能量代謝與體溫

生物體內物質代謝中伴隨著的能量的釋放、轉移、貯存和利用，稱為能量代謝（energymetabolism）。能量代謝

合成代謝--耗能--放能新陳代謝分解代謝新陳代謝是生命活動的基本特征之一。第一節能量代謝機體能量的來源與利用能量代謝的測定影響能量代謝的因素基礎代謝一、機體能量的來源與利用（一）能量的來源

人體一切生命活動所需的能量，主要來源于食物中糖、脂肪和蛋白質的氧化分解。

ATP是糖、脂肪和蛋白質在生物氧化中合成的一種高能化合物，當ATP水解為ADP+Pi，同時釋放出能量供給機體利用。因此，ATP既是體內直接的供能物質，又是體內能量儲存的重要形式。1.糖：機體的主要能源50%-70%。有氧氧化CO2+H2O+E38molATP葡萄糖乳酸+E2molATP1mol無氧酵解2.脂肪：提供大約30%-50%的能量。3.蛋白質：提供少量的能量,實現組織的自我更新。(二)能量的去路能源物質釋放的能量有50%轉化為熱能，其余以化學能形式貯存于ATP中。除骨骼肌運動時所完成的機械功外，其余的化學能最終也轉變為熱能，參與體溫的維持。（三）能量平衡：⑴人體的能量平衡是指攝入人的能量與消耗的能量之間的平衡。⑵在臨床上常用體質指數和腰圍作為判斷肥胖的簡易診斷指標。⑶體質指數是指體重除以身高的平方，體質指數過大主要反映全身性超重和肥胖。二、能量代謝的測定(一)能量代謝測定的基本原理機體的能量代謝也遵循“能量守恒定律”：即在安靜不作外功時，機體物質代謝過程中所釋放的能量全部轉化為熱能。因此，測定機體在單位時間內散發的總熱量，可間接測算出整個機體在單位時間內能量代謝的量，即能量代謝率。

1.直接測熱法直接測量從機體體表、呼出氣、尿液和糞便排出的總熱量。如果不做外功，該熱量就是機體代謝的全部熱量。設備復雜，操作繁瑣，應用受限。（二）能量代謝的測定方法

2.間接測熱法

基本原理：利用化學反應的“定比定律”（即反應物的量與生成物的量呈一定的比例關系），測出一定時間內機體中氧化分解的糖、脂肪和蛋白質各有多少，據此計算該段時間內機體所釋放出的總熱量。

食物的熱價(thermalequivalentoffood)：

1ｇ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所產生的熱量。

生物熱價：指食物在體內氧化時所產生的熱量。

糖17.217.2

蛋白質23.418.0脂肪39.839.8

物理熱價生物熱價kj/g糖與脂肪：物理熱價＝生物熱價蛋白質：物理熱價＞生物熱價（∵蛋白質在體內不能被徹底氧化分解，有一部分以尿素、尿酸的形式由尿中排泄）。

食物的氧熱價(thermalequivalentofoxygen)：某種營養物質氧化時，消耗

1L氧所產生的熱量。三種營養物質氧化的幾種數據───────────────────────────

物質耗氧量產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/L)(RQ)───────────────────────────

糖0.830.8317.017.021.01.00

脂肪1.981.4339.839.819.70.71

蛋白質0.950.7623.518.018.80.85───────────────────────────

呼吸商（respiratoryquotient,RQ）：指一定時間內，機體的CO2產生量與耗O2量的比值。

RQ＝CO2產生量/耗O2量

生理意義：由于各種食物在體內氧化時的耗O2量、CO2產生量的不同，故各種食物的呼吸商不同。根據RQ可估計某一段時間內機體氧化各種食物的比例。葡萄糖0.830.831.00蛋白質0.760.950.80脂肪1.432.030.71CO2產量耗O2量呼吸商

RQ＝1.0→氧化糖；RQ＝0.70→氧化脂肪

RQ＝0.85→一般飲食；RQ＝0.80→長期饑餓

非蛋白呼吸商（NPRQ）：機體氧化非蛋白部分（糖和脂肪）時的CO2產生量與耗O2量的比值。

整體產生CO2總量－分解蛋白產生CO2量※NPRQ＝─────────────────

整體耗O2總量－分解蛋白耗O2量※

①測定CO2產生量和耗O2量。

②計算出RQ，以算出的RQ作為NPRQ。

③查出非蛋白食物氧熱價：根據NPRQ在“NPRQ及氧熱價表”查出所對應的氧熱價。

④計算出非蛋白食物的產熱量：＝氧熱價×耗O2量。

（三）間接測熱法的測算步驟三、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，短時間內其總產熱量比安靜時高出數十倍。

