能量代谢与体温调节(1)

间接测热法的计算方法举例
❖ 例如：受试者24小时的耗氧量为400L，CO2产量为340L。另经测定尿
氮排出量为12g。（蛋白质生物热价18kJ/g ，耗氧量0.95L/g，CO2产量0.76L/g）
❖ 计算步骤如下：（1）蛋白质氧化量=12×6.25=75g
产热量=18×75=1350kJ 耗氧量=0.95×75=71.25L
2、调节过程
体温调节过程
调定点
PO\AH
体温调节 中枢
产热(肝脏、骨骼肌) 散热(皮肤血管汗腺)
深部温度
外周中枢感受器
发热：调定点上移，体温才升高到发热水 平；产热↑
中暑：体温升高是由于体温调节功能失调
ATP
ADP+Pi+33.47kJ
ATP是体内重要的储能物质、直接供能物质
高能磷酸键：ATP 磷酸肌酸（CP）
（二）几种主要营养物质的能量转化
1、糖（carbohydrate）
以葡萄糖为中心的有氧代谢和无氧酵解
G →G-6-P →丙酮酸 →乙酰CoA
三羧酸循环 H2O + CO2 + 能量 ( E )
RQ＝CO2产生量/耗O2量
三种营养物质氧化的几种数据
───────────────────────────
物质 耗(LO/g2)量(L产/gC)O2量(KJ物/g理) 热(价KJ/生g)物热(K价J/L氧) (热R 价Q) 呼吸商
───────────────────────────
糖 0.83 0.83 17.15 17.15 20.66 1.00 脂 肪 2.03 1.43 39.75 39.75 19.58 0.71 蛋白质 0.95 0.76 23.43 17.99 18.93 0.80
1g某种食物氧化(或在体外燃烧)时所释放的能量
物理热价 生物热价
2、食物的氧热价（thermal eruivalent of oxygen） 某种食物氧化时消耗1L氧气所产生的能量。
反映耗O2量与热量间的关系
3、呼吸商（respiratory quotient,RQ ）
一定时间内机体呼出的CO2量与吸入O2量的比值。
在寒冷环境骨骼肌不随意的节律性收缩 特点：屈肌和伸肌同时收缩，
不做外功但产热量很高。 战栗前肌紧张 ⑵非战栗产热(non-shivering thermogenesis) 又称代谢产热 褐色脂肪组织(BFR)的产热量最大
3、产热活动的调节 （1）体液调节：
甲状腺素 Adr 、NE 、GH （2）神经调节：
①不感蒸发(insensible perspiration)
低温环境中皮肤、呼吸道的水分渗出而蒸发。 不显汗
②发汗（sweating）又称可感蒸发
汗腺主动分泌汗液的过程。
3、汗液：
水分：＞99％ 固体：＜１％ ＮaCl
分泌等渗 经汗腺管 NaCl 被重吸收 汗液为低渗 大量出汗高渗性脱水
4、散热的调节：
2、脂肪（fat） 贮存和供给能量 脂肪 酶 甘油+脂肪酸
3、蛋白质（protein） 氨基酸---重新合成蛋白质
糖(70%)
脂(30%) H2O + CO2 + 能量 ( E )
维持体温
50%为热能
50%储存于ATP
N冲动、腺体分泌…等
肌肉收缩
外功
二、能量代谢的测定
(一)有关概念 1、食物的热价（thermal equivalent of food）
───────────────────────────
4、非蛋白呼吸商(NPRQ):
指一定时间内机体氧化非蛋白食物时的CO2产生 量与耗O2量的比值。
NPR整Q＝体─产─生─C─O──2总──量─－─分──解─蛋──白─产─生CO2量 整体耗O2总量－分解蛋白耗O2量
(二)能量代谢的测量原理和方法 1、直接测量法
CO2产量=0.76×75=57L
（2）非蛋白呼吸商
非蛋白代谢耗氧量=400-71.25=328.75L
非蛋白代谢CO2产量=340-57=283L 非蛋白呼吸商=283/328.75=0.86
(3)根据非蛋白呼吸商的氧热价计算非蛋白代谢的热量
查表,非蛋白呼吸商为0.86时,氧热价为20.41。
非蛋白代谢产热量=328.75×20.41=6709.8kj 。
1、定义：进食后一段时间，食物刺激机体产生额
外能量消耗的作用 2、机制：
（四）环境温度
20～30℃稳定，肌肉松 ≤20℃ 代谢率增加； ≥30℃ 代谢率增加
等热范围：在一定温度范围内，机体的代谢强度和产
热量维持在生理最低水平，而体温仍能维持恒定，这 一温度范围称为代谢稳定区或等热范围。
四、基础代谢（basal metabolism）
────────── 躺卧 2.73
肌肉活动强度的指标
(二) 精神因素
开会 擦窗子 洗衣
3.40 8.30 9.89
扫地 11.37
打排球 17.05
打篮球 24.22
踢足球 24.98
持重机枪跃进 42.39
──────────
(三)食物的特殊动力效应 （specific dynamic effect）
BMR的测定:(通常采用简易法)
按下面公式计算出BMR： BMR＝20.195×耗氧量/体表面积
2、BMR正常值 （KJ/m2.h）
＝±10％～±15％ ＞±20％→可能是病理
