第七章 能量代谢和体温

第七章 能量代谢和体温
第一节 能量代谢
一、机体能量的来源与去路 二、影响能量代谢的因素 三、基础代谢率
第二节 体温
一、正常体温及其生理波动 二、机体的产热和散热 三、体温调节
第一节 能量代谢
定义：新陈代谢是生物体生命活动的基本特征，包括物质
代谢和能量代谢；
伴随体内物质代谢过程所发生的能量的释放、转移
散热的几种方式
当环境温度低于体表温度时，大部分体热通 过皮肤的辐射、传导和对流而散发，一小部分体 热随呼出气、尿和粪而散发。
受 试 者 人 数
基础代谢率
三种甲状腺疾病患者的基础代谢与正常人的基础代谢比较
第二节 体温
一、正常体温及其生理波动
（一）正常体温 人和高等动物的深部体温是相对稳定的，故称为恒
温动物； 而低等的爬虫类、两栖类动物的机体深部温度会随着
环境温度的变化而变化，称为变温动物。
正常体温是机体进行新陈代谢和生命活动的必要条件。
（一）肌肉的活动 • 是影响能量代谢的最主要因素。肌肉活动需要的
能量来自于营养物质的氧化，这将导致机体耗氧 量的增加，因此机体的任何轻微的活动都会提高 能量代谢率。
• 劳动或运动时能量代谢和耗氧量显著增加，且与 肌肉活动的强度成正比关系，故可利用能量代谢 率作为评价劳动或者运动强度的指标（表7-3）。
• 在研究人体体温时，把人体分为外壳和核心两个层次， 它们的温度分别称为体表温度和深部温度。
• 深部温度：机体深部组织的温 度称为深部温度或体核温度。
• 体表温度：机体表层 的温度称为体表温度， 其中最外层的为皮肤 温度。
• 体温：通常是机体深 部的平均温度
环境温度20 ºC 环境温度35 ºC
临床体温的测定：由于体核温度不易测得，故临床 上常用直肠、口腔和腋窝的温度来代表体温。
就体温测定的可信度而言： 直肠温度 > 口腔温度 > 腋窝温度。
（二）体温的正常变动
1. 昼夜的变化
• 人体体温呈昼夜节律（日节律）的周期性波动：
• 清晨2 ~ 6点最低，午后1 ~ 6点最高，变化幅度低于1度
• 体温的昼夜节律与肌肉活动和耗氧量无关，而且
在外周传入信息（自然光线变化、环境温度变化、钟
和利用被称为能量代谢
物质代谢和能量代谢是同一生命活动过程的两个方面，两 者密不可分，即：
• 在物质的分解代谢过程中，营养物质释放出蕴藏的化学能， 经转化后被用于机体的生命活动；
• 在物质的合成代谢过程中，随着物质的合成，机体吸收并 储存能量。
生理学讨论的能量代谢，并不涉及各种营养物质代谢的 具体生物化学过程，而是从机体整体的角度，宏观地讨 论机体能量的来源和去路；同时介绍：
• 在基础状态下，体内能量的消耗仅用于维持基本生 命活动，能量代谢比较稳定，故把这种状态下单位时间 内的能量代谢称为基础代谢率，以kJ/(m2h)表示 。
• 由于能量代谢率的高低与体重不成比例关系，而与 体表面积基本上成正比，故在能量代谢率的测定中需要 测定人的体表面积，
• 基础代谢率的正常值：
• 男性高于女性
（二）能量的转移、贮存和利用
代谢能量： 50%以上转化为热能，维持体温 其余以化学能贮存在三磷酸腺苷（ATP）中
三磷酸腺苷（ATP）是机体能量的直接提供者和储能物质，1 mol ATP断裂一 个高能磷酸键成为ADP时可释放33.47 kJ的能量；而消耗的ATP，可由线 粒体使ADP重新磷酸化而得到补充。
机体的产热形式
安静时：内脏产热为主，56%。肝脏为主 劳动或者运动：骨骼肌产热为主 寒冷环境：
1、骨骼肌发生寒战，不对外做功，产 热量高
2、刺激激素，甲状腺素，肾上腺素， 机体代谢增加，产热量增加
（二）机体的散热过程
人体的热量可通过皮肤、呼吸道、泌尿道和消化道等 部位向外散发，其中皮肤是最主要的散热途径。
（三）环境温度
环境温度在20~30ºC时，机体的能量代谢最稳定； < 20ºC，寒冷刺激反射性地引起寒战和肌肉紧张度的增加，代谢率 增高； > 30ºC，体内化学反应速度加快、发汗、循环和呼吸功能增强，代 谢率增高。
（四）食物的特殊动力效应
• 进食后一段时间内（进食后1小时开始，2~3小时达到 高峰，延续7~8小时），即便是在安静状态下，机体产 热量也比进食前增加，这种由食物引起机体“额外” 地产生热量作用称为“食物的特殊动力效应”。
1. 糖
• 糖是机体主要的能源物质，机体所需总能量的70%以上是由糖分解代谢提 供的。糖消化产物葡萄糖被吸收入血后，一部分供全身细胞利用；另一部 分经合成代谢以肝糖原和肌糖原的形式储存于肝脏和肌肉；少部分转化成 为脂肪或蛋白质。
• 葡萄糖转化供能的主要方式是ATP，有两条转化途径： • ①有氧氧化：氧充足时，葡萄糖有氧氧化分解为CO2和H2O，释放大量的能
2. 性别
• 成年女子的体温平均高于男子0.3 ºC，原因可能是女性 皮下脂肪较厚，散热较少。