機體不同狀態時的能量代謝率───────────────

狀態產熱量(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踢足球24.98持重機槍躍進42.39───────────────(二)環境溫度

1.人體安靜時的能量代謝，在20～30℃的環境中較為穩定。

2.環境溫度超過30℃，能量代謝率增加。

3.當環境溫度低于20℃時，隨著溫度的不斷下降，機體產生寒戰和肌緊張增加以御寒，同時增加能量代謝率。(三)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，其產熱量一般不超過4%。但精神處于緊張狀態(煩躁、恐懼、情緒激動等)時，由于會導致無意識的肌緊張增強、交感神經興奮及促進代謝的內分泌激素釋放增多等原因，產熱量可顯著增加。

(四)食物的特殊動力效應(specificdynamiceffect)

人進食后一段時間內(從進食后1h開始,持續7～8h),即使同樣處于安靜狀態，但機體的產熱量卻比進食前有所增加，這種額外的能量消耗是由進食引起的。

食物能使機體產生“額外”熱量的現象稱為食物的特殊動力效應。

各種營養物質的食物特殊動力效應不同，進食蛋白質時產熱量增加30%，混合性食物增加10%，糖和脂肪分別增加6%和4%。其產生的機制尚不十分清楚，可能與肝臟處理蛋白分解產物時的額外能量消耗有關。四、基礎代謝基礎代謝(basalmetabolism)是指人體在基礎狀態下的能量代謝?；A代謝率（basalmetabolismrate，BMR）是指單位時間內的基礎代謝?；A狀態：人體處在清醒又非常安靜、不受肌肉活動、環境溫度、食物及精神緊張等因素影響時的狀態。

基礎狀態的條件如下：

①清晨空腹，禁食12～14h，前一天應清淡、不要太飽的飲食，以排除食物特殊動力效應的影響。②平臥，全身肌肉放松，排除肌肉活動的影響。③清醒且情緒安閑，排除精神緊張的影響。④室溫20-25℃，排除環境溫度的影響。

基礎狀態下，體內能量的消耗只用于維持一些基本的生命活動，能量代謝比較穩定。能量代謝率的衡量標準：能量代謝在每一個個體是相當穩定的，但不同的個體、種屬差異卻很大，難以比較。若以每千克體重的產熱量進行比較，小動物每千克體重的產熱量要比大動物高得多。若以每平方米體表面積的產熱量進行比較，則不論體積的大小，各種動物每平方米體表面積每24h的產熱量很接近。實驗證明，能量代謝率的高低與體重不成比例關系，而與體表面積基本上成正比。

①把基礎狀態下的非蛋白呼吸商定為0.82、氧熱價為20.20KJ。

②測出1h內的耗氧量。

③測出體表面積。

④BMR＝20.20×耗氧量/體表面積。BMR的測定:(通常采用簡易法)

基礎代謝率隨性別、年齡的不同而有差異。男性的BMR高于女性，幼年的BMR高于成年，年齡越大BMR越低。

臨床上評價基礎代謝率時，常將實測值與正常的平均值比較，相差±15%以內，都屬于正常范圍。甲亢時BMR可比正常高25-80%，甲低時BMR可比正常低20-40%，所以BMR的測量是甲狀腺疾病的重要輔助手段。

發熱時，體溫每升高1℃，BMR將升高13%。第二節體溫及其調節

低等動物不具備維持體溫相對穩定的能力，故稱為變溫動物。高等動物和人，能夠在環境溫度變化的情況下，保持體溫的相對穩定，所以，高等動物又稱為恒溫動物。（一）體表溫度和體核溫度體表溫度(shelltemperature)：機體表層的溫度。體核溫度(coretemperature)：機體深部的溫度。體溫：指體核溫度的平均值。

一、體溫通常采用于測量體溫的部位：腋窩溫度<口腔溫度<直腸溫度36.0–37.436.7-37.736.9–37.9肛溫比較接近機體深部的溫度，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）。

