生理学课件-能量代谢与体温-

第七章第七章 能量代谢与体能量代谢与体温温第一节第一节 能能 量量 代代 谢谢第二节第二节 体体 温温 第一节 能量代谢 能量代谢:指体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移、贮存和利用。一、机体能量的来源与利用(一)能量来源 机体的能量主要来源于糖、脂肪和蛋白质三大营养物质中蕴藏的化学能。1.糖:主要(70以上)脑组织所需能量那么完全来源于糖的有氧氧化。缺氧和血糖水平过低，均可导致意识障碍、昏迷以及抽搐。2.脂肪：次之(30)3.蛋白质：很少(长期饥饿或极度消耗时，才成为主要能量来源)。食物中蕴藏的化学能食物中蕴藏的化学能食物中蕴藏的化学能食物中蕴藏的化学能(C-H(C-H(C-H(C-H键键键键)。ATP ATP ATP ATP 既是体内重要的储能物质，又既是体内重要的储能物质，又既是体内重要的储能物质，又既是体内重要的储能物质，又 是直接供能物质是直接供能物质是直接供能物质是直接供能物质;1mol ATP ADP(;1mol ATP ADP(;1mol ATP ADP(;1mol ATP ADP(释释释释 放能量放能量放能量放能量)。磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸(creatine(creatine(creatine(creatine phosphate,CP)phosphate,CP)phosphate,CP)phosphate,CP)不是机体直接的供能物质，而是不是机体直接的供能物质，而是不是机体直接的供能物质，而是不是机体直接的供能物质，而是ATPATPATPATP的的的的 储存库。储存库。储存库。储存库。(二二)能量去路能量去路 能能源源物物质质释释放放的的能能量量有有50%50%转转化化为为热热能能，其其余余以以化化学学能能形形式式贮贮存存于于ATPATP中中。除除骨骨骼骼肌肌运运动动时时所所完完成成的的机机械械外外功功，其其余余的的自自由由能能最最终也转变为热能。终也转变为热能。三能量代谢的表示方法 能量守恒定律 机体在单位时间内的产热量称为能量代谢率。通常以单位时间内每平方米体外表积的产热量为单位，用kJ/m2.h或kJ/m2.min 表示.机机体体的的能能量量代代谢谢也也遵遵循循“能能量量守守恒恒定定律律：即即在在安安静静不不作作外外功功时时，机机体体物物质质代代谢过程中所释放的能量全部转化为热能。谢过程中所释放的能量全部转化为热能。因因此此，测测定定机机体体在在单单位位时时间间内内发发散散的的总总热热量量或或所所消消耗耗的的食食物物量量，可可测测算算出出整整个个机机体体在在单单位位时时间间内内能能量量代代谢谢的的量量，即即能能量量代谢率。代谢率。二、影响能量代谢的因素二、影响能量代谢的因素(一一)肌肉活动肌肉活动 肌肉活动对肌肉活动对能量代谢的影响最能量代谢的影响最大。全身剧烈活动大。全身剧烈活动时，短时间内其总时，短时间内其总产热量比安静时高产热量比安静时高出数十倍。出数十倍。表表7-37-3说明不同说明不同劳动或运动时的能劳动或运动时的能量代谢率。量代谢率。表表7-3 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/m(KJ/m2 2.min).min)躺卧躺卧 开会开会 擦窗子擦窗子 洗衣洗衣 扫地扫地 打排球打排球 打篮球打篮球 踢足球踢足球 持重机枪跃进持重机枪跃进 (二二)精神活动精神活动人在平静地思考问题时，能量代人在平静地思考问题时，能量代谢受到的影响不大，其产热量一般不谢受到的影响不大，其产热量一般不超过超过4%4%。