生理學教學課件：中英班Chapter-7-Enery-Metabolism-and-Body-Temperature

1CHAPTER7

ENERGYMETABOLISM&BODYTEMPERATURE腰圍為多少比較合適？（能量代謝與許多代謝性疾病相關）體溫為多少度為發(fā)熱(體溫)、您在感冒時是選什么樣感冒藥?用康泰克好還是速效傷風膠囊？其原理是什么?3CHAPTEROUTLINE1.Energymetabolism2.Measurementofenergymetabolism3.Factorsaffectingthemetabolicrate4.Basalmetabolismrate5.Bodytemperature6.Thebalancebetween7.heatproductionandloss8.ThermoregulationSection1

Energymetabolism

“中國第一胖”日照22歲男子2014年4月21號因心肺衰竭離世。EnergymetabolismMaterialmetabolismMetabolism

Anabolism:takeupenergyCatabolism:liberateenergy

Energymetabolism

definesthestore,liberation,transformationandutilizationoftheenergyproducedbythematerialmetabolisminthebody.

一、機體能量的來源與利用thesourceanduseofbody'senergy1.糖2.脂肪3.蛋白質ATP直接供能物質主要儲能形式

（一）Energysources8AdenosineTriphosphate(ATP)

ATPisgeneratedbycombustionofcarbohydrates,fatsandproteinsATPADP,1mol12kcalAdenosineTriphosphate(ATP)

EnergyfromATPcanbeusedbythecellsCC～PCADP+PiATP磷酸肌酸ADP+PiATPATP少時ATP多時磷酸肌酸的特點：是ATP的儲存庫不直接供能11Phosphocreatine:AnATP“Buffer”√

①直接利用的能量物質：ATP

√

②高能磷酸健化合物除ATP外，還有磷酸肌酸(creatinephosphate,CP)。2.三大營養(yǎng)物質的能量轉化14

MetabolismoftheFood（1）Carbohydrates-mailyglucose65%ofthetotalenergyGlycolysisandcitricacidcycleglucoseEntercellsglucose6-phosphateglucose1-phosphate

uridine-diphosphateglucoseglycogenglycogenesisglycolysisFructose6-phosphatepyruvateLactateenterMitochondria(acetyl-CoA)citricacidcycle16Thestorageoffatinthebodyismuchmorethanthatofglucose.Theenergyliberatedbyoxidationof1goffatis2timesthatproducedbythesameamountofglucose.（2）Fat（2）脂肪(fat)主要功能貯存和供給能量.人體脂肪的貯存量相當多，占體重的20%左右?？晒C體使用10余天至2個月。糖尿病18Theamountofenergyprovidedbyproteinsisrelativelysmallinhuman.Proteinwillbecomethemajorenergysourcetomaintaintheessentialvitalactivitiesinspecialconditions

(3)Proteins（3）蛋白質(protein)主要用于組織的自我更新,提供能量是其次要功能(長期饑餓時動用).如：長期不能進食病人(如賁門腫瘤),甲亢.(二）EnergytransferHeatistheendproductofalmostalltheenergyreleasedinthebody熱能（50%直接轉化為熱能）+做功（三）HowtomaintainastablebodyweightEnergyintake

energyoutputEnergyoutputPerformingessentialmetabolicfunctionsofthebodyPerformingvariousphysicalactivitiesDigesting,absorbing,andprocessingfoodMaintainingbodytemperature<=>體重（質）指數(shù)=20-24.9正常

25-29.9為超重

30及以上為肥胖

腰圍：《85CM（男），80CM（女）有關吃多吃少的問題?巴甫洛夫(IvanPavlov,1849-1936)因在條件反射和信號學說，獲得1904年諾貝爾生理及醫(yī)學獎實驗從1989年在美國威斯康辛州的國家靈長類研究中心開始。研究人員將76只7－14歲的成年獼猴分為兩組，一組按獼猴按正常食量飼喂（對照組）；另一組將熱量攝入減少30%

（是對照組的70％）。27二、MeasurementofEnergyMetabolism(一)能量代謝測定的測定原理原理:能量守恒定律28

MethodDirectcalorimetryIndirectcalorimetry（二）Calorimetry29Ifapersonisnotperforminganyexternalwork,thewhole-bodymetabolicratecanbedeterminedbysimplymeasuringthetotalquantityofheatliberatedfromthebody.

