7.能量代谢与体温

如：以体重为指标，身材瘦小者的产热量 /kg 显著高于身材高大者； 以体表面积为指标，则身材高大或瘦小者的产热量/m2都比较接近。 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。 我国人正常基础代谢率平均值（KJ/m2.h）
甲亢：+25％～+80%；甲减：-20%～-40%。发烧：体温每升高1℃，BMR升高13%.
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。 人体产热量和体表面积的关系
测定人数 6 41 164 24 8 平均 平均体重(kg) 48.7 53.4 64.5 74.7 83.7 体重范围 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 kJ/m2·24h 3860 3827 3881 3868 3868 3860
(二)能量利用（utilization of energy）
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 （是机体直接利用的能量载体）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。机体利用ATP提供的能量完成各种功能活 动并维持体温。
能量平衡异常是导致肥胖或消瘦的原因之一
问题3：何谓基础代谢和基础代谢率？基础代谢
率的正常范围？
四、基础代谢 (一) 概念 1.基础代谢：机体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢。基础状态指：• ①清晨空腹，即禁食12～14h，前一天应清淡、不要太饱的饮食，以排除 食物特殊动力效应的影响。 ②平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响。 ③清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响。 ④室温18-25℃，排除环境温度的影响。 2.基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢。 (二)BMR的测定和正常值 1.BMR的测定:(通常采用简易法) ①把基础状态下的呼吸商定为0.82、氧热价为20.20KJ。 ②测出1h内(测6min的耗氧量×10)的耗氧量。 ③测出体表面积。 ④按公式计算出BMR实测值：BMR实测值＝20.195×耗氧量/体表面积 ⑤对照表7-3的BMR平均值,按下面公式计算出BMR相对值： BMR实测值 - BMR平均值 BMR相对值 = × 100% BMR平均值 2.BMR正常值：＝±10％～±15％。 ＞±20％→ 可能是病态
（4）耗氧量和二氧化碳产生量的测定方法 ①闭合式测定法：利用代谢率测定器进行测定的一种方法。令受试者呼吸 一个密闭容器中的O2，呼出气中的CO2被其中的CO2吸收剂所吸收。根据容器 中氧气的减少量算出单位时间内的氧耗量。根据实验前、后CO2吸收剂的重 量差，算出单位时间内CO2的产生量。
图A.代谢率测定器
图B.呼吸量曲线. AB线表示 单位时间内的耗氧速度。
②开放式测定法（气体分析法）： 在机体呼吸空气的条件下，测定耗O2量和CO2 产生量。由于空气中氧气和二氧化碳含量比较稳 定，所以根据吸入气和呼出气中O2量和CO2的容积 百分比的差值，计算出单位时间耗O2量和CO2产生 量。此法适用于劳动、运动等情况下的能量测定。
非常肥胖
最理想的体重指数
>35
22
>34
22
肚子大不是我的错
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。
⑶简易法：
上述间接测热法步骤繁多，应用不便，故实际工作中采用简化计算法： ①要求受试者受试前一天进食清淡混合食物，机体主要利用糖和脂肪氧化 供能，将混合膳食的RQ定为0.82，氧热价=20.20kJ/L； ②测定受试者一定时间的耗O2量； ③受试者产热量= 耗O2量×氧热价。
此法简易、方便，与间接测热法计算结果非常接近。
⑵间接测热法步骤： ①测定总CO2产生量和总耗O2量：开放式或闭合式。 ②测定尿氮量/天→估算蛋白质氧化的量（=尿氮量×6.25）→推算蛋白质分 解产热量（=蛋白质克数×蛋白质热价）→推算蛋白质分解的耗O2量（=蛋白 质产热量除以蛋白质的氧热价）→推算蛋白质分解产生的CO2量（=蛋白质分 解的耗O2量×蛋白质的呼吸商）→ ③推算出NPRQ（=非蛋白CO2产生量/非蛋白耗O2量）。 ④查表得出非蛋白食物氧热价（根据NPRQ在“NPRQ及氧热价表”查出所对应 的非蛋白氧热价）。 ⑤计算非蛋白食物的产热量（ =NPRQ 表查出的非蛋白氧热价×非蛋白耗 O2 量）。 ⑥推算总产热量（=非蛋白食物的产热量+蛋白食物的产热量）。 举例：假定该受试者24小时的耗O2量是400L，CO2产量为340L。另经测定尿 氮排出量为12g，计算该受试者24小时的能量代谢值。 （1）蛋白质代谢： 氧化量=12×6.25g=75g，产热量=18kJ/g（生物热价）×75g =1350kJ 耗氧量=0.95L/g×75g=71.25L，CO2产量=0.76L/g×75g=57L （2）非蛋白代谢： 耗O2量=400L-71.25L=328.75L，CO2产量=340L-57L=283L NPRQ=283L÷328.75=0.86 （3）根据NPRQ的氧热价计算非蛋白代谢的产热量 查表7-2，NPRQ为0.86，氧热价为20.40kJ/L。 所以，非蛋白代谢产热量=328.75L×20.40kJ/L=6706.5kJ （4）24小时产热量=1350+6706.5=8056.5（kJ）
多格拉斯储气袋.内储 100L空气(包括呼出气)， 口衔呼吸瓣呼吸
