能量代谢测定的原理和方法
nadph测定原理
nadph测定原理摘要：1.NADPH 的概述2.NADPH 的测定原理3.NADPH 的测定方法4.NADPH 测定的重要性正文：1.NADPH 的概述ADPH（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）是一种重要的辅酶，它在生物体内参与多种代谢过程，包括氧化还原反应、能量代谢等。
NADPH 在细胞内具有还原型和氧化型两种形式，其中还原型NADPH（NADPH）在生物体内具有更高的还原性，可以提供电子给其他物质，从而参与各种代谢反应。
2.NADPH 的测定原理ADPH 的测定原理主要是基于其还原性。
在特定条件下，NADPH 可以与氧化剂发生氧化还原反应，使氧化剂还原，同时NADPH 被氧化。
通过检测氧化剂的还原程度或NADPH 的氧化程度，可以间接测定NADPH 的含量。
3.NADPH 的测定方法常用的NADPH 测定方法有以下几种：（1）荧光法：荧光法是利用NADPH 与荧光染料结合后产生的荧光信号来检测NADPH 含量的方法。
该方法具有较高的灵敏度和特异性，适用于微量NADPH 的测定。
（2）光度法：光度法是利用NADPH 与特定试剂发生显色反应，通过比色分析来测定NADPH 含量的方法。
该方法操作简便，适用于大量NADPH 的测定。
（3）电化学法：电化学法是利用NADPH 的还原性，在电化学电极表面发生氧化还原反应，通过检测电流信号来测定NADPH 含量的方法。
该方法具有较高的灵敏度和稳定性。
4.NADPH 测定的重要性ADPH 在生物体内具有重要的生物学功能，参与多种代谢过程。
因此，NADPH 的测定对于研究生物系统的代谢机制、疾病发生发展机制以及药物筛选等方面具有重要意义。
能量代谢的测定方法
※ 分解蛋白产生CO2量= NP×6.25×0.76(L) ※ 分解蛋白耗O2量= NP×6.25×0.94(L)
6.25=每产生1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g 0.76(L)=每氧化1g蛋白的产生CO2量 0.94(L)=每氧化1g蛋白的耗O2量
非蛋白呼吸商(NPRQ)及氧热价见:表7-2
三种营养物质氧化的几种数据
───────────────────────────
物质
耗氧量 (L/g)
产(CLO/2g量)
物理热价 (KJ/g)
生理热价 氧热价 (KJ/g) (KJ/g)
呼吸商 (R Q)
───────────────────────────
糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00
脂 肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71
蛋白质 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.85 ───────────────────────────
④非蛋白呼吸商(NPRQ):指一定时间内，机体氧
化非蛋白食物时的CO2产生量与耗O2量的比值。
整体产生CO2总量－分解蛋白产生CO2量※ NPRQ＝─────────────────
0.0128×体重(kg)－0.1529 ②体表面积测算图测出。
表7-4
蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。
(四)环境温度
1.人体安静时的能量代谢,在20～30℃的环境中较 为稳定。
2.环境温度超过30℃，能量代谢率增加。
3.当环境温度低于20℃时，随着温度的不断下降， 机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，同时增加能量 代谢率。
四、基础代谢
简述能量代谢测定的原理和步骤。
简述能量代谢测定的原理和步骤。
能量代谢测定是一种用于测量人体能量消耗的方法，常用于研究和评估个体的能量需求和代谢状态。
