第七章第七章 能量代谢与体温调能量代谢与体温调节节第一节第一节 能能 量量 代代 谢谢第二节第二节 体体 温温 调调 节节新陈代谢新陈代谢物质代谢物质代谢 能量代谢能量代谢合成和分解代谢合成和分解代谢 伴随物质代谢出现的伴随物质代谢出现的能量释放、贮存、转移和能量释放、贮存、转移和利用的过程利用的过程 第一节第一节 能量代谢能量代谢 能量代谢能量代谢( (energy metabolismenergy metabolism) )物质代谢过程物质代谢过程 伴随的能量贮存、释放、转移和利用伴随的能量贮存、释放、转移和利用 一、食物的能量转化一、食物的能量转化( (一一) )ATPATP是体内能量转化和是体内能量转化和利利用的关键物质用的关键物质 三磷酸腺苷（三磷酸腺苷（adenosine adenosine triphosphate,ATPtriphosphate,ATP） ATP ADP+Pi+33.47kJ ATP ATP是体内重要的储能物质、直接供能物质是体内重要的储能物质、直接供能物质 高能磷酸键：高能磷酸键：ATP ATP 磷酸肌酸（磷酸肌酸（CPCP） 1、糖（、糖（carbohydratecarbohydrate） 以葡萄糖为中心的有氧代谢和无氧酵解以葡萄糖为中心的有氧代谢和无氧酵解（二）（二）几种主要营养物质的能量转化几种主要营养物质的能量转化G G-6-P 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA三羧酸循环三羧酸循环H2O + CO2 + 能量能量 ( E )3 3、蛋白质（、蛋白质（proteinprotein） 氨基酸氨基酸-重新合成蛋白质重新合成蛋白质2 2、脂肪（、脂肪（fatfat） 贮存和供给能量贮存和供给能量 脂肪脂肪 酶酶 甘油甘油+ +脂肪酸脂肪酸糖糖(70%) 脂脂(30%) H2O + CO2 + 能量能量 ( E ) 50%为热能为热能50%储存于储存于ATP维持体温维持体温 N冲动、腺体分泌冲动、腺体分泌等等 肌肉收缩肌肉收缩外功外功 二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定( (一一) )有关概念有关概念2 2、食物的、食物的氧热价氧热价（thermal thermal eruivalenteruivalent of of oxygenoxygen） 某种食物氧化时消耗某种食物氧化时消耗1L1L氧气所产生的能量。氧气所产生的能量。 反映耗反映耗O2量与热量间的关系量与热量间的关系 1 1、食物的热价食物的热价（thermal equivalent of foodthermal equivalent of food） 1g1g某种食物氧化某种食物氧化( (或在体外燃烧或在体外燃烧) )时所释放的能量时所释放的能量 物理热价物理热价 生物热价生物热价 3 3、呼吸商呼吸商（respiratory quotient,RQrespiratory quotient,RQ ） 一定时间内机体呼出的一定时间内机体呼出的COCO2 2量与吸入量与吸入O O2 2量的比值。量的比值。 RQRQCOCO2 2产生产生量量/ /耗耗O O2 2量量三种营养物质氧化的几种数据三种营养物质氧化的几种数据物质物质 耗耗O O2 2量量 产产COCO2 2量量 物理热价物理热价 生物热价生物热价 氧热价氧热价 呼吸商呼吸商(L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/L) (R Q)(L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/L) (R Q) 糖糖 0.83 0.83 0.830.83 17.15 17.15 17.1517.15 20.66 1.00 20.66 1.00脂脂 肪肪 2.03 1.43 39.75 2.03 1.43 39.75 39.7539.75 19.58 0.71 19.58 0.71蛋白质蛋白质 0.95 0.76 23.43 17.99 18.93 0.800.95 0.76 23.43 17.99 18.93 0.80 4 4、非蛋白呼吸商、非蛋白呼吸商( (NPRQNPRQ):): 指一定时间内机体氧化非蛋白食物时的指一定时间内机体氧化非蛋白食物时的COCO2 2产生产生 量与耗量与耗O O2 2量的比值。