导图社区 第7章-能量代谢与体温
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第7章-能量代谢与体温
一、能量代谢
概述
能量代谢
生物体内物质代谢过程中伴随发生的能量释放、转移、储存和利用，称为能量代谢。
1.机体能量的来源与利用
⑴能量的来源
①机体可利用的能量形式
ATP
是三大营养物质在生物氧化时合成的高能化合物；
ATP循环
机体需要能量时，ATP被水解为ADP及磷酸，同时释放出能量；
营养物质氧化分解释放的能量将ADP磷酸化成为ATP。
体内的ATP既是直接的供能物质，又是能量储存的重要形式。
ATP的合成与分解是体内能量转化和利用的关键环节。
磷酸肌酸(CP)
存在于肌肉、脑组织中；
是ATP的储存库
物质氧化分解释放的能量过剩时，ATP将高能磷酸键转给肌酸，在肌酸激酶催化下合成磷酸肌酸；
当组织消耗的ATP超过营养物质氧化生成ATP的速度时，CP的高能磷酸键又可快速转给ADP，生成ATP。
②三大营养物质代谢过程中的能量转换
机体所需的能量来源于食物； 其中糖(占50%~70~) 脂肪(占30%~50%) 蛋白质(少量)
生理状况下，主要由体内的糖、脂肪供能； 只有在某些特殊情况下，如长期不能进食或体力极度消耗时，机体才会依靠组织蛋白分解所产生的氨基酸功能。
⑵能量的利用
热能
各种营养物质在体内氧化分解过程中释放能量，其中50%直接转化为热能；
化学能
其余50%以化学能的形式，储存于ATP等高能化合物的高能磷酸键中， 供机体用于进行各种生理功能活动的能量消耗， 包括基础代谢、各种活动、食物的特殊动力效应、生长发育等。
外功
骨骼肌收缩做一定量的机械功(简称外功)；
除机械功(外功)外，其他所有利用的能量， 最终都转变为热能
热能除了用于维持体温， 主要由体表散发到外界环境中， 较少部分体热通过呼出气、排泄物等被带出体外。
2.能量平衡
⑴概念
人体的能量平衡是指摄入的能量与消耗的能量之间的平衡； 若在一段时间内体重保持不变，可认为人体的能量达到收支平衡，即这段时间内摄入的能量与消耗的能量基本相等。
⑵分类
能量负平衡
若摄入食物的能量少于消耗的能量，机体即动用储存的能源物质，因而体重减轻，称为能量的负平衡。
能量正平衡
若机体摄入的能量多于消耗的能量，多余的能量则转变为脂肪组织等，因而体重增加，导致肥胖，称能量的正平衡。
3.能量代谢的测定
⑴与能量代谢测定有关的几个常考概念
热价
呼吸商(RQ)
⑵能量代谢的测定原理
基本原理
机体能量代谢遵循能量守恒定律，即能量转化过程中机体消耗的能源物质的化学能等于最终转化的热能及所做外功。
能量代谢率的测定
①测定在一定时间内营养物质的消耗量，然后，根据营养物质的热价，计算出它们所包含的能量；
②测定机体在一定时间内，产生的热量与所做的外功量。
实际情况
很难测定机体消耗营养物质的量，故通常采用间接方法
即通过测定在一定时间内营养物质代谢所消耗的O2量和产生的CO2量， 推算出营养物质的消耗量，并计算出产热量，进而得到能量代谢率。
若机体保持安静，避免做外功，则产热量为总的消耗的能量，此时直接测定一定时间内的散热量，也可得出能量代谢率。
⑶能量代谢的测定方法
①直接测热法
受试者需在安静状态下测定，直接测定受试者在一定时间内发散的总热量；
装置复杂，仅用于科学研究，极少用于临床。
②间接测热法
受试者需在安静状态下测定；
是常用方法。
方法
根据一定时间内的氧耗量和CO2产生量，推算消耗能源物质的量，进而计算产热量。
分类
繁琐测量法
简易测量法
方法一
将蛋白质氧化量忽略不计；
测定一定时间内CO2产量与耗氧量， 所计算出的呼吸商视为非蛋白呼吸商(NPRQ)， →查表根据NPRQ找到对应氧热价：产热量=耗氧量×氧热价 (需测量一段时间内的耗氧量、CO2产量)
方法二
食用混合膳食NPRQ为0.82，对应的氧热价为20.20kJ/L； →产热量=耗氧量×20.20 (需测量耗氧量)
③双标记水法(超纲)
受试者可在自由活动状态下测定；
少用。
4.影响能量代谢的因素
①肌肉活动
