生理学能量代谢与体温内容精要

第七章 能量代谢和体温

第一节 能量代谢

能量代谢（energy metabolism ）-----是指物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移、贮存和利用。

一、机体能量的来源与去路

（一）能量的来源：

主要来源于食物的糖、脂肪，蛋白质少许。

能源物质 （G 、F 、P ）

未利用的能量（5%）

O 2 能量释放

自由能（95%） 热能散发（50%），维持体温

CO

2+ H 2O 肌肉收缩

化学能（45%）贮存神经传导

释放 转移 贮存 利用

（1）糖

吸收后大部分以糖原的形式贮存于肝和肌肉中。

糖类是最基本和最主要的能源物质，机体所需的能量70%由糖提供 。在机体内，随着供氧情况的不同，糖分解供能的途径也不同。糖的的供能途径包括有氧氧化和无氧酵解。

氧充分

GS —————— CO 2+H 2O+ 能量

缺氧

GS--------乳酸（称无氧酵解），释放少量能量。

剧烈运动，虽呼吸增强，但仍难以摄取足够的O 2，这时骨骼肌的运动依靠于糖酵解。

（2）脂肪

体内贮存和供能的主要物质。脂肪是体内各种能源物质贮存的主要形式。贮存在脂质中的能量占体内贮能75%。一般情况下，机体消耗的能源物质约40~50%来自脂肪，是短期饥饿时的主要供能物质。

（3）蛋白质

分解产物主要是氨基酸。

一般情况下，主要用于合成组织、细胞的主要成份，只有在某些特殊情况下，如长期不能进食或体力极度消耗而体内的糖原、脂肪储备耗竭时，体内蛋白质才被分解供能，以维持必要的生理功能。

（二）能量的去路

虽然机体所需的能量来源于食物，但机体的组织细胞并不能直接利用食物的能量来进行各种生理活动。机体能量的直接提供者是三磷酸腺苷（ATP）。

各种能源物质在体内氧化过程中释放的能量，50％以上转化为热能，其余部分是以化学能的形式储存于ATP等高能化合物的高能磷酸键中。当A TP水解为二磷酸腺苷(adenosine diphosphate，ADP)及磷酸时，同时释放出大量能量，供机体完成各种生理功能，如肌肉的收缩和舒张，神经传导以及细胞内外各种物质的主动转运等。

所以，ATP既是体内重要的贮能物质，又是机体能量的直接提供者。ATP的合成与分解是能量转换和利用的关键环节。

二、能量代谢测定

（一）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：是指1g食物在体内氧化或体外燃烧时所释放的热量。

其分生物热价和物理热价。生物热价----体内氧化；物理热价----体外燃烧

三大营养物质的热价：

糖：物理卡价=生物卡价≈17.2kJ（4kCal）

脂肪：物理卡价=生物卡价≈39.8kJ（9.5kCal）

蛋白质：物理卡价：23.4kJ（5.6kCal）；生物卡价：18.0kJ（4.3kCal）

在生物体内，糖：脂肪：蛋白质≈4：9：4

2.食物的氧热价(thermal equivalent of oxygen)：

概念：是指某种食物氧化时消耗1升氧所产生的热量。

三大营养物质的氧热价：糖＞脂肪＞蛋白质

3.呼吸商（respiratory quotient; RQ）：

①概念：是指各种营养物质在体内同一时间氧化时，一定时间内机体呼出的二氧化碳量与耗氧量的比值。（CO2/O2）

计算：RQ= V CO2 / V O2

三大营养物质的RQ：糖的RQ=1；脂肪RQ=0.71；蛋白质RQ=0.80；

测定呼吸商可以推断能量的主要来源。如果RQ趋向于1，说明该人的能量主要来自于糖的氧化；RQ趋向于0.71，说明该人的能量主要来自于脂肪。一般膳食RQ≈0.85。

三、影响能量代谢的主要因素

（一）肌肉活动（最显著）

机体任何轻微的活动都可提高代谢率。人在运动或劳动时耗氧量↑→代谢率↑。

因为肌肉活动需要能量,而能量则来自大量营养物质的氧化,这就必然导致机体耗氧量↑。耗氧量最多可达安静时10~20倍。

（二）精神活动

脑组织的代谢水平虽然很高，但睡眠中及一般精神活动(平静思考问题),能量代谢影响较小(<4%),而精神紧张,如激动、愤怒、恐惧及焦虑、思考问题等都可引起能量代谢率升高。

可能的原因是①紧张时使肌肉紧张性增加；②精神活动引起交感神经兴奋，使儿茶酚胺分泌增多及加强代谢活动。值接近安静时肌肉组织耗氧量的20倍。

（三）食物的特殊动力效应(specific dynamic effect ; SDE)

由食物引起机体额外产生热量的作用,称食物的特殊动力效应

进食后1小时开始出现，2~3小时达高峰，持续7~8小时。

可能机制：(1)可能来源于肝脏处理蛋白质分解时额外消耗的能量

(2)进食后交感受神经兴奋及肾上腺素和去甲肾上腺素释放↑

不同食物的特殊动力效应不同，其中蛋白质最高，达30%，糖和脂肪分别为6%和4%。（四）环境温度

安静时，在环境温度为20℃～30℃时能量代谢最稳定,主要是由于肌肉松驰的结果。小于20℃则肌寒颤或肌紧张性增高；大于30℃体内生物氧化等化学反应增强，这此都使

机体能量代谢率增加。

此外，能量代谢还受个体因素影响：如年龄小>年龄大，男>女，体表面积大>体表面积小等。

四、基础代谢

（一）基础代谢和基础代谢率(basal metabolic rate ;BMR)

基础代谢：是指机体处于基础状态下的能量代谢。

基础状态(basal state)：是指清晨、清醒、静卧、空腹（距前一次进餐达12h以上）室温20℃～25℃，而又极其安静的状态。

1.基础代谢率的概念：是指在基础状态下，单位时间内的能量代谢。

2.测定基础代谢率必须满足的条件：

（1）清晨、清醒、安静、空腹：距前一次进餐达12h以上。以排除食物的特殊动力效应的影响

（2）平卧、全身肌肉放松，排除肌肉活动和精神紧张的影响。

（3）室温保持20℃～25℃，以排除环境温度的影响。

基础代谢率比一般安静时的代谢率要低些，但不是最低的能量代谢。当人在熟睡时基础代谢才是最低（比一般安静时要低8%~10%）。

3.基础代谢率的生理变动

（1）男＞女

（2）幼儿＞成人＞老人

（3）与体表面积近似成正比关系

（4）人体发热时，BMR↑（体温每增高1℃，BME将增高13%左右）

（二）基础代谢率的正常值和临床意义

1、正常值：与同龄同性别的基础代谢率比较，相差（±10~15%）属正常范围。

>±20%-------病理。

甲低:-20%~-40% 甲亢:+25%~80%

2、临床意义：BMR的测定可协助诊断某些疾病，主要是对甲状腺疾病的重要辅助诊断。