生理学：第七章 能量代谢与体温

第七章第七章 能量代谢与体温能量代谢与体温 energy metabolism and body temperature 第一节第一节 能量代谢能量代谢定义：生物体内在物质代谢过程中所伴随定义：生物体内在物质代谢过程中所伴随 着的能量的释放、贮存、转移和利着的能量的释放、贮存、转移和利 用等称为能量代谢用等称为能量代谢 2. 2.脂肪（脂肪（fatfat） 特点：特点： 体内各种能源物质贮存的主体内各种能源物质贮存的主 要形式要形式( (脂肪占体重脂肪占体重20%, 20%, 而而 糖仅糖仅150g);150g);短期饥饿时供能。短期饥饿时供能。 氧化时释放的能量多氧化时释放的能量多(1g(1g脂肪脂肪 氧化放能为糖氧化放能为糖2 2倍倍) )。 甘油甘油在肝磷酸化、脱氢在肝磷酸化、脱氢糖氧化途径供能糖氧化途径供能; ;脂肪脂肪 酶酶 GSGS 脂肪酸脂肪酸活化、活化、 - -氧化氧化 乙酰乙酰CoACoA 糖途径糖途径; ;二、能量代谢测定的原理和方法二、能量代谢测定的原理和方法 ( (一一) )直接测热法直接测热法( (Direct calorimetry) ) ( (二二) )间接测热法间接测热法( (Indirect calorimetry) ) 定比定律能量守恒定律定比定律能量守恒定律 C C6 6H H6 6O O6 6+ 6O+ 6O2 2 6CO 6CO2 2+ 6H+ 6H2 2O + EO + E与能量代谢测定有关的几个概念：与能量代谢测定有关的几个概念：1.1.食物的热价食物的热价Thermal equivalent of food 1g食物氧化（或在体外燃烧）所释放的食物氧化（或在体外燃烧）所释放的 能量叫热价。能量叫热价。2.2.食物的氧热价食物的氧热价Thermal equivalent of oxygen 某营养物氧化时，消耗某营养物氧化时，消耗1 1升氧所产生升氧所产生 的能量。的能量。3.3.呼吸商呼吸商 respiratory quotient,RQrespiratory quotient,RQ 机体一定时间内，机体一定时间内，COCO2 2呼出量与呼出量与O O2 2吸吸 入量的比值。入量的比值。 RQ=RQ= 糖糖=1 =1 蛋白质蛋白质= 0.80 = 0.80 脂肪脂肪= 0.71= 0.71 混合食混合食= 0.85= 0.85COCO2 2产生量（产生量（molmol或或mlml数）数） O O2 2消耗量（消耗量（molmol或或mlml数）数）三、影响能量代谢的因素三、影响能量代谢的因素( (一一) )整体水平影响能量代谢的因素整体水平影响能量代谢的因素1.1.肌肉活动肌肉活动2.2.精神活动精神活动( (精神紧张状态时精神紧张状态时) )3.3.食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应: :进食后进食后1h1h始始, ,延续延续7-7-8h8h，所产生的热量比未进食时有所增加的现，所产生的热量比未进食时有所增加的现象。食物这种刺激机体产生额外能量消耗的象。食物这种刺激机体产生额外能量消耗的作用作用。蛋白质为蛋白质为30%30%；糖为；糖为6%6%；脂肪为；脂肪为4%4%；混；混合食为合食为10%10%。4.4.环境温度环境温度: : 20203030最稳定最稳定;20;20以下增以下增加加; 10; 10以下显著增加。以下显著增加。（二）调控能量代谢的神经核体液因素（二）调控能量代谢的神经核体液因素1.1.下丘脑对摄食行为的调控下丘脑对摄食行为的调控2.2.激素对能量代谢过程的调节激素对能量代谢过程的调节四、基础代谢四、基础代谢( (Basal metabolism) ) 1. 1.基础状态下的能量代谢。基础状态下的能量代谢。 2.2.基础状态：清晨、清醒、静卧，未基础状态：清晨、清醒、静卧，未 作肌肉活动；前夜睡眠良好，测定作肌肉活动；前夜睡眠良好，测定 时无精神紧张；测定前至少空腹时无精神紧张；测定前至少空腹1212 小时；室温保持在小时；室温保持在20202525。 3.3.