第七章 能量代谢
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生理学第七章 能量代谢和体温
(二)能量的去路 1.转移: 热能(50%以上) 三磷酸腺苷（ATP）：是体内重要的储能物 质，又是机体能量的直接提供者。 磷酸肌酸（CP）：是ATP的贮存库。 2.利用： 肌肉收缩、腺体分泌、合成代谢和神经传导等
转变
热能、机械功
二、能量代谢的测定 （一）测定原理： 机体的能量代谢也遵循“能量守恒定律”： 即在安静不作外功时，机体物质代谢过程中所 释放的能量全部转化为热能。 因此，测定机体在单位时间内发散的总热 量，就可测算出整个机体在单位时间内能量代 谢的量，即能量代谢率。 （二）测定方法： 直接测热法、间接测热法、简便测算法
（2）皮肤血流量改变： 机体可通过交感神经系统调节皮肤血管的 口径，改变皮肤血流量，以改变皮肤温度来控 制散热。在炎热环境中，交感神经紧张性降低， 皮肤血管舒张，动-静脉吻合支开放，皮肤血 流量增加，皮肤温度升高，散热作用增强；反 之，散热作用减弱。 环境温度↑↓→交感神经紧张性↓↑→血 管舒张（收缩）→动-静脉吻合支开放（关闭） →血流↑↓→散热↑↓
四、基础代谢和基础代谢率 (一)基础代谢的概念：机体在基础状态下的能 量代谢称为基础代谢。 基础状态：所谓基础状态是指清醒、安静、静 卧半小时、空腹12小时以上、室温保持在20～ 25℃时人体的状态。 （二）基础代谢率 (BMR) ：单位时间内的基础 代谢。 • 实测值与正常平均值相差的百分比:
基础代谢率的表示方法：kJ/m2· h 体表面积的计算方法: 公式： 体表面积（m2）=0.0061× 身高(cm)+0.0128×体重 (cm)－0.1529 体表面积测算图:
3.年龄： 新生儿体温＞成年人＞老年人。 体温随着年龄的增长有逐渐降低的趋势 （与代谢率降低逐渐有关），大约每增长10岁， 体温约降低0.05℃。14～16岁的青年人体温与 成年人相近。 新生儿（特别是早产儿）由于体温调节机 构尚未发育完善、老年人由于基础代谢率低， 易受环境温度的影响。
《生理学》第七章能量代谢与体温
人体活动的主要能源物质。
糖是机体主要的供能物质。一般情况下，机体所需能量的50%～70%
糖
是由糖提供的。糖的消化产物葡萄糖被吸收入血后，可直接供细胞利用，
也可以肝糖原或肌糖原形式贮存于肝和肌肉中。肝糖原的主要作用是维持
血糖水平的稳定；肌糖原是骨骼肌活动时随时可以动用的能量储备。
1
脂肪 2
第一节 能量代谢
第一节 能量代谢
二、能量代谢的测定
第 10 页
（二）与能量代谢有关的几个概念
1．食物的热价 1 g食物氧化分解时所释放的热量，称为食物的热价。食物热价的单位为焦耳（J）或卡（cal）（1
cal＝4.187 J）。食物的热价分为物理热价和生物热价，前者指食物在体外完全燃烧时释放出的热量； 后者指食物在体内氧化时释放出的热量。糖和脂肪在体内、外氧化产物完全相同，故物理热价和生物热 价相等。蛋白质由于在体内不能被彻底氧化分解，有一部分以尿素的形式排出体外，故蛋白质的生物热 价小于物理热价（表7-1）。
第 14 页
（一）肌肉活动
肌肉活动对能量代谢的影响最显著。因为全身骨骼肌的重量约占体重的40%，所 以骨骼肌任何轻微的活动都可提高代谢率。机体在剧烈运动或强体力劳动时，产热量 比安静时增加10～20倍。
第一节 能量代谢
图7-1 能量的释放、转移、贮存和利用
二、能量代谢的测定
（一）测定原理 机体的能量代谢遵循能量守恒定律，即在能量转
化过程中，机体所利用的蕴藏于食物中的化学能与 最终转化成的热能和所做的外功，按能量来折算是 完全相等的。因此，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， 都可测算出整个机体的能量代谢率（单位时间内所 消耗的能量）。
体内脂肪的贮存量很大，可占体重的20%左右。脂肪是体内贮存 能量和供给能量的重要物质。脂肪被分解为甘油和脂肪酸后，在细胞 内氧化释放能量。每克脂肪在体内氧化所释放的能量约为同等重量的 糖氧化所释放能量的2倍左右。
糖是机体主要的供能物质。一般情况下，机体所需能量的50%～70%
糖
是由糖提供的。糖的消化产物葡萄糖被吸收入血后，可直接供细胞利用，
也可以肝糖原或肌糖原形式贮存于肝和肌肉中。肝糖原的主要作用是维持
血糖水平的稳定；肌糖原是骨骼肌活动时随时可以动用的能量储备。
1
脂肪 2
第一节 能量代谢
第一节 能量代谢
二、能量代谢的测定
第 10 页
（二）与能量代谢有关的几个概念
1．食物的热价 1 g食物氧化分解时所释放的热量，称为食物的热价。食物热价的单位为焦耳（J）或卡（cal）（1
cal＝4.187 J）。食物的热价分为物理热价和生物热价，前者指食物在体外完全燃烧时释放出的热量； 后者指食物在体内氧化时释放出的热量。糖和脂肪在体内、外氧化产物完全相同，故物理热价和生物热 价相等。蛋白质由于在体内不能被彻底氧化分解，有一部分以尿素的形式排出体外，故蛋白质的生物热 价小于物理热价（表7-1）。
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（一）肌肉活动
肌肉活动对能量代谢的影响最显著。因为全身骨骼肌的重量约占体重的40%，所 以骨骼肌任何轻微的活动都可提高代谢率。机体在剧烈运动或强体力劳动时，产热量 比安静时增加10～20倍。
第一节 能量代谢
图7-1 能量的释放、转移、贮存和利用
二、能量代谢的测定
（一）测定原理 机体的能量代谢遵循能量守恒定律，即在能量转
