生理學(xué)課件能量代謝與體溫

1、第七章 能量代謝與體溫,第一節(jié) 能 量 代 謝,第二節(jié) 體 溫,第一節(jié) 能量代謝 能量代謝:指體內(nèi)物質(zhì)代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉(zhuǎn)移、貯存和利用。 一、機(jī)體能量的來源與去路 (一)能量來源 1.糖:主要(70以上) 腦組織所需能量則完全來源于糖的有氧氧化。 缺氧和血糖水平過低，均可導(dǎo)致意識障礙、昏迷以及抽搐。 2.脂肪：次之(30) 3.蛋白質(zhì)：很少(長期饑餓或極度消耗時，才成為主要能量來源,二)能量去路 能源物質(zhì)釋放的能量有50%轉(zhuǎn)化為熱能，其余以自由能形式貯存于ATP中。除骨骼肌運動時所完成的機(jī)械外功，其余的自由能最終也轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?二、能量代謝的測定 (一)能量代謝測定的基本原理 機(jī)體的

2、能量代謝也遵循“能量守恒定律”：即在安靜不作外功時，機(jī)體物質(zhì)代謝過程中所釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為熱能。 因此，測定機(jī)體在單位時間內(nèi)發(fā)散的總熱量或所消耗的食物量，可測算出整個機(jī)體在單位時間內(nèi)能量代謝的量，即能量代謝率,二)能量代謝的測定方法 1.直接測熱法：直接測量從機(jī)體體表、呼出氣、尿液和糞便排出的總熱量。如果不做外功，該熱量就是機(jī)體代謝的全部熱量。這種方法測定準(zhǔn)確，但設(shè)備復(fù)雜，操作繁瑣，現(xiàn)已極少應(yīng)用。 2.間接測熱法： 間接測熱法原理：是利用“定比定律”（即反應(yīng)物的量與生成物的量呈一定的比例關(guān)系），測算出一定時間內(nèi)氧化的糖、脂肪和蛋白質(zhì)各有多少，再計算出它們所釋放出的熱量。 為此，必須先了解與其

3、相關(guān)的幾個概念：食物的熱價、氧熱價和呼吸商,食物的熱價:1食物在氧化時所釋放出來的熱量，稱為食物的熱價。 物理熱價：指食物在體外燃燒時釋放的熱量。 生理熱價：指在體內(nèi)氧化時所產(chǎn)生的熱量。 糖與脂肪：物理熱價生理熱價 蛋 白 質(zhì)：物理熱價生理熱價（蛋白質(zhì)在體內(nèi)不能被徹底氧化分解，有一部分以尿素的形式由尿中排泄,食物的氧熱價：某種食物氧化時,每消耗1L氧所產(chǎn)生的熱量稱為該種食物的氧熱價,呼吸商(RQ)：指一定時間內(nèi)，機(jī)體的CO2產(chǎn)生量與耗O2量的比值。RQCO2產(chǎn)生量/耗O2量 由于各種食物在體內(nèi)氧化時的耗O2量、CO2產(chǎn)生量的不同，故各種食物的氧熱價不同。根據(jù)RQ可估計某一段時間內(nèi)機(jī)體氧化各種食

4、物的比例,三種營養(yǎng)物質(zhì)氧化的幾種數(shù)據(jù) 物 質(zhì)耗氧量 產(chǎn)CO2量 物理熱價 生理熱價 氧熱價 呼吸商 (L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/g) (R Q) 糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂 肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白質(zhì) 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.85,RQ1.0 氧化糖； RQ0.70 氧化脂肪 RQ0.82一般飲食；RQ0.80或1.0長期饑餓,非蛋白呼吸商(NPRQ):指一定時間內(nèi)，機(jī)體氧化非蛋白食物時的CO2產(chǎn)生量與耗O2量的比值。 整體產(chǎn)生CO2總量分解蛋白產(chǎn)生