为最主要的影响因素，任何轻微活动都可提高代谢率；
②环境温度
人在安静、环境温度20~30℃、裸体或只穿薄衣，其能量代谢率最为稳定， 这主要是由于此时骨骼肌保持比较松弛的状态； 环境温度<20℃或>30℃，代谢率逐渐增加；
②精神活动
精神紧张（烦恼、恐惧、情绪激动）能量代谢率可增高10%以上；
④食物的特殊动力效应
定义
是指进食能刺激机体额外消耗能量的作用；
特点
一般从进食后1小时左右开始，延续7~8小时；
蛋白质最显著30%，糖6%，脂肪4%，混合性食物10%
神经-体液因素的调节
⑤下丘脑对摄食行为的调控
能量平衡的维持与下丘脑摄食中枢、饱中枢对摄食行为的调控有关；
⑥激素对能量代谢过程的调节
糖代谢
胰岛素、胰高血糖素、生长激素(GH)、糖皮质激素、肾上腺素等
脂肪、蛋白质代谢
糖皮质激素、胰岛素、生长激素(GH)、甲状腺 激素、性激素等；
甲状腺激素对能量代谢的影响最为显著。
5.基础代谢及其测定
影响基础代谢率(BMR)的因素
与体表面积成正比；
受月经周期影响；
性别
男性高于女性
年龄
儿童高于成年，年龄越大代谢率越低
BMR↑
红细胞增多症，白血病，甲状腺功能亢进，伴呼吸困难的心脏病，糖尿病，体温升高
BMR↓
甲状腺功能减低，肾上腺皮质功能低下，垂体功能低下，肾病综合征，病理性饥饿
基础代谢率(BMR)的测定
测定原理
混合膳食的非蛋白呼吸商为0.82，对应氧热价为20.20kJ/L，某段时间的产热量=某段时间耗氧量×20.2；
只需测定基础状态下，一定时间的耗氧量、体表面积，即可计算出其BMR
计算举例
受试者在基础状态下耗氧量为14L/h，体表面积为1.6m2； 则BMR=14×20.2÷1.6=176.75kJ/(m2.h)
临床上常将BMR的实际测量值与正常平均值比较
若相对值在±15%内，都认为在正常范围；
相对值>20%，说明可能是病理性变化。
二、体温及其调节
1.正常体温
体温
是指机体核心部分的平均温度。
直肠温度
36.9~37.9℃
口腔温度
36.7~37.7℃
腋下温度
36.0~37.4℃
食管温度
比直肠温度低0.3℃
2.体温的生理性波动
⑴体温的日节律/昼夜节律
体温的昼夜周期性波动，称为体温的昼夜节律或日节律。
清晨2~6时体温最低，午后1~6时最高，每日波动不超过1℃；
日节律/昼夜节律由下丘脑视交叉上核控制。
⑵性别的影响
成年女性的体温平均高于男性0.3℃；
育龄妇女基础体温双相，在卵泡期较低，排卵日最低，排卵后增加0.3~0.6℃； 目前认为排卵后黄体期体温升高是由于黄体分泌孕激素作用于下丘脑所致。
⑶年龄的影响
儿童和青少年的体温较高；
老年人因基础代谢率低而体温偏低；
新生儿，特别是早产儿体温易波动。
⑷运动的影响
运动时肌肉活动能使代谢增强，产热量增加，体温升高。
⑸其他
情绪激动、精神紧张、进食时产热量增加→体温增加
3.机体的产热反应
⑴主要产热器官
代谢水平高的组织器官，其产热量大，反之则产热量小。
①安静时
机体在安静时主要是内脏产热，约占总产热量的56%；
在内脏各器官中，肝脏的代谢最为旺盛，产热量最高； 肝脏的血液温度比主动脉血液温度高0.4~0.8℃。
②运动时
当机体运动时，骨骼肌是主要的产热器官；
在运动时，骨骼肌的产热量可由总产热量的18%增加到73%； 在剧烈运动时，可达总产热量的90%。
③新生儿
褐色脂肪组织含量多，在寒冷环境下发挥重要产热作用。
⑵产热的形式
总原则
①一般环境温度下，机体的热量产自全身各组织器官的
基础代谢(主要方式)
食物的特殊动力效应
骨骼肌舒缩活动
②寒冷环境下，主要依靠
战栗产热(主要方式)
非战栗产热(新生儿最主要)
①战栗产热
是指骨骼肌的屈肌、伸肌同时发生不随意的节律性收缩，此时肌肉收缩活动不做外功，能量全部转化为热量。
寒冷环境下，机体首先出现肌紧张，随后出现战栗，使产热量明显增加。
②非战栗产热/代谢产热
也称代谢产热，是一种通过提高组织代谢率来增加产热的形式；
新生儿褐色脂肪组织占非战栗产热的70%，新生儿寒冷条件下不能发生战栗，主要依靠代谢性产热(非战栗性产热)维持体温； 该组织分布于肩胛下区、颈部大血管周围、腹股沟等处； 在褐色脂肪组织细胞的线粒体内膜存在解耦联蛋白(UCP）。