化过程中，机体所利用的蕴藏于食物中的化学能与 最终转化成的热能和所做的外功，按能量来折算是 完全相等的。因此，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， 都可测算出整个机体的能量代谢率（单位时间内所 消耗的能量）。
体内脂肪的贮存量很大，可占体重的20%左右。脂肪是体内贮存 能量和供给能量的重要物质。脂肪被分解为甘油和脂肪酸后，在细胞 内氧化释放能量。每克脂肪在体内氧化所释放的能量约为同等重量的 糖氧化所释放能量的2倍左右。
第七章 能量代谢和体温生理
(二) 间接测热法 (Indirect calorimetry) 定比定律＋能量守恒定律
C6H6O6+ 6O2
6CO2+ 6H2O + E
与能量代谢测定有关的几个概念：
1、食物的热价Thermal equivalent of food
定义：
分物理热价和生物热价
糖、脂肪：物理热价 = 生物热价 1克蛋白质的物理热价约23.43KJ 生物热价约 为18KJ，说明蛋白质在体内是不能被完全氧化的
（三）动物对炎热的生理反应
1. 行为反应 2. 调整血液循环 3. 蒸发散热 皮肤和表层血管舒张
（1）出汗
（2）呼吸次数增加和热喘呼吸，并伴以唾液分泌 增加，使呼吸道蒸发散热大为增加。
（四）动物对寒冷的生理反应
1. 行为反应
2. 增加绝热性能
短期暴露于寒冷中，竖毛肌收缩，被毛竖 立；长期生活于寒冷环境中，则被毛增生，皮 下脂肪蓄积，以增大身体的绝热效应，减少体 热散失。
4、产热活动的调节：
（1）体液调节： ① 甲状腺激素（T3、T4）：产热作用缓慢而持久。 动物长时间处在寒冷环境中，甲状腺激素分泌增加， 以适应低温环境。 ② 肾上腺素(E)和去甲肾上腺素(NE)：产热作用迅速 而短暂。 当动物突然进入冷环境时，E和NE 分泌增加，主 要是使动物应付环境温度的急剧变化，保持体温恒定。 （2）神经调节： 寒冷刺激—交感神经系统—肾上腺髓质—NE、E释 放增加。 寒冷—中枢神经系统—下丘脑—TRH释放—TSH释放
选择：1 狗的散热是以（ ）为主
A 蒸发 B 传导、对流、辐射 C 传导 D 对流
2 当环境温度高于皮肤温度时，（ ）成为唯一的 散热方式。 A 传导 B 对流 C 辐射 D 蒸发
C6H6O6+ 6O2
6CO2+ 6H2O + E
与能量代谢测定有关的几个概念：
1、食物的热价Thermal equivalent of food
定义：
分物理热价和生物热价
糖、脂肪：物理热价 = 生物热价 1克蛋白质的物理热价约23.43KJ 生物热价约 为18KJ，说明蛋白质在体内是不能被完全氧化的
（三）动物对炎热的生理反应
1. 行为反应 2. 调整血液循环 3. 蒸发散热 皮肤和表层血管舒张
（1）出汗
（2）呼吸次数增加和热喘呼吸，并伴以唾液分泌 增加，使呼吸道蒸发散热大为增加。
（四）动物对寒冷的生理反应
1. 行为反应
2. 增加绝热性能
短期暴露于寒冷中，竖毛肌收缩，被毛竖 立；长期生活于寒冷环境中，则被毛增生，皮 下脂肪蓄积，以增大身体的绝热效应，减少体 热散失。
4、产热活动的调节：
（1）体液调节： ① 甲状腺激素（T3、T4）：产热作用缓慢而持久。 动物长时间处在寒冷环境中，甲状腺激素分泌增加， 以适应低温环境。 ② 肾上腺素(E)和去甲肾上腺素(NE)：产热作用迅速 而短暂。 当动物突然进入冷环境时，E和NE 分泌增加，主 要是使动物应付环境温度的急剧变化，保持体温恒定。 （2）神经调节： 寒冷刺激—交感神经系统—肾上腺髓质—NE、E释 放增加。 寒冷—中枢神经系统—下丘脑—TRH释放—TSH释放
选择：1 狗的散热是以（ ）为主
A 蒸发 B 传导、对流、辐射 C 传导 D 对流
2 当环境温度高于皮肤温度时，（ ）成为唯一的 散热方式。 A 传导 B 对流 C 辐射 D 蒸发
生理学 第7章能量代谢与
19:46
二、产热与散热
恒温动物之所以能维持相对稳定的体温，是因为
在体温调节机构的控制下，产热和散热两个生理过程
能取得动态平衡的结果。 (一)产热过程 1.主要的产热器官 人体主要的产热器官是内脏和骨骼肌。 安静—内脏(尤其是肝脏 ) 运动—骨骼肌
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(二)散热过程 主要散热部位：皮肤（85%）呼吸道（15%）
1）BMR与我国人正常的BMR平均值比较：
相差在10-15%之间，不属病态； 相差之数超过20%时，才可能是病理变化。 体温每升高1℃，BMR将升高13％左右。 2）BMR的测量是临床诊断甲状腺疾病的重要辅助方法。 甲状腺功能低下时，BMR可比正常值低20-40%； 甲状腺功能亢进时BMR可比正常值高出25-80%。
19:46
三、基础代谢
1、 基础代谢：基础状态下的能量代谢。 2、 基础状态：清晨、清醒、静卧，未作肌肉活动； 测定前至少禁食12小时； 室温保持在20～25℃； 体温正常、精神安定。 3、 基础代谢率(BMR)：，单位时间内的基础代谢。 BMR比一般安静时的代谢率要低些，但并不是最低的， 因为熟睡时的代谢率更低(比安静时低8％～10％，但做 梦时可增高)。
19:46
(2)发汗： 发汗：发汗是汗腺主动分泌汗液的过程。发汗时有明显的 汗液形成而被蒸发，因此又称为可感蒸发。 安静状态下，环境温度达30℃左右时便开始发汗。
空气湿度高，衣着较多时，25℃便可引起发汗。
劳动或运动时，气温虽在20℃以下，也可出现发汗，而 且发汗量往往较多。 汗液的成分：水分：99％， 固体成分（ NaCl、 KCl、尿素）：<1％