5、CO2量 NPRQ 整體耗O2總量分解蛋白耗O2量,分解蛋白產(chǎn)生CO2量= NP6.250.76(L,分解蛋白耗O2量= NP6.250.94(L,6.25=每產(chǎn)生1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g 0.76(L)=每氧化1g蛋白的產(chǎn)生CO2量 0.94(L)=每氧化1g蛋白的耗O2量,非蛋白呼吸商(NPRQ)及氧熱價見:表7-2,間接測熱法步驟： 測定CO2產(chǎn)生量和耗O2量：開放式或閉合式。 測定尿氮量：根據(jù)尿氮量估算蛋白質(zhì)氧化的量。 計算出NPRQ：=非蛋白CO2產(chǎn)生量/非蛋白耗O2量。 查出非蛋白食物氧熱價：根據(jù)NPRQ在“NPRQ及氧熱價表”查出所對應(yīng)的氧熱價。 計算出非蛋白食物的產(chǎn)

6、熱量：NPRQ表查出的氧熱價非蛋白耗O2量。 能量代謝計算：=非蛋白食物的產(chǎn)熱量+蛋白食物的產(chǎn)熱量,簡易法： 將混合膳食的RQ定為0.82，氧熱價=20.20kJ/L； 測定6min的耗O2量； 能量代謝計算：= 耗O2量氧熱價,三、影響能量代謝的因素,一)肌肉活動 肌肉活動對能量代謝的影響最大。全身劇烈活動時，短時間內(nèi)其總產(chǎn)熱量比安靜時高出數(shù)十倍。 表7-3表明不同勞動或運動時的能量代謝率,表7-3 機(jī)體不同狀態(tài)時 的能量代謝率 狀態(tài) 產(chǎn)熱量(KJ/m2.min) 躺臥 2.73 開會 3.40 擦窗子 8.30 洗衣 9.89 掃地 11.37 打排球 17.05 打籃球 24.22 踢足

7、球 24.98 持重機(jī)槍躍進(jìn) 42.39,二)精神活動 人在平靜地思考問題時，能量代謝受到的影響不大，其產(chǎn)熱量一般不超過4%。 但精神處于緊張狀態(tài)(煩躁、恐懼、情緒激動等)時，由于會導(dǎo)致無意識的肌肉緊張性增強(qiáng)、交感神經(jīng)興奮及促進(jìn)代謝的內(nèi)分泌激素釋放增多等原因，產(chǎn)熱量可顯著增加,三)食物的特殊動力效應(yīng) 人進(jìn)食后一段時間內(nèi)(從進(jìn)食后1h開始,持續(xù)78h),即使同樣處于安靜狀態(tài),但產(chǎn)熱量卻比進(jìn)食前有所增加，這些 “額外” 熱量是由進(jìn)食引起的。 食物能使機(jī)體產(chǎn)生“額外” 熱量的現(xiàn)象稱為食物的特殊動力效應(yīng)。 各種營養(yǎng)物質(zhì)的食物特殊動力效應(yīng)不同，進(jìn)食蛋白質(zhì)時產(chǎn)熱量增加30，混合性食物增加10，糖和脂肪增加

8、46。 其產(chǎn)生的機(jī)制尚不十分清楚，可能與肝臟處理蛋白分解產(chǎn)物時的額外能量消耗有關(guān),四)環(huán)境溫度 1.人體安靜時的能量代謝,在2030的環(huán)境中較為穩(wěn)定。 2.環(huán)境溫度超過30，能量代謝率增加。 3.當(dāng)環(huán)境溫度低于20時，隨著溫度的不斷下降，機(jī)體產(chǎn)生寒戰(zhàn)和肌緊張增加以御寒，同時增加能量代謝率。 4.艦艇艙內(nèi)溫度可高達(dá)60,故艦員的能量代謝率很高,四、基礎(chǔ)代謝 (一) 概念 1.基礎(chǔ)代謝：機(jī)體在基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝稱為基礎(chǔ)代謝。 基礎(chǔ)狀態(tài)的條件如下： 清晨空腹，即禁食1214h，前一天應(yīng)清淡、不要太飽的飲食，以排除食物特殊動力效應(yīng)的影響。 平臥，全身肌肉放松，盡力排除肌肉活動的影響。 清醒且情緒安閑