基础代谢率基础代谢率( (Basal metabolism rate,BMR): 单位时间内单位时间内基础状态下的能量代谢基础状态下的能量代谢. . BMR不是机体最低的能量代谢。不是机体最低的能量代谢。 表示法：表示法： 实测绝对值实测绝对值:Kcal:Kcal或或KjmKjm2 2 h h； 超出正常值百分数：超出正常值百分数： ( (正常平均值正常平均值- -实测值实测值) ) 正常平均值正常平均值 100%= =10%10% 15% 15% BMRBMR异常：异常：BMRBMR：甲亢：甲亢; ;发热，体温发热，体温1BMR13%1BMR13%； 糖尿病；糖尿病；RBCRBC增多症；增多症； BMRBMR：甲低；病理性饥饿；肾上腺皮质：甲低；病理性饥饿；肾上腺皮质 低功；肾病综合征；脑垂体肥胖低功；肾病综合征；脑垂体肥胖一、体温一、体温 (一一)体壳体温与体核体温体壳体温与体核体温1.体壳体温体壳体温皮肤温皮肤温( (skin temperature) )： A.A.各部位的温度差别较大各部位的温度差别较大; ; B. B.受环境温度和衣着影响受环境温度和衣着影响, ,不稳定不稳定; ; C. C.与局部血流量关系密切与局部血流量关系密切: :环境温环境温 度和精神紧张等影响血管舒缩进度和精神紧张等影响血管舒缩进 而影响皮肤的温度。而影响皮肤的温度。体表向深部厚约体表向深部厚约10mm10mm的一层的一层: :在散在散 热活动中起重要作用。热活动中起重要作用。2.体核体温体核体温 特点特点: A.相对稳定，各部位温差小；相对稳定，各部位温差小； B.因代谢水平不同，内脏器官有温差：因代谢水平不同，内脏器官有温差： 肝最高肝最高脑次之脑次之肾、胰、肾、胰、12指肠略低指肠略低 直肠最低。但血液循环可使其趋于一致。直肠最低。但血液循环可使其趋于一致。 体温：一般指身体深部的平均温度。体温：一般指身体深部的平均温度。 测量部位：直肠测量部位：直肠: :平均平均37.5(36.9-37.9)37.5(36.9-37.9) 口腔口腔: :平均平均37.2(36.7-37.7)37.2(36.7-37.7) 腋窝腋窝: :平均平均36.8(36.0-37.4)36.8(36.0-37.4) 鼓膜温代表下丘脑温；鼓膜温代表下丘脑温； 实验研究食管温代表体温实验研究食管温代表体温( (二二) )体温正常变动体温正常变动 1.1.昼夜节律昼夜节律(circadian rhythm): 晨晨2-6时最低，午后时最低，午后1-6时最高。时最高。 free-running period 2. 2.性别性别: :女女男男0.3；女基础体温；女基础体温(醒醒 后起床前的体温后起床前的体温)随月经周期变化随月经周期变化； 3.3.年龄年龄: :新生儿新生儿体温调节能力差；老体温调节能力差；老年年 体温低。体温低。 4.4.肌肉活动肌肉活动: :代谢强，产热增，体温代谢强，产热增，体温高高 5.5.其他其他: :激动、紧张、进食、麻醉药激动、紧张、进食、麻醉药等等二、机体的产热与散热二、机体的产热与散热( (一一) )产热产热( (heat production) ) 1. 1.产热器官产热器官: :安静时肝脏为主、运动时骨安静时肝脏为主、运动时骨 骼肌为主骼肌为主. . 2. 2.产热形式：产热形式： 战栗产热战栗产热 寒冷环境下寒冷环境下,骨骼肌不随意的节律性收缩骨骼肌不随意的节律性收缩 非非战栗产热战栗产热 又称代谢产热。褐色脂肪产热量最大。又称代谢产热。褐色脂肪产热量最大。( (二二) )散热（散热（heat loss） 1.1.散热器官散热器官: :主要是皮肤，少量是排泄物主要是皮肤，少量是排泄物 2.2.散热方式散热方式 皮肤温皮肤温环境温时：环境温时： 辐射辐射( (radiation) ) 传导传导( (conduction) ) 对流对流( (convection) ) 环境温环境温皮肤温时：皮肤温时： 蒸发蒸发( (evaporation) ): 不感蒸发不感蒸发 insensible perspiration; 发汗发汗 sweating; ; 3. 3.