2人在精神处于紧张状态烦躁恐惧情绪激动等时由于会导致无意识的肌肉紧张性增强交感神经兴奋及促进代谢的内分泌激素释放增多等原因产热量可显著增加
生理学基础讲义 第七章 能量代谢
95
汗液分泌是主动的
支配汗腺的是交感胆碱能纤维
A 型题
在环境温度低于 30℃，机体处于安静状态下的主要散热方式是
A.辐射散热
B. 传导散热
C. 对流散热
D. 不感蒸发
E. 可感蒸发
X 型题
对汗液的叙述，正确的是
A. 汗液中不含蛋白质
B. 刚刚分泌的汗液渗透压高于血浆
C. 汗液中的 Na＋浓度受醛固酮调节 D. 由汗腺细胞被动分泌
面积成正比。因此，能量代谢率常以单位时间（每天或每小时）单位体表面积的产热量作为计量单位，
用 kJ/ (m2·d) 或 kJ/(m2·h) 来表示
甲状腺功能障碍时 BMR 可发生明显的变化。甲减、肾上腺皮质功能低下、垂体性肥胖、肾病综合征、
病理性饥饿等可出现 BMR 降低；
甲亢、糖尿病、红细胞增多症、白血病以及伴有呼吸困难的心脏疾病等 BMR 可升高。
3.精神活动
精神紧张状态时，如烦恼、恐惧或情绪激动时，能量代谢率可增高 10% 以上。
4.食物的特殊动力效应
进食能刺激机体额外消耗能量的作用，称为食物的特殊动力效应。在三种主要营养物质中，进食蛋
白质产生的特殊动力效应最为显著。
（四）基础代谢及其测定
基础代谢率(BMR)是指机体在基础状态下单位时间内的能量消耗量。所谓基础状态，是指人体保持清
94
（二）机体的产热反应与散热反应 1.产热反应 （1）主要产热器官：机体在安静时主要由内脏产热，其中肝脏产热量最高；在运动时，骨骼肌则成 为主要的产热器官。此外，褐色脂肪组织在寒冷环境下发挥重要的产热作用，特别是在新生儿尤为重要。 （2）产热的形式 ①战栗产热：战栗是指骨骼肌屈肌和伸肌同时发生不随意的节律性收缩，此时肌肉收缩活动不做外 功，能最全部转化为热量。 ②非战栗产热：又称代谢性产热，非战栗产热作用最强的组织是褐色脂肪组织，其细胞内含有解耦 联蛋白。褐色脂肪在成年人体内含量很少，在新生儿体内则较多。新生儿不能发生战栗，故寒冷条件下 主要依赖代谢性产热维持体温。 （3）产热活动的调节 ①神经调节：寒冷刺激兴奋下丘脑战栗中枢，引起战栗；还能通过下丘脑‐腺垂体‐甲状腺轴，引起甲 状腺激素分泌；也可通过交感神经系统兴奋，促进肾上腺素和去甲肾上腺素释放。这些现象属于神经‐体 液调节。 ②体液调节：甲状腺激素是调节非战栗产热活动最重要的体液因素。此外，肾上腺素、去甲肾上腺 素和生长激素等也能促进代谢性产热。 2.散热反应 （1）散热的部位：人体的主要散热部位是皮肤。 （2）散热的方式 ①辐射散热②传导散热③对流散热 此三种方式在皮肤温度高于环境温度时可以发挥散热作用，以辐射散热最主要，且散热多少主要取 决于皮肤与周围环境之间的温差，温差越大，散热量就越多。 ④蒸发散热： 当环境温度等于或高于皮肤温度时，蒸发成为机体唯一有效的散热形式。 蒸发散热可分为不感蒸发和出汗两种形式。 最后排出的汗液是低渗的
汗液分泌是主动的
支配汗腺的是交感胆碱能纤维
A 型题
在环境温度低于 30℃，机体处于安静状态下的主要散热方式是
A.辐射散热
B. 传导散热
C. 对流散热
D. 不感蒸发
E. 可感蒸发
X 型题
对汗液的叙述，正确的是
A. 汗液中不含蛋白质
B. 刚刚分泌的汗液渗透压高于血浆
C. 汗液中的 Na＋浓度受醛固酮调节 D. 由汗腺细胞被动分泌
面积成正比。因此，能量代谢率常以单位时间（每天或每小时）单位体表面积的产热量作为计量单位，
用 kJ/ (m2·d) 或 kJ/(m2·h) 来表示
甲状腺功能障碍时 BMR 可发生明显的变化。甲减、肾上腺皮质功能低下、垂体性肥胖、肾病综合征、
病理性饥饿等可出现 BMR 降低；
甲亢、糖尿病、红细胞增多症、白血病以及伴有呼吸困难的心脏疾病等 BMR 可升高。
3.精神活动
精神紧张状态时，如烦恼、恐惧或情绪激动时，能量代谢率可增高 10% 以上。
4.食物的特殊动力效应
进食能刺激机体额外消耗能量的作用，称为食物的特殊动力效应。在三种主要营养物质中，进食蛋
白质产生的特殊动力效应最为显著。
（四）基础代谢及其测定
基础代谢率(BMR)是指机体在基础状态下单位时间内的能量消耗量。所谓基础状态，是指人体保持清
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（二）机体的产热反应与散热反应 1.产热反应 （1）主要产热器官：机体在安静时主要由内脏产热，其中肝脏产热量最高；在运动时，骨骼肌则成 为主要的产热器官。此外，褐色脂肪组织在寒冷环境下发挥重要的产热作用，特别是在新生儿尤为重要。 （2）产热的形式 ①战栗产热：战栗是指骨骼肌屈肌和伸肌同时发生不随意的节律性收缩，此时肌肉收缩活动不做外 功，能最全部转化为热量。 ②非战栗产热：又称代谢性产热，非战栗产热作用最强的组织是褐色脂肪组织，其细胞内含有解耦 联蛋白。褐色脂肪在成年人体内含量很少，在新生儿体内则较多。新生儿不能发生战栗，故寒冷条件下 主要依赖代谢性产热维持体温。 （3）产热活动的调节 ①神经调节：寒冷刺激兴奋下丘脑战栗中枢，引起战栗；还能通过下丘脑‐腺垂体‐甲状腺轴，引起甲 状腺激素分泌；也可通过交感神经系统兴奋，促进肾上腺素和去甲肾上腺素释放。这些现象属于神经‐体 液调节。 ②体液调节：甲状腺激素是调节非战栗产热活动最重要的体液因素。此外，肾上腺素、去甲肾上腺 素和生长激素等也能促进代谢性产热。 2.散热反应 （1）散热的部位：人体的主要散热部位是皮肤。 （2）散热的方式 ①辐射散热②传导散热③对流散热 此三种方式在皮肤温度高于环境温度时可以发挥散热作用，以辐射散热最主要，且散热多少主要取 决于皮肤与周围环境之间的温差，温差越大，散热量就越多。 ④蒸发散热： 当环境温度等于或高于皮肤温度时，蒸发成为机体唯一有效的散热形式。 蒸发散热可分为不感蒸发和出汗两种形式。 最后排出的汗液是低渗的