9、，以排除精神緊張的影響。 室溫18-25，排除環(huán)境溫度的影響。 2.基礎(chǔ)代謝率(BMR)：單位時間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝,二)BMR的測定和正常值 1.BMR的測定:(通常采用簡易法) 把基礎(chǔ)狀態(tài)下的呼吸商定為0.82、氧熱價為20.20KJ。 測出1h內(nèi)(測6min的耗氧量10)的耗氧量。 測出體表面積。 按下面公式計算出BMR實測值： BMR實測值20.195耗氧量/體表面積 對照表7-4的BMR平均值,按下面公式計算出BMR相對值： BMR相對值,BMR實測值-BMR平均值,BMR平均值,2.BMR正常值：1015,20可能是病態(tài),甲亢：+25+80%；甲減：-20%-40% 發(fā)燒：體溫每升高1，

10、BMR升高13,100,表7-4,研究表明,機(jī)體能量代謝率與體重相關(guān)性不明顯,而與體表面積基本上成正比。如：以體重為指標(biāo),身材瘦小者的產(chǎn)熱量/Kg顯著高于身材高大者;以體表面積為指標(biāo),則身材高大或瘦小者的產(chǎn)熱量/m2都比較接近。 人體表面積推算: 公式計算：0.0061身高（cm)0.0128體重(kg)0.1529 體表面積測算圖測出,復(fù)習(xí)思考題 1.簡述間接測熱法的基本原理。 2.臨床常用簡化法測定能量代謝，其應(yīng)用的根據(jù)是什么？ 3.簡述影響能量代謝的因素。 4.何謂基礎(chǔ)代謝？測定基礎(chǔ)代謝率需要控制哪些因素,第二節(jié) 體溫,概念：指身體深部的平均溫度，即體核溫度。 意義：體溫的相對恒定是機(jī)體

11、新陳代謝和一切生命活動正常進(jìn)行的必需條件。 體溫過高、過低都會影響酶的活性，導(dǎo)致生理功能的障礙，甚至造成死亡。如,T 22心跳停止； T 43酶變性而死亡; T = 27低溫麻醉,一、人體正常體溫及生理變動 （一）正常體溫 通常體溫的測量部位為腋窩、口腔和直腸溫。 1.肛溫：正常為36.937.9。 2.口溫：約比直腸低0.2,為36.737.2。 3.腋溫：約比口腔低0.3,為36.737.2。 肛溫比較接近機(jī)體深部的溫度，但由于測試不便，臨床常用口溫和腋溫。測定腋溫時要注意夾緊體溫計和測量時間（約需10min）。 另外，科研中還常用食管溫度（=體核溫度）、鼓膜溫度（=下丘腦溫度,二）體溫的

12、生理變動 正常人的體溫可因晝夜、性別、年齡和機(jī)體的活動等而有所變動。 1.晝夜節(jié)律變化 人的體溫在一晝夜中呈現(xiàn)周期性波動，稱為體溫的晝夜節(jié)律。 一般是清晨26h時最低，下午28h最高，波動幅度一般不超過1。 體溫的晝夜節(jié)律是生物節(jié)律的表現(xiàn)之一。與人晝動夜息的生活規(guī)律，以及代謝、血液循環(huán)、呼吸等機(jī)能的相應(yīng)周期性變化有關(guān)。 長期夜間工作的人，上述周期性變化可以發(fā)生顛倒,2.性別差異 成年女子體溫平均比男子高0.3。 女子體溫隨月經(jīng)周期而產(chǎn)生周期性變動。排卵日最低（約1,3.年齡差異 新生兒體溫成年人老年人。 體溫隨著年齡的增長有逐漸降低的趨勢（與代謝率降低逐漸有關(guān)），大約每增長10歲，體溫約降低0