以下是能量代谢测定的原理和步骤的简要说明：
原理：
能量代谢测定基于以下两个基本原理：
1.氧气消耗量与能量消耗量的关系：氧气是身体代谢能量的主要底物，通过测量人体呼吸中的氧气含量变化，可以估算能量消耗量。
2.心率与能量消耗量的关系：心率与能量消耗量有一定的相关性，通过监测心率的变化，可以推测能量代谢的水平。
步骤：
能量代谢测定通常包括以下步骤：
1.静息状态测量：被测试者在静息状态下，使用特定的设备（如代谢仪、呼吸气体分析仪等）测量呼吸氧气和二氧化碳的含量，以确定静息代谢率（基础代谢率）。
2.运动负荷测试：被测试者进行特定的运动负荷，如步行、跑步、踏步等，同时监测心率和呼吸气体的含量变化。
通过心率和呼吸气体的测量结果，计算出运动期间的能量消耗量。
3.数据分析和计算：根据测量得到的呼吸气体含量、心率数据等，利用相应的公式和算法，计算出能量消耗量。
需要注意的是，能量代谢测定的具体步骤和方法可能因不同的研究目的、测试设备和测量技术而有所差异。
因此，在进行能量代谢测定时，应遵循相关的测量准则和操作规范，并结合具体实验条件和要求进行适当的调整。
体内能量代谢热力学原理
体内能量代谢热力学原理
1.服从热力学原理。
热力学第一定律是能量守恒定律，热力学第二定律指出，热的传导自高温流向低温。
机体内的化学反应朝着达到其平衡点的方向进行。
2.生化反应最重要的热力学函数是吉布斯自由能G 。
自由能是在恒温、恒压下，一个体系作有用功的能力的度量。
用于判断反应可否自发进行，是放能或耗能反应。
ΔG＜0，表示体系自由能减少，反应可以自发进行，但是不等于说该反应一定发生或以能觉察的速率进行，是放能反应。
ΔG＞0，反应不能自发进行，吸收能量才推动反应进行。
ΔG＝0，体系处在平衡状态。
自由能与另外两个函数有关，ΔG=ΔH - TΔS（ΔH是总热量的变化，ΔS是总熵的改变，T是体系的绝对温度）。
标准自由能变化用ΔGO＇表示（25OC，1个大气压，pH为7，反应物和产物浓度为1mol/L时所测得，单位是kJ/mol）。
第七章能量代谢与体温一．基本要求掌握：1.热价、氧热价、呼吸商等
第七章能量代谢与体温一．基本要求掌握：1. 热价、氧热价、呼吸商等概念，影响能量代谢的主要因素2．基础代谢的概念及意义3．机体的散热方式4．温度感受器和体温调节（调定点学说）熟悉：1. 能量代谢的测定原理2. 机体的产热3. 体温调节中枢了解：1. 食物的能量转化2. 能量代谢的测定方法二．基本概念能量代谢（energy metabolism）、食物的热价（themal equivalent of food）、食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen）、呼吸商（respiratory quotient）、基础代谢(basal metabolism)、基础代谢率(basal metabolism rate, BMR)、体温(body temperature)、战栗产热(shivering thermogenisis)、非战栗产热(non-shivering thermogenesis)、辐射散热(thermal radiation) 、传导散热(thermal conduction)、对流散热(them1a1 convection)、蒸发散热(evaporation)、不感蒸发(insensible perspiration)、发汗(sweating)或可感蒸发(sendbie evaporation)、热敏神经元(warm-sensitive neuron)、冷敏神经元(cold-sensitive neuron)。
第一节能量代谢能量代谢：是体内伴随着物质代谢过程而发生的能量释放、转移、贮存和利用的过程。
分为：1）合成代谢：合成自身的成分，贮存能量2）分解代谢：氧化分解成分，释放能量。
一、来源：（1）糖：是重要来源，约占70%。
尤其是脑。
肌糖原→肌肉；肝糖原→血糖。
（2）脂肪：各种物质贮存的形式；（3）蛋白质：主要用于合成细胞组织结构，不是能量的提供者，如激素，酶等。