生理学@7 能量代谢
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BMR的影响因素：
①性别：男性〉女性 ②年龄：儿童高于成人 国人正常的基础代谢率平均值(kJ/m2•h)
年龄（岁） 11～15 16～17 18～19 20～30 31～40 41～50 50以上
男性 女性
195.5 172.5
193.4 181.7
166.2 154.0
157.8 146.5
42
A.环境温度20℃
B.环境温度35℃
体温概念：机体核心部分的平均温度。
43
通常体温的测量部位为直肠、口腔和腋窝。 1.肛温：36.9～37.9℃ 2.口温：36.7℃～37.7℃ 3.腋温：36.0-37.4℃
科研中还常用食管温度（=右心房温度）、 鼓膜温度（=下丘脑温度）。
44㈡体温的正常变动
两种类型：温热性发汗和精神性发汗
62
3.循环系统在散热中的作用
皮肤的血液循环特点决定了皮肤血流量 可在很大范围内变动。 机体通过交感神经调控着皮肤血管的口 径，以改变其血流量，改变皮肤温度，从 而影响辐射、传导和对流散热量。
三.体温调节
64
1.自主性体温调节
2.行为性体温调节
意义：判断肥胖的简易诊断指标。
10
二. 能量代谢的测定
与能量代谢测定有关的几个概念： 1.食物的热价(thermal equivalent of food) 概念：1g某种食物氧化时所释放的能量（kJ/g）
可分为：物理热价和生物热价。
营养物质 糖 脂肪 蛋白质 物理热价 17.2kJ/g 39.8kJ/g 23.4kJ/g 生物热价 17.2kJ/g 39.8kJ/g 18.0kJ/g
蛋白质：高达30%
糖：6%
生理学-第七章 能量代谢与体温
不感蒸发——皮肤、呼吸道 可感蒸发（发汗） 2）环境温度升高到接：机体通过交感N调控着 皮肤血管的口径，以改变其血流量，改变皮肤 温度，从而影响辐射、对流和传导散热量。
（二）体温的测定
临床： 直肠温度：36.9-37.9℃ 口腔温度：36.7-37.7℃ 腋窝温度：36.0-37.4℃
实验研究： 食管温度——体核温度的一个指标 鼓膜温度——作为脑组织温度的指标
（三）体温的生理性变动
1.昼夜变化：清晨2～6时体温最低，午后1～6时最高 2.性别差异：青春期后女子的体温平均比男子高0.3℃ 3.年龄差异 4.肌肉活动与精神活动
呼吸商(respiratory quotient, RQ)：在一定时间内，机体CO2 产量与O2耗量的比值 非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quotient, NPRQ)：糖 和脂肪氧化（非蛋白代谢）的CO2产量与O2耗量的比值。
三种营养物质氧化的几种数据
───────────────────────────
物质
耗氧量 (L/g)
产(CLO/2g量)
物理热价 (KJ/g)
生物热价 氧热价 (KJ/g) (KJ/L)
呼吸商 (RQ)
───────────────────────────
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
（一）肌肉活动
状态 产热量(KJ/m2.min) ────────────
影响最显著 （二）环境温度
躺卧 开会 擦窗子
2.73 3.40 8.30
（三）食物的特殊动力效应
洗衣 扫地
9.89 11.37
（二）体温的测定
临床： 直肠温度：36.9-37.9℃ 口腔温度：36.7-37.7℃ 腋窝温度：36.0-37.4℃
实验研究： 食管温度——体核温度的一个指标 鼓膜温度——作为脑组织温度的指标
（三）体温的生理性变动
1.昼夜变化：清晨2～6时体温最低，午后1～6时最高 2.性别差异：青春期后女子的体温平均比男子高0.3℃ 3.年龄差异 4.肌肉活动与精神活动
呼吸商(respiratory quotient, RQ)：在一定时间内，机体CO2 产量与O2耗量的比值 非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quotient, NPRQ)：糖 和脂肪氧化（非蛋白代谢）的CO2产量与O2耗量的比值。
三种营养物质氧化的几种数据
───────────────────────────
物质
耗氧量 (L/g)
产(CLO/2g量)
物理热价 (KJ/g)
生物热价 氧热价 (KJ/g) (KJ/L)
呼吸商 (RQ)
───────────────────────────
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
（一）肌肉活动
状态 产热量(KJ/m2.min) ────────────
影响最显著 （二）环境温度
躺卧 开会 擦窗子
2.73 3.40 8.30
（三）食物的特殊动力效应
洗衣 扫地
9.89 11.37
能量代谢
无意识肌紧张使刺激代谢的激素(甲状腺激素、
肾上腺激素)增多 3．食物特殊动力效应 1）定义：进食引起机体额外产热的现象 2）产生食物特殊动力作用的顺序：
蛋白质＞混合食物＞糖或脂肪
3）机制：肝脏处理氨基酸或合成糖原 4．环境温度： 环境温度低于20℃或者高于30℃能量代谢率增加