量的比值。 整体产生整体产生COCO2 2总量分解蛋白产生总量分解蛋白产生COCO2 2量量 NPRQNPRQ 整体耗整体耗O O2 2总量分解蛋白耗总量分解蛋白耗O O2 2量量(二二)能量代谢的测量原理和方法能量代谢的测量原理和方法 1、直接测量法、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测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的 总热量。总热量。 2、间接测热法、间接测热法 （1）定比定律：）定比定律： 反应物的量与产物之间是一定的比例关系反应物的量与产物之间是一定的比例关系 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+ H v利用这种定比关系，查出一定时间内整个人体中氧利用这种定比关系，查出一定时间内整个人体中氧化分解的化分解的糖、脂肪、蛋白质糖、脂肪、蛋白质各有多少，然后据此计各有多少，然后据此计算出该段时间内整个机体所算出该段时间内整个机体所释放出来的热量释放出来的热量。 v因此，必须解决两个问题：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）；多少（即食物的热价）； 二要分清三种营养物质各氧化了多少。二要分清三种营养物质各氧化了多少。 (2)计算步骤计算步骤 测定测定COCO2 2产生量、耗产生量、耗O O2 2量量和尿氮量；和尿氮量； 1g1g尿氮尿氮(NP)(NP)需氧化蛋白需氧化蛋白6.25g6.25g 尿氮量尿氮量蛋白质的量蛋白质的量蛋白质耗蛋白质耗O O2 2量、量、 COCO2 2产生量和产热量产生量和产热量NPRQNPRQ查表得氧查表得氧 热价热价非蛋白代谢的产热量非蛋白代谢的产热量 能量代谢计算能量代谢计算： 非蛋白食物的产热量非蛋白食物的产热量+ +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v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） v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=8059.8kJv 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三、影响能量代谢的因素 ( (一一) )肌肉活动肌肉活动 最显著的影响因素最显著的影响因素 能量代谢率作为评估能量代谢率作为评估 肌肉活动强度的指标肌肉活动强度的指标 (二二) 精神因素精神因素 表表7-3 机体不同状态时机体不同状态时 的能量代谢率的能量代谢率 状态状态 产热量产热量(KJ/m2.min) 躺卧躺卧 2.73开会开会 3.40擦窗子擦窗子 8.30洗衣洗衣 9.89扫地扫地 11.37打排球打排球 17.05打篮球打篮球 24.22踢足球踢足球 24.98持重机枪跃进持重机枪跃进 42.39( (三三) )食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应（specific dynamic effectspecific dynamic effect） 1 1、定义：定义：进食后一段时间，食物刺激机体产生额进食后一段时间，食物刺激机体产生额 外能量消耗的作用外能量消耗的作用 2 2、机制：、机制：（四）四）环境温度环境温度 20203030稳定，肌肉松稳定，肌肉松 2020 代谢率增加；代谢率增加； 30 30 代谢率增加代谢率增加等等热热范范围围：在在一一定定温温度度范范围围内内，机机体体的的代代谢谢强强度度和和产产热热量量维维持持在在生生理理最最低低水水平平，而而体体温温仍仍能能维维持持恒恒定定，这这一温度范围称为代谢稳定区或等热范围。一温度范围称为代谢稳定区或等热范围。