13、.05。1416歲的青年人體溫與成年人相近。 新生兒（特別是早產(chǎn)兒）由于體溫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)尚未發(fā)育完善、老年人由于調(diào)節(jié)能力差，易受環(huán)境溫度的影響,4.其他 肌肉活動時，肌肉代謝明顯增強(qiáng)，產(chǎn)熱增加，可使體溫暫時升高12。所以測體溫時，要先讓受試者安靜一段時間，小兒應(yīng)防止其哭鬧。 情緒激動、精神緊張、進(jìn)食等情況，都會影響體溫。 全身麻醉時，會因抑制體溫調(diào)節(jié)中樞和擴(kuò)張血管的作用及骨骼肌松弛，使體溫降低，所以全麻時應(yīng)注意保溫,二、機(jī)體的產(chǎn)熱和散熱 人體正常體溫的維持，是在體溫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)和控制下，產(chǎn)熱和散熱過程達(dá)到動態(tài)平衡的結(jié)果,一)產(chǎn)熱 1.主要產(chǎn)熱器官： 安靜狀態(tài)，主要產(chǎn)熱器官是內(nèi)臟（尤其肝臟，其次是

14、腦）。 活動狀態(tài),主要產(chǎn)熱器官是骨骼肌。 此外，環(huán)境溫度、進(jìn)食、精神緊張等能夠影響能量代謝的因素，也都可影響機(jī)體的產(chǎn)熱量,2.產(chǎn)熱形式 戰(zhàn)栗產(chǎn)熱：骨骼肌不隨意的節(jié)律性收縮， 其特點是屈肌和伸肌同時收縮，不做外功但產(chǎn)熱量很高。 實際上，機(jī)體在寒冷環(huán)境中，通常在戰(zhàn)栗之前，首先出現(xiàn)戰(zhàn)栗前肌緊張，當(dāng)肌緊張上升到一臨界水平時就轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)栗。 非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱：又稱代謝產(chǎn)熱，機(jī)體所有的組織器官都能進(jìn)行代謝產(chǎn)熱，但以褐色脂肪組織的產(chǎn)熱量最大（約占70,3.產(chǎn)熱活動的調(diào)節(jié),機(jī)體在寒冷環(huán)境幾周后 甲狀腺 T3、T4 代謝率(增加45倍) 產(chǎn)熱量 特點： 作用緩慢， 維持時間長,寒冷刺激時 交感-腎上腺髓質(zhì) NE、E 產(chǎn)

15、熱量 特點： 作用迅速， 維持時間短,二)散熱 1.散熱部位,主：皮膚,面積大 與外界接觸 血流豐富 有汗腺,次：肺、尿、糞,2.散熱方式： 當(dāng)外界氣溫低于人體表層溫度時，人體主要通過輻射、傳導(dǎo)和對流方式散熱，其散熱量約占總量70。 當(dāng)外界溫度接近或高于皮膚溫度時，機(jī)體的散熱是依靠蒸發(fā)方式散熱。 機(jī)體散熱方式有以下幾種,輻射散熱： 指體熱以熱射線形式傳給溫度較低的周圍環(huán)境中的散熱方式。 輻射散熱量的多少取決于 在高溫環(huán)境中作業(yè)（如艦船、煉鋼人員）,因環(huán)境溫度高于皮膚溫度，機(jī)體不僅不能輻射散熱，反而會吸收周圍的熱量，故易發(fā)生中暑,機(jī)體的有效輻射面積,皮膚與環(huán)境的溫度差,傳導(dǎo)散熱： 指體熱直接傳給