四、基础代谢
(一) 概念
⑶对流散热： 指体热凭借空气流动交换热量的散热方式。 对流散热是传导散热的一种特殊形式。 除温度差和有效散热面积影响外，受风速影响较大 ⑷蒸发散热： 指体液的水分在皮肤和粘膜表面由液态转化为 气态，同时带走大量热量的散热方式。
分为不感蒸发和发汗
1)不感蒸发：体液的水分从皮肤和粘膜表面不断渗出 而被汽化的形式
2)发汗
a.汗腺分部
大汗腺：腋窝和外阴部 小汗腺：全身皮肤
b.汗腺主动分泌汗液
水分：＞99％ 汗液 固体：＜１％ 大部分为NaCl 其余为KCl、尿素、乳酸等 无葡萄糖和蛋白质
汗液流经汗腺排出管的起始部时，有一部分NaCl可被重吸收， 从而使最终排出的汗液成为低渗。 而当机体大量出汗可造成高渗性脱水，要补充大量的水份和 适量的ＮaCl
2.三大营养物质的转化
(1)、糖(carbohydrate)：
供给机体生命活动所需要的能量，人体所需能量
50%-70%由糖类物质的氧化分解提供 有氧氧化：1mol葡萄糖释可合成38molATP 无氧酵解：1mol的葡萄糖只能合成2molATP P.S. 剧烈运动时，骨骼肌耗氧量加剧，由于身体中其
机体表层的最外层即皮肤温度与局部血流量(受环境
温度和精神状态影响)关系密切
2.核心温度
核心温度相对稳定，各部位之间的温度差异很小 安静时，温度最高器官是肝脏 运动时，温度最高的器官是骨骼肌 临床：直肠温度：36.9-37.9℃ 口腔温度：36.7-37.7℃ 腋窝温度：36.0-37.4℃ 实验：食管温度——深度温度的一个指标 鼓膜温度——作为脑组织温度的指标
生理学教材 第七章 能量代谢
第七章能量代谢(Energy metabolism)本章导读机体从外界摄取的营养物质，经消化道消化后吸收入血液。
然而，这些营养物质进入血液后到哪去？充当什么角色？有何作用？经过多年的研究发现，营养物质随血流分布于全身的组织细胞，其主要作用是为机体组织、细胞的活动提供能量并以热能的形式维持体温。
本章宏观地探讨能量的产生、转移、贮存和利用，而不去研究其具体过程，是从能量的来源和去路入手阐明三大营养物质（糖、脂肪和蛋白质）的供能特点以及释放的能量是通过什么方式将它转移、贮存和利用，ATP是细胞贮能和供能的关键性物质。
然而，用什么方法可以计算其所释放的能量？在单位时间内机体究竟释放了多少能量？科学家们用直接测热法和间接测热法回答了这些问题。
临床上常用的是间接测热法，其原理是利用定比定律的原理测定一定时间内机体的糖、脂肪和蛋白质各氧化分解了多少，从而间接测算机体在这段时间内所释放的总热量。
本章还分析了影响能量代谢的因素。
机体能量代谢量的多少主要取决于体表面积、肌肉活动、食物的特殊动力效应、精神活动和环境温度等。
此外，年龄、性别、睡眠以及激素水平等因素也与能量代谢有关。
判断在基础条件下的能量代谢（基础代谢）是否正常对临床上协助诊断某些疾病具有重要的意义。
新陈代谢(metabolism)是生物体生命活动的基本特征之一。
这就意味着生物体与环境之间持续不断的进行着物质与能量交换。
新陈代谢包括物质代谢(material metabolism)和所伴随着进行的能量代谢(energy metabolism)。
物质代谢包括合成代谢(anabolism，又称同化作用)和分解代谢(catabolism，也称异化作用)。
前者是指机体在生存过程中，不断从外界摄取营养物质，合成自身结构成分及其他物质的过程；后者是指体内物质和组织成分，经异化作用，被分解氧化并释放能量的过程。
因此，合成代谢是吸能反应(endergonic reaction)，而分解代谢是放能反应(exergonic reaction)，两者紧密联系。
《生理学》第七章能量代谢与体温调节课件07
(四)环境温度
1.人体安静时的能量代谢,在20～30℃的环 境中较为稳定。 2.环境温度超过30℃，能量代谢率增加。 3.当环境温度低于20℃时，随着温度的不断
下降，机体产生寒战和肌紧张增加以御寒，
同时增加能量代谢率。
4.舰艇舱内温度可高达60℃,• 舰员的能量 故
代谢率很高。
四、基础代谢
(一) 概念
(二)能量去路 能源物质 释放的能量有 50% 转 化 为 热 能，其余以自 由能形式贮存 于 ATP 中 。 除 骨骼肌运动时 所完成的机械 外功，其余的 自由能最终也 转变为热能。
二、能量代谢的测定
(一)能量代谢测定的基本原理 机体的能量代谢也遵循“能量守恒定 律” ： 即在安静不作外功时，机体物质代 谢过程中所释放的能量全部转化为热能。 因此，测定机体在单位时间内发散的 总热量或所消耗的食物量，可测算出整个 机体在单位时间内能量代谢的量，即能量 代谢率。
(二)能量代谢的测定方法 1.直接测热法：直接测量从机体体表、呼出气、
尿液和粪便排出的总热量。如果不做外功，该热量 就是机体代谢的全部热量。这种方法测定准确，但 设备复杂，操作繁琐，现已极少应用。
2.间接测热法：
⑴间接测热法原理：是利用“定比定律”（即
反应物的量与生成物的量呈一定的比例关系），测 算出一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少， 再计算出它们所释放出的热量。 为此，必须先了解与其相关的几个概念：食物 的热价、氧热价和呼吸商。
二、机体的产热和散热
人体正常体温的维持，是在体温调节机构的协 调和控制下，产热和散热过程达到动态平衡的结果。
(一)产热 1.主要产热器官： 安静状态，主要产热器官是内脏（尤其 肝脏，其次是脑）。 活动状态,主要产热器官是骨骼肌。
生理学第7章 1能量代谢
单纯的精神活动 ,代谢率的增加程度可以忽略.
