人體及動物生理學

第七章能量代謝與體溫

Chapter7

Energyandtemperature精選課件第一節(jié)能量代謝能量代謝：指體內伴隨物質代謝過 程而發(fā)生的能量釋放、轉移、

貯存和利用的過程。

分解代謝：能量釋放的過程

合成代謝：吸收能量的過程

精選課件一、機體能量的來源與利用（一）能量的來源1、ATP的生成與作用：ATP是體內的直接供能物質精選課件一、機體能量的來源與利用（一）能量的來源1、ATP的生成與作用：ATP是體內的直接供能物質

ATP是體內能量轉化和利用的關鍵物質。既是體內能量的直接提供者，又是重要的儲能物質。磷酸肌酸（CP)含有高能磷酸鍵，是體內ATP的儲存庫，主要存在于肌肉和腦組織中。

CP和ATP間可進行能量轉給。精選課件2、三大營養(yǎng)物質的能量轉化（1）糖：主要的能源物質，提供50%~70%人體所需能量。

有氧氧化：氧充分，葡萄糖完全氧化釋放 能量（1molG=36或38molATP)

腦組織消耗能量的主要來源。無氧酵解：氧不足，葡萄糖釋放的能量少 (1molG=2molATP)

劇烈運動、成熟紅細胞靠此供能。一、機體能量的來源與利用精選課件（3）蛋白質：構成機體組織的建筑原料，在體內糖、脂肪耗竭時分解供能維持必需的生理功能活動,供能是其次要功能。（2）脂肪：貯存和供給能量。每克脂肪釋放的能量約為糖有氧氧化時的2倍。（1）糖：主要的能源物質。2、三大營養(yǎng)物質的能量轉化一、機體能量的來源與利用精選課件（二）能量的利用精選課件體重指數(shù)：以身高（m）的平方除體重（kg）所得之商，主要反映全身性超重和肥胖。（三）能量平衡指機體攝入的能量與消耗的能量之間的平衡。在我國，體重指數(shù)24為超重線，

28為肥胖界限。瘦素：leptin増食因子：orexin精選課件1、熱價（trermaleqivalent）

1克食物在體內完全氧化或在體外燃燒所釋放的能量。物理熱價——食物在體外燃燒時所釋放的熱量。生物熱價——食物在生物氧化時所釋放的熱量。

物理熱價（KJ/g）生物熱價（KJ/g）

糖

1717脂肪

39.839.8蛋白質

23.518二、能量代謝測定的幾個概念精選課件2、食物的氧熱價（thermalequivalentofoxygen）

某種營養(yǎng)物質氧化時，消耗一升氧所產生的熱量稱為該物質的氧熱價。3、呼吸商（respiratoryquotient，RQ）一定時間內機體的CO2

產量和耗氧量的比值。

RQ＝產生的CO2mol數(shù)/消耗的O2mol數(shù)＝產生的CO2ml數(shù)/消耗的O2ml數(shù)（相同溫度和氣壓條件下）

根據(jù)RQ的大小推測能量的主要來源糖:1.00脂肪:0.71蛋白質:0.80

混合食物:0.85糖尿病病人多少？精選課件二、能量代謝測定的幾個概念1、熱價（trermaleqivalent）2、食物的氧熱價（thermalequivalentofoxygen）3、呼吸商（respiratoryquotient，RQ）

一定時間內機體的CO2

產量和耗氧量的比值。4、非蛋白呼吸商（non-respiratoryquotient，NPRQ）：根據(jù)糖和脂肪按不同比例混合氧化時所產生的CO2量和消耗的O2量計算的呼吸商。精選課件二、能量代謝的測定方法1、直接測熱法：測定整個機體在單位時間內向外界環(huán)境散發(fā)的總熱量。因設備復雜，操作繁瑣，故極少應用。2、間接測熱法：定比定律＋能量守恒定律

C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+△H3、雙標記水法原理：根據(jù)能量守恒定律食物中的化學能＝熱能＋所作功能量代謝=熱能+外功精選課件直接測熱法：測定整個機體在單位時間內向外界環(huán)境散發(fā)的總熱量。因設備復雜，操作繁瑣，故極少應用。精選課件二、能量代謝的測定方法（二）間接測熱法：定比定律：同一化學反應無論中間過程和條件差異多大，釋放的能量是一定的。

是利用“定比定律”，測算出一定時間內氧化的糖、脂肪和蛋白質各有多少，再計算出它們所釋放出的熱量。

精選課件（三）臨床上應用的簡化測定法

通常將蛋白質的消耗量忽略不計，只測定單位時間內的耗O2量和CO2產量，計算呼吸商，按非蛋白呼吸商查表，得到對應氧熱價，即可計算總產熱量。二、能量代謝的測定方法另一更簡便方法是將非蛋白呼吸商定為0.82，氧熱價為20.20kJ，只需測定單位時間內的耗氧量，便可按下式計算機體的產熱量：產熱＝20.20×耗氧量（KJ）精選課件