⑶产热活动的调节
①神经调节
寒冷刺激→兴奋下丘脑后部的战栗中枢→引起战栗；
寒冷刺激→下丘脑释放TRH→腺垂体释放TSH→甲状腺激素的释放；
寒冷刺激→交感神经兴奋→肾上腺髓质释放肾上腺素、去甲肾上腺素增加。
通过神经-体液调节使代谢性产热增加
②体液调节
促进代谢产热
甲状腺激素
是调节非战栗产热活动、调节BMR的最重要激素
肾上腺素
去甲肾上腺素
生长激素
⑷产热反应的归纳总结
4.机体的散热反应
⑴散热部位
皮肤
主要散热部位
⑵散热方式
情况
皮肤温度＞环境温度
辐射、传导、对流、不感蒸发
皮肤温度≤环境温度
可感蒸发（唯一散热方式）
总结概述
蒸发散热
是指水分从体表汽化时，吸收热量而散发体热的一种方式。
①不感蒸发
指体内的水从皮肤、呼吸道黏膜不断渗出而被汽化的过程； 其中水从皮肤表面的蒸发又称不显汗。
人体24h的不感蒸发量一般为1000ml； 其中从皮肤蒸发600~800ml，经呼吸道蒸发200~400ml
②可感蒸发/(出汗/发汗)
也称出汗/发汗，出汗是指汗腺主动分泌汗液的活动。
通过汗液蒸发可有效带走大量体热，其散热量与环境温度、湿度等有关； 当环境温度≥皮温时，可感蒸发成为机体唯一有效的散热形式。
A.汗腺
B.汗液
C.出汗的类型
温热性发汗
精神性发汗
味觉性发汗
进食辛辣食物时，口腔内的痛觉神经受刺激，可反射性引起头面部和颈部出汗，称味觉性发汗。
⑶散热反应的调节
①皮肤血流量改变对散热的影响
机体通过辐射、传导和对流的散热方式散失热量的多少，主要取决于皮肤和环境之间的温度差，而皮肤温度的高低与皮肤的血流量有关。
机体通过交感神经控制皮肤血管的口径，改变皮肤血管的舒缩状态来调节皮肤血流量，从而调节体热的散失量。
不同情况
炎热环境
交感紧张性降低，皮肤小动脉舒张，皮肤血流量增加，较多的体热可从机体深部被带到表层，促进散热。
寒冷环境
交感紧张性增强，皮肤血管收缩，皮肤血流减少，散热减少。
20~30℃
机体的产热量没有大幅度变化，机体无需发汗，无需战栗， 仅通过调节皮肤血管血流量，即可控制机体的散热量，以维持体热平衡。
②影响蒸发散热的因素
5.体温调节
⑴体温调节的基本方式
①自主性体温调节
是指在体温调节中枢的控制下，通过增减皮肤的血流量、出汗、战栗和调控代谢水平等生理性调节反应， 以维持产热和散热的动态平衡，使体温保持在相对稳定的水平。
②行为性体温调节
是指有意识地进行的有利于建立体热平衡的行为活动，如改变姿势、增减衣物、人工改善气候条件等。
⑵自主性体温调节
通过反馈控制系统实现；
①温度感受器
②体温调节中枢
体温调节的基本中枢在下丘脑
下丘脑的视前区-下丘脑前部（PO/AH）
是机体最重要的体温调节中枢。
是体温调节中枢整合结构的中心部位
③体温调节过程
体温调定点学说
原理
体温的调节过程类似于恒温器的工作原理； PO/AH通过某种机制决定体温调定点水平，如37℃
调节
体温调节中枢就按照这个设定温度进行体温调节活动，当体温与调定点的水平一致时，说明机体的产热与散热取得平衡。
调定点
调定点的设置取决于热敏神经元、冷敏神经元的温度敏感特性，即两种温度敏感神经元随温度变化放电频率改变的特性。
中暑
由于环境温度过高而引起中暑时，也可出现体温升高，但这种情况并非因为体温调节中枢调定点上移， 而是由于机体的散热能力不足或体温调节中枢功能障碍所致，为非调节性体温升高。
⑶行为性体温调节
总结：甲状腺激素
影响基础代谢率最重要的疾病：甲亢、甲减；
影响基础代谢率最重要的激素：甲状腺激素；
人体调节产热活动最主要的激素：甲状腺激素。
注意：汗液、唾液为低渗，小肠液、胰液为等渗。
注意：但是男性BMR高于女性
总结：与体表面积成比例关系的指标
基础代谢率(BMR)
能量代谢率
肺活量
心输出量
肾小球滤过率
"红白夹(甲)心糖"
注意：此处酸碱中毒，仅从呼吸特点来判断； 酸中毒：深大(快)呼吸，CO2排出过多，RQ增大； 碱中毒：浅慢呼吸，CO2 排出减少，RQ减小。