體溫的相對恒定是機體新陳代謝和一切生命活動正常進行的必需條件。體溫過高、過低都會影響酶的活性，導致生理功能的障礙，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。體溫的意義：平均體溫：分析機體的體溫調節反應時需要考慮平均體溫的變化，即機體各部位溫度的平均值。

1.體溫的日節律

人的體溫在一晝夜中呈現周期性波動，稱為體溫的晝夜節律或日節律(circadianrhythm)。一般是清晨2～6h時最低，下午1～6h最高，波動幅度一般不超過1℃。（二）體溫的生理變動

2.性別的影響：女性高于男性0.3℃。女性基礎體溫隨月經周期而產生周期性變動。排卵日最低（約0.3～0.6℃）。排卵后體溫升高與孕激素的生熱效應有關。3.年齡的影響小兒體溫高且不穩定，老年人體溫低。4.運動的影響劇烈的肌肉活動使產熱量增加，體溫升高。5.其他：情緒、進食、環境溫度等。二、機體的產熱反應與散熱反應

人體正常體溫的維持，是在體溫調節機構的控制下，產熱和散熱過程達到動態平衡的結果。

(一)產熱過程

1.主要產熱器官安靜狀態，主要產熱器官是內臟（尤其肝臟，其次是腦）。活動狀態，主要產熱器官是骨骼肌。

2.產熱形式

⑴戰栗產熱：（shivering)是指在寒冷環境中骨骼肌不隨意的節律性收縮，其特點是屈肌和伸肌同時收縮，不做外功但產熱量很高，是正常產熱量的4～5倍。

⑵非戰栗產熱：又稱代謝性產熱，機體所有的組織器官都能進行代謝產熱，但以褐色脂肪組織的產熱量最大。腹股溝、腋窩、頸后、肩胛間，富含線粒體，產生熱量多。對新生兒尤為重要。⑵機體在寒冷環境幾周后↓甲狀腺↓T3、T4↑↓代謝率↑(增加20-30%)↓產熱量↑特點：產熱量緩慢增加，維持時間長。⑴寒冷刺激時↓交感N-腎上腺髓質↓NE、E↑↓產熱量↑特點：產熱量迅速增加,

維持時間短。3.產熱活動的調節

1.散熱部位：主：皮膚面積大與外界接觸血流豐富有汗腺次：呼吸、尿、糞（二）散熱反應

外界氣溫＜低于人體表層溫度：人體主要通過輻射、傳導和對流方式散熱。2.散熱方式：

外界溫度＝接近或＞高于皮膚溫度：機體主要依靠蒸發方式散熱。

機體散熱方式有以下幾種:

⑴輻射散熱指機體熱量以熱射線形式傳給溫度較低的周圍環境中的散熱方式。

輻射散熱量的多少取決于

在高溫環境中作業（如艦船、煉鋼人員）,因環境溫度高于皮膚溫度，機體不僅不能輻射散熱，反而會吸收周圍的熱量，故易發生中暑。

機體的有效輻射面積皮膚與環境的溫度差⑵傳導散熱

指體熱直接傳給與機體相接觸的低溫物體的散熱方式。傳導散熱量取決于

水的導熱性好，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熱性⑶對流散熱

體熱憑借空氣流動交換熱量的散熱方式。對流散熱是傳導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。電扇加快空氣對流速度，可增加散熱量。

氣溫風速

⑷蒸發散熱（分不感蒸發和可感蒸發）指體液的水分在皮膚和粘膜表面由液態轉化為氣態，同時帶走大量熱量的散熱方式。每1ｇ水蒸發可帶走熱量2.43KJ。

當氣溫≥體溫時，蒸發是唯一的散熱途徑。

①不感蒸發：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掉的散熱形式。不感蒸發是持續進行的。人體不感蒸發量約1000ml/日（皮膚約占600～800mL,呼吸道約占200～400mL）。

∴臨床上給病人補液時應考慮到由不感蒸發丟失的體液量。

②出汗：是指汗腺主動分泌汗液的過程，又稱可感蒸發。人在安靜狀態下，當環境溫度達到30℃時，便開始發汗；如果空氣濕度大、衣著又多時，氣溫達25℃便可發汗；機體活動時，由于產熱量↑，環境溫度低于20℃亦可發汗。