氣體分析法耗O2量CO2產量

RQ(不考慮蛋白代謝）

NPRQ（查表）

氧熱價

×耗O2量

產熱量二、能量代謝的測簡略方法精選課件肺量計混合膳食

NPRQ=0.82耗氧量(6分鐘）氧熱價為20.20KJ×

產熱量簡略法精選課件精選課件精選課件三、影響能量代謝的主要因素1、肌肉活動

2、精神活動

3、食物的特殊動力作用

4、環(huán)境溫度

精選課件（一）肌肉活動

肌肉活動對能量代謝的影響最為顯著。機體任何輕微的活動都可提高代謝率。劇烈運動時其耗氧量可增加10～20倍。三、影響能量代謝的主要因素勞動強度：單位時間內機體的產熱量。精選課件精選課件（二）

精神活動

3.5ml/min/100g腦組織

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%。當精神活動處于緊張狀態(tài)時，產熱量可顯著增加。這可能是由于無意識的肌緊張以及某些內分泌激素（甲狀腺素等）釋放增加引起。三、影響能量代謝的主要因素精選課件（三）食物的特殊動力作用

從進食后一小時左右開始，延續(xù)到7～8小時左右，食物能使機體產生“額外”熱量的現(xiàn)象，稱為食物的特殊動力作用。蛋白質“額外”增加的熱量約30％左右，糖或脂肪則可“額外”增加4％～6％的熱量，混合性食物為10％。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。三、影響能量代謝的主要因素精選課件（四）環(huán)境溫度

安靜時20～30oC的環(huán)境中能量代謝最穩(wěn)定，低于20oC或高于30oC時都可使能量代謝增加。

20~30oC:

最穩(wěn)定

<20oC:

↑骨骼肌緊張性增強

<10oC:

↑↑寒顫

>30oC:

↑

新陳代謝加快三、影響能量代謝的主要因素精選課件

四、基礎代謝基礎代謝（basalmetabolism）：是指基礎狀態(tài)下的能量代謝。基礎代謝率（basalmetabolicrate，BMR）：是指在基礎狀態(tài)下，單位時間內的能量代謝。基礎狀態(tài)：指人體處在清醒而又非常安靜、不受肌肉活動、環(huán)境溫度、食物及精神緊張等因素的影響時的狀態(tài)。精選課件基礎狀態(tài)的條件如下：

①清晨空腹，即禁食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，盡力排除肌肉活動的影響。③清醒且情緒安閑，以排除精神緊張的影響。④室溫20-25℃，排除環(huán)境溫度的影響。精選課件（一）基礎代謝率正常值及生理變動范圍基礎代謝率(BMR);基礎狀態(tài)下單位時間、單位體表面積的產熱量。能量代謝與機體的體形和體重無定比例關系；如：體形較小的雞和體形龐大的非洲象之間，按每公斤體重產熱量相差甚遠。能量代謝與機體體表面積間有固定關系---表面積定律以機體體表面積衡量機體能量代謝，并進行不同體形和體重個體間能量代謝率比較時，則相差不多。（體表面積計算如下）精選課件m2=0.0061×身高(cm)+0.0128×體重（kg）-0.1529精選課件

簡略法測定和計算BMR呼吸商=0.82氧熱價=20.20kJ/L乘以耗氧量（6分鐘）乘以10（每小時）除以體表面積精選課件基礎代謝率平均值：我國人正常基礎代謝率平均值（KJ／m2·h）年齡1～1516～1718～1920～3031～4041～5051以上男性195.5193.4166.2157.8158.6154.0149.0女性172.5181.7154.0146.5146.9138.6138.6成年男人基礎代謝率（BMR）：159.22KJ／m2·h3771KJ／m2·d精選課件變動范圍：

一般變動范圍在±10%～±15%之內。男性的基礎代謝率高于女性，幼年的基礎代謝率高于成年，年齡越大基礎代謝率越低。甲亢時基礎代謝率可比正常高25-80%，甲低時基礎代謝率可比正常低20-40%，所以：基礎代謝率的測量是甲狀腺疾病的重要輔助手段。精選課件精選課件

正常的體溫是人體進行新陳代謝和生命活動的必要條件。體溫酶活性細胞代謝低于34意識喪失低于25心跳、呼吸停止體溫酶變性細胞損害高于41神經系統(tǒng)功能障礙高于43生命危險

第二節(jié)體溫及其調節(jié)精選課件

第二節(jié)體溫及其調節(jié)

