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1、第七章 能量代谢与体温调节,第一节 能 量 代 谢,第二节 体 温 调 节,新陈代谢,能量代谢,第一节 能量代谢 能量代谢(energy metabolism)物质代谢过程 伴随的能量贮存、释放、转移和利用 一、食物的能量转化 (一)ATP是体内能量转化和利用的关键物质 三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP) ATP ADP+Pi+33.47kJ ATP是体内重要的储能物质、直接供能物质 高能磷酸键:ATP 磷酸肌酸(CP),1、糖(carbohydrate) 以葡萄糖为中心的有氧代谢和无氧酵解,(二)几种主要营养物质的能量转化,G G-6-P 丙酮酸 乙酰CoA,
2、三羧酸循环,H2O + CO2 + 能量 ( E ),3、蛋白质(protein) 氨基酸-重新合成蛋白质,2、脂肪(fat) 贮存和供给能量 脂肪 酶 甘油+脂肪酸,H2O + CO2 + 能量 ( E ),50%为热能,50%储存于ATP,肌肉收缩,二、能量代谢的测定 (一)有关概念,2、食物的氧热价(thermal eruivalent of oxygen) 某种食物氧化时消耗1L氧气所产生的能量。 反映耗O2量与热量间的关系,1、食物的热价(thermal equivalent of food) 1g某种食物氧化(或在体外燃烧)时所释放的能量 物理热价 生物热价,3、呼吸商(respi
3、ratory quotient,RQ ) 一定时间内机体呼出的CO2量与吸入O2量的比值。 RQCO2产生量/耗O2量,三种营养物质氧化的几种数据 物质 耗O2量 产CO2量 物理热价 生物热价 氧热价 呼吸商 (L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/L) (R Q) 糖 0.83 0.83 17.15 17.15 20.66 1.00 脂 肪 2.03 1.43 39.75 39.75 19.58 0.71 蛋白质 0.95 0.76 23.43 17.99 18.93 0.80 ,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
4、的比值。 整体产生CO2总量分解蛋白产生CO2量 NPRQ 整体耗O2总量分解蛋白耗O2量,(二)能量代谢的测量原理和方法 1、直接测量法 测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的 总热量。 2、间接测热法 (1)定比定律: 反应物的量与产物之间是一定的比例关系 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+ H,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。,(2)计算步骤 测定CO2产生量
5、、耗O2量和尿氮量; 1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g 尿氮量蛋白质的量蛋白质耗O2量、 CO2产生量和产热量NPRQ查表得氧 热价非蛋白代谢的产热量 能量代谢计算: 非蛋白食物的产热量+蛋白食物的产热量,间接测热法的计算方法举例,例如:受试者24小时的耗氧量为400L,CO2产量为340L。另经测定尿氮排出量为12g。(蛋白质生物热价18kJ/g ,耗氧量0.95L/g,CO2产量0.76L/g) 计算步骤如下:(1)蛋白质氧化量=126.25=75g 产热量=1875=1350kJ 耗氧量=0.9575=71.25L CO2产量=0.7675=57L (2)非蛋白呼吸商 非蛋白代谢耗氧
6、量=400-71.25=328.75L 非蛋白代谢CO2产量=340-57=283L 非蛋白呼吸商=283/328.75=0.86 (3)根据非蛋白呼吸商的氧热价计算非蛋白代谢的热量 查表,非蛋白呼吸商为0.86时,氧热价为20.41。 非蛋白代谢产热量=328.7520.41=6709.8kj 。 (4)计算24小时产热量 24小时产热量=1350+6709.8=8059.8kJ 计算的最后数值8059.8kJ就是该受试者24小时内的能量代谢率,三、影响能量代谢的因素 (一)肌肉活动 最显著的影响因素 能量代谢率作为评估 肌肉活动强度的指标 (二) 精神因素,表7-3 机体不同状态时 的能量
7、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 ,(三)食物的特殊动力效应 (specific dynamic effect) 1、定义:进食后一段时间,食物刺激机体产生额 外能量消耗的作用 2、机制: (四)环境温度 2030稳定,肌肉松 20 代谢率增加; 30 代谢率增加 等热范围:在一定温度范围内,机体的代谢强度和产热量维持在生理最低水平,而体温仍能维持恒定,这一温度范围称为代谢稳定区或等热范围。,四、基础代谢(basal