但精神处于紧张状态但精神处于紧张状态(烦躁、恐烦躁、恐惧、情绪冲动等惧、情绪冲动等)时，由于会导致无时，由于会导致无意识的肌肉紧张性增强、交感神经兴意识的肌肉紧张性增强、交感神经兴奋及促进代谢的内分泌激素释放增多奋及促进代谢的内分泌激素释放增多等原因，产热量可显著增加。等原因，产热量可显著增加。(三三)环境温度环境温度 1.1.人人体体安安静静时时的的能能量量代代谢谢,在在20203030的的环环境中较为稳定。境中较为稳定。2.2.环境温度超过环境温度超过3030，能量代谢率增加。，能量代谢率增加。3.3.当当环环境境温温度度低低于于2020时时，随随着着温温度度的的不不断断下下降降，机机体体产产生生寒寒战战和和肌肌紧紧张张增增加加以以御御寒寒，同时增加能量代谢率。同时增加能量代谢率。4.4.舰舰艇艇舱舱内内温温度度可可高高达达6060,故故舰舰员员的的能能量量代谢率很高。代谢率很高。(四四)食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应人人进进食食后后一一段段时时间间内内(从从进进食食后后1h1h开开场场,持持续续7 78h),8h),即即使使同同样样处处于于安安静静状状态态,但但产产热热量量却却比比进进食食前前有有所所增增加加，这这些些 “额外额外 热量是由进食引起的。热量是由进食引起的。食食物物能能使使机机体体产产生生“额额外外 热热量量的的现象称为食物的特殊动力效应。现象称为食物的特殊动力效应。各各种种营营养养物物质质的的食食物物特特殊殊动动力力效效应应不不同同，进进食食蛋蛋白白质质时时产产热热量量增增加加3030，混混合合性性食食物物增增加加1010，糖糖和和脂脂肪肪增增加加4 46 6。其其产产生生的的机机制制尚尚不不十十分分清清楚楚，可可能能与与肝肝脏脏处处理理蛋蛋白白分分解解产产物物时时的的额额外外能能量量消耗有关。消耗有关。三、根底代谢三、根底代谢(一一)概念概念 1.1.根根底底代代谢谢：机机体体在在根根底底状状态态下下的的能能量量代谢称为根底代谢。代谢称为根底代谢。根底状态的条件如下：根底状态的条件如下：清清晨晨空空腹腹，即即禁禁食食121214h14h，前前一一天天应应清清淡淡、不不要要太太饱饱的的饮饮食食，以以排排除除食食物物特特殊动力效应的影响。殊动力效应的影响。平平卧卧，全全身身肌肌肉肉放放松松，尽尽力力排排除除肌肌肉活动的影响。肉活动的影响。清清醒醒且且情情绪绪安安闲闲，以以排排除除精精神神紧紧张张的影响。的影响。室温室温18-2518-25，排除环境温度的影响。，排除环境温度的影响。2.2.根根底底代代谢谢率率(BMR)(BMR)：单单位位时时间间内内的的根根底底代谢。代谢。(二二)BMR)BMR的测定和正常值的测定和正常值 1.BMR 1.BMR的测定的测定:(:(通常采用简易法通常采用简易法)把把根根底底状状态态下下的的呼呼吸吸商商定定为为、氧氧热热价价为为KJKJ。测测出出1h1h内内(测测6min6min的的耗耗氧氧量量10)10)的的耗耗氧氧量。量。测出体外表积。测出体外表积。按下面公式计算出按下面公式计算出BMRBMR实测值：实测值：BMRBMR实实测测值值20.19520.195耗耗氧氧量量/体体外外表表积积 对对照照表表7-47-4的的BMRBMR平平均均值值,按按下下面面公公式式计计算出算出BMRBMR相对值：相对值：BMR BMR相对值相对值BMRBMR实测值实测值-BMR-BMR平均值平均值BMRBMR平均值平均值2.2.BMRBMR正常值正常值：101015152020可能是病态可能是病态甲亢甲亢：+25+25+80%+80%；甲减；甲减：-20%-20%-40%-40%发烧：体温每升高发烧：体温每升高1 1，BMRBMR升高升高13%.13%.100%100%表表7-4 研研究究说说明明,机机体体能能量量代代谢谢率率与与体体重重相相关关性性不不明明显显,而而与与体体外外表表积积根根本本上上成成正正比比。