3、食物的特殊动力效应
食物刺激机体产生额外能量消耗的作用。
发生时间:进食后1小时左右,延续7-8小时
机体状态:安静状态 原因:机制不详 可能由于消化系统处理食物时做功产 生的能量消耗 蛋白质>混合性食物>糖、脂肪
4、环境温度 安静状态:
20-30℃ <20℃ <10℃ >30℃ 能量代谢最稳定(肌肉松弛) 有所增加 显著增加 （寒冷引起寒战和肌紧张） 增加（生化反应加快、发汗活动旺盛 呼吸循环功能增强）
第七章 能量代谢与体温
第一节 能量代谢
能量代谢（energy
metabolism）：
生物体内物质代谢中伴随着的能量的贮存、 释放、转移和利用。
合成代谢 -- 耗能 物质代谢 分解代谢 -- 释能 能量代谢
食物的能量转化 能量代谢的测定 影响能量代谢的主要因素 基础代谢
一、食物的能量转化
6CO2+6H2O+E
57CO2+52H2O+E
体表面积测算
体表面积(m2)=0.0061×身高+0.0128×体重－0.1529
BMR的正常生理变动：
男性>女性
幼年>成年，年龄↑ ，BMR↓ 正常变动：±10～15％ 异常变动: 超过±20% 甲亢：＋25～80%， 甲低：－20～40%
体温每升高1℃, BMR升高13%
葡萄糖氧化分解: C6H12O6+6O2 脂肪氧化分解: C57H104O6+80O2
非蛋白呼吸商(NPRQ)及氧热价
能量代谢测定的原理与方法
原理:人体能量代谢遵守“能量守恒定律” 人体利用的食物的化学能,与在体内各种形式 的能量最终转化成的热能,加上所做的外功,按能 量来折算是完全相等的。 即: 能量消耗=发散的总热量+对外作功所折合的能量
第七章 能量代谢与体温
3.调定点学说
下丘脑PO/AH中的温度敏感神经元起着调定点的作用。 调定点：能使热敏神经元和冷敏神经元活动后 恰好使散热和产热保持平衡的温度值。
1.正常人的直肠温度、腋窝温度和口腔温度的高低应当是 A.口腔温度＞腋窝温度＞直肠温度 B.直肠温度＞口腔温度＞腋窝温度 C.直肠温度＞腋窝温度＞口腔温度 D.腋窝温度＞口腔温度＞直肠温度 2.人体体温昼夜节律变化中，体温最低的时间是 A.上午8～10时 B.下午3～4时 C.清晨2～6时 D.夜间10～12时 3.女性月经期中，体温最低的时间是 A.行经期 B.排卵前 C.排卵后 D.排卵日 4.人体腋下温度正常值是 A.36.0℃～37.4℃ B.36.7℃～37.7℃ C.36.9℃～37.9℃ D.37.5℃～37.6℃ 5.影响能量代谢最重要的因素是 A.环境温度 B.进食 C.精神、情绪 D.肌肉活动
6.劳动或运动时，机体主要产热器官是 A.肝脏 B.脑 C.心脏 D.肌肉 7.当环境温度等于或超过体温时，机体的主要散热方式是 A.辐射 B.传导和对流 C.发汗蒸发 D.不显性发汗 8.给高热病人使用乙醇擦浴是 A.增加辐射散热 B.增加传导散热 C.增加蒸发散热 D.增加对流散热 9.给高热病人作用冰帽或冰袋的作用是 A.增加辐射散热 B.增加传导散热 C.增加蒸发散热 D.增加对流散热 10.决定体温调定点的部位在 A.下丘脑 B.大脑皮层 C.下丘脑后部 D.视前区-下丘脑前部
2.测 定
产热量=20.2kJ/L×耗氧量/体表面积 BMR=（实测值-平均正常值）/平均正常值
年龄 （岁） 男 11～15 195.5 16～17 193.4 18～19 166.2 20～30 157.8 31～40 158.6 41～50 154.0 ＞51 149.0
生理第07章 能量代谢和体温
二、影响能量代谢的因素
• 1．肌肉活动 肌肉活动是影响能量代谢最显著
的因素，机体任何轻微活动，都可提高能量代谢 率。运动或劳动时，机体耗氧量显著增加，剧烈 运动或强劳动时，短时间内其产热量比安静时可 增加数倍到十数倍。
• 2．精神活动 精神和情绪活动时能量代谢有显
著影响。因为脑的能量来源主要靠糖氧化释能， 安静思考时影响不大，但精神紧张时，如激动、 烦恼、愤怒、恐惧及焦虑等，产热量增多，能量 代谢率增高。
• 3.对流（convection）散热 机体借空气或液体
流动带走人体周围已加温的热空气，称为对流散 热，是传导散热的特殊方式。
• 4.蒸发（evaporation） 在任何条件下液体变为气 体蒸发时都带走一定的热量，此种散热方式称为 蒸发散热。临床上对高热病人采用酒精擦浴降温 即此道理。蒸发散热可分为不感蒸发和发汗： • (1)不感蒸发（insensible perspiration） 不感蒸 发是指液体中的水分直接渗出皮肤和呼吸道粘膜 等表面而被蒸发，并不被人们觉察，是持续进行 的一种散热方式，故称不感蒸发。
• 在正常生理情况下，体温可随昼夜、性别、年龄、 肌肉活动，精神紧张和环境温度等不同而异。
• 1．昼夜变化 在一昼夜中，人体的体温是周期
性波动，清晨2时～6时体温最低，午后1时～6时 最高，波动幅度一般不超过1℃，体温的这种昼夜 周期波动称为昼夜节律或日周期。
• 2．性别 女性基础体温高于同龄男性体温0.3℃且 随月经周期发生规律性变化，排卵前体温下降， 排卵后体温上升，原因是体内孕激素水平周期性 变化产生。 • 女性月经周期中基础体温曲线图
