能量代谢和体温.ppt

1,第七章 能量代谢和体温,第一节 能量代谢,能量代谢（energy metabolism）：生物体内物质代谢过程中所伴随着的能量释放、转移、储存和利用。,2,一 、机体能量的来源和去路,（一）机体能量的来源 机体所需的能量来源于食物中的 糖、脂肪和蛋白质。,3,1、糖：机体所需能量主要来自食物中 的糖（约占70），其中葡萄 糖占主要部分。 1mol葡萄糖完全氧化释放的能量可合 成38mol ATP。（主要） 1mol葡萄糖无氧酵解 2mol ATP。（剧烈运动、RBC） 脑组织所需能量则完全来源于糖的有氧氧化。,4,2、脂肪：体内各种能源物质储存的主要形 式。一般情况下，脂肪为仅次 于糖的供能物质（约占40 50），但在饥饿时则成为机 体的主要供能物质。 储存的脂肪可占体重的20，而糖仅为 150克。 每克脂肪氧化释放的能量为糖有氧氧化释放能量的2倍。,5,3、蛋白质：正常情况下很少作为能源物质 被氧化利用，在特殊情况下 （如病理性长期饥饿等）也参 与供能。 氨基酸主要用于合成细胞成分、组织的自我更新、合成酶及激素等生物活性物质，供能是次要功能。,6,（二）机体能量的去路 营养物质在体内氧化时，50以上的能 量以热能形式释放出来，用于维持体温。 剩余的化学能则载于ATP的高能磷酸键 中，供机体利用，如合成、生长、肌肉 收缩、 腺体分泌、 神经传导、 主动转 运等。,7,体内能量的转移、储存和利用,8,ATP是机体储能物质 ATP是机体能量的直接提供者 一克分子ATP可释放33.47KJ的能量 磷酸肌酸（CP) 含有高能磷酸键 CP和ATP间可进行能量转给,9,二、能量代谢测定的原理和方法,原理 根据能量守恒定律 食物中的化学能热能所作功,10,（一）直接测定法 测定整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。因设备复杂，操作繁琐，故极少应用。,11,（二）间接测定法 根据定比定律 测定受试者在一定时间内所消耗的 氧量和产生的二氧化碳量，再根据 有关理化原则及数据计算出一定时 间内的产热量。 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+H,12,间接测热法原理：,是利用“定比定律” ，测算出一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少，再计算出它们所释放出的热量。 为此，必须先了解与其相关的几个概念：食物的热价、氧热价和呼吸商等。,13,1、食物的热价（thermal equivalent）或卡 价（calorie value） 指一克食物氧化（或在体外燃烧）时所释放出的能量。,食物的热价： 物理热价：食物在体外燃烧时释放的热量 生物热价：食物在体内通过生物氧化产生的热量 蛋白质的物理热价不等于生物热价,14,2、食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen） 某种营养物质氧化时，消耗一升氧所产生的热量称为该物质的氧热价。,15,3、呼吸商（respiratory quotient，RQ） 一定时间内机体的CO2 产量和耗氧量的比值。 RQ产生的CO2mol数/消耗的O2mol数 产生的CO2ml数/消耗的O2ml数 （相同温度和气压条件下） 根据RQ的大小推测能量的主要来源 糖: 1.00 脂肪: 0.71 蛋白质: 0.80 混合食物: 0.85,16,4、非蛋白呼吸商 (non-protein respiratory quotient, NPRQ) 糖和脂肪氧化(非蛋白代谢）的CO2 产量和耗氧量的比值。,17,间接测热法的重要依据：定比定律。 间接测热法的测算步骤： （1）测定单位时间内消耗的O2 量和CO2 产量。,18,（2）测定尿氮量并计算单位时间内蛋白质的消 耗量：即尿氮量（g）×6.25 。根据被氧 化的蛋白质量查表算出其产热量、耗O2量 和CO2 产量 。,19,（3）从总耗O2量和总CO2产量中减去蛋白 质耗O2量和CO2产量，计算出非蛋白 呼吸商。,20,（4）根据非蛋白呼吸商值查表找出对应值 的氧热价，用该段时间内的（糖和脂 肪）耗O2量乘以相应氧热价，即可计 算该段时间内糖和脂肪氧化所释放的 热量。,21,（5）将蛋白质、糖、脂肪的热量加在一起， 即为机体该段时间内的总产热量。,22,间接测热法的测算：,测尿氮 总CO2产量 蛋白CO2产量 ×6.25 总耗O2量 蛋白耗O2量 NPRQ 被氧化蛋白量（查表） （查表） NP氧热价,耗O2量 CO2产量 蛋白产热量 NP耗O2量 NP产热量,总产热量,23,耗O2量与CO2产量的测定： 1、开放式（气体分析法） ：吸入气为 空气，分析呼出气中O2和 CO2的容积百分比 2、闭合式：在密闭能吸热装置中，气泵 给氧气，呼出CO2由吸收剂吸收,24,25,（三）临床上应用的简化测定法,通常将蛋白质的消耗量忽略不计，只测定单位时间内的耗O2量和CO2产量，计算呼吸商，按非蛋白呼吸商查表，得到对应氧热价，即可计算总产热量。