如如：以以体体重重为为指指标标,身身材材瘦瘦小小者者的的产产热热量量/Kg/Kg显显著著高高于于身身材材高高大大者者;以以体体外外表表积积为为指指标标,那那么么身身材材高高大大或或瘦瘦小小者者的的产产热热量量/m2/m2都比较接近。都比较接近。人体外表积推算人体外表积推算:公公 式式 计计 算算：0.00610.0061身身 高高 cm)cm)0.01280.0128体重体重(kg)(kg)体体外外表表积积测测算算图图测测出。出。复习思考题复习思考题 1.1.简述影响能量代谢的因素。简述影响能量代谢的因素。2.2.何谓根底代谢？测定根底代谢率需要控制哪何谓根底代谢？测定根底代谢率需要控制哪些因素？些因素？第二节第二节 体温体温概概念念：指指身身体体深深部部的的平平均均温温度，即体核温度。度，即体核温度。意意义义：体体温温的的相相对对恒恒定定是是机机体体新新陈陈代代谢谢和和一一切切生生命命活活动动正常进展的必需条件。正常进展的必需条件。体体温温过过高高、过过低低都都会会影影响响酶酶的的活活性性，导导致致生生理理功功能能的的障碍，甚至造成死亡。如：障碍，甚至造成死亡。如：T T 22 22心跳停顿；心跳停顿；T T 43 43酶变性而死亡酶变性而死亡;T=27T=27低温麻醉。低温麻醉。一、人体正常体温及生理变动一、人体正常体温及生理变动一正常体温一正常体温通通常常体体温温的的测测量量部部位位为为腋腋窝窝、口口腔腔和和直直肠温。肠温。1.1.肛温：正常为肛温：正常为37.937.9。2.2.口温：约比直肠低口温：约比直肠低0.2,0.2,为为37.237.2。3.3.腋温：约比口腔低腋温：约比口腔低0.3,0.3,为为37.237.2。肛肛温温比比较较接接近近机机体体深深部部的的温温度度，但但由由于于测测试试不不便便，临临床床常常用用口口温温和和腋腋温温。测测定定腋腋温温时时要要注注意意夹夹紧紧体体温温计计和和测测量量时时间间约约需需10min10min。另另外外，科科研研中中还还常常用用食食管管温温度度=体体核核温度、鼓膜温度温度、鼓膜温度=下丘脑温度。下丘脑温度。二体温的生理变动二体温的生理变动 正正常常人人的的体体温温可可因因昼昼夜夜、性性别别、年年龄和机体的活动等而有所变动。龄和机体的活动等而有所变动。1.1.昼夜节律变化昼夜节律变化 人人的的体体温温在在一一昼昼夜夜中中呈呈现现周周期期性性波波动，称为体温的昼夜节律。动，称为体温的昼夜节律。一一般般是是清清晨晨2 26h6h时时最最低低，下下午午2 28h8h最高，波动幅度一般不超过最高，波动幅度一般不超过11。体体温温的的昼昼夜夜节节律律是是生生物物节节律律的的表表现现之之一一。与与人人昼昼动动夜夜息息的的生生活活规规律律，以以及及代代谢谢、血血液液循循环环、呼呼吸吸等等机机能能的的相相应应周周期性变化有关。期性变化有关。长长期期夜夜间间工工作作的的人人，上上述述周周期期性性变变化可以发生颠倒。化可以发生颠倒。2.2.性别差异性别差异 成年女子体温平均比男子高成年女子体温平均比男子高0.30.3。女女子子体体温温随随月月经经周周期期而而产产生生周周期期性性变变动动。排排卵卵日最低约日最低约11。3.年龄差异 新生儿体温成年人老年人。体温随着年龄的增长有逐渐降低的趋势与代谢率降低逐渐有关，大约每增长10岁，体温约降低0.05。