• 2.体温调节中枢 广泛存在于中枢神经各级部位，其基本 中枢在下丘脑。下丘脑的视前区-下丘脑前部（PO/AH）温 度敏感神经元，既能感受它局部组织温度变化的刺激，又 能对其他途径传入的温度变化信息整合处理，因此， PO/AH现被认为是体温调节中枢整合机构的中心部位。 • 3.体温调定点学说（Set-point theory） 调定点学说体温 恒定的调节是通过机体内体温自动控制系统来完成的，体 温的调节类似于恒温器的调节。PO/AH中有个调定点，即 事先将调定点定在一个规定的数值（如37℃）。如果体温 偏离此数值则由反馈系统将偏差信息送到控制系统，然后 经过对受控系统的调整来维持体温恒定。关于调定点的机 制尚未清楚。某些退热药（如阿司匹林）的作用就在于阻 断致热原的作用，使调定点恢复到正常水平。
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某种食物氧化时，消耗1L氧所产生的热量
意义：根据机体在一定时间内耗氧量推算出它 的能量代谢
3.呼吸商 respiratory quotient RQ 一定时间内机体呼出的CO2量与吸入的O2量的比值
糖 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+△H
RQ= 6molCO2/6molO2=1.00
脂肪 C67H104O6+80O2 57CO2+52H2O
21.1166
2.临床简化测算法
1)测出受试者单位时间内的耗氧量
2)按RQ=0.85,查出氧热价
3)单位时间内的产热量=单位时间内的耗氧量×氧热价
三、 影响能量代谢的主要因素
(一）肌肉活动
(二) 精神活动
最显著
(三)食物特殊动力作用 specific dynamic effect
进食使机体产生“额外”热量的现象。 (四)环境温度 （五）体表面积 20-30℃最稳定
4. BMR的测定方法及其正常值
测定：机体1h产热量/体表面积
表示：绝对数值
相对数值
。
表 我国正常人基础代谢率的平均值（kJ/m2·h） 性 别
11-15 岁 195.4
172.4
16-17 岁 193.3
181.6
18-19 岁 166.1
154.0
20-30 岁 157.7
146.4
31-40 岁 158.6
8.食物的氧热价指（） A.1克食物在体外燃烧产生的热量 B.1克食物生物氧化产生的热量 C.某种营养物质氧化时消耗1升氧气产生的热量 D.某种营养物质氧化时的耗氧量 E.某种营养物质氧化时CO2产量 9.以下列哪项为标准衡量能量代谢率较为合适（） A.体表面积 B.身高 C.体重 D.血型 E.心率 10.患下列哪种疾病时，对基础代谢率影响最明显（） A.红细胞增多症 B.甲状腺功能亢进 C.白血病 D.阿狄森病 E.糖尿病
热方式。
4.蒸发（evaporation）：机体通过蒸发水分来散发体
热的散热方式。分为不感蒸发和发汗。
温热性发汗（thermal sweating）
环境温度升高
血液温度升高
皮肤温度感受器
下丘脑（发汗中枢）
交感胆碱能纤维
汗腺分泌汗液
精神性发汗（mental sweating） 情绪紧张 大脑皮层运动 交感神经肾腺能纤维 发汗
局部温度升高时放电频率增多的神经元。
冷敏神经元 （ cold-sensitive neuron）：当 局部温度降低时放电频率增多的神经元。
（二）体温调节中枢 1.部位：
视前区-下丘脑前部（preoptic anterior
hypothalamus, PO/AH）
2.体温调节机制--调定点学说
体温在偏离某一临界温度（37oC）时，将会导
O2耗量 CO2产量 氧热价 生物热 （L/g） （L/g） 呼吸商 （kJ/L） 价
17.2 39.7 18.0 0.83 2.03 0.95 0.83 1.43 0.76 1.00 0.71 0.80 20.9 18.8 19.7
（三）能量代谢的测定方法
1.直接测热法（Direct calorimetry）
1.食物的热价 trermal eqivalent
1g某种食物氧化时所释放的能量
物理热价——食物在体外燃烧时所释放的热量 生物热价——食物在体内氧化时所释放的热量
物理热价（KJ/g）
糖 17.2
生物热价（KJ/g）
16.7
脂肪
蛋白质
39.8
23.4
37.7
16.7
2.食物的氧热价 trermal eqivalent of oxygen
（一）能量代谢的测定原理
热力学第一定律：机体分解营养物质所 释放的总能量应等于机体所产生的热量
和机体对外物做功之和。
定比定律：在化学反应中，反应物的
量与生成物的量之间呈一定比例关系。 C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+ΔH
（二）与能量代谢有关的几个概念 1.食物的热价（trermal eqivalent） 2.食物的氧热价（trermal eqivalent of oxygen） 3.呼吸商 （respiratory quotient RQ） 4.非蛋白呼吸商 （non-protein respiratory quotient NPRQ)
