第七章 能量代谢和体温

第七章 能量代谢和体温

第一节能量代谢

新陈代谢是生命最基本的特征。在新陈代谢由合成代谢和分解代谢组成。生物体内物质代谢过程中所伴随着能量的贮存、释放、转移和利用，称为能最代谢

一、机体能量的来源和利用

（一）机体能量的来源

人体的能量主要来自糖、脂肪和蛋白质。糖是主要的供能物质，脂肪是体内能源物质贮存的主要形式。在一般生理条件下，糖通过有氧氧化提供能量。代谢释放的能量，约有50%以上迅速转化为热能，其余不足50%转移到三磷酸腺苷（ATP）的高能磷酸键中贮存。ATP既是机体的重要贮能物质，又是直接的供能物质。

物质分解释放的能量的最终去路有三条：①转变为热能；②肌肉收缩完成机械外功；③细胞合成代谢中贮备的化学能。

二、能量代谢的测定

能量代谢测定是指定量测定机体单位时间所消耗的能量，即能量代谢率。

（一）直接测热法

直接测热法是指通过收集机体在一定时间内散发出的总热量求得能量代谢率的方法。

（二）间接测热法

1．间接测热法

2．与间接测热法有关的几个概念

（1)食物热价：1g食物分解氧化时所释放的热量，称为该食物的热价。食物在体外氧化分解（或燃烧）时测得的热价称为物理热价，食物在机体内分解氧化时测定的热价称为生理热价。糖和脂肪的物理热价和生理热价是相同的，而蛋白质的生理热价比物理热价少。

(2)食物的氧热价：某种食物分解氧化时消耗1L氧所释放的热量，称为该食物的氧热价

(3)呼吸商与非蛋白呼吸商：一定时间内机体的CO 2 生成量与耗O 2 量的比值，称为呼吸商。

糖的呼吸商等于1。蛋白质的呼吸商为0.8。脂肪呼吸商仅约0.71左右。混合膳食者的呼吸商约为0.85。

一定时间内，氧化糖和脂肪产生的CO 2 量和耗氧量的比值，称为非蛋白呼吸商。

三、影响能量代谢的因素

影响机体能量代谢的因素有：

（一）个体因素

1.体表面积 以排除身材大小的影响。

2.性别与年龄 同龄男性的能量代谢率高于女性。处于生长发育阶段的儿童和少年，新陈代谢旺盛。

（二）生理活动和环境因素

1.睡眠 能量代谢率降低。

2.肌肉活动 肌肉活动对能量代谢的影响最明显。人在剧烈运动时，通过呼吸、循环功能活动的加强仍不能满足当时机体对氧的需要时，造成骨骼肌的相对缺氧状态，即产生氧债。

3.环境温度 在20-30℃的环境温度中，人在安静时的能量代谢最为稳定，环境温度过高或过低时，能量代谢都增加。

4.食物的特殊动力效应 由食物引起机体产生“额外”能量消耗的现象，称为食

物的特殊动力效应。主要与肝脏处理吸收的营养物质有关，特别是氨基酸的氧化有关。

5.精神紧张 人体处于激动、恐惧和焦虑等紧张状态下，能量代谢率可显著增加。

（三）其他因素：体温升高1℃，代谢率约增加13%。

四、基础代谢

（一）基础代谢的定义

基础代谢是指人体在基础状态下的能量代谢。单位时间内的基础代谢称为基础代谢率。所谓基础状态是指室温在20-25℃、清晨、空腹、清醒而又极其安静的状态。在这种状态下，排除了肌肉活动、环境温度、食物特殊动力效应和精神紧张等因素的影响，体内的能量消耗主要用于维持基本的生命活动，代谢率比较稳定。

第二节体温及其调节

一、人体的正常体温及其生理波动

（一）体温的概念

接近体表部分的温度称为表层温度，其中最外层皮肤表面的温度为皮肤温度。表层温度易受环境温度等因素的影响而变动，特别是皮肤和四肢末端的温度波动更大。机体深部的温度，称为体核温度。比较稳定，各部位之间的差异也小。体温是指体核温度。

（二）体温的测定

内脏和组织的温度，取决于：①局部的代谢水平；②通过该部位的血流量和血液的温度；③与周围组织间温度梯度的大小。临床上通常采用测定直肠温度、口腔温度、腋窝温度来反映体温。

（三）体温的正常值及其生理波动

1.正常体温 直肠温度正常值为36.9-37.9℃，口腔（舌下）温度比直肠低0.2-0.3℃，腋窝温度比口腔温度低0.3--0.4℃。体温低于34℃可引起意识的丧失，体温高于42℃时可引起细胞实质损害，高于45℃将有生命危险。

2.体温的生理波动

(1)昼夜变化：正常人的体温呈现明显的周期性昼夜变化。清晨最低，午后最高，波动幅度一般不超过1℃。体温的这种周期性昼夜变化称为昼夜节律或日节律,与下丘脑的生物钟功能有关。