能量代谢与体温(生理学课件)
3.影响能量代谢的主要因素
（1）肌肉活动
是影响能量代谢的最显著 因素。
（2）精神活动
主要通过肌紧张 及激素 的作用增加产热量。
=
在睡眠和在活跃时的精神活动下，脑 中葡萄糖代谢率没有差异。但精神紧张 状态如烦恼、恐惧时，产热量显著增加。
（3）食物的特殊动力效应
概念 ：进食能刺激机体额外消耗能量的作用。 效应：蛋白质30%,糖6%,脂肪4%,混合10%
9．下列哪种疾病会导致基础代谢率明显升高（ ）。
A．呆小症
B．糖尿病
C．甲状腺机能亢进
D．甲状腺机能低下
10．测定基础代谢率的最稳定的环境温度（ ）。 A．10～20℃ B．20～25℃ C．30～35℃ D．37℃
11．机体主要的散热器官是（ ）。 A．肾脏 B．皮肤 C．肺 D．消化道
12．当外界温度高于皮肤温度时，机体的散热形式是 （ ）。
）。
15．体温调节的基本中枢位于（ ）。 A．脊髓 B．延髓 C．中脑 D．下丘脑
16．有关调定点下列哪项错误（ A．位于视前区—下丘脑前部 C．发热时不影响调定点数值 无障碍，调定点上移
）。
B．规定数值一般为37℃ D．发热时，体温调节机能并
能量代谢
1.机体的能量来源与利用 （1）能量的来源
①三磷酸腺苷是机体直接 供能物质
ATP
②三大营养物质的能量转化
a.糖 b.脂肪 c.蛋白质
2.能量的利用
2.能量代谢的测定 （1）能量代谢的测定原理
根据能量守恒定律： 食物中化学能＝热能＋外功
能量代谢率：单位时间内所消耗的能量。 测量单位时间机体产热量。
6．能量代谢率与下列哪项具有比例关系（
A．体重
王步标运动生理学第六章能量代谢与运动
磷酸原系统 糖酵解系统 有氧氧化系统
(一)磷酸原系统（ ATP-PCr系统或非乳酸能系统）
概念 磷酸原系统是由三磷酸腺苷和磷酸肌酸构成的能
量系统。也称ATP-PCr系统或非乳酸能系统。
反应： ATP
ADP＋Pi＋能 （供能2S）
PCr + ADP
C + ATP
特点： ①不需Ｏ2 ②输出功率最高 ③贮量少，供能时间约7.5
4、属于磷酸原供能特点错误的是（ ）。 A.能量输出功率高， B.无氧代谢， C.ATP生成少， D.动员所有贮备可供能33S。
5、剧烈运动时，肌肉中含量明显上升的是（ ）。
A.ATP， B. PCr， C.乳酸， D.都不是。
6、从机体能量代谢的整个过程来看，其关键的环节是 （ ）。
A.糖酵解， B.糖类有氧氧化，
每h产热量为4.99×60=299.53（KJ） 24h产热量为299.53×24=7188（KJ）
三、影响能量代谢的主要因素
1.肌肉活动：能量代谢与运动强度呈正相关。 2.精神活动的影响：平静地思考问题时增加不超
过4%，精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧或强烈情 绪激动时，产热量可以显著增加。
3.食物的特殊动力作用：蛋白质产热量增加30%，
分 标 准 的
运 动 时 间
表为
100
100
有氧氧化系统
ATP-PCr系统
ATP
供 分应
百
①
糖酵解系统
②③
④
运动时间
（二）能量连续统一体理论在体育实践中的应用
1.明白运 动项目所 需的主要 供能系统
2.训练中着 重发展起主 要作用的供 能系统
3.制定合理 的训练计划， 选择相应的 运动练习方 法
seahorse实验原理
seahorse实验原理Seahore细胞能量代谢分析仪是检测线粒体功能和细胞代谢的有力工具，在代谢研究中广泛使用。
因为其检测过程中用到了一系列氧化磷酸化和电子传递抑制剂，也涉及到糖酵解、氧化磷酸化等不同代谢途径，所以了解其基本原理和分析方法对理论学习和科研实践都很有帮助。
Seahore Fe96Seahore检测时将细胞培养在专用的微孔板上，实时检测加入不同药物后的耗氧率（O2 conumption rate，OCR）和胞外酸化率（etracellular acidification rate，ECAR），来表征细胞的代谢状况。