∵發汗散熱是通過汗液蒸發吸收體表熱量實現的，∴若將汗液擦掉則不能起到蒸發散熱的效果。

汗液：

水分：＞99％∵汗液流經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。

∴機體大量出汗可造成高滲性脫水，要補充大量的水份和適量的ＮaCl。固體：＜１％大部分為NaCl其余為KCl、尿素、乳酸等

3.散熱反應的調節

⑴皮膚血流量對散熱的影響：機體通過交感N調控著皮膚血管的口徑，以改變皮膚血流量，改變皮膚溫度，從而影響輻射、對流和傳導散熱量。

溫熱性發汗精神性發汗汗腺全身絕大部分汗腺分泌(手掌、足跖除外）手掌、足跖、前額和腋窩等部位汗腺神經支配交感神經的膽堿能節后纖維腎上腺素能神經纖維刺激溫熱刺激情緒激動或精神緊張意義加強散熱，對體溫調節有重要作用。與體溫調節無關，可能與濕潤手掌和足跖，增加摩擦力有關。

⑵出汗的調節：出汗是反射性調節?！咧浜瓜俚纳窠浝w維的不同，∴出汗分為：三、體溫調節自主性體溫調節：機體在下丘腦體溫調節中樞的控制下，通過增減皮膚血流量、發汗、寒戰等生理調節反應，經常維持產熱和散熱過程的動態平衡。體溫調節的基礎。行為性體溫調節：機體（包括變溫動物）在不同的環境中，通過改變行為和采取相應的姿勢，從而達到保溫或散熱。-

(一)溫度感受器

1.外周溫度感受器

⑴分布：全身皮膚、某些粘膜和腹腔內臟等處。

⑵類型：熱感受器和冷感受器。皮溫≈30℃時→冷感受器+→冷覺皮溫≈35℃時→熱感受器+→溫覺

⑶作用：溫度感受器傳入沖動到達中樞后，除產生溫覺之外，還能引起體溫調節反應。

2.中樞溫度感受器

⑴分類：熱敏神經元和冷敏神經元溫度↑→熱敏神經元沖動發放頻率↑溫度↓→冷敏神經元沖動發放頻率↑

⑵分布：下丘腦、腦干網狀結構和脊髓等處。在下丘腦視前區-下丘腦前部(PO/AH)分布較多的熱敏神經元和少量冷敏神經元。(二)體溫調節中樞

雖然從脊髓到大腦皮層的整個CNS中都存在調節體溫的中樞結構。但從恒溫動物腦的分段切除實驗證明，只要保留下丘腦及其以下神經結構的完整，動物仍具有維持體溫相對恒定的能力。說明:調節體溫的基本中樞位于下丘腦。除前述對視前區-下丘腦前部(PO/AH)加溫或冷卻的研究說明：PO/AH中的某些溫敏N元能感受局部腦溫的變化外；進一步研究還證明：PO/AH還能對中腦、延髓、脊髓、皮膚等處傳入的溫度信息發生反應，以及能直接對致熱物質、5-HT、NE等物質發生反應，說明：PO/AH具有體溫調節整合中樞的地位。(三)體溫調節的調定點學說

體溫自動調節的機制提出了“調定點”學說：即體溫調節類似恒溫器的調節；PO/AH中的溫敏N元可能起著“調定點”的作用；“調定點”所規定的溫度值決定著體溫的高低。

習題

一、名詞解釋

1.能量代謝和能量代謝率

2.食物的熱價和氧熱價

3.呼吸商和非蛋白呼吸商

4.食物的特殊動力效應

5.基礎代謝和基礎代謝率1.機體最主要的能源物質是（）。A.葡萄糖B.脂肪C.磷酸肌酸D.ATPE.蛋白質2.人體約70%的能量來（）。A.葡萄糖B.脂肪C.蛋白質D.ATPE.磷酸肌酸3.機體消耗的能量，除了肌肉收縮所做的機械外功外，最終都將轉化成（）。A.機械能B.電能C.化學能D.體溫E.熱能二、單選題4.某種食物氧化時消耗1升氧所產生的能量稱為（）A.食物的熱價B.氧熱價C.呼吸商D.非蛋白呼吸商E.能量代謝5.我國一般混合性膳食的呼吸商約為（）。A.0.70B.0.71C.0.82D.0.85E.1.006.食物的特殊動力效應最大的