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1、生理学教研室生理学教研室主讲主讲:王明江王明江(教授教授)EMAIL:第七章第七章 能量代谢和体温调节能量代谢和体温调节(人卫第七版，适用于人卫第七版，适用于A A平台课程平台课程)2013.112013.11 目的要求目的要求:掌握人体能量代谢及其影响因素，基础掌握人体能量代谢及其影响因素，基础代谢率的概念。体温保持相对恒定的机制。代谢率的概念。体温保持相对恒定的机制。能量的来源与去路，体温相对恒定的生物学能量的来源与去路，体温相对恒定的生物学意义。意义。熟悉间接测热法基本原理熟悉间接测热法基本原理 了解体温的正常值、能量代谢测定方法了解体温的正常值、能量代谢测定方法.教学难点教学难点:食物
2、卡价、氧热价；呼吸商；间接测热食物卡价、氧热价；呼吸商；间接测热法基本原理；散热途径法基本原理；散热途径.第一节第一节 能量代谢能量代谢 一一.能量的来源与利用能量的来源与利用机体内伴随物质代谢过程而发生的能量的释机体内伴随物质代谢过程而发生的能量的释放、转移、贮存和利用的过程。放、转移、贮存和利用的过程。(一一)能量来源能量来源1.三磷酸腺苷生成与作用三磷酸腺苷生成与作用三磷酸腺苷三磷酸腺苷(ATP)是体内能量转化和利用的关是体内能量转化和利用的关键物质。键物质。磷酸肌酸磷酸肌酸(CP)是是ATP的储存库。的储存库。(1)、糖：、糖：70%有氧氧化有氧氧化糖酵解糖酵解主要供能方式主要供能方式
3、缺氧应急、红细胞缺氧应急、红细胞(2)、脂肪、脂肪(3)、蛋白质、蛋白质2.三大营养物质的能量转化三大营养物质的能量转化糖原糖原 三酯酰甘油三酯酰甘油 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA 呼吸链呼吸链 ADP+Pi ATP (二二)能量的利用能量的利用营养物质氧化营养物质氧化热能热能50%自由能自由能(50%)化学功化学功 转运功转运功 机械内功机械内功机械外功机械外功热能热能热能热能直接能源物质：直接能源物质：ATP(三三)能量的平衡能量的平衡糖、脂肪、蛋白质糖、脂肪、蛋白质CO2 H2O氧化分解氧化分解热能热能(维持体温维持体温)化学能化学能释放释
4、放ATPADP肌肉收缩肌肉收缩(机械能机械能)神经传导神经传导(电能电能)合成代谢合成代谢(化学能化学能)吸收吸收 分泌分泌(渗透能渗透能)转移转移贮存贮存利用利用热能热能二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定(一一)能量代谢的测定能量代谢的测定原理：原理：方法方法 直接测热法直接测热法测定人体在单位时间内的散热量。测定人体在单位时间内的散热量。测定在一定时间内机体所消耗的食物，或测定在一定时间内机体所消耗的食物，或者测定机体所产生的热量与所做的外功。者测定机体所产生的热量与所做的外功。“定比定律定比定律”在一般化学反应中，反应物的量与在一般化学反应中，反应物的量与产物的量之间有一定的比例关系。
5、产物的量之间有一定的比例关系。C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2=6CO=6CO2 2+6H+6H2 2O+O+间接测热法间接测热法(二二)与能量代谢测定有关的几个基本概念与能量代谢测定有关的几个基本概念1.食物的热价（卡价）食物的热价（卡价）thermal equivalent(caloric value)1g1g营养物质氧化时所释放的热量营养物质氧化时所释放的热量称为该物质的热价。（称为该物质的热价。（kJ/gkJ/g、kcal/g)kcal/g)1 1卡卡 =4.187 J=4.187 J物理热价、生物热价物理热价、生物热价2.食物的氧热价食物的氧热价 therma
6、l equivalent of oxygen 某种营养物质氧化时，消耗某种营养物质氧化时，消耗1L氧氧 所产生的热量称为该物质的氧热价。所产生的热量称为该物质的氧热价。(kcal/L)3.呼吸商呼吸商(respiratory quotient,RQ)将一定时间内机体的将一定时间内机体的CO2产生量产生量与耗与耗O2量的比值称为呼吸商。量的比值称为呼吸商。RQ=CO2产生量（产生量（ml)耗耗O2量（量（ml)RQ:0.71 1 0.85左右左右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 物物 质耗氧量质耗氧量 产产COCO2 2量量 物理热价物理热价 生理热价生理热价 氧热价氧热价
