chǎn)熱方式； （2）骨骼肌發(fā)生的不隨意的節(jié)律性收縮； （3）特點：屈肌和伸肌同時收縮； （4）不做功，但產(chǎn)熱量很高(4-5倍)； （5）節(jié)律9-11次/分; （6）寒戰(zhàn)前肌緊張。非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱： （1）又稱代謝產(chǎn)熱，是一種通過提高組織代謝率來增加產(chǎn)熱的形式。 （2）主要組織：棕色脂肪組織 （3）對新生兒最重要,3.產(chǎn)熱活動的調(diào)節(jié) （1）體液調(diào)節(jié) 甲狀腺激素：最重要的產(chǎn)熱激素。產(chǎn)熱緩慢

39、 增加,維持時間長。 腎上腺素、去甲腎上腺素和生長激素：可迅 速增加產(chǎn)熱量，但維持時間短； （2）神經(jīng)調(diào)節(jié),,(二) 散熱過程 在基礎(chǔ)狀態(tài)下若不散熱, 體溫每小時將升高1℃, 正?；顒忧闆r下將升高2℃ 環(huán)境溫度為21℃時人體散熱方式及其所占比例 散 熱 方 式 百 分 數(shù)

40、(%) 輻射、傳導(dǎo)、對流 70 皮膚水分蒸發(fā) 27 呼吸 2 尿、糞 1,

41、,,,1、輻射、傳導(dǎo)、對流 輻射(radition) 概念： 機(jī)體以熱射線的形式將熱量傳 給外界較冷物質(zhì)的一種散熱形式。 影響因素：1、溫度差； 2、機(jī)體有效輻射面積；,,傳導(dǎo)(conduction) 概念：機(jī)體的熱量

42、直接傳給同它接觸的較物體的一種散熱方式。 影響因素：1、溫度差； 2、物體的導(dǎo)熱性； 3、接觸面積 鐵、衣物、脂肪、南極海豹、油脂、冰。,,對流(convection) 概念：通過氣體或液體來交換熱量的一種方式，是傳導(dǎo)散熱的特殊形式。

43、 影響因素：溫度差、風(fēng)速 衣服覆蓋的皮膚表層, 不易實現(xiàn)對流，棉毛間的空氣不易流動，利于保溫。,2、蒸發(fā)散熱 當(dāng)環(huán)境溫度↑時，蒸發(fā)散熱作用↑，當(dāng)環(huán)境溫度皮膚溫度時蒸發(fā)成為機(jī)體唯一的散熱方式。 蒸發(fā)1克水分，可喪失2.43kJ的熱量 蒸發(fā)形式： 1、不感蒸發(fā) 2、發(fā)汗(可感蒸發(fā)),不感蒸發(fā)(insensible

44、perspiration) 概念：人體即使處于低溫環(huán)境中，沒有汗液分泌時，皮膚和呼吸道都不斷有水分滲出而被蒸發(fā)掉，即～。 不顯汗：皮膚的不為人們所察覺的水分蒸發(fā)，與汗腺的活動無關(guān)。 蒸發(fā)量：皮膚：600～800ml/24h 呼吸：200～400ml/24h 狗：有汗腺，不分泌汗液，熱喘呼吸,發(fā)汗(sweating)

45、 發(fā)汗：即可感蒸發(fā)，可意識到的有明顯汗液分泌。汗腺細(xì)胞主動分泌。 發(fā)汗條件：安靜時, 30℃; 濕度大,衣服多, 25℃; 勞動或運動, < 20℃. 汗液成分：水: 99％; 固體成分: 1％, 且大部分是NaCI。,思考：大量發(fā)汗時, 可產(chǎn)生什么后果? 反射活動: 發(fā)汗中樞在下丘腦;交感膽堿能纖維（p133,p286） 發(fā)汗類型: 溫?zé)嵝园l(fā)汗、精神性發(fā)

46、汗, 和味覺性發(fā)汗。 影響發(fā)汗速度的因素：環(huán)境溫度、濕度和風(fēng)速。,溫?zé)嵝园l(fā)汗 概念：汗腺類型、部位、中樞部位 始動因素：溫?zé)嵝源碳?生理意義：調(diào)節(jié)體溫精神性發(fā)汗 概念：原因、部位、中樞、作用 虛汗、冷汗、味覺性發(fā)汗 原因、部位,5.當(dāng)環(huán)境溫度高于皮膚溫度時，蒸發(fā)是散熱的唯一方式。( )6. 安靜狀態(tài)下，室

47、溫20℃時的主要散熱方式是輻射。( )7.當(dāng)環(huán)境溫度變化時，體表溫度可隨之發(fā)生相應(yīng)的波動。( )8.小汗腺受交感神經(jīng)支配，其節(jié)后纖維為膽堿能纖維，末梢釋 放的遞質(zhì)是乙酰膽堿。( )9.女子體溫在排卵前升高，在排卵后降低，故女子體溫隨月經(jīng) 周期而變化。( ),5.影響能量代謝最重要的因素是( ) A.環(huán)境溫度 B.進(jìn)食 C.精神、情緒 D.肌