其中OCR由线粒体电子传递造成，ECAR则源自乳酸发酵（糖酵解酸化）和线粒体产生的二氧化碳（线粒体酸化）。
OCR用来研究线粒体氧化磷酸化功能。
检测时一般先测定正常状态下的基础呼吸（baal repiration），然后加入寡霉素（oligomycin）抑制ATP合酶，这是OCR显著下降，仅余下质子渗漏（proton leak）造成的耗氧率。
降低部分即为氧化磷酸化的耗氧率（ATP production）。
加入解偶联剂FCCP后，电子传递失去质子梯度的约束，就会以最大速率进行。
所以OCR急剧升高，达到最大耗氧量（maimal repiration）。
此值与基础呼吸之差，称为呼吸潜力（pare repiratory capacity）。
最后加入电子传递抑制剂，如抗霉素A（antimycin A），完全抑制电子传递，耗氧率降至最低。
ECAR经常用来研究糖酵解等代谢状况。
加入葡萄糖之前的基础值是非酵解产酸，如线粒体呼吸产生的二氧化碳造成的线粒体酸化。
之后加入葡萄糖，升高的值就代表糖酵解。
加入寡霉素后，因为氧化磷酸化被抑制，细胞被迫完全采用乳酸发酵供能，所以产酸增加。
此时的值称为酵解容量（glycolytic capacity），与糖酵解之差称为酵解储备（glycolytic reerve）。
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能量代谢测定的原理和方法热力学第一定律指出：能量由一种形式转化为另一种形式的过程中，既不能增加，也不减少。
这是所有形式的能量（动能、热能、电能入化学能）互相转化的一般规律，也就是能量守恒定律。
机体的能量代谢也遵循这一规律，即在整个能量转化过程中，机体所利用的蕴藏于食物中的化学能与最终转化成的热能和所作的外功，按能量来折算是完全相等的。
因此，测定在一定时间内机体所消耗的食物，或者测定机体所产生的热量与所做的外功，都可测算出整个机体的能量代谢率（单位时间内所消耗的能量）。
测定整个机体单位时间内发散的总热量，通常有两类方法：直接测热法和间接测热法。
（一）直接测热法直接测热法（direct calormetry）是测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的总热量。
此总热量就是能量代谢率。
如果在测定时间内做一定的外功，应将外功（机械功）折算为热量一并计入。
图7-1是本世纪初Arwater-Benedict所设计的呼吸热量计的结构模式图。
它是由隔热密封的房间，其中设一个铜制的受试者居室。
用调节温度的装置控制隔热壁与居室之间空气的温度，使之与居室内的温度相等，以防居室内的热量因传导而丧失。
这样，受试者机体所散发的大部分热量便被居室内管道中流动的水所吸收。
根据流过管道的水量和温度差，将水的比热考虑在内，就可测出水所吸收的热量。
当然，受试者发散的热量有一部分包含在不感蒸发（参看第二节）量中，这在计算时也要加进去。
受试者呼吸的空气由进出居室的气泵管道系统来供给。
此系统中装有硫酸和钠石灰，用业吸收水蒸气和CO2。
管道系统中空气中的O2则由氧气筒定时补给。
直接测热法的设备复杂，操作繁锁，使用不便，因而极少应用。
一般都采用间接测热法。
图7-1 直接测热装置示意图（二）间接测热法在一般化学反应中，反应物的量与产物量之间呈一定的比例关系，这就是定比定律。
例如，氧化1mol葡萄糖，需要6mol氧，同时产生6mo lCO2和6molH2O,并释放一定量的能。
下列反应式表明了这种关系：C6H12O6+602→6CO2+6H20+△H同一种化学反应，不论经过什么样的中间步骤，也不论反应条件差异多大，这种定比关系仍然不变。
例如，在人本内氧化1mol葡萄糖，同在体外氧化燃烧1mol葡萄糖一样，都要消耗6molCO2和6molH20，而且产生的热量也相等。
一般化学反应的这种基本规律也见于人体内营养物质氧化供能的反应（蛋白质的情况下有些出入，参看下文），所以它成了能量代谢间接测热法的重要依据。