五、静止能量代谢
❖ 在舍饲或实验条件下，清晨早饲前动物在安 静状态下的能量代谢水平。
❖ 静止能量代谢与基础代谢的区别： 包含一定量的食物特殊动力作用； 包含一些使役的能量； 可能含有一定调节体温的能量。
(一)基础代谢：基础状态下的能量代谢
基础状态： 清晨，清醒、静卧，未作肌肉活动； 前夜睡眠良好，测定时无精神紧张； 测定前至少禁食12小时； 室温20-25℃ 体温正常
(二)基础代谢率(basal metabolic rate,BMR）
1、定义：基础状态下单位时间内的能量代谢。 以单位体表面积来衡量BMR
机体能量代谢率 与体重相关性不明显 而与体表面积基本上成正比
人体表面积推算: ①公式计算：＝
0.0061× 身 高 （ cm) ＋ 0.0128× 体 重 (kg) － 0.1529
②体表面积测算图测 出。
第二节 体 温
一、体温（body temperature） (一)表层体温和深部体温 1、表层体温：
⑴皮肤循环的调节：
交感N
皮肤血管的口径
其血流量
⑵发汗的调节： 交感胆碱能N f(主要)
汗腺 肾上腺素N f
中枢：下丘脑
三、体温调节
自主性体温调节 行为性体温调节 (一)温度感受器
热感受器 外周温度感受器 冷感受器 中枢温度感受器
1、外周温度感受器
感觉神经末梢
分布：皮肤、粘膜和内脏
2.中枢温度感受器
（4）计算24小时产热量
24小时产热量=1350+6709.8=8059.8kJ
ห้องสมุดไป่ตู้
❖ 计算的最后数值8059.8kJ就是该受试者24小时内的能量代谢率
三、影响能量代谢的因素 表7-3 机体不同状态时 的能量代谢率
(一)肌肉活动
────────── 状态 产热量
最显著的影响因素
(KJ/m2.min)
能量代谢率作为评估
寒冷→交感-肾上腺髓质系统+ →NE、E ↑ 下丘脑→促甲状腺激素释放激素
→产热量↑
(二)散热
1、散热部位：皮肤 2、散热方式： （1）辐射（thermal radiation）
以发射红外线的形式将体热传给外界的散热形式 散热量取决于
皮肤与环境的温度差 有效辐射面积
⑵传导（thermal conduction）
体热直接传给与机体接触的低温物体的散热方式。 传导散热量取决于
与皮肤接触物体的温差 与皮肤接触面积的大小 与皮肤接触物体的导热性 临床:冷水袋、冰帽为高热患者降温。
⑶对流（thermal convection）
通过气体进行热量交换的散热方式
⑷蒸发（evaporation）
通过体表水分蒸发而散失体热的一种形式。 当气温≥体温时，蒸发是唯一的散热途径
⑴分类：热敏神经元、冷敏神经元
血温↑→热敏神经元冲动发放频率↑ 血温↓→冷敏神经元冲动发放频率↑
⑵分布：
冷敏N元：脑干网状结构和下丘脑的弓状核 热敏N元：视前区-下丘脑前部（PO/AH）
(二)体温调节中枢
调节体温的基本中枢位于下丘脑 PO/AH在体温调节整合中枢中的重要地位
(三)体温调定点学说
1、调定点（set point） 指恒温动物体温的规定阈值，存在于视前 区-下丘脑前部。 人体温调定点正常值37℃
测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的 总热量。
2、间接测热法
（1）定比定律：
反应物的量与产物之间是一定的比例关系
C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O+ △ H
❖ 利用这种定比关系，查出一定时间内整个人体中氧 化分解的糖、脂肪、蛋白质各有多少，然后据此计 算出该段时间内整个机体所释放出来的热量。
❖ 因此，必须解决两个问题： 一是每种营养物质氧化分解时产生的能量有
多少（即食物的热价）； 二要分清三种营养物质各氧化了多少。
(2)计算步骤
①测定CO2产生量、耗O2量和尿氮量； 1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g
尿氮量→蛋白质的量→蛋白质耗O2量、 CO2产生量和产热量→NPRQ→查表得氧 热价→非蛋白代谢的产热量 ②能量代谢计算： 非蛋白食物的产热量+蛋白食物的产热量
2、深部体温：相对稳定 3、体温：身体深部的平均温度。
正常值：直肠—36.9～37.9℃
口腔—36.7～37.7 ℃ 腋窝—36.0～37.4 ℃
（二）体温的正常变动 1、昼夜周期性变化 2、性别影响 3、年龄影响 4、其他因素
二、机体的产热与散热 (一)产热过程
1.主要产热器官
肝脏、骨骼肌
2、产热形式 ⑴战栗产热（shivering thermogenesis）
新陈代谢
物质代谢
能量代谢
合成和分解代谢
伴随物质代谢出现的 能量释放、贮存、转移和 利用的过程
第一节 能量代谢
能量代谢(energy metabolism)物质代谢过程
伴随的能量贮存、释放、转移和利用
一、食物的能量转化 (一)ATP是体内能量转化和利用的关键物质
三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）