48、肉活動6.勞動或運動時，機(jī)體主要產(chǎn)熱器官是( ) A.肝臟 B.腦 C.心臟 D.肌肉7.當(dāng)環(huán)境溫度等于或超過體溫時，機(jī)體的主要散熱方式是( ) A.輻射 B.傳導(dǎo)和對流 C.發(fā)汗蒸發(fā) D.不顯性發(fā)汗,,8.給高熱病人使用乙醇擦浴是( ) A.增加輻射散熱 B.增加傳導(dǎo)散熱 C.增加蒸發(fā)散熱 D.增

49、加對流散熱9.給高熱病人作用冰帽或冰袋的作用是( ) A.增加輻射散熱 B.增加傳導(dǎo)散熱 C.增加蒸發(fā)散熱 D.增加對流散熱,體 溫 調(diào) 節(jié),干擾 產(chǎn)熱裝置(骨骼肌 肝等) (受控系統(tǒng))

50、 下丘腦 深部調(diào) 體溫調(diào) 溫度定 + 節(jié)中樞

51、 體溫點 ( 控制 (受控 (輸出變量) － 系統(tǒng)) 對象)

52、 散熱裝置(汗腺, 皮 膚血管)(受控系統(tǒng)) 溫度感受裝置 (反饋檢測器)

53、 體溫調(diào)節(jié)自動控制圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,溫度感受器 外周溫度感受器：皮膚、粘膜、內(nèi)臟，冷覺感受器和熱覺感受器，均為游離神經(jīng)末梢； 中樞溫度感受器：脊髓、延髓、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和下丘腦，熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元，信息均傳向視前區(qū)－下丘腦前部(PO/AH)。,,體溫調(diào)節(jié)中樞

54、 基本中樞：下丘腦； 基本部位：PO/AH； 下丘腦前部的熱敏神經(jīng)元即能感受它們所在部位的溫度變化，又能對傳入的溫度信息進(jìn)行整合。,,外周溫度變化信息是怎樣傳送到下丘腦前部的(途徑)？ 1、外周溫度變化→皮膚溫覺感受器→軀體傳入神經(jīng)→下丘腦前部； 2、外周溫度改變→通過血液→改變深部溫度→直接作用于下丘腦前部； 3、溫度變化信息→脊髓和下丘腦以外

55、的中樞溫度感受器→下丘腦前部。,,通過下丘腦前部和中樞其它部位的整合作用再由哪幾條途徑發(fā)出指令調(diào)節(jié)體溫？ 1、通過交感神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)皮膚血管舒縮和汗腺分泌； 2、通過軀體神經(jīng)改變骨骼肌的活動，如在寒冷環(huán)境時的寒戰(zhàn)等； 3、通過改變甲狀腺和腎上腺髓質(zhì)激素的分泌活動來調(diào)節(jié)機(jī)體的代謝率。,,調(diào)定點學(xué)說 1、體溫的調(diào)節(jié)類似于恒溫器的調(diào)節(jié)； 2、PO/AH中有個調(diào)定點(37℃);

56、3、認(rèn)為PO/AH中的溫敏神經(jīng)元可能起調(diào)定點的作用; 4、發(fā)熱：細(xì)菌→致熱原→熱敏神經(jīng)元→調(diào)定點上移(39℃); 5、發(fā)熱時體溫調(diào)節(jié)功能并無障礙, 是調(diào)定點上移所致。,發(fā) 熱,致熱原性發(fā)熱：大多數(shù)； 寒戰(zhàn)期：畏寒； 發(fā)熱高峰期：寒戰(zhàn)停止，皮膚溫度升高； 退熱期：大量出汗非致熱原性發(fā)熱： 產(chǎn)熱↑：甲亢、驚厥、癲癇大發(fā)作； 散熱↓：無汗腺、中暑、大面積疤痕

57、。,,1.為什么發(fā)熱病人常伴有寒戰(zhàn)反應(yīng)? 某些疾病引起發(fā)熱時，由于細(xì)菌生長和組織破壞所產(chǎn)生的致熱原，可以使視前區(qū)-下丘腦前部與調(diào)調(diào)定點有關(guān)的熱敏神經(jīng)元的閾值升高，使調(diào)定點上移，而機(jī)體的溫度通常需要一段時間才能達(dá)到調(diào)定點水平，在此之間體溫低于調(diào)定點溫度。由于調(diào)定點上移，下丘腦后部產(chǎn)熱中樞興奮加強(qiáng)，骨骼肌出現(xiàn)不隨意收縮，并伴有寒冷感覺稱為寒戰(zhàn)。寒戰(zhàn)開始后，產(chǎn)熱過程明顯加強(qiáng)，加上散熱減弱，體溫逐漸上升，直到體溫升高到新

58、的調(diào)定點水平后，產(chǎn)熱和散熱出現(xiàn)新的平衡，寒戰(zhàn)終止。,2.簡述人體的散熱器官和散熱方式。 散熱器官：主要是皮膚，另外還有其他排泄器官(如呼吸道，消化道和腎臟)借排泄活動散發(fā)少部分熱量。 散熱方式：輻射、傳導(dǎo)、對流、蒸發(fā)(不顯性蒸發(fā)和發(fā)汗)。環(huán)境溫度低于皮膚溫時，可借輻射、傳導(dǎo)、對流和不顯性蒸發(fā)散熱；環(huán)境溫度等于或高于皮膚溫度時，可借蒸發(fā)散熱。 3.什么是食物特殊動力效應(yīng)?正常情況下三種營養(yǎng)物質(zhì)