1.DirectCalorimetry:31Inanormalchemicalreaction,theproductisproportionatetothequantityofthesubstance.Thisiscalledconstantproportionallaw(定比定律).

Forexample:C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+△H2.IndirectCalorimetry32

√

①ThermalequivalentoffoodTheamountofenergyliberatedbytheoxidizationofpergramofacertainfoodinthebody(orburntoutsidethebody).Oxidizedinthebody:biologicthermalequivalentBurntoutsidethebody:physicalthermalequivalentConceptsinvolvedinCalorimetry.√與能量代謝測定有關幾個概念1.食物的熱價(thermalequivalentoffood):（1）定義：1g某種食物在體內氧化(或體外燃燒)時所釋放的熱量稱為食物的熱價。（2）類型：物理熱價：指食物在體外燃燒時釋放的熱量。

生物熱價：指食物在體內經(jīng)過生物氧化所產生的熱量。蛋白質物理熱價>生物熱價Nutritionsubstancephysicalthermalequivalentbiologicthermalequivalent

Carbohydrate17.1517.15Protein23.4317.99Fat39.7539.75Thethermalequivalentofthethreenutritionsubstance(kJ/g)carbohydrate<protein<fat35TheamountofO2consumedperunitoftimeisproportionatetotheenergyliberated.ThethermalequivalentofoxygenistheheatproductionbyconsumingoneliterofO2tooxidizeaspecifictypeoffood.√

②ThermalEquivalentofOxygenCarbohydrate>Fat>Protein

20.66>19.58>18.93(kJ/L)√2.食物的氧熱價(thermalequivalentofoxygen):某種食物氧化時消耗1L氧所產生的熱量稱為該種食物的氧熱價.三種營養(yǎng)物質的氧熱價見P222：表7-1。12．食物的氧熱價是指（）A1g食物氧化時所釋放的能量B．lg食物燃燒時所釋放的能量C．氧化1g食物、消耗1L氧氣時所釋放的能量D．食物氧化消耗IL氧氣所釋放的能量E．以上都不是名詞解釋食物的熱價食物的氧熱價√

③Respiratoryquotient(RQ)

TherespiratoryquotientistheratioofthevolumeofCO2productiontothevolumeofO2consumedperunitoftime.

CO2productionRQ=O2consumptionCarbohydrate:C6H12O6+6O26CO2+6H2ORQ=6/6=1.00Fat:2C51H98O6+145O2102CO2+98H2ORQ=102/145=0.7033.呼吸商(respiratoryquotient,RQ)某物質的RQ:某種物質氧化時產生CO2量與O2消耗量的比值稱為呼吸商.=產生CO2/O2消耗量

(取決于物質本身化學組成)C6H12O6+6O26CO2+6H2O41TheRQofcarbohydrateis1.00TheRQoffatis0.71TheRQofproteinis0.80糖尿病0.71長期病理性饑餓情況下0.80正常人混合食物0.85但事實并非如此:P222影響呼吸商因素：1）營養(yǎng)物質之間相互轉化2）某些病理狀態(tài)的影響：肺過度通氣、酸中毒等。non-proteinrespiratoryquotient(NPRQ).4.非蛋白呼吸商（NPRQ）:糖和脂肪按不同比例混合氧化所產生CO2量和消耗O2量比值.Usually,theRQiscalculatedbytheratioofCO2productiontoO2consumptiononthebasisofdifferentproportionofmixedcarbohydrateandfat,whichiscalled間接測熱法的計算能量代謝過程