汗液汗液 汗腺分类汗腺分类: :小、大汗腺；主要受交感小、大汗腺；主要受交感 AChACh能能, ,少数少数( (掌掌, ,跖跖, ,额额)NA)NA能纤维支配。能纤维支配。 汗的成分汗的成分:99%H:99%H2 2O;1%NaCl,KCl,O;1%NaCl,KCl,尿素尿素。 分泌之初为等渗分泌之初为等渗导管重吸收导管重吸收低渗低渗。 4.4.汗腺活动的调节汗腺活动的调节 发汗是反射性活动；下丘脑有发汗中枢发汗是反射性活动；下丘脑有发汗中枢 温热性发汗：全身；参与体温调节温热性发汗：全身；参与体温调节 精神性发汗：掌精神性发汗：掌, ,跖跖, ,额局部额局部 三、体温调节三、体温调节 （thermoregulation）体温调节可分为体温调节可分为: :自主性体温调节自主性体温调节:在中枢调控下在中枢调控下,通过通过调节生理反应，维持体温稳定，如增减调节生理反应，维持体温稳定，如增减皮肤血流量、发汗、寒战等；皮肤血流量、发汗、寒战等；行为性体温调节行为性体温调节:姿势，行为姿势，行为; 保、散保、散温措施；温措施；(一一)温度感受器温度感受器(thermoreceptor)外周温度感受器：存在于皮肤、粘膜、外周温度感受器：存在于皮肤、粘膜、 内脏等处。热、冷感受器分别在局部温内脏等处。热、冷感受器分别在局部温 度升、降时兴奋。度升、降时兴奋。中枢温度感受器：存在于脊髓、延髓、中枢温度感受器：存在于脊髓、延髓、 下丘脑、脑干网状结构等处。下丘脑、脑干网状结构等处。 热敏热敏N元：脑局部元：脑局部T,放电放电; 温度敏感温度敏感 (warm-sensitive neuron,WSN) 神经元神经元 启动散热过程。启动散热过程。 冷敏冷敏N元元:T放电放电;产热。产热。 (cold-sensitive neuron,CSN)( (二二) )体温调节中枢体温调节中枢thermotaxic center 1. 1.体温调节中枢在下丘脑；体温调节中枢在下丘脑； 2.PO/AH2.PO/AH区是体温调节的中枢整合中区是体温调节的中枢整合中 心心( (延髓、脊髓也有一定整合延髓、脊髓也有一定整合) )： 破坏破坏PO/AHPO/AH与体温调节有关的产、散与体温调节有关的产、散 热反应消失热反应消失; ;身体各部位温度信息均身体各部位温度信息均 会聚于会聚于PO/AH;PO/AH;PO/AHPO/AH对影响体温的化对影响体温的化 学物质的反应与体温调节反应一致学物质的反应与体温调节反应一致; ; PO/AHPO/AH输出的整合指令广泛输出的整合指令广泛: :有自主有自主 神经、躯体神经及内分泌系统参与。神经、躯体神经及内分泌系统参与。（1 1）PO/AHPO/AH区神经元的活动设定了调定点区神经元的活动设定了调定点:37:37 当脑温当脑温 37:37:机体产热、散热平衡；机体产热、散热平衡； 当脑温当脑温 37:37:中枢的调节活动使产热活中枢的调节活动使产热活 动动，散热活动，散热活动 当脑温当脑温 37:37:中枢的调节活动使产热活中枢的调节活动使产热活 动动，散热活动，散热活动（2 2）调定点是由）调定点是由PO/AHPO/AH区温度敏感神经元的工作区温度敏感神经元的工作特性决定的。特性决定的。3.3.致热原引起的发热是调定点重调定致热原引起的发热是调定点重调定( (resettingresetting) )而上移的结果：而上移的结果： WSNWSN温度反应阈值温度反应阈值 (37(373939, , 斜率变小斜率变小) )散热反应推迟。散热反应推迟。致热原致热原 CSNCSN温度反应阈值温度反应阈值 (37(373939, , 斜率变大斜率变大) )产热反应提前。产热反应提前。 两类神经元两类神经元活动的共同作用活动的共同作用调调 定点上移定点上移(39(39) )。 复习思考题复习思考题 1.1.名词解释：食物的热价、食物的名词解释：食物的热价、食物的 氧热价、呼吸商、基础代谢、氧热价、呼吸商、基础代谢、 体温、不感蒸发、调定点体温、不感蒸发、调定点 2.2.试述影响能量代谢的因素试述影响能量代谢的因素 3.3.机体的散热方式机体的散热方式 4.4.试述体温调节中枢及其作用试述体温调节中枢及其作用