1416岁的青年人体温与成年人相近。新生儿特别是早产儿由于体温调节机构尚未发育完善、老年人由于调节能力差，易受环境温度的影响。4.其他肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加，可使体温暂时升高12。所以测体温时，要先让受试者安静一段时间，小儿应防止其哭闹。情绪冲动、精神紧张、进食等情况，都会影响体温。全身麻醉时，会因抑制体温调节中枢和扩张血管的作用及骨骼肌松弛，使体温降低，所以全麻时应注意保温。二、机体的产热和散热二、机体的产热和散热 人人体体正正常常体体温温的的维维持持，是是在在体体温温调调节节机机构构的的协协调调和和控控制制下下，产产热热和和散热过程到达动态平衡的结果。散热过程到达动态平衡的结果。(一一)产热产热 ：安安静静状状态态，主主要要产产热热器器官官是是内内脏脏尤尤其其肝脏，其次是脑。肝脏，其次是脑。活动状态活动状态,主要产热器官是骨骼肌。主要产热器官是骨骼肌。此此外外，环环境境温温度度、进进食食、精精神神紧紧张张等等能能够够影影响响能能量量代代谢谢的的因因素素，也也都都可可影影响响机机体体的的产热量。产热量。战栗产热：骨骼肌不随意的节律性收缩，战栗产热：骨骼肌不随意的节律性收缩，其特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但其特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但产热量很高。产热量很高。实际上，机体在寒冷环境中，通常在战实际上，机体在寒冷环境中，通常在战栗之前，首先出现战栗前肌紧张，当肌紧张栗之前，首先出现战栗前肌紧张，当肌紧张上升到一临界水平时就转变为战栗。上升到一临界水平时就转变为战栗。非战栗产热：又称代谢产热，机体所有非战栗产热：又称代谢产热，机体所有的组织器官都能进展代谢产热，但以褐色脂的组织器官都能进展代谢产热，但以褐色脂肪组织的产热量最大约占肪组织的产热量最大约占70%。机体在寒冷环境几周后机体在寒冷环境几周后甲状腺甲状腺T3、T4 代谢率代谢率(增加增加4 45 5倍倍)产热量产热量特点特点：作用缓慢，作用缓慢，维持时间长。维持时间长。寒冷刺激时寒冷刺激时交感交感-肾上腺髓质肾上腺髓质 NE、E产热量产热量特点特点：作用迅速作用迅速，维持时间短。维持时间短。(二二)散热散热1.1.散热部位散热部位：主：皮肤主：皮肤面积大面积大与外界接触与外界接触血流丰富血流丰富有汗腺有汗腺次：次：肺、尿、粪肺、尿、粪 2.2.散热方式散热方式：当外界气温低于人体表层温度时，人体主要当外界气温低于人体表层温度时，人体主要通过辐射、传导和对流方式散热，其散热量约占总通过辐射、传导和对流方式散热，其散热量约占总量量7070。当外界温度接近或高于皮肤温度时，机体当外界温度接近或高于皮肤温度时，机体的散热是依靠蒸发方式散热。的散热是依靠蒸发方式散热。机体散热方式有以下几种机体散热方式有以下几种:辐射散热：辐射散热：指指体体热热以以热热射射线线形形式式传传给给温温度度较较低低的的周周围围环环境境中的散热方式。中的散热方式。辐射散热量的多少取决于辐射散热量的多少取决于 在在高高温温环环境境中中作作业业如如舰舰船船、炼炼钢钢人人员员,因因环环境境温温度度高高于于皮皮肤肤温温度度，机机体体不不仅仅不不能能辐辐射射散散热热，反反而会吸收周围的热量，故易发生中暑。而会吸收周围的热量，故易发生中暑。机体的有效辐射面积机体的有效辐射面积皮肤与环境的温度差皮肤与环境的温度差 传导散热传导散热：指指体体热热直直接接传传给给与与机机体体相相接接触触的的低低温温物物体体的散热方式。