（一）表層（體表）體溫和深部（體核）體溫人體外周組織（皮膚、皮下組織和肌肉等）的溫度稱為表層溫度（shelltemperature）。機體深部（心、肺、腦和腹腔內臟等）的溫度稱為深部溫度（coretemperature）。一、體溫精選課件

腋溫36.0-37.4℃最穩(wěn)定

口腔溫36.7-37.7℃喘氣、飲水影響

直腸溫36.9-37.9℃出汗、測量姿勢

鼓膜、食道—反映腦組織和機體深部溫度可信度：直腸溫＞口腔溫＞腋窩溫

臨床常用口溫和腋溫。測定腋溫時要注意無汗、夾緊體溫計和測量時間（約需10min）。體溫（bodytemperature）:

指機體深部的平均溫度。精選課件

1、晝夜周期：清晨2－5時體溫最低，午后2－5時最高，周期幅度一般不超過1℃

，體溫的這種周期性波動稱為晝夜節(jié)律或日節(jié)律（circadianrhythm)。與地球的自轉周期相吻合。生物節(jié)律：下丘腦視交叉上核

（二）體溫的正常變動精選課件2、性別：女性基礎體溫比男性體溫高0.3℃

。女性體溫還隨月經周期而變動。月經期至排卵這段時間體溫較低，排卵日體溫最低，排卵后體溫回升至月經前水平。孕激素及其代謝產物可能是引起體溫波動的主要因素。（二）體溫的正常變動精選課件精選課件

3、年齡：

兒童體溫較高，老年人體溫較低。新生兒（特別是早產兒）因體溫調節(jié)機制發(fā)育不完善，調節(jié)能力差，體溫易受環(huán)境溫度影響。

新生兒體溫＞成年人＞老年人（二）體溫的正常變動精選課件

4、肌肉活動：肌肉劇烈活動時，體溫可升1～2oC，此外，情緒激動、精神緊張、環(huán)境溫度變化以及進食等均可影響體溫。 全身麻醉時，會因抑制體溫調節(jié)中樞和擴張血管的作用及骨骼肌松弛，使體溫降低。（二）體溫的正常變動精選課件（三）表層溫度皮膚溫度：環(huán)境溫度23℃時測定：足部27℃，手30℃，軀干32℃，額部33--34℃。四肢末梢皮膚溫度最低，軀干、頭部皮膚溫度偏高。皮膚溫度與局部血流量有密切關系精選課件二、體熱平衡（機體產熱與散熱）圖8-2體熱平衡模式熱輸出輻射傳導對流蒸發(fā)熱來源代謝環(huán)境精選課件二、體熱平衡（機體產熱與散熱）精選課件精選課件（一）

產熱過程1、主要的產熱器官以及影響產熱的因素：

安靜狀態(tài)：主要產熱器官—肝臟

運動或勞動:

主要產熱器官—肌肉影響產熱的主要因素:基礎代謝率，肌肉的收縮活動，內分泌激素等。二、體熱平衡（機體產熱與散熱）精選課件二、體熱平衡（機體產熱與散熱）1、主要的產熱器官以及影響產熱的因素：精選課件2、機體的產熱形式寒戰(zhàn)產熱：骨骼肌不隨意的節(jié)律性收縮。屈肌和伸肌同時收縮，不做 功，10-20次/分,但產熱量很高。常有戰(zhàn)栗前肌緊張。非寒戰(zhàn)產熱（代謝產熱）：以褐色脂肪組織（含豐富的線粒體，分布于腹股溝、腋窩等處）的產熱量最大。 對新生兒意義尤大。二、體熱平衡（機體產熱與散熱）精選課件二、體熱平衡（機體產熱與散熱）精選課件

3、產熱活動的調節(jié)

①體液調節(jié)：甲狀腺素，作用緩慢，持續(xù)時間長。機體暴露于寒冷環(huán)境中數(shù)周，甲狀腺活動增強。

腎上腺素和去甲腎上腺素、生長激素，作用快，持續(xù)短。

②神經調節(jié)：寒冷刺激興奮機體交感神經系統(tǒng)，導致腎上腺素和去甲腎上腺素釋放增多，產熱增加；寒冷刺激興奮下丘腦TRHTSH

3、產熱活動的調節(jié)

①體液調節(jié)：甲狀腺素，作用緩慢，持續(xù)時間長。機體暴露于寒冷環(huán)境中數(shù)周，甲狀腺活動增強。

腎上腺素和去甲腎上腺素、生長激素，作用快，持續(xù)短。

②神經調節(jié)：寒冷刺激興奮機體交感神經系統(tǒng)，導致腎上腺素和去甲腎上腺素釋放增多，產熱增加；寒冷刺激興奮下丘腦TRHTSH

精選課件

1、散熱部位：主：皮膚面積大與外界接觸血流豐富有汗腺次：呼出氣、尿、糞（二）散熱過程

皮膚散熱方式對流(15%)蒸發(fā)(22%)傳導(3%)輻射(60%)精選課件⑴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

