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1、人体及动物生理学人体及动物生理学Chapter 7Energy and temperature第一节第一节 能量代谢能量代谢能量代谢：能量代谢：指体内伴随物质代谢过指体内伴随物质代谢过程而发生的能量释放、转移、程而发生的能量释放、转移、 贮存和利用的过程。贮存和利用的过程。 分解代谢：能量释放的过程分解代谢：能量释放的过程 合成代谢：吸收能量的过程合成代谢：吸收能量的过程（一）能量的来源（一）能量的来源1、ATP的生成与作用：的生成与作用：ATP是体内的直接供能物质是体内的直接供能物质（一）能量的来源（一）能量的来源1、ATP的生成与作用：的生成与作用：ATP是体内的直接供能物质是体内的直接供
2、能物质 ATP是体内能量转化和利用的关键物质。是体内能量转化和利用的关键物质。 既是体内能量的直接提供者，又是重要的储能物质。既是体内能量的直接提供者，又是重要的储能物质。 磷酸肌酸（磷酸肌酸（CP) 含有高能磷酸键，是体内含有高能磷酸键，是体内ATP的的储存库，主要存在于肌肉和脑组织中。储存库，主要存在于肌肉和脑组织中。 CP和和ATP间可进行能量转给。间可进行能量转给。2、三大营养物质的能量转化、三大营养物质的能量转化（1）糖：主要的能源物质，提供）糖：主要的能源物质，提供50% 70% 人体所需能量。人体所需能量。 有氧氧化：氧充分，葡萄糖完全氧化释放有氧氧化：氧充分，葡萄糖完全氧化释放
3、能量（能量（1mol G = 36 或或 38mol ATP) 脑组织消耗能量的主要来源。脑组织消耗能量的主要来源。 无氧酵解：氧不足，葡萄糖释放的能量少无氧酵解：氧不足，葡萄糖释放的能量少(1mol G = 2mol ATP) 剧烈运动、成熟红细胞靠此供能。剧烈运动、成熟红细胞靠此供能。（3）蛋白质：）蛋白质：构成机体组织的构成机体组织的建筑原料建筑原料，在体内糖、脂肪耗竭时分解供能维持必在体内糖、脂肪耗竭时分解供能维持必需的生理功能活动需的生理功能活动, 供能是其次要功能。供能是其次要功能。（2）脂肪：）脂肪：贮存和供给能量。每克脂肪释贮存和供给能量。每克脂肪释放的能量约为糖有氧氧化时的放
4、的能量约为糖有氧氧化时的2倍。倍。（1）糖：）糖：主要的能源物质。主要的能源物质。2、三大营养物质的能量转化、三大营养物质的能量转化（二）能量的利用（二）能量的利用体重指数：以身高（体重指数：以身高（m）的平方除体重（）的平方除体重（kg）所得之商，主要反映全身性超重和肥胖。所得之商，主要反映全身性超重和肥胖。（三）能量平衡（三）能量平衡指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。在我国，体重指数在我国，体重指数2424为超重线，为超重线， 2828为肥胖界限。为肥胖界限。瘦素：瘦素：leptin増食因子：増食因子：orexin1 1、热价、热价 （trer
5、mal eqivalent） 1 1克食物在体内完全氧化或在体外燃烧所释放的能量。克食物在体内完全氧化或在体外燃烧所释放的能量。 物理热价物理热价食物在体外燃烧时所释放的热量。食物在体外燃烧时所释放的热量。 生物热价生物热价食物在生物氧化时所释放的热量。食物在生物氧化时所释放的热量。 物理热价（物理热价（KJ/gKJ/g） 生物热价（生物热价（KJ/gKJ/g） 糖糖 17 17 17 17 脂肪脂肪 39.8 39.8 39.8 39.8 蛋白质蛋白质 23.5 1823.5 18二、能量代谢测定的几个概念二、能量代谢测定的几个概念2、食物的氧热价（、食物的氧热价（thermal equiv
6、alent of oxygen） 某种营养物质氧化时，消耗一升氧所产生的热量称为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。该物质的氧热价。3、呼吸商（、呼吸商（respiratory quotient，RQ） 一定时间内机体的一定时间内机体的CO2 产量和耗氧量的比值。产量和耗氧量的比值。 RQ 产生的产生的CO2mol数数/消耗的消耗的O2mol数数 产生的产生的CO2ml数数/消耗的消耗的O2ml数数 （相同温度和气压条件下）（相同温度和气压条件下） 根据根据RQ的大小推测能量的主要来源的大小推测能量的主要来源 糖糖: 1.00 脂肪脂肪: 0.71 蛋白质蛋白质: 0