的散热方式。传导散热量取决于传导散热量取决于 水水的的导导热热性性好好，因因此此临临床床上上常常利利用用冷冷水水袋袋或冰袋为高热患者降温。或冰袋为高热患者降温。脂脂肪肪的的导导热热性性差差，因因而而肥肥胖胖者者炎炎热热的的天天气气易出汗。易出汗。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 对流散热：对流散热：指指体体热热凭凭借借空空气气流流动动交交换换热热量量的的散散热方式。热方式。对对流流散散热热是是传传导导散散热热的的一一种种特特殊殊形形式。式。对流散热量主要取决于对流散热量主要取决于 衣衣服服覆覆盖盖于于体体表表，不不易易实实现现对对流流；棉棉、毛毛纤纤维维间间的的空空气气不不易易流流动动，因因此此增增加衣着可以保温御寒。加衣着可以保温御寒。假假设设在在较较密密闭闭的的高高温温环环境境中中如如船船舱舱内内或或闷闷热热气气候候，因因空空气气对对流流差差，易易发生中暑。发生中暑。气温气温风速风速 蒸蒸发发散散热热：分分不不感感蒸蒸发发和和可可感感蒸蒸发发 指指体体液液的的水水分分在在皮皮肤肤和和粘粘膜膜外外表表由由液液态态转转化化为为气气态态，同同时时带带走走大大量量热热量量的的散热方式。散热方式。每水蒸发可带走热量每水蒸发可带走热量KJKJ。当当气气温温体体温温时时，蒸蒸发发是是唯唯一一的的散散热热途径途径 不不感感蒸蒸发发：又又称称不不显显汗汗。指指体体液液的的水水分分直直接接透透出出皮皮肤肤和和粘粘膜膜外外表表，在在未未聚成明显水滴前蒸发掉的散热形式。聚成明显水滴前蒸发掉的散热形式。不不感感蒸蒸发发是是持持续续进进展展的的。人人体体不不感感蒸蒸发发量量约约1000ml/1000ml/日日皮皮肤肤约约占占2/3,2/3,肺肺占占1/31/3。临临床床上上给给病病人人补补液液时时应应考考虑虑到到由由不感蒸发丧失的体液量。不感蒸发丧失的体液量。发汗：又称可感蒸发。发汗：又称可感蒸发。人人在在安安静静状状态态下下，当当环环境境温温度度到到达达3030左左右右时时，便便开开场场发发汗汗；如如果果空空气气湿湿度度大大、衣衣着着又又多多时时，气气温温达达2525便便可可发发汗汗；机机体体活活动动时时，由由于于产产热热量量，虽虽然然环环境温度低于境温度低于2020亦可发汗。亦可发汗。炎热的气候，短时间内发汗量可达炎热的气候，短时间内发汗量可达L/hL/h。发发汗汗散散热热是是通通过过汗汗液液蒸蒸发发吸吸收收体体表表热热量量实实现现的的，假假设设将将汗汗液液擦擦掉掉那那么么不不能能起起到到蒸蒸发发散散热热的的效效果果；汗汗腺腺缺缺乏乏(如如烧烧伤伤病病人人)或或汗汗腺腺分分泌泌障障碍碍者者，在在热热环环境境中中就可导致体温升高危及生命。就可导致体温升高危及生命。汗液汗液：水分水分：9999 汗液流经汗腺排出管的起始部时，有汗液流经汗腺排出管的起始部时，有一局部一局部NaClNaCl可被重吸收，从而使最终排出的可被重吸收，从而使最终排出的汗液成为低渗。汗液成为低渗。机体大量出汗可造成高渗性脱水，要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补充大量的水份和适量的aClaCl。固体固体：大局部为大局部为NaClNaCl其余为其余为KClKCl、尿素尿素、乳酸等乳酸等无葡萄糖和蛋白质无葡萄糖和蛋白质 ：皮皮肤肤循循环环的的调调节节：机机体体通通过过交交感感N调调控控着着皮皮肤肤血血管管的的口口径径，以以改改变变其其血血流流量量，改改变变皮皮肤肤温度，从而影响辐射、对流和传导散热量。温度，从而影响辐射、对流和传导散热量。发发汗汗的的调调节节：发发汗汗是是反反射射性性调调节节。