• 女子的基础体温（早晨醒后起床前测定的体温）随 月经周期发生变化，在月经期和月经后的前半期较低， 排卵日最低，排卵后升高0.2 ~ 0.3 ºC。
• 女性排卵后体温升高，是由于体内孕激素水平的周 期性变化所致。因此，可以通过测定基础体温得知女子 月经周期中有无排卵和确定排卵日。
• 体内另一种含有高能磷酸键的能源分子是磷酸肌酸（CP），由肌酸和磷酸 合成，主要存在于肌肉中。CP是能量贮存库
• 能量充足：ATP转化为CP • 能量不足：CP转化为ATP
（三）、能量代谢的表示方法
能量代谢率: 机体在单位时间内的产热量
测定原理： 按照能量守恒原理，能量由一种形式转化成
另外一种形式时，既不增加，也不减少。机体能量 代谢也遵循这一规律，即在机体的能量转化过程中：
量（1 mol葡萄糖完全氧化分解产生38 mol ATP）； • ②无氧酵解：在氧不足时，葡萄糖经无氧酵解分解成乳酸，释放少量的能
量（1 mol葡萄糖无氧酵解产生2 mol ATP）。
• 糖的有氧氧化是机体正常情况下供能的主要途径，而无氧酵解是机体相对 缺氧时供能的重要方式。
• 剧烈运动时，骨骼肌耗氧量剧增而供血不足（相对缺氧），糖酵解增强可保证骨骼肌能 量的应急供应。
表、电视、广播等）消除之后仍然基本维持，说明是
一种机体的内在节律。
•
体温变化的内在节律与地球自转周期（24小时）
不完全吻合，比地球自转周期略长，因而是一种自由
运转周期
•
体温的昼夜周期变化被认为由生物钟所控制，其
中心可能在下丘脑视交叉上核，由于长期的社会生活
因素的影响，使得其与地球的24小时运转周期同步。
• 红细胞内无线粒体，能量完全依靠糖酵解供应。 • 脑组织糖原储存少，并对缺氧敏感，能量消耗主要依靠糖的有氧氧化，故机体缺氧和血
糖过低时，可发生脑功能障碍、抽搐和昏迷。
2. 脂肪
• 脂肪在体内主要功能是储存和供给能量。通常成人糖的储藏量仅约150 g， 而脂肪达数公斤，占体重的20%左右；而每克脂肪在体内完全氧化所释放 的能量约为糖或蛋白质的2倍。
（一）机体的产热
热量来自营养物质分解代谢 人体的主要产热器官： • 内脏是人体代谢最旺盛的器官，产热量最大。安静时，肝 脏血液的温度高于主动脉血液0.4 ~ 0.8 ºC，产热56%
• 骨骼肌在安静状态下的产热量并不大，但骨骼肌占体重的 40%，有巨大的产热潜力。因此，骨骼肌的紧张程度稍有 增加，其产热量就发生明显改变；而当骨骼肌活动加强时， 机体的产热量可急剧增加。
• 直肠温度——当温度计插入直肠6 cm以上时最接近 体核温度，正常值为36.9 ~ 37.9 ºC。
• 口腔温度——测量方便，也比较准确，正常值为 36.7 ~ 37.7 ºC。
• 腋窝温度——不能代表体核温度，由于容易受到环 境温度、出汗和测量姿势的影响，不易正确测定， 正常值为36.0 ~ 37.4 ºC。
（二）精神活动
• 脑组织的糖原储存量少，对缺氧较为敏感，说明脑组织需要更多 血液循环，并有较高的代谢率。安静状态下，约15%的循环血量 进入脑循环，但脑的重量只占体重的2.5%，此时脑组织的耗氧量 是肌肉组织的20倍。
• 在睡眠和精神活动状态下，脑中的葡萄糖代谢率并无明显差异， 即精神活动本身并不显著增强代谢率。但是，当精神紧张时（如 情绪激动、烦恼、愤怒、恐惧等），精神活动的加强会引起骨骼 肌张力的无意识地增高、交感神经释放的儿茶酚胺，以及甲状腺 激素等刺激代谢的激素释放增多，会使产热量增加。
• 能量代谢的测定方法 • 影响机体能量代谢的因素 • 能量代谢的调节
研究机体的能量代谢对于营养学、劳动卫生学，以及临 床医学都有重要的理论和实践意义。
一、机体能量的来源和利用
（一）能量的来源
• 虽然自然界中的能量表现为热能、电能、机械能和化学能等多种形式， 但人体只能利用食物中的化学能。
• 摄入机体的糖、脂肪和蛋白质是机体的三大营养物质，既可用来构筑机 体的结构以实现组织的自我更新，又是机体的能量来源。在这些能源物 质分子结构的碳氢键中，蕴藏着化学能，在氧化过程中碳氢键断裂，生 成二氧化碳（CO2）和水（H2O），同时释放出蕴藏的能量。
• 通常，机体能量的40%~50%来自于脂肪的分解；在饥饿的情况下，糖供 应不足，机体主要依靠脂肪分解供能，可占能量来源的80%以上。
3. 蛋白质
一般情况下，机体不需要蛋白质供能。蛋白质的分解产物氨基酸主要用于 构成组织的蛋白质、合成激素和酶等生物活性物质。只有在糖和脂肪供应不 足的时候（如长期不能进食或能量消耗过大），体内的蛋白质才被分解成氨 基酸，经脱氨基生成-酮酸参与三羧酸循环而氧化供能，此能量主要用于维 持机体必要的生理活动。
3. 年龄的影响
• 儿童的体温稍高于成年人，而老年人的体温则比成年人 略低，这与不同年龄段人群基础代谢的强度有关。