7、.80 混合食物混合食物: 0.85 糖尿病病人多少？糖尿病病人多少？二、能量代谢测定的几个概念二、能量代谢测定的几个概念1、热价、热价 （trermal eqivalent）2、食物的氧热价（、食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen）3、呼吸商（、呼吸商（respiratory quotient，RQ） 一定时间内机体的一定时间内机体的CO2 产量和耗氧量的比值。产量和耗氧量的比值。4、非蛋白呼吸商（、非蛋白呼吸商（non-respiratory quotient，NPRQ）： 根据糖和脂肪按不同比例混合氧化时所产生的根据糖和脂肪按不同比例混合氧化时所产生的C
8、O2量和消耗的量和消耗的O2量计算的呼吸商。量计算的呼吸商。二、能量代谢的测定方法二、能量代谢的测定方法1 1、直接测热法：、直接测热法：测定整个机体在单位时间内向外界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，故极环境散发的总热量。因设备复杂，操作繁琐，故极少应用。少应用。2 2、间接测热法：、间接测热法：定比定律能量守恒定律定比定律能量守恒定律 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+H3 3、双标记水法、双标记水法原理：原理： 根据能量守恒定律根据能量守恒定律 食物中的化学能热能所作功食物中的化学能热能所作功 能量代谢能量代谢 = 热能热能 + 外功外功直接
9、测热法：直接测热法：测定整个机体在单位时间内向外界环境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。散发的总热量。因设备复杂，操作繁琐，故极少应用。二、能量代谢的测定方法二、能量代谢的测定方法（二）间接测热法：（二）间接测热法： 定比定律：定比定律：同一化学反应无论中间过程和同一化学反应无论中间过程和条件差异多大，释放的能量是一定的。条件差异多大，释放的能量是一定的。 是利用是利用“定比定律定比定律” ” ，测算出一定时间，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。出它们所释放出的热量
10、。 （三）临床上应用的简化测定法（三）临床上应用的简化测定法 v通常将蛋白质的消耗量忽略不计，只测定通常将蛋白质的消耗量忽略不计，只测定单位时间内的耗单位时间内的耗O2量和量和CO2产量，计算呼产量，计算呼吸商，按非蛋白呼吸商查表，得到对应氧吸商，按非蛋白呼吸商查表，得到对应氧热价，即可计算总产热量。热价，即可计算总产热量。二、能量代谢的测定方法二、能量代谢的测定方法v另一更简便方法是将非蛋白呼吸商定为另一更简便方法是将非蛋白呼吸商定为0.82，氧热价为，氧热价为20.20 kJ ，只需测定单，只需测定单位时间内的耗氧量，便可按下式计算机位时间内的耗氧量，便可按下式计算机体的产热量：体的产热量
11、： 产热产热20.20耗氧量（耗氧量（KJ） 气体分析法气体分析法 耗耗O2量量 CO2产量产量 RQ (不考虑蛋白代谢）不考虑蛋白代谢） NPRQ （查表）（查表） 氧热价氧热价 耗耗O2量量 产热量产热量二、二、能能量量代代谢谢的的测测简简略略方方法法肺量计肺量计 混合膳食混合膳食 NPRQ=0.82耗氧量耗氧量(6分钟）分钟） 氧热价为氧热价为20.20KJ 产热量产热量简略法简略法三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素1、肌肉活动、肌肉活动 2、精神活动、精神活动 3、食物的特殊动力作用、食物的特殊动力作用 4、环境温度、环境温度 （一（一 ）肌肉活动）肌肉活动 肌肉活动