,26,另一更简便方法是将非蛋白呼吸商定为0.82，氧热价为20.20 kJ ，只需测定单位时间内的耗氧量，便可按下式计算机体的产热量： 产热20.20×耗氧量（KJ）,27,简略法：,气体分析法 耗O2量 CO2产量 RQ (不考虑蛋白代谢） NPRQ （查表） 氧热价 ×耗O2量 产热量,28,肺量计 混合膳食 NPRQ=0.82 耗氧量(6分钟） 氧热价为20.20KJ × 产热量,29,三、影响能量代谢的因素 （一 ）肌肉活动 肌肉活动对能量代谢的影响最为显著。机体任何轻微的活动都可提高代谢率。剧烈运动时其耗氧量可增加1020倍。 劳动强度：单位时间内机体的产热量。 （静卧、踢球）,30,机体不同状态时的能量代谢率 状态 产热量(KJ/m2.min) 躺卧 2.73 开会 3.40 擦窗子 8.30 洗衣 9.89 扫地 11.37 打排球 17.05 打篮球 24.22 踢足球 24.98 持重机枪跃进 42.39 ,31,（二 ） 精神活动 当精神活动处于紧张状态时，产热量可显著增加。这可能是由于无意识的肌紧张以及某些内分泌激素（甲状腺素等）释放增加引起。,32,（三）食物的特殊动力作用 从进食后一小时左右开始，延续到78小时左右 ，食物能使机体产生“额外”热量的现象，称为食物的特殊动力作用（specific dynamic action）。蛋白质 “额外”增加的热量约30左右，糖或脂肪则可 “额外 ”增加46的热量，混合性食物为10。 其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝脏处理蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。,33,（四）环境温度 安静时2030°C的环境中能量代谢最稳定，低于20 °C或高于30 °C 时都可使能量代谢增加。,34,四、基础代谢 基础代谢（basal metabolism）：是指基础状态下的能量代谢。 基础代谢率（basal metabolic rate，BMR）：是指单位时间内的基础代谢，即在基础状态下，单位时间内的能量代谢。 基础状态：指人体处在清醒而又非常安静、不受肌肉活动、环境温度、食物及精神紧张等因素的影响时的状态。,35,36,（一）基础代谢率的衡量标准 基础代谢率的单位：KJ/m2·h 基础代谢率的高低通常以同性别、同年龄组的平均值进行比较。高于或低于对照组的1015以内，仍属正常范围；若高于或低于20以上，则考虑为病态。其计算公式为： 受试者实测BMR值同性别同年龄组平均值 ×100 同性别同年龄组平均值,37,(二) 测定基础代谢率的意义 临床测定BMR可帮助诊断某些代谢性疾病： 甲亢时，BMR比正常值高2580 甲减时，BMR比正常值低2040 糖尿病、红细胞增多症、白血病、发热BMR升高 体温每升高1°C，BMR升高约13 阿狄森氏病、肾病综合征、脑垂体性肥胖、病 理性饥饿BMR降低,38,第二节 体温及其调节 一、体温,（一）表层（体表）体温和深部（体核）体温 人体外周组织（皮肤、皮下组织和肌肉等）的温度称为表层温度（shell temperature）。 机体深部（心、肺、脑和腹腔内脏等）的温度称为深部温度（core temperature）。,39,体温（body temperature）: 指机体深部 的平均温度。 腋 温 36.0-37.4 口腔温 36.7-37.7 直肠温 36.9-37.9 可信度 ：直肠温口腔温腋窝温 临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意夹紧体温计和测量时间（约需10min）。,40,意义：体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活动正常进行的必需条件。,T 22心跳停止 T 43酶变性而 死亡 T = 27低温麻醉,41,（二）体温的正常变动 1、昼夜周期： 清晨26时体温最低，午后16时最高，周期幅度一般不超过1°C，体温的这种周期性波动称为昼夜节律或日周期 （circadian rhythm)。,42,2、性别： 男性体温比女性体温低0.3°C。女性体温还随月经周期而变动。月经期至排卵这段时间体温较低，排卵日体温最低，排卵后体温回升至月经前水平。孕激素及其代谢产物可能是引起体温波动的主要因素。,43,女子基础体温变动曲线,44,3、年龄： 儿童体温较高，老年人体温较低。新生儿（特别是早产儿）因体温调节机制发育不完善，调节能力差，体温易受环境温度影响。 新生儿体温成年人老年人,45,4、肌肉活动： 肌肉剧烈活动时，体温可升12ºC，此外，情绪激动、精神紧张、环境温度变化以及进食等均可影响体温。 （三）体温相对恒定的生理学意义 体温相对恒定是维持正常代谢和生命活动的必要条件。,46,二、体热平衡（机体产热与散热）,47,48,（一） 产热过程 1、主要的产热器官以及影响产热的因素： 安静状态：主要产热器官内脏，特 别是肝脏 运动或劳动: 主要产热器官 肌肉 影响产热的主要因素: 基础代谢率，肌 肉的收缩活动，内分泌激素等。