四、基础代谢（四、基础代谢（basal metabolismbasal metabolism）( (一一) )基础代谢基础代谢：基础状态下的能量代谢：基础状态下的能量代谢 基础状态：基础状态： 清晨，清醒、静卧，未作肌肉活动；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；前夜睡眠良好，测定时无精神紧张； 测定前至少禁食测定前至少禁食1212小时；小时； 室温室温20-25 20-25 体温正常体温正常 ( (二二) )基础代谢率基础代谢率( (basal metabolic rate,BMRbasal metabolic rate,BMR） 1 1、定义：基础状态下单位时间内的能量代谢。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以单位体表面积来衡量BMRBMR BMRBMR的测定的测定:(:(通常采用简易法通常采用简易法) )按下面公式计算出按下面公式计算出BMR： BMR20.195耗氧量耗氧量/体表面积体表面积 2 2、BMRBMR正常值正常值 （KJ/mKJ/m2 2.h.h） 10101515 2020可能是病理可能是病理五、静止能量代谢五、静止能量代谢v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。v静止能量代谢与基础代谢的区别：静止能量代谢与基础代谢的区别： 包含一定量的食物特殊动力作用；包含一定量的食物特殊动力作用； 包含一些使役的能量；包含一些使役的能量； 可能含有一定调节体温的能量。可能含有一定调节体温的能量。机体能量代谢率机体能量代谢率与体重相关性不明显与体重相关性不明显 而与体表面积基本上成正比而与体表面积基本上成正比人体表面积推算人体表面积推算: : 公公 式式 计计 算算 ： 0.00610.0061身身 高高 （ cm)cm)0.01280.0128体体重重(kg)(kg)0.15290.1529 体体表表面面积积测测算算图图测测出出。第二节第二节 体体 温温一、体温（一、体温（body temperaturebody temperature）( (一一) )表层体温和深部体温表层体温和深部体温 1 1、表层体温：、表层体温： 2、深部体温：相对稳定、深部体温：相对稳定 3、体温：身体深部的平均温度。、体温：身体深部的平均温度。 正常值：正常值：直肠直肠36.937.9 口腔口腔36.737.7 腋窝腋窝36.037.4 （二）（二）体温的正常变动体温的正常变动 1 1、昼夜周期性变化昼夜周期性变化 2 2、性别影响性别影响 3 3、年龄影响、年龄影响 4 4、其他因素其他因素 二、机体的产热与散热二、机体的产热与散热( (一一) )产热过程产热过程1.1.主要产热器官主要产热器官 肝脏肝脏、骨骼肌骨骼肌 2、产热形式、产热形式 战栗产热（战栗产热（shivering thermogenesis） 在寒冷环境骨骼肌不随意的节律性收缩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，特点：屈肌和伸肌同时收缩， 不做外功但产热量很高。不做外功但产热量很高。 战栗前肌紧张战栗前肌紧张 非战栗产热非战栗产热(non-shivering thermogenesis) 又称代谢产热又称代谢产热 褐色脂肪组织褐色脂肪组织(BFR)的产热量最大的产热量最大3 3、产热活动的调节、产热活动的调节 （1 1）体液调节：体液调节： 甲状腺素甲状腺素 Adr 、NE 、GH （2 2）神经调节：神经调节： 寒冷寒冷交感交感-肾上腺髓质系统肾上腺髓质系统+ NE、E 下丘脑下丘脑促甲状腺激素释放激素促甲状腺激素释放激素 产热量产热量 ( (二二) )散热散热1 1、散热部位散热部位：皮肤：皮肤 2 2、散热方式：散热方式： （1 1）辐射（）辐射（thermal radiationthermal radiation） 以发射红外线的形式将体热传给外界的散热形式以发射红外线的形式将体热传给外界的散热形式 散热量取决于散热量取决于 皮肤与环境的温度差皮肤与环境的温度差 有效辐射面积有效辐射面积 传导（传导（thermal conductionthermal conduction） 体热直接传给与机体接触的低温物体的散热方式。