8、 metabolism) (一)基础代谢:基础状态下的能量代谢 基础状态: 清晨,清醒、静卧,未作肌肉活动; 前夜睡眠良好,测定时无精神紧张; 测定前至少禁食12小时; 室温20-25 体温正常,(二)基础代谢率(basal metabolic rate,BMR) 1、定义:基础状态下单位时间内的能量代谢。 以单位体表面积来衡量BMR BMR的测定:(通常采用简易法) 按下面公式计算出BMR: BMR20.195耗氧量/体表面积 2、BMR正常值 (KJ/m2.h) 1015 20可能是病理,五、静止能量代谢,在舍饲或实验条件下,清晨早饲前动物在安静状态下的能量代谢水平。 静止能量代谢与基础代
9、谢的区别: 包含一定量的食物特殊动力作用; 包含一些使役的能量; 可能含有一定调节体温的能量。,机体能量代谢率 与体重相关性不明显 而与体表面积基本上成正比,人体表面积推算: 公式计算:0.0061身高(cm)0.0128体重(kg)0.1529 体表面积测算图测出。,第二节 体 温 一、体温(body temperature) (一)表层体温和深部体温 1、表层体温: 2、深部体温:相对稳定 3、体温:身体深部的平均温度。 正常值:直肠36.937.9 口腔36.737.7 腋窝36.037.4 ,(二)体温的正常变动 1、昼夜周期性变化 2、性别影响 3、年龄影响 4、其他因素,二、机体的
10、产热与散热,(一)产热过程,1.主要产热器官 肝脏、骨骼肌,2、产热形式 战栗产热(shivering thermogenesis) 在寒冷环境骨骼肌不随意的节律性收缩 特点:屈肌和伸肌同时收缩, 不做外功但产热量很高。 战栗前肌紧张 非战栗产热(non-shivering thermogenesis) 又称代谢产热 褐色脂肪组织(BFR)的产热量最大,3、产热活动的调节 (1)体液调节: 甲状腺素 Adr 、NE 、GH (2)神经调节: 寒冷交感-肾上腺髓质系统+ NE、E 下丘脑促甲状腺激素释放激素 产热量,(二)散热 1、散热部位:皮肤 2、散热方式: (1)辐射(thermal ra
11、diation) 以发射红外线的形式将体热传给外界的散热形式 散热量取决于 皮肤与环境的温度差 有效辐射面积,传导(thermal conduction) 体热直接传给与机体接触的低温物体的散热方式。 传导散热量取决于 与皮肤接触物体的温差 与皮肤接触面积的大小 与皮肤接触物体的导热性 临床:冷水袋、冰帽为高热患者降温。 对流(thermal convection) 通过气体进行热量交换的散热方式,蒸发(evaporation) 通过体表水分蒸发而散失体热的一种形式。 当气温体温时,蒸发是唯一的散热途径 不感蒸发(insensible perspiration) 低温环境中皮肤、呼吸道的水分渗
12、出而蒸发。 不显汗 发汗(sweating)又称可感蒸发 汗腺主动分泌汗液的过程。,3、汗液: 水分:99 固体: aCl 分泌等渗 经汗腺管 NaCl 被重吸收 汗液为低渗 大量出汗高渗性脱水,4、散热的调节: 皮肤循环的调节: 交感N 皮肤血管的口径 其血流量 发汗的调节: 交感胆碱能N f(主要) 汗腺 肾上腺素N f 中枢:下丘脑,三、体温调节 自主性体温调节 行为性体温调节 (一)温度感受器 热感受器 外周温度感受器 冷感受器 中枢温度感受器 1、外周温度感受器 感觉神经末梢 分布:皮肤、粘膜和内脏,2.中枢温度感受器 分类:热敏神经元、冷敏神经元 血温热敏神经元冲动发放频率 血温冷
13、敏神经元冲动发放频率 分布: 冷敏N元:脑干网状结构和下丘脑的弓状核 热敏N元:视前区-下丘脑前部(PO/AH),(二)体温调节中枢 调节体温的基本中枢位于下丘脑 PO/AH在体温调节整合中枢中的重要地位 (三)体温调定点学说 1、调定点(set point) 指恒温动物体温的规定阈值,存在于视前 区-下丘脑前部。 人体温调定点正常值37 2、调节过程,调定点 体温调节 中枢,产热(肝脏、骨骼肌),散热(皮肤血管汗腺),深部温度,POAH,外周中枢感受器,体温调节过程,发热:调定点上移,体温才升高到发热水 平;产热 中暑:体温升高是由于体温调节功能失调,复习思考题 1.体温的生理变动表现在哪些方面? 2.人体有哪些散热途径?皮肤的散热方式有哪些?各有何意义? 3.试以体温调定点学说解释体温调节机制。 4.根据散热原理,应如何降低高热病人的体温? 5.恒温动物在剧烈运动和寒冷环境中是如何维持体温相对恒定的?,
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