生理学第七版第七章能量代谢与体温

第七章 能量代谢与体温
目的要求） 教学大纲 （目的要求）
•掌握 掌握 •能量代谢的概念及其影响因素 能量代谢的概念及其影响因素 •基础代谢率的概念、表示方法及临床意义 基础代谢率的概念、 基础代谢率的概念 。 •体温调节的基本过程 体温调节的基本过程 •熟悉 熟悉 •食物的热价、氧热价和呼吸商的定义和临 食物的热价、 食物的热价 床应用的简便方法 •体温的概念、体温的正常值及生理波动 体温的概念、 体温的概念 •机体的产热与散热过程 机体的产热与散热过程 •了解 了解 •机体能量的来源、能量的转移和利用 机体能量的来源、 机体能量的来源 •间接测热法的原理 间接测热法的原理
影响能量代谢的主要因素
• 肌肉活动
肌肉活动对与能量代谢的影响最为显著，机体任何轻 微的运动即可提高代谢率。机体耗氧量的增加和肌肉活动 的强度呈正比关系
• 精神活动 • 食物的特殊动力效应
特殊动力效应（specific dynamic effect）：进食能刺激 机体额外消耗能量的作用，其中三大营养物质中蛋白质最 显著，可能主要与肝脏处理氨基酸或合成糖原过程有关。
• 三磷酸腺苷：ATP为体内直接的供能物质， 又是体内能量储存的重要形式，为高能化合 物， 可释放一个高能磷酸键产生AMP
• 磷酸肌酸（creatine phosphate，CP）：
• 高能化合物，主要存在于肌肉组织和脑中， 可传递高能磷酸键给AMP产生ATP，为体内 ATP的储存库
• 三大营养物质的能量转化
• 环境温度
肌肉活动
精神活动
安静状态下脑组织耗氧量比肌肉组织高20倍 ，但在不同精神活动状态下（睡眠与精神活动活 跃）脑组织的能量代谢率却变化不大。但当人处 于紧张状态时，如烦恼、恐惧或强烈情绪激动时 ，能量代谢率显著增高。 这是由于随之出现的 无意识的肌紧张，以及交 感神经兴奋，甲状腺激素 、肾上腺激素等刺激代谢 的激素释放增多所致。
表层温度
机体表层的温 度低于核心温度， 而且由表层向深部 存在着比较明显的 温度梯度。皮肤温 度与局部血流量之 间有密切的关系。
核心温度
不同部位温度 直肠温度（ rectal temperature） 口腔温度（oral temperature） 腋窝温度（ axillary temperature） 正常值/℃ 正常值 ℃ 36.9~37.9 测量方法 温度计插入直肠6cm以上
湿热性发汗 汗腺 神经支 配 刺激因 素 意义 发汗中 枢 全身各处 精神性发汗 手掌、足趾、前额等 处
交感神经的胆碱能节后纤维 肾上腺素能纤维 湿热刺激 精神紧张
散发体热，主要参与体温调 ？？ 节 下丘脑 大脑皮层运动区
体温调节
人体通过自主性体温调节（autonomic thermoregulation）和行为性体温调节（behavioral thermoregulation）共同维持体温的恒定。 • 自主性体温调节：在体温调节中枢的控制下，通 过增减皮肤的血液量、发汗或寒战等生理调节反 应，维持产热和散热平衡，使体温保持相对稳定 的水平 • 行为性体温调节：有意识的调节体热平衡的活动 ，即通过在不同环境中采取的姿势和发生的行为 来调节体热的平衡
内脏 肌肉、皮肤 其他
34 56 7.5
56 18 10
8 90 1
产热的形式
通常，机体产热量大部分来自全身各组织器 官的基础代谢，其中内脏器官和脑组织的产热量 约占基础代谢产热量的70%。主要由两种方式 • 寒战产热：机体在寒冷环境下骨骼肌发生不随意 的节律性收缩，此时肌肉收缩不做外功，能量全 部转化为热量，代谢率也可随之增加，有利于维 持机体在寒冷环境中体热平衡 • 非寒战产热：通过提高组织代谢率来增加产热的 形式，非寒战产热最强的组织为棕色脂肪组织？ ？在人类棕色脂肪组织只存在在新生儿内
人体以热射线的形式将体热传给外界较 冷物质的一种散热方式，约有60%的热量 是通过辐射方式发散的
散热过程
• 散热的形式 传导散热（thermal conduction）：
机体的热量直接传给与之接触的温度 较低物体的一种散热方式，临床上应用于 利用冰帽冰袋等给高热患者降温
对流散热（thermal convection）：
产热活动的调节
• 体液调节：甲状腺 激素、肾上腺素、 去甲肾上腺素、生 长激素 • 神经调节：寒冷刺 激可使位于下丘脑 后部的寒战中枢兴 奋
散热过程
• 散热的部位 人体主要散热器管为皮肤，小部分体热 随呼出气，尿，粪等排泄物排出体外 • 散热的形式 • 辐射放热（thermal radiation）：
3.呼吸商（respiratory quotient，RQ）
a 定义：一定时间内机体呼出CO2量与吸入的O2量的比值 b 意义：反映机体中三大营养物质氧化分解的比例 c 正常人呼吸商：接近0.85 糖尿病患者呼吸商（主要靠脂肪代谢功能）：接近0.71 长期饥饿的人（主要来自自身蛋白质的分解）：接近0.80
基础代谢率
基础代谢率随性别、年龄的不同而有差 异。当其他情况相同时，男性的基础代谢 率平均值比同年龄组的女性高；儿童比成 人高；年龄越大，代谢率越低。 • 基础代谢率临床意义：甲状腺激素疾病时 ，基础代谢率会有明显变化（甲亢增高） ，另外，糖尿病、红细胞增多症、白血病 以及伴有呼吸困难的心脏病和发热时，基 础代谢率都会增高。