问题响能量代谢的主要因素有：肌肉活动、精 神活动、食物的特殊动力效应、环境温度。 (一)肌肉活动 肌肉活动对能量代谢的影响最大。肌肉活 动时，骨骼产生的热量可以增加若干倍，可占 总产热量的75%～80%。其增加的程度与肌肉活 动的强度有关。如步行时较安静状态增加约 3 倍，而剧烈运动时，可增加10～20倍。 右表表明不同劳动或运动时的能量代谢率。 (二)精神活动 人在平静地思考问题时，能量代谢受到 的影响不大，其产热量一般不超过4%。 但精神处于紧张状态(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。 状态
物 质
糖 脂肪 蛋白质
耗氧量 (L/g) 0.83
产CO2量 物理热价 生理热价 (L/g) (KJ/g) (KJ/g) 0.83 17.0 17.0
氧热价 (KJ/g) 21.0
呼吸商 (KJ/g) 1.00
1.98 0.95
1.43 0.76
39.8 23.5
39.8 18.0
19.7 18.8
(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。 直接测热法装置：
隔热、新鲜空气通入不带来 热量，废气排出也不带走热量。
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。 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。 ①食物的热价:1ｇ食物在氧化时所释放出来的热量，称为食物的热价。 物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量。 生理热价：指在体内氧化时所产生的热量。 糖与脂肪：物理热价＝生理热价 蛋白质：物理热价＞生理热价（∵蛋白质在体内不能被彻底氧化分 解，有一部分以尿素的形式由尿中排泄）。 ②食物的氧热价：某种食物氧化时，每消耗1L氧所产生的热量称为该种食 物的氧热价。 ③呼吸商(RQ)：指一定时间内，机体的CO2产生量与耗O2量的比值。 RQ＝CO2产生量/耗O2量 由于各种食物在体内氧化时的耗O2量、CO2产生量的不同，故各种食物 的氧热价不同。根据RQ可估计某一段时间内机体氧化各种食物的比例： RQ＝1.0 → 氧化糖； RQ＝0.70 → 氧化脂肪 RQ＝0.82 → 一般饮食；RQ＝0.80或 ＜1.0 → 长期饥饿
1.消瘦：即能量的负平衡。 2.肥胖：即能量的正平衡。 体重指数（Body Mass Index，BMI）作为判 断肥胖的简易指标,用体重公斤数除以身高米数 的平方得出的数字，是目前国际上常用的衡量人 体胖瘦程度以及是否健康的一个标准。
评价人体胖瘦程度的体重指数
体重指数 过轻 适中 过重 肥胖 男性 <20 20-25 25-30 30-35 女性 <19 19-24 24-29 29-34
影响能量代谢的因素
影响因素 机 制 特 点
肌肉活动
骨骼肌的舒缩活动消耗能量，提高机 影响能量代谢的最主要 体代谢率，增加产热量。 因素。
精神处于紧张状态 , 由于会导致无意 识的肌肉紧张性增强、交感神经兴奋 中枢神经系统本身的代 精神活动 及促进代谢的内分泌激素释放增多等 谢率增加并不明显。 原因，产热量可显著增加。 进食后1h开始，2-3h最 人进食后一段时间内，食物能引起机 大，持续7～8h；蛋白 食物的特殊 体“额外”消耗能量的现象，与肝脏 质时产热量增加30％， 动力效应 处理蛋白分解产物时的额外能量消耗 混合性食物增加10％， 有关。 糖和脂肪增加4～6％。 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， 20-30 ℃环境中能量代 环境温度 同时增加能量代谢率；超过30℃，体 谢率较稳定。 内生化反应速度加快，呼吸和循环功 能增强，能量代谢率增加。
躺卧 开会 擦窗子 洗衣 扫地 打排球 打篮球 踢足球
产热量 (KJ/m2.min)
2.73 3.40 8.30 9.89 11.37 17.05 24.22 24.98 42.39
持重机枪跃进
(三)食物的特殊动力效应 人进食后一段时间内（从进食后 1h开始，持续7 ～8h）,• 即使同样处 于安静状态，但产热量却比进食前有所增加，这些 “额外” 热量是由进 食引起的。 食物能使机体产生“额外”热量的现象称为食物的特殊动力效应。 各种营养物质的食物特殊动力效应不同，进食蛋白质时产热量增加30 ％，混合性食物增加10％，糖和脂肪增加4～6％。 其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝脏处理蛋白分解产物时的额外 能量消耗有关。
0.71 0.85
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。
NPRQ =
整体产生CO2总量 整体耗O2总量 -
分解蛋白产生CO2量※ 分解蛋白耗O2量※
※ 分解蛋白产生CO2量= NP×6.25×0.76(L) ※ 分解蛋白耗O2量= NP×6.25×0.94(L) 6.25=每产生1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g 0.76(L)=每氧化1g蛋白的产生CO2量 0.94(L)=每氧化1g蛋白的耗O2量 非蛋白呼吸商(NPRQ)及氧热价见:表7-2
80
千 卡 /m2 /h
60
40
0 10 30 40 20 (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℃,•故舰员的能量代谢率很高。
第七章 能量代谢与体温
第一节 能 量 代 谢
第二节
体温及其调节
授课教师：车力龙
问题1：机体能量的来源和去路？
第一节
能量代谢
能量代谢 : 指体内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)能量来源 1.糖:主要(70％以上) 脑组织所需能量则完全来源于糖的有氧氧化。 缺氧和 血糖水平过低，均可导致意识障碍、昏迷以及抽搐。 2.脂肪：次之(30％) 3.蛋白质：很少(长期饥饿或极度消耗时，才成为主要能 量来源)。