（二）散热过程
1.散热的部位 主要是皮肤。 小部分则随呼吸、尿、粪等排出体外。
2.散热方式
1.辐射（radiation）：是机体以热射线（红外线）的
形式将体热传给外界的散热方式。
2.传导（conduction）：机体将热量直接传给较冷接
触物的散热方式。
3.对流（convection）：通过流体来交换热量的一种散
第七章 能量代谢与体温 Energy metabolism
海南医学院生理教研室 樊守艳
掌握：食物的热价、氧热价，呼吸商、基础代谢 率；影响能量代谢的主要因素；产热过程、散热方 式，以及产热与散热的调解；体温维持定的基本调 节过程，体温调定点的定义； 熟悉：能量代谢的测定原理和计算方法，测定基 础代谢率的基本条件及其评价标准；体温的定义及其 生理变动； 了解：能量代谢的定义，机体能量的来源和去路 体温调节异常和低温医学。
第一节 能量代谢（Energy metabolism）
概念：生物体内物质代谢中所伴随着的能量释 放、转移和利用
一、机体能量的来源与利用
（一）能量的来源 1.ATP既是体内重要的储能物质，又是直接的 供能物质
2.三大营养物质的能量转化
（1）糖（carbohydrate)——提供50%-70% 葡萄糖 糖原 转化途径：
4.能量代谢率最高的是（）： A.躺卧 B.开会 C.洗衣 D.扫地 E.踢足球 5.“额外”增加热量最多的食物是（）： A.鸡蛋 B.甘蔗 C.猪油 D.蔬菜 E.水果
6.食物的生物卡价指（） A.1克食物在体外燃烧产生的热量 B.1克食物生物氧化产生的热量 C.某种营养物质氧化时消耗1升氧气产生的热量 D.某种营养物质氧化时的耗氧量 E.某种营养物质氧化时CO2产量 7.临床上用简便方法测定能量代谢时，必须测定的数 值是（） A.食物的热价 B.食物的氧热价 C.食物的沸蛋白 D.一定时间的耗O2 E.一定时间的CO2产生量
体核温度（core temperature）
体温（body temperture) ：机体深部的平均温度 直肠温度 口腔温度 腋窝温度 36.9-37.9℃ 36.7-37.3℃ 最稳定 喘气、饮水影响
36.0-37.4℃ ＞10min
鼓膜、食道—反映脑组织和机体深部温度
（二）体温的正常变动
1.昼夜节律
47.2
50.7 54.1 57.5 60.8 64.2 67.5 84.0
52.8
49.3 45.9 42.5 39.2 35.8 32.5 16.0
20.2924
20.3426 20.3970 20.4472 20.4974 20.5476 20.6020 20.8573
1.00
100.0
0.0
四、 基础代谢
1.基础代谢（basal metabolism）：人体在基
础状态下的能量代谢。
2.基础代谢率（basal metabolic rate BMR）：
基础状态下单位时间内的能量代谢。单位
kj/(m2.h)
3.测定BMR的基本条件： 1．清晨、清醒、静卧 2．禁食12小时以上 3．室温20～25℃ 4．精神安宁、平静 5. 充足的睡肤温度时， 机体的散热形式是（） A.辐射散热 B.传导散热 C.对流散热 D.蒸发散热 E.辐射和传导散热
2.性别 3.年龄 4.肌肉活动及情绪
二、机体的产热与散热
机体产热和散热之间保持相对平衡的状态
（一）产热过程（heat production)
1.主要产热器官 安静：内脏（肝脏）、脑
运动：骨骼肌
2.产热的形式
①寒战产热
②非寒战产热
3.产热活动的调节 （1）体液调节：甲状腺素 （2）神经调节：交感神经－肾上腺髓质 躯体神经系统－寒战
1.有氧氧化
2.无氧酵解
（2）脂肪（fat）——30%~40%
主要能源物质贮存形式
外源性脂肪：食物
内源性脂肪：糖、氨基酸
临床：动脉血酮体比率－肝脏能量代谢
酮血症——饥饿状态，脂肪分解过多
（3）蛋白质（protein)
特殊情况下供能,主要用于合成细胞 成分或生物活性物质。
（二） 能量的 利用
二、能量代谢的测定
（一）温度感受器
1.外周温度感受器： 指存在于中枢神经系统以外的温度感受器。 热感受器（warm-receptor） 冷感受器 （cold-receptor）
温度感受器存在全身皮肤、粘膜、内脏、肌肉
等处。
2.中枢温度感受器：
位于下丘脑、脊髓、延髓、脑干网状。
热敏神经元 （warm-sensitive neuron）：当
2.间接测热法
1)测定尿氮量，一定时间内产生的二氧化碳量和耗氧量 2)尿氮量（g）×6.25 蛋白质量 蛋白质氧化时的产热量 蛋白质氧化时的耗氧量和二氧化碳产量 3)计算出非蛋白呼吸商
4)查表得非蛋白氧热价×非蛋白耗氧量=非蛋白产热量
5)总产热量=非蛋白产热量 + 蛋白质产热量
非蛋白呼吸商 0.71 0.75 0.80 0.81 0.82 0.83
RQ= 57molCO2/80molO2=0.71
蛋白质 RQ≈0.80（Pr不完全氧化）
意义：可估计某一段时间体内被氧化的3种物质比例