16、與機(jī)體相接觸的低溫物體的散熱方式。 傳導(dǎo)散熱量取決于 水的導(dǎo)熱性好，因此臨床上常利用冷水袋或冰袋為高熱患者降溫。 脂肪的導(dǎo)熱性差，因而肥胖者炎熱的天氣易出汗,與皮膚接觸物體的溫差,與皮膚接觸面積的大小,與皮膚接觸物體的導(dǎo)熱性,對流散熱： 指體熱憑借空氣流動交換熱量的散熱方式。 對流散熱是傳導(dǎo)散熱的一種特殊形式。 對流散熱量主要取決于 衣服覆蓋于體表，不易實現(xiàn)對流；棉、毛纖維間的空氣不易流動，因此增加衣著可以保溫御寒。 若在較密閉的高溫環(huán)境中（如船艙內(nèi)）或悶熱氣候，因空氣對流差，易發(fā)生中暑,氣溫,風(fēng)速,蒸發(fā)散熱：（分不感蒸發(fā)和可感蒸發(fā)） 指體液的水分在皮膚和粘膜表面由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，同時帶走大量

17、熱量的散熱方式。 每1.0水蒸發(fā)可帶走熱量2.44KJ。 當(dāng)氣溫體溫時，蒸發(fā)是唯一的散熱途徑 不感蒸發(fā)：又稱不顯汗。指體液的水分直接透出皮膚和粘膜表面，在未聚成明顯水滴前蒸發(fā)掉的散熱形式。 不感蒸發(fā)是持續(xù)進(jìn)行的。人體不感蒸發(fā)量約1000ml/日（皮膚約占2/3,肺占1/3）。 臨床上給病人補(bǔ)液時應(yīng)考慮到由不感蒸發(fā)丟失的體液量,發(fā)汗：又稱可感蒸發(fā)。 人在安靜狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到30左右時，便開始發(fā)汗；如果空氣濕度大、衣著又多時，氣溫達(dá)25便可發(fā)汗；機(jī)體活動時，由于產(chǎn)熱量，雖然環(huán)境溫度低于20亦可發(fā)汗。 炎熱的氣候，短時間內(nèi)發(fā)汗量可達(dá)1.5L/h。 發(fā)汗散熱是通過汗液蒸發(fā)吸收體表熱量實現(xiàn)的，若將

18、汗液擦掉則不能起到蒸發(fā)散熱的效果；汗腺缺乏(如燒傷病人)或汗腺分泌障礙者，在熱環(huán)境中就可導(dǎo)致體溫升高危及生命,汗液,水分：99,汗液流經(jīng)汗腺排出管的起始部時，有一部分NaCl可被重吸收，從而使最終排出的汗液成為低滲。 機(jī)體大量出汗可造成高滲性脫水，要補(bǔ)充大量的水份和適量的aCl,固體,大部分為NaCl,其余為KCl、尿素、乳酸等,無葡萄糖和蛋白質(zhì),3.散熱的調(diào)節(jié)： 皮膚循環(huán)的調(diào)節(jié)：機(jī)體通過交感N調(diào)控著皮膚血管的口徑，以改變其血流量，改變皮膚溫度，從而影響輻射、對流和傳導(dǎo)散熱量。 發(fā)汗的調(diào)節(jié)：發(fā)汗是反射性調(diào)節(jié)。支配汗腺的神經(jīng)纖維的不同，發(fā)汗分為,三、體溫調(diào)節(jié) 體溫的相對穩(wěn)定，是通過許多與體溫調(diào)節(jié)有關(guān)的生理功能，相互協(xié)調(diào)，達(dá)到產(chǎn)熱和散熱相對平衡而實現(xiàn)的。 (一)溫度感受器 1.外周溫度感受器 分布：全身皮膚、某些粘膜和腹腔內(nèi)臟等處。 類型：溫覺感受器和冷覺感受器 皮溫30時冷覺感受器+冷覺 皮溫35時溫覺感受器+溫覺 作用：溫度感受器傳入沖動到達(dá)中樞后，除產(chǎn)生溫覺之外，還能引起體溫調(diào)節(jié)反應(yīng),2.中樞性溫度敏感神經(jīng)元 分類：熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元 血溫?zé)崦羯窠?jīng)元沖動發(fā)放頻率 血溫冷敏神經(jīng)元沖動發(fā)放頻率 分布：下丘腦、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和脊髓等處 在視前區(qū)-下丘腦前部(PO/AH)分布較多的熱敏神經(jīng)