36.7~37.7 36.0~37.4
将温度计含于舌下 将上臂紧贴胸廓形成人工体 腔后将温度计插入腋下 5~10min
核心温度相对稳定，各部位之间的温度差异很小。 机体深部血液温度可代表内脏器官温度的平均值
体温的正常变动
• 体温的昼夜变化：体温在一昼夜之间的波动， 清晨低，午后高，由生物节律所决定。 • 性别的影响：女性体温平均比男性高0.3℃。女 性的体温会随月经周期变动。 • 年龄的影响：儿童青少年体温高，老年人体温 低 • 肌肉活动的影响：肌肉活动可让体温升高。 • 其他因素：情绪激动、精神紧张、进食等情况 。
能量代谢的测定
• 与能量代谢测定有关的几个概念
1.食物的热价（thermal equivalent of food） 2.食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen）
a 定义：某种食物氧化时消耗ILO2所产生的热量。 b 意义：表示某种物质氧化时的耗氧量和产热量之间的关系
发汗
汗腺主动分泌汗液的过程。通过汗液蒸 发可有效带走大量体热。汗腺的分泌功能 以躯干和四肢最强 • 汗液的性质：水分约占99%，固体成分约占 1%，汗液不是简单的血浆滤出物，而是汗 腺细胞的主动分泌物。汗液是低渗溶液。 • 高渗性脱水：由于机体大量发汗造成的缺 水 • 发汗的主要形式
发汗的主要形式
反映全身性超重和肥胖，我国体重指数24为 超重界限，28为肥胖界限。 b 腰围和腰臀围比：反映体内脂肪总量和脂肪 分布情况。
能量代谢的测定
能量代谢率（energy metabolism rate） 指单位时间内所消耗的能量。 • 与能量代谢测定有关的几个概念
1.食物的热价（thermal equivalent of food）： a 定义：1g某种食物氧化时所释放的能量，焦耳 （J）为计量单位 生物热价：体内氧化释放时的能量 b 分类 物理热价：体外燃烧时释放的能量 c 蛋白质生物热价小于物理热价
受试者居于一个特 殊隔热小房间内， 收集受试者安静状 态下在一定时间 内发散的总热量， 装置结构复杂，操 作繁琐，应用受到 很大限制，一般应 用于科学研究。
间接侧热法
• 原理：根据化学反应中反应物和产物的量 之间呈一定比例的关系，即定比定律，就可 知道体内的糖、脂肪和蛋白质氧化分解时的 耗氧量和CO2产生量以及释放的热量都有一定 的比例。 • 步骤：1）计算氧化蛋白质食物的产热量 （ 需测定尿氮排放量） 2）计算氧化非蛋白食物的产热量 （ 需测定总耗氧量和总的CO2产生量） 3）计算出总产热量
通过气体流动进行热量交换的一种散 热方式。取决于皮肤与周围环境之间的温 度差和机体有效散热面积外，受风速的影 响也较大
散热过程
• 散热的形式 • 蒸发散热（evaporation）： 水分从体表汽化时吸收能量而 散发体热的一种方式。分为不感蒸 发和发汗两种形式
1）不感蒸发（insensible perspiration）：
体液的水分从皮肤和黏膜（主要是呼吸道黏膜）表面 不断渗出而被汽化的形式。这种方式不易被察觉，且与汗 腺活动无关。狗的不感蒸发为热喘呼吸（panting）
2）发汗（sweating）/可感蒸发（sensible evaporation）：
•循环系统在散热的作用：
迂回通路、动脉吻合支、交感神经紧张性活动
第一节 能量代谢
能量代谢：生理学中将生物体内物质代 谢过程中伴随发生的能量的释放、转移、 储存和利用成为能量代谢（energy metabolism） 机体能量的来源和利用 能量代谢的测定 影响能量代谢的主要因素酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP)的 生成与作用
女性体温随生理周期的变化
机体的产热与散热
• 主要产热器官 体内的热量是由三大营养物质在组织细 胞中进行分解代谢时产生的，其中对体温 影响较大的主要产热器官是肝和骨骼肌。
几种组织器官在不同状态下的产热量
组织器官 重量（ 重量（占 体重的%） 体重的 ） 产热量（占机体总产热量的 ） 产热量（占机体总产热量的%） 安静状态 脑 2.5 16 运动或劳动 1
环境温度
环境温度 <10℃ 10℃~20℃ 20℃~30℃ >30℃ 能量代谢 率 显著增加 开始增加 最为稳定 增加 体内化学反应速度加快，发汗 功能旺盛以及呼吸、循环功能 加强等因素有关 增加原因 寒冷刺激反射性地引起寒战以 及肌肉紧张度增加等因素有关
基础代谢
• 基础代谢（basal metabolism）： 基础状态下的能量代谢 • 基础代谢率（basal metabolism rate，BMR）： 基础状态下单位时间内的能量代谢 • 基础状态： 人体处在清醒而又非常安静，不受肌肉活动 、精神紧张、食物及环境温度等因素影响时的状 态 能量代谢率的高低与体重不成比例关系，而 是与体表面积成正比。因此能量代谢率常以单位 时间内每平方米体表面积的产热量为单位，即用 kJ/(m2•h)来表示。