7、呼吸商呼吸商(L/g)(L/g)(KJ/g)(KJ/g)(KJ/g)(R Q)(L/g)(L/g)(KJ/g)(KJ/g)(KJ/g)(R Q)糖糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.000.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂脂 肪肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.711.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白质蛋白质 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.800.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.80 4.非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商 （non-protein respira
8、tory quotient,NPRQ)非蛋白代谢（糖和脂肪氧化）的非蛋白代谢（糖和脂肪氧化）的CO2产产生量与耗生量与耗O2量的比值。量的比值。非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商(C0.76P)/(O-0.95P)(三三)能量代谢的测定方法能量代谢的测定方法1.直接测热法直接测热法2.间接测热法间接测热法原理：原理：“定比定律定比定律”在一般化学反应中，反应物的量与产物在一般化学反应中，反应物的量与产物的量之间有一定的比例关系。的量之间有一定的比例关系。C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+*(1)间接测热法计算步骤介绍间接测热法计算步骤介绍 2).由尿氮量算出被氧化分解的蛋白质由尿氮量算出被氧化
9、分解的蛋白质平均重量平均重量C53%,O223%,N16%,S1%蛋白质质量蛋白质质量=尿氮重量尿氮重量（116%）=尿氮重量尿氮重量6.251).实验测得的机体实验测得的机体24小时内的耗氧小时内的耗氧量和量和CO2产量，并测定尿氮量产量，并测定尿氮量3)、Pro产热量产热量=Pro质量质量Pro生物热价生物热价Pro耗氧量耗氧量Pro CO2产量产量非蛋白代谢耗氧量非蛋白代谢耗氧量非蛋白代谢非蛋白代谢CO2产量产量5)、非蛋白呼吸商非蛋白代谢产热量、非蛋白呼吸商非蛋白代谢产热量6)、代谢率、代谢率 4)、耗氧量、耗氧量 CO2产量产量非蛋白产热量非蛋白产热量+蛋白产热量蛋白产热量(2)耗耗
10、O2量和量和CO2产生量的测定方法产生量的测定方法1）闭合式测定法）闭合式测定法 令受试者呼吸一个密闭容器中的令受试者呼吸一个密闭容器中的O2，呼出气中的呼出气中的CO2被其中的被其中的CO2吸收剂所吸收剂所吸收。根据容器中氧气的减少量算出单吸收。根据容器中氧气的减少量算出单位时间内的氧耗量。位时间内的氧耗量。2）开放式测定法（气体分析法）开放式测定法（气体分析法）在机体呼吸空气的条件下，测定在机体呼吸空气的条件下，测定耗耗O2量和量和CO2产生量。产生量。举例举例 受试者受试者24小时耗氧量小时耗氧量400L,CO2340L,尿氮尿氮12g Protein：氧化量：氧化量=126.25=75
11、g 产热量产热量=18kj/g 75g=1350kj 耗氧量耗氧量=0.95L/g 75g=71.25L CO2产量产量=0.76 75g=57L 糖和脂肪：耗氧量糖和脂肪：耗氧量=400L-71.25L=328.25L CO2产量产量=340L-57L=283L NPRQ=283/328.75=0.86 氧热价：氧热价：20.40kj/L 产热量产热量=328.75L*20.40kj/L=6706.5KJ 24小时产热：小时产热：1350kj+6706.5KJ=8056KJ三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素(一一)肌肉活动肌肉活动(二二)精神活动精神活动 精神处于紧张状态精