间接测热法（indirect calorimetry）的基本原理就是利用这种定比关系，查出一定时间内整个人体中氧化分解的糖、脂肪、蛋白质各有多少，然后据此计算出该段时间内整个机体所释放出来的热量。
因此，必须解决两个问题：一是每种营养物质氧化分解时产生的能量有多少（即食物的热价）；二要分清三种营养物质各氧化了多少。
食物的热价应用弹式热量计，在体外测定了一定量的的糖、脂肪和蛋白质燃烧时所释放的热量，并同这三类物质在动物体内氧化到最终产物C02和水时所产生的热量相比较，证明了糖和脂肪在体外燃烧与在体内氧化分解所产生的热量是相等的。
于是将1g食物氧化（或在体外燃烧）时所释放出来的能量称为食物的热价（thermal equivalentof food）。
食物的热价分为物理热价和生物热价。
前者指食物在体外燃烧时释放的热量，后者系食物经过生物氧化所产生的热量。
糖（或脂肪）的物理热价和生物热价是相等的，而蛋白质的生物热价则小于它的物理热价。
因为蛋白质在体内不能被彻底氧化分解，它有一部分主要以尿素的形式从尿中排泄的缘故。
三种营养物质在物理热价和生物热价见表演7-1。
呼吸商机体依靠呼吸功能从外界摄取氧，以供各种营养物质氧化分解的需要，同时也将代谢终生物CO2呼出体外，一定时间内机体的CO2产量与耗氧量的比值称为呼吸商（respiratory quotient, RQ）。
各种营养物质在细胞内氧化供能属于细胞呼吸过程，因而双将各种营养物质氧化时的CO2产量与耗氧量的比值称为某物质的呼吸商。
严格说来，应该以CO2和O2的克分子（mol）比值来表示呼吸商。
但是，因为在同一温度和气压条件下，容积相等的不同气体，其分子数都是相等的，所以通常都用容积数（ml或L）来计算CO2与O2的比值，即：RQ=产生的CO2mol数/消耗的O2mol数=产生的CO2ml数/产生的O2ml数糖、脂肪和蛋白质氧化时，它们的CO2产量与耗氧量各不相同，三者的呼吸商也不一样。
因为各种营养物质无论在体内或体外氧化，它们的耗氧量与CO2产量都取决于各该物质的化学组成，所以，在理论上任何一种营养物质的呼吸商都可以根据它的氧化成终产物（CO2和H20）化学反应式计算出来的。
糖的一般分子式为（CH20）n，氧化时消耗的02和产生的C02分子数相等，呼吸商应该等于1。
如上述葡萄糖氧化的反应式所示，C02产量与耗氧量均为6mol故：RH=6molCO2/6molO2=1.00脂肪氧化时需要消耗更多的氧。
在脂肪本身的分子结构中，氧的含量远较碳和氢少。
因此，另外提供的氧不仅要用氧化脂肪分子中的碳，还要用来氧化其中的氢。
所以脂肪的呼吸商将小于1。
现以甘油三酸酯（triolein）为例：C57H104O6+80O2=57CO2+52H2ORQ＝57molC02/80mol02＝0.71蛋白质的呼吸商较难测算，因为蛋白质在体内不能完全氧化，而且它氧化分解途径的细节，有些还不够清楚，所以只能通过蛋白质分子中的碳和氢被氧化时势需氧量和C02产量，间接算出蛋白质的呼吸商，其计算值为0.80。
在人的日常生活中，营养物质不是单纯的，而是糖、脂肪和蛋白质混合而成的（混合膳食）。
所以，呼吸商常变动于0.71-1.00之间。
人体在特定时间内的呼吸产要看哪种营养物质是当时的主要能量来源而定。
若能源主要是糖类，则呼吸商接近于1.00；若主要是脂肪，则呼吸商接近于0.71。
在长期病理性饥饿情况下，能源主要来自机体本身的蛋白质和脂肪，则呼吸商接近于0.80。
一般情况下，摄取混合食物时，呼吸商常在0.85左右。
现将糖、脂肪和蛋白质三者的热价、氧热窬及呼吸商等数据列于表7-1，以供理解和测算能量代谢率之用。
表7-1 三种营养物质氧化时的几种数据营养物质产热量（kJ/g）耗氧量CO2产量氧热价呼吸商物理热价（用弹式热量计测得）生物热价（体内生物氧化什）营养学热价*(L/g)(L/g)(kJ/J)(RQ)糖171716.7 0.83 0.83 21 1.00 蛋白质23.5 18 16.7 0.95 0.76 18.8 0.80 脂肪39.8 39.8 37.7 2.03 1.4319.70.71*营养学通常采用概数来计算食物的热价影响呼吸商的其它因素：机体的组织、细胞不仅能同时氧化分解各种营养物质，而且也使一种营养物质转变为另一种营养物质。