体热直接传给与机体接触的低温物体的散热方式。 传导散热量取决于传导散热量取决于 与皮肤接触物体的温差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面积的大小 与皮肤接触物体的导热性与皮肤接触物体的导热性 临床临床: :冷水袋、冰帽为高热患者降温。冷水袋、冰帽为高热患者降温。 对流对流（thermal convectionthermal convection） 通过气体进行热量交换的散热方式通过气体进行热量交换的散热方式蒸发（蒸发（evaporationevaporation） 通过体表水分蒸发通过体表水分蒸发而散失体热的一种形式。而散失体热的一种形式。 当气温当气温体温时，体温时，蒸发是唯一的散热途径蒸发是唯一的散热途径 不感蒸发不感蒸发( (insensible perspirationinsensible perspiration) ) 低温环境中皮肤、呼吸道的水分渗出而蒸发。低温环境中皮肤、呼吸道的水分渗出而蒸发。 不显汗不显汗发汗发汗（sweatingsweating）又称可感蒸发又称可感蒸发 汗腺主动分泌汗液的过程。汗腺主动分泌汗液的过程。 3 3、汗液、汗液： 水分水分：9999 固体固体： aClaCl 分泌等渗分泌等渗 经汗腺管经汗腺管 NaCl 被重吸收被重吸收 汗液为低渗汗液为低渗 大量出汗大量出汗高渗性脱水高渗性脱水 4、散热的调节：、散热的调节： 皮肤循环的调节皮肤循环的调节： 交感交感N 皮肤血管的口径皮肤血管的口径 其血流量其血流量 发汗的调节发汗的调节： 交感胆碱能交感胆碱能N f(主要主要) 汗腺汗腺 肾上腺素肾上腺素N f 中枢：下丘脑中枢：下丘脑三、体温调节三、体温调节 自主性体温调节自主性体温调节 行为性体温调节行为性体温调节( (一一) )温度感受器温度感受器 热感受器热感受器 外周温度感受器外周温度感受器 冷感受器冷感受器 中枢温度感受器中枢温度感受器 1 1、外周温度感受器外周温度感受器 感觉神经末梢感觉神经末梢 分布分布：皮肤、粘膜和内脏皮肤、粘膜和内脏 2.2.中枢温度感受器中枢温度感受器 分类分类：热敏神经元、冷敏神经元热敏神经元、冷敏神经元血温血温热敏神经元冲动发放频率热敏神经元冲动发放频率血温血温冷敏神经元冲动发放频率冷敏神经元冲动发放频率 分布分布： 冷敏冷敏N N元：脑干网状结构和下丘脑的弓状核元：脑干网状结构和下丘脑的弓状核 热敏热敏N N元：视前区元：视前区- -下丘脑前部（下丘脑前部（PO/AHPO/AH） ( (二二) )体温调节中枢体温调节中枢调节体温的基本中枢位于调节体温的基本中枢位于下丘脑下丘脑 PO/AHPO/AH在体温调节整合中枢中的重要地位在体温调节整合中枢中的重要地位( (三三) )体温调定点学说体温调定点学说 1 1、调定点、调定点（set pointset point） 指恒温动物体温的规定阈值，存在于视前指恒温动物体温的规定阈值，存在于视前 区区- -下丘脑前部。下丘脑前部。 人体温调定点正常值人体温调定点正常值3737 2 2、调节过程调节过程调定点调定点 体温调节体温调节 中枢中枢产热产热(肝脏、骨骼肌肝脏、骨骼肌)散热散热(皮肤血管汗腺皮肤血管汗腺)深部温度深部温度POAH外周中枢感受器外周中枢感受器体温调节过程体温调节过程发热：调定点上移，体温才升高到发热水发热：调定点上移，体温才升高到发热水 平；产热平；产热中暑：体温升高是由于体温调节功能失调中暑：体温升高是由于体温调节功能失调复习思考题复习思考题 1.1.体温的生理变动表现在哪些方面？体温的生理变动表现在哪些方面？ 2.2.人体有哪些散热途径？皮肤的散热方式有哪人体有哪些散热途径？皮肤的散热方式有哪些？各有何意义？些？各有何意义？ 3.3.试以体温调定点学说解释体温调节机制。试以体温调定点学说解释体温调节机制。 4.4.根据散热原理，应如何降低高热病人的体温根据散热原理，应如何降低高热病人的体温？ 5.5.恒温动物在剧烈运动和寒冷环境中是如何维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？持体温相对恒定的？