12、神处于紧张状态（烦恼（烦恼 恐惧恐惧 情绪激动）情绪激动）躯体躯体 N骨骼肌紧张度骨骼肌紧张度 肌肉组织代谢肌肉组织代谢 交感交感 N肾上腺髓质激素分泌肾上腺髓质激素分泌 全身组织物质代谢全身组织物质代谢 产热量产热量(三三)食物的特殊动力作用食物的特殊动力作用 摄入产生摄入产生100kJ热量的蛋白质热量的蛋白质人体实际产人体实际产 热量热量130kJ 食物能使机体产生食物能使机体产生“额外额外”热量的现象热量的现象称为称为食物的特殊动力作用。食物的特殊动力作用。食物的特殊动力作用的机制食物的特殊动力作用的机制？肝脏处理蛋白肝脏处理蛋白 质分解产物质分解产物额外消额外消耗能量耗能量 肝脏在肝脏
13、在脱氨基反应脱氨基反应中所消耗中所消耗的能量，可能是的能量，可能是“额外额外”产热的产热的原因。原因。806040千卡 m2h010203040(C)环境温度(四四)环境温度环境温度环境温度环境温度 20 C 代谢率代谢率 环境温度环境温度 失盐）失盐）高渗性脱水高渗性脱水2、汗液汗液（1）发汗）发汗活动的调节活动的调节 汗腺的神经支配和发汗中枢汗腺的神经支配和发汗中枢交感交感NACh NE汗腺汗腺(面部面部 手手 足部）足部）发汗中枢：主要是发汗中枢：主要是下丘脑下丘脑发汗形式发汗形式温热温热刺激刺激血温血温 皮肤温觉皮肤温觉 感受器感受器 下丘脑下丘脑发汗中枢发汗中枢 交感胆交感胆碱能纤维
14、碱能纤维汗腺汗腺分泌分泌 全身全身小汗腺小汗腺温热刺激时，反射性引起汗腺分泌。温热刺激时，反射性引起汗腺分泌。l 精神性发汗精神性发汗(mental sweating)：情绪激动情绪激动精神紧张精神紧张大脑皮层大脑皮层发汗中枢发汗中枢 交感肾上交感肾上腺素能纤维腺素能纤维手手 足足 前额前额 腋窝汗腺腋窝汗腺汗液分泌汗液分泌当情绪激动或精神紧张时，反射性引起汗腺分泌。当情绪激动或精神紧张时，反射性引起汗腺分泌。常见于手、足、前额和腋窝等。常见于手、足、前额和腋窝等。（2）循环系统的调节）循环系统的调节 辐射、传导和对流的多少取决与皮肤辐射、传导和对流的多少取决与皮肤温度与环境温度之差，而皮肤温
15、度由皮肤温度与环境温度之差，而皮肤温度由皮肤血流量控制。血流量控制。三、体温调节三、体温调节自主性体温调节自主性体温调节(automatic thermoregulation)行为性体温调节行为性体温调节(behavioral thermoregulation)（一）（一）温度感受器温度感受器1、外周温度感受器、外周温度感受器 分布在皮肤、粘膜、内脏分布在皮肤、粘膜、内脏(游离游离N末梢末梢)皮肤温度皮肤温度 感受器感受器温觉感受器温觉感受器冷觉感受器冷觉感受器2、中枢温度感受器、中枢温度感受器 存在于脊髓、延髓、脑干网状存在于脊髓、延髓、脑干网状结构、下丘脑等处的温度敏感神经结构、下丘脑等处
16、的温度敏感神经元称为元称为中枢温度感受器中枢温度感受器。中枢温度中枢温度 感受器感受器热敏神经元热敏神经元冷敏神经元冷敏神经元 下丘脑中，视前区下丘脑中，视前区-下丘脑前部下丘脑前部(preoptic anterior hypothalamus,PO/AH)存在热敏神经元存在热敏神经元(30%)和冷敏神经元和冷敏神经元(30%)。PO/AH可调节散热和产热两种过程。可调节散热和产热两种过程。脊髓脊髓 延髓延髓脑干网脑干网状结构状结构温度敏感温度敏感 神经元神经元PO/AH温度信息温度信息（二）体温调节中枢（二）体温调节中枢 调节体温的调节体温的基本中枢基本中枢在在下丘脑。下丘脑。视前区下丘脑前部视前区下丘脑前部（PO/AH)。PO/AH作用：作用：感受自身部感受自身部位温度变化位温度变化 对其它部位传入对其它部位传入温度信息进行整合温度信息进行整合机体维持体温相对恒定的机理：机体维持体温相对恒定的机理：环境温度变化环境温度变化皮肤皮肤温觉温觉冷觉冷觉感受器感受器躯体传入神经躯体传入神经脊髓脊髓PO/AH(整合整合)血液血液深部温度变化深部温度变化 延髓延髓脑干网状结构脑干网状结构(三三