12、对能量代谢的影响最为显著。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运动时其耗氧量可增加1020倍。倍。 三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素劳动强度：劳动强度：单位时间内单位时间内 机体的产热量。机体的产热量。（二（二 ） 精神活动精神活动 3.5ml/min/100g脑组织脑组织 人在平静地思考问题时，能量代谢受到的人在平静地思考问题时，能量代谢受到的影响不大，其产热量一般不超过影响不大，其产热量一般不超过4%。 当精神活动处于当精神活动处于紧张状态紧张状态时，产热量可时，产热量可显著增
13、加。这可能是由于无意识的肌紧张以及显著增加。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。某些内分泌激素（甲状腺素等）释放增加引起。三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素（三）食物的特殊动力作用（三）食物的特殊动力作用 从进食后一小时左右开始，延续到从进食后一小时左右开始，延续到78小小时左右时左右 ，食物能使机体产生，食物能使机体产生“额外额外”热量的现热量的现象，称为象，称为食物的特殊动力作用食物的特殊动力作用。 蛋白质蛋白质 “额外额外”增加的热量约增加的热量约30左右，左右，糖或脂肪则可糖或脂肪则可 “额外额外 ”增加增加46的热量，的热量，混合
14、性食物为混合性食物为10。 其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝脏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。处理蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素（四）环境温度（四）环境温度 安静时安静时2030oC的环境中能量代谢的环境中能量代谢最稳定，低于最稳定，低于20 oC或高于或高于30 oC时都可时都可使能量代谢增加。使能量代谢增加。 2030oC: 最稳定最稳定 20 oC: 骨骼肌紧张性增强骨骼肌紧张性增强 30 oC: 新陈代谢加快新陈代谢加快三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素 四、基础代谢四
15、、基础代谢基础代谢（基础代谢（basal metabolism）：）：是指基础状是指基础状态下的能量代谢。态下的能量代谢。基础代谢率（基础代谢率（basal metabolic rate，BMR）：）：是指在基础状态下，单位时间内的能量代谢。是指在基础状态下，单位时间内的能量代谢。基础状态：基础状态：指人体处在清醒而又非常安静、不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。素的影响时的状态。基础状态的条件如下：基础状态的条件如下： 清晨空腹，即禁食清晨空腹，即禁食1214h，前一天应清，前一天应清淡、不要太饱的
16、饮食，以排除食物特殊动力淡、不要太饱的饮食，以排除食物特殊动力效应的影响。效应的影响。 平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响。的影响。 清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响。清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响。 室温室温20-25，排除环境温度的影响。，排除环境温度的影响。（一）基础代谢率正常值及生理变（一）基础代谢率正常值及生理变动范围动范围n基础代谢率基础代谢率(BMR);(BMR);基础状态下单位时间、单位体基础状态下单位时间、单位体表面积的产热量。表面积的产热量。n能量代谢与机体的体形和体重能量代谢与机体的体形和体重无定比例关系；无定比例关系； 如：体形较小的鸡和体形庞大的非洲象之间，如：体形较小的鸡和体形庞大的非洲象之间，按每公斤体重产热量按每公斤体重产热量相差甚远相差甚远。n能量代谢与机体体表面积间能量代谢与机体体表面积间有固定关系有固定关系-表面积表面积定律定律n以机体以机体体表面积体表面积衡量机体能量代谢，并进行不同衡量机体能量代谢，并进行不同体形和体重个体间能量代谢率比较时，则体形和体重个体间能量代谢率比较时，则相差不相差不