支支配配汗腺的神经纤维的不同，汗腺的神经纤维的不同，发汗分为：发汗分为：三、体温调节三、体温调节体体温温的的相相对对稳稳定定，是是通通过过许许多多与与体体温温调调节节有有关关的的生生理理功功能能，相相互互协协调调，到到达产热和散热相对平衡而实现的。达产热和散热相对平衡而实现的。(一一)温度感受器温度感受器 1.1.外周温度感受器外周温度感受器 分分布布：全全身身皮皮肤肤、某某些些粘粘膜膜和和腹腹腔腔内脏等处。内脏等处。类型：温觉感受器和冷觉感受器类型：温觉感受器和冷觉感受器 皮温皮温3030时时冷觉感受器冷觉感受器+冷觉冷觉 皮温皮温3535时时温觉感受器温觉感受器+温觉温觉 作作用用：温温度度感感受受器器传传入入冲冲动动到到达达中中枢枢后后，除除产产生生温温觉觉之之外外，还还能能引引起起体体温温调节反响。调节反响。2.2.中枢性温度敏感神经元中枢性温度敏感神经元 分类：热敏神经元和冷敏神经元分类：热敏神经元和冷敏神经元血血温温热热敏敏神神经经元元冲冲动动发发放放频频率率血血温温冷冷敏敏神神经经元元冲冲动动发发放放频频率率 分分布布：下下丘丘脑脑、脑脑干干网网状状构构造造和和脊脊髓等处髓等处 在在视视前前区区-下下丘丘脑脑前前部部(PO/AH)(PO/AH)分分布布较较多多的的热热敏敏神神经经元元和和少少量量冷冷敏敏神神经经元元。通通过过对对PO/AHPO/AH加加温温或或冷冷却却局局部部脑脑温温变变动动0.10.1的研究发现：的研究发现：加加温温PO/AH PO/AH PO/AHPO/AH的的热热敏敏N N元元+散散热反响热反响产热反响产热反响冷冷却却PO/AH PO/AH PO/AHPO/AH的的冷冷敏敏N N元元+散散热反响热反响产热反响产热反响 说说明明：PO/AHPO/AH中中的的某某些些温温敏敏N N元元能能感感受局部脑温的变化。受局部脑温的变化。(二二)体温调节中枢体温调节中枢虽虽然然从从脊脊髓髓到到大大脑脑皮皮层层的的整整个个CNSCNS中中都存在调节体温的中枢构造。都存在调节体温的中枢构造。但但从从恒恒温温动动物物脑脑的的分分段段切切除除实实验验证证明明，只只要要保保存存下下丘丘脑脑及及其其以以下下神神经经构构造造的的完完整整，动动物物仍仍具具有有维维持持体体温温相相对对恒恒定定的的能能力力。说说明明:调调节节体体温温的的根根本本中中枢枢位位于于下丘脑。下丘脑。除除 前前 述述 对对 视视 前前 区区-下下 丘丘 脑脑 前前 部部(PO/AH)(PO/AH)加加温温或或冷冷却却的的研研究究说说明明：PO/AHPO/AH中中的的某某些些温温敏敏N N元元能能感感受受局局部部脑脑温温的的变变化化外外；进进一一步步研研究究还还证证明明：PO/AHPO/AH还还能能对对中中脑脑、延延髓髓、脊脊髓髓、皮皮肤肤等等处处传传入入的的温温度度信信息息发发生生反反响响，以以及及能能直直接接对对致致热热物物质质、5-HT5-HT、NENE等等物物质质发发生生反反响响，说说明明：PO/AHPO/AH具有体温调节整合中枢的地位。具有体温调节整合中枢的地位。(三三)体温调节机制体温调节机制籍籍于于前前述述，体体温温自自动动调调节节的的机机制制提提出出了了“调调定定点点学学说说：即即体体温温调调节节类类似似恒恒温温器器的的调调节节；PO/AHPO/AH中中的的温温敏敏N N元元可可能能起起着着“调调定定点点的的作作用用；“调调定定点点所所规规定定的的温温度度值值决决定定着着体体温温的的上上下下。干干扰因素：因素：致致热原使原使调定点定点孕激素使孕激素使调定点定点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？