,49,50,2、机体的产热形式 战栗产热：骨骼肌不随意的节律性收缩。 屈肌和伸肌同时收缩，不作功， 但产热量很高。常有战栗前肌 紧张。 非战栗产热（代谢产热）：以褐色脂肪组 织（含丰富的线粒体，分布于腹 股沟、腋窝等处）的产热量最大。,51,3、产热的调节： 甲状腺激素 分泌 提高代谢率 寒冷刺激 儿茶酚胺 增加产热 维持体温 肌紧张和寒战 寒战（shivering）：是寒冷环境中最有效 的产热方式，可提高代谢率45倍。,52,（二）散热过程 1、机体的散热途径与方式： 散热途径：主要途径是皮肤散热，小部 分热量随呼吸、尿和粪便等排 泄物而发散。,53,散热部位：,主：皮肤,面积大 与外界接触 血流丰富 有汗腺,次：呼出气、尿、粪,54,散热方式：,1.物理散热 2.生理散热,55,1.物理散热 辐射散热： 指体热以热射线形式传给温度较低的 周围环境中的散热方式。 辐射散热量的多少取决于,机体的有效辐射面积,皮肤与环境的温度差,56,传导散热： 指体热直接传给与机体相接触的低温物体的散热方式。 散热量与物体的导热有关。,57,对流散热： 指体热凭借空气流动交换热 量的散热方式。 对流散热是传导散热的一种 特殊形式，受风速影响。,58,蒸发散热：（不感蒸发和可感蒸发） 指体液的水分在皮肤和粘膜表面 由液态转化为气态，同时带走大 量热量的散热方式。,59,当气温体温时，蒸发是唯一的散热途径 不感蒸发（insensible perspiration、不显汗）指体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未聚成明显水滴前蒸发掉的散热形式。 不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约1000ml/日。 临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。,60,2.生理散热 （1）皮肤血管运动 （2）发汗（sweating）： （可感蒸发sensible perspiration）指通过汗腺的主动分泌，汗液在皮肤表面形成明显的汗滴而蒸发。 人在安静状态下，当环境温度达到30左右时，便开始发汗；如果空气湿度大、衣着又多时，气温达25便可发汗；机体活动时，由于产热量，虽然环境温度低于20亦可发汗。 炎热的气候，短时间内发汗量可达1.5L/h。,61,汗液：,水分：99,汗液流经汗腺排出管的起始部时，有一部分NaCl可被重吸收，从而使最终排出的汗液成为低渗。 机体大量出汗可造成高渗性脱水，要补充大量的水份和适量的aCl。,固体：,大部分为NaCl,其余为KCl、尿素、乳酸等,无葡萄糖和蛋白质,62,散热方式: (1) 辐射(radiation) （2）传导(conduction) （3）对流(convection) （4）蒸发(evaporation) （不感蒸发和发汗）,63,64,降温措施： （1）冰囊、冰帽：增加传导散热 （2）通气、减衣：增加对流散热 （3）酒精擦浴：增加蒸发散热,65,2、散热的调节 （1）循环系统的调节反应： 寒冷时，交感神经紧张度加强，皮肤小动脉收缩，动静脉吻合支关闭，皮肤血流量减少，皮肤温度下降，散热量减少。 炎热时，支配皮肤的交感神经紧张度下降，小动脉舒张，动静脉吻合支开放，皮肤血流量增加，散热量增加。,66,67,（2）发汗： 温热性发汗：在温热环境下引起全身各 部位的小汗腺分泌汗液。 生理意义散热 发汗的多少受环境温度，劳动强度、空气湿 度、风速和汗腺数目及功能状态的影响。,精神性发汗：精神紧张或情绪激动而引 起的发汗，主要见于掌心、 脚底和腋窝，其散热作用不大。,68,发汗的调节,69,三、体温调节 人体体温调节： （1）行为性体温调节：由大脑皮质控制 （2）自主性体温调节：由下丘脑体温调节中枢控制。 （一）温度感受器 外周温度感受器：位于皮肤、粘膜和内脏 中枢温度感受器：位于脊髓、延髓、脑干 网状结构和下丘脑 视前区下丘脑前部（preoptic anterior hypothalamus ，PO/AH）存在热敏神经元 （warm-sensitive neuron）和冷敏神经元 (cold-sensitive neuron)。,70,（二）下丘脑体温调节中枢 下丘脑是调节体温的基本中枢。 下丘脑前部的热敏神经元和冷敏神经元既能感受其所在部位的温度变化，又能对传入的温度信息进行整合。视前区下丘脑前部在体温调节中起着调定点（set-point）的作用。下丘脑后部也是重要的体温调节中枢。,71,自主性体温调节是由生物自动控制系统来完成的。 调定点学说：认为视前区下丘脑前部有一调定点，若体温偏离调定点，则反馈系统可将偏差信息传到控制系统。经过整合，调整产热和散热过程，从而维持体温相对恒定。,72,调定点 下丘脑体温调节中枢（控制系统） 产热装置 散热装置 (骨骼肌、肝脏) （汗腺、皮肤血管） （受控系统） （受控系统） 深部温度（受控对象） 体温 温度感受器,73,“调定点”学说,74,75,