糖的转化为脂肪时，呼吸商可能变大，甚至超过1.00。
这是由于当一部分糖转化为脂肪时，原来糖分子中的氧即有剩余，这些氧可能参加机体代谢过程中氧化反应，相应地减少了从外界摄取的氧量，因而呼吸商变大。
反过来，如果脂肪转化为糖，呼吸商也可能低于0.71。
这是由于脂肪分子中含氧比例小，当转化为糖时，需要更多的氧进入分子结构，因而机体摄取并消耗外界氧的量增多，结果呼吸商变小。
另外，还有其它一些代谢反应也能影响呼吸商。
例如，肌肉剧烈运动时，由于氧供不应求，糖酵解增多，将有大量乳酸进入血液。
乳酸和碳酸盐作用的结果，会有大量由肺肺排出，此时呼吸商将变大。
又如，肺过度通气、酸中毒等情况下，机体中与生物氧化无关的CO2大量排出，也可现呼吸大于1.00的情况。
相反，肺通气不足、碱中毒等情况下，呼吸商将降低。
前已述，应该测出在一定时间内机体中糖、脂肪和蛋白质三者氧化分解的比例。
为此。
首先必须查清氧化了多少蛋白质，并且将氧化这些蛋白质所消耗的氧量和所产生的CO2从机体在该时间内的总耗氧量和总CO2产量中减去，算出糖和脂肪氧化（非蛋白质代谢）的CO2产量和耗氧量的比值，即非蛋白呼吸商（non-protein respiratory quotien t,NPRQ），然后才有可能进一步查清糖和脂肪各氧化了多少克。
尿氮测定尿中的氮物质主要是蛋白质的分解产物。
因此可以通过尿氮来估算体内被氧化的蛋白质的数量。
蛋白质的平均重量组成是：C 50%，O223%，N16%，S1%。
蛋白质中16%的N是完全随尿排出的。
所以，1 g 尿氮相当于氧分解6.25g蛋白质，测得的尿氮重量（g）乘以6.25，便相当于体内氧分解的蛋白质量。
非蛋白呼吸商它是估算非蛋白代谢中糖和脂肪氧化的相对数量的依据。
研究工作者早已按从0.707到1.00范围内的非蛋白呼吸产，算出糖和脂肪两者氧化的各自百分比以及氧热价（表7-2）。
表7-2 非蛋白呼吸商和氧热价非蛋白呼吸商氧化的%氧热价(kJ/L)糖脂肪0.700.00100.019.620.711.1098.919.64 0.72 4.75 95.2 19.69 0.73 8.40 91.6 19.74 0.74 12.0 88.0 19.79 0.75 15.6 84.4 19.84 0.76 19.280.8 19.89 0.77 22.8 77.2 19.95 0.78 26.3 73.7 19.99 0.79 29.0 70.1 20.05 0.80 33.4 66.6 20.10 0.8136.9 63.1 20.15 0.82 40.3 59.7 20.20 0.83 43.8 56.2 20.26 0.84 47,2 52.8 20.31 0.85 50.7 49.3 20.360.86 54.1 45.9 20.41 0.87 57.5 42.5 20.46 0.88 60.8 39.2 20.51 0.89 64.2 35.8 20.56 0.90 67.5 32.520.61 0.91 70.8 29.2 20.67 0.92 74.1 25.9 20.71 0.93 77.4 22.6 20.77 0.94 80.719.320.82 0.95 84.016.0 20.87 0.96 87.2 12.8 20.93 0.97 90.4 9.58 20.98 0.98 93.6 6.37 21.03 0.99 96.8 3.18 21.08 1.00100.00.021.13Lusk修订间接测热法计算原则实验测得的机体24小时内的耗氧量和CO2产量以及尿氮量，根据表7-1和7-2中相应的一些数据计算。
首先，由尿氮量算出被氧分解的蛋白质量。
由被氧化的蛋白质量从表7-1中算出其产热量、耗氧量和CO2产量；其次从总耗氧量和总CO2产量中减去蛋白质耗氧量和CO2产量，计算出非蛋白呼吸商。