(2)性别：成年女性的体温平均比男性高0.3℃，女性体温随月经周期呈现节律性波动，是由于黄体分泌孕酮的生热效应所引起。

(3)年龄：儿童、青少年的体温较高，随着年龄的增长体温逐渐降低。

(4）情绪和体力活动：情绪紧张时，肌肉张力增加和激素的作用，使产热量增多。

(5)季节和地区影响：一般夏季的体温较冬季体温高。

二、产热与散热

（一）体热平衡

机体产热和散热之间保持相对平衡的状态，称为体热平衡。机体内所容纳的热量，称为机体热含量。

（二）产热

产热的方式有：

(1)基础代谢产热：基础状态下，70%左右的基础代谢产热量来自于内脏和脑等深部组织器官，它们是基础状态下主要的产热器官。肝脏和脑的代谢

水平高，产热多。

(2）食物特殊动力效应产热。

(3）骨骼肌运动产热：骨骼肌是肌肉运动时主要的产热器官，其产热量可占机体总产热量的90％。

(4)寒战产热与非寒战产热：在寒冷环境中此种方式可增加产热量，维持体温的相对稳定。

1)寒战产热：机体受到寒冷刺激时，最初骨骼肌出现寒冷性肌紧张而增加产热量，以维持体温。在寒冷刺激继续加强时，伸肌群和屈肌群同时发生不随意的节律性收缩，即寒战。

2）非寒战产热：机体处十寒冷环境中时，除寒战产热外，体内还会发生广泛的代谢产热增加，这一现象称为非寒战产热。寒冷环境中，交感神经兴奋，可使褐色脂肪迅速分解产热。

（三）散热

1.人体的散热途径皮肤是人体的主要散热部位，而且受体温调节机制的调控。

2.机体内热量到达皮肤的途径 机体内的热量通过热传导和血液循环两条途径到达皮肤，再从皮肤散发到外环境中。

(1)热传导：受脂肪层厚度的影响。

(2)皮肤血液循环：皮下动静吻合支；皮肤血管口径受交感神经紧张性变化的调节。使皮 肤血流量可以在很大范围内变动，调节皮肤散热量。

3.皮肤散热方式

(1)辐射：物体温度大于绝对零度时，都能以热射线形式向周围放射能量，这称为辐射散热。散热量取决于皮肤温度和周围物体表面温度之间的温度差、有效的辐射面积以及物体的颜色等因素。在常温和安静状态下，机体热量的约60％通过辐射散发。

(2)传导：传导是指相互接触的物质分子层的传热现象。效率取决于皮肤表面与接触物表面的温度差、物体的热导率、接触面积等。

(3)对流：通过冷、热空气的对流使机体散热，称为对流散热。受风速的影响。

(4)蒸发：人体的蒸发分为不感蒸发和发汗两种形式。不感蒸发是指机体中的水分直接渗透到体表汽化蒸发的现象。不受人体生理性体温调节机制的控制。发汗是指汗腺的分泌和汽化达到散热的效果。受环境温度、风速、空气湿度等因素的影响。在环境温度等于或高于皮肤温度的情况下，蒸发散热成为机体唯一的散热方式。

4.发汗 指汗腺分泌汗液的活动。分为大汗腺和小汗腺。大汗腺主要集中于腋窝、乳头和阴部等处。小汗腺分布于全身皮肤，掌心和脚底最多，其次是头部，躯干和四肢比较稀少。

小汗腺受交感胆碱能神经的支配。掌心和足底的汗腺也受肾上腺能神经支配。大汗腺不受神经支配。

由体内外温热性刺激引起的汗腺分泌，称为温热性发汗。是一种全身的小汗腺都分泌汗液的现象，其生理意义在于蒸发散热，调节体温。下丘脑的发汗中枢起重要作用。由精

神紧张或情绪激动引起的发汗称为精神性发汗。与体温调节无关主要发生于掌心、足底和腋窝。在进食辛辣食物时，口中的痛觉神经末梢受到刺激也可反射性地引起头部和颈部发汗，称为味觉性发汗。

三、体温调节

（一）温度感受器

温度感受器是感受机体各个部位温度变化的特殊结构。分为冷感受器和热感受器；也可分为外周温度感受器和中枢温度感受器

1.外周温度感受器 指分布于中枢神经系统以外的温度感受器，广泛分布于全身皮肤、粘膜、内脏和肌肉等各处。

2.中枢温度感受器 布于脊髓、延髓、脑干网状结构以及下丘脑等处的与体温调节有关的温度敏感神经元。局部加热时放电活动增加的神经元称为热敏神经元，因局部冷却时放电活动频率增加的神经元称为冷敏神经元。下丘脑的视前区一下丘脑前部（PO/AH）中某些温度敏感神经元还能对下丘脑以外部位传入的温度变化信息发生反应。

（二）体温调节中枢与调定点

体温调节的基本中枢位于下丘脑。PO/AH区是体温调节中枢整合的关键部位。

由PO/AH区发出的指令，通过以下途径调节体温平衡：①通过躯体神经引起行为性体温调节活动和骨骼肌紧张性的改变；②通过交感神经调节皮肤血流量、汗腺分泌和无寒战产热；③通过内分泌腺活动调节机体的代谢水平。

在下丘脑PO/AH区中有一个控制体温的调定点，当体温处于这一温度值时，热敏神经元和冷敏神经元的活动处于平衡状态，产热和散热过程处于平衡状。

（三）体温调节反应

1 .散热调节反应

（ 1）血管调节反应：不同环境下，交感神经紧张性的改变，改变动一静脉吻合支开放和关闭。

(2)发汗：在炎热环境中，发汗增加。

(3)减少产热量：在炎热的环境中，代谢产热明显受抑制。

2．产热调节反应

(1)寒战：机体受到寒冷刺激时，引起全身骨骼肌张力升高，当超过某一临界水平时，即发生寒战。

(2)交感神经兴奋：交感神经兴奋或血中肾上腺素和去甲肾上腺素增加可立即使细胞代谢加强，增加机体产热量。此种产热可称为非寒战产热。产热量与动物组织中的褐色脂肪量成正比。