機體的有效輻射面積皮膚與環(huán)境的溫度差2、機體的散熱方式：（二）散熱過程精選課件

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。散熱量與物體的導熱性有關。物理降溫水的導熱性好，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。2、機體的散熱方式：精選課件⑶對流散熱：指體熱憑借空氣流動交換熱量的散熱方式。對流散熱是傳導散熱的一種特殊形式，受風速影響。精選課件輻射、傳導和對流散熱

方式原理

影響因素

應用

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輻射熱射線膚氣溫差、效面積空調

傳導直接傳遞膚物溫差、導熱度冰袋降溫

對流直接傳遞膚氣溫差、風速電扇降溫

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━精選課件

1）不感蒸發(fā)（insensibleperspiration、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而被汽化的散熱形式。不感蒸發(fā)是持續(xù)進行的。人體不感蒸發(fā)量約1000ml/日。∴臨床上給病人補液時應考慮到由不感蒸發(fā)丟失的體液量。（4）當氣溫≥體溫時，蒸發(fā)是唯一的散熱途徑2、機體的散熱方式：精選課件2）發(fā)汗（sweating）：（可感蒸發(fā)）指通過汗腺的主動分泌，汗液在皮膚表面形成明顯的汗滴而蒸發(fā)。人在安靜狀態(tài)下，當環(huán)境溫度達到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25℃便可發(fā)汗；機體活動時，由于產熱量↑，雖然環(huán)境溫度低于20℃亦可發(fā)汗。炎熱的氣候，短時間內發(fā)汗量可達1.5L/h。

（4）當氣溫≥體溫時，蒸發(fā)是唯一的散熱途徑2、機體的散熱方式：精選課件

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、乳酸等無葡萄糖和蛋白質精選課件

溫熱性發(fā)汗：在溫熱環(huán)境下引起全身各部位的小汗腺分泌汗液。生理意義——散熱發(fā)汗的多少受環(huán)境溫度，勞動強度、空氣濕度、風速和汗腺數(shù)目及功能狀態(tài)的影響。

精神緊張或情緒激動而引起的發(fā)汗，主要見于掌心、腳底和腋窩，其散熱作用不大。精神性發(fā)汗：精選課件發(fā)汗的調節(jié)溫熱性發(fā)汗精神性發(fā)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(jié)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(jié)有重要作用與體溫調節(jié)無關，可能與濕潤手掌和足跖，增加摩擦力有關精選課件3、循環(huán)系統(tǒng)的調節(jié)反應

熱環(huán)境下：交感神經緊張度↓→小動脈舒張→A-V吻合支開放→皮膚血流量↑→散熱↑

冷環(huán)境下：相反變化

寒冷環(huán)境炎熱環(huán)境

體熱模式精選課件三、體溫調節(jié)

自主性體溫調節(jié)行為性體溫調節(jié)維持產熱和散熱的平衡精選課件

在下丘腦體溫調節(jié)中樞的控制下，通過增減皮膚血流量、發(fā)汗、寒戰(zhàn)等生理反應，經常維持產熱和散熱過程的動態(tài)平衡。體溫調節(jié)的基礎。行為性體溫調節(jié)：機體（包括變溫動物）在不同的溫度環(huán)境的姿勢和行為。體溫調節(jié)的補充，并使人具有預見性。

三、體溫調節(jié)：維持產熱和散熱的平衡自主性體溫調節(jié)：行為性體溫調節(jié)：精選課件(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：溫覺感受器和冷覺感受器。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(jié)反應。

三、體溫調節(jié)精選課件

2、中樞溫度感受器存在部位：主要在下丘腦的PO/AH區(qū)。也存于在脊髓、延髓、腦干網狀結構之中。

PO/AH區(qū)的溫度敏感神經元接受皮膚和其他部位的溫度敏感神經元的溫度信息，溫度敏感神經元也感受所在部位的溫度信息。溫度敏感神經元的活動也受致熱原、單胺類物質以及各種多肽的影響。

三、體溫調節(jié)精選課件⑴分類：

熱敏神經元和冷敏神經元血溫↑→熱敏神經元沖動發(fā)放頻率↑血溫↓→冷敏神經元沖動發(fā)放頻率↑⑵分布：下丘腦、腦干網狀結構和脊髓等處局部腦溫變動0.1℃加溫PO/AH→PO/AH的熱敏N元+→散熱反應↑產熱反應↓冷卻PO/AH→PO/AH的冷敏N元+