了解(1)總的耗氧量和CO2產生量,測定尿素氮排出量.(2)蛋白質氧化量和其產生熱量,以及耗氧量和CO2產生量.(3)從總耗氧量和總CO2產量中減去蛋白質耗氧量和CO2產量，計算出非蛋白呼吸商。(4)非蛋白呼吸商的氧熱價，計算出非蛋白代謝的產熱量；(5)24小時產熱量為蛋白質代謝產熱量與非蛋白代謝產熱量之和。簡化測定法：測量被測量者單位時間內耗氧量，進食為混合物，認為其呼吸商為0.82,氧熱價為20.19kJ.誤差1-2%測定耗氧量與CO2產生量的方法：1）閉合式測定法2）開放式測定法47√三.FactorsAffectingEnergyMetabolismMuscularexertion肌肉活動最為顯著Emotionalstate精神活動Specificdynamicaction食物的特殊動力效應Environmentaltemperature環(huán)境溫度Otherfactor?48PhysicalActivitiesFormsofActivityHeatOutput(kJ/m2*

min)Awakelyingstill2.616Sittingatrest3.399Cleaningthewindow8.301Washingclothes9.887Playingvolleyball17.045Playingbasketball24.216Playingfootball24.96949EmotionalstateTheO2consumptionofbrainis20timesofmuscle.Thereisnodifferencebetweensleepandconsciousness.Butatsomeemotionalstateenergyproductionincrease.50Thermogeniceffectoffood

√

Specificdynamicaction(SDA):Theingestionoffoodrapidlyincreasesthemetabolicrateandproducesextraheatforafewhoursaftereating.Protein>Carbohydrates>Fat（三）食物的特殊動力效應（specificdynamicaction）√（1）概念：進食后使機體產生“額外”熱量消耗的現(xiàn)象。機制：肝臟加工食物有關。比較：蛋白質﹥糖﹥脂肪臨床應用:（1）補充能量，應注意額外消耗這部分能量而給予相應的補充。（2）蛋白質節(jié)省療法。葡萄糖+氨基酸

√

4.Environmentaltemperature√4.環(huán)境溫度呈“U”型<20oC20~30OC>30OC

升高最為穩(wěn)定升高寒戰(zhàn)肌肉松馳化學反應、發(fā)汗、肌肉緊張度增加呼吸、循環(huán)功能增強等（二）調控能量代謝的神經(jīng)和體液因素1、下丘腦對攝食行為的調控攝食中樞（下丘腦外側區(qū)）和飽中樞（下丘腦腹內側核）。2、激素對能量代謝過程的調節(jié)。leptin四.基礎代謝（basicmetabolism）√1.基礎代謝:指基礎狀態(tài)下的能量代謝.Theminimumenergyexpenditureforthebodytoexist.(1)所謂基礎狀態(tài):清晨、清醒、安靜、無精神緊張、空腹、室溫(20-25℃)狀態(tài)(2)基礎代謝并非最低的能量代謝.56Basalconditions:

Keepfastatleastfor12hoursAfteranightofrestfulsleepNostrenumousactivityEliminatedpsychicandphysicalfactorsthatcauseexcitement20~25℃BMR:√基礎代謝率（basicmetabolicrate，BMR）:單位時間內的基礎代謝。58BasalMetabolismBasalMetabolicrate(BMR):50-70%ofthedailyenergyexpenditureBMRisusuallyexpressedasjouleperhourpersquaremeterofbodysurfaceareaKJ/(m2.h)BodySurfaceArea(m2)=0.0061xHeight(cm)

+0.0128xWeight(kg)-0.15922.測定:簡略的理論測定：耗氧量X20.19kJ/S=KJ/m2.h表示(%):（實際測-正常值平均）/正常值平均×100%正常值±15%影響因素：生理變動:性別、年齡。正常人的BMR是相當穩(wěn)定的。臨床:BMR%=(脈率+脈壓差)-111意義:判斷標準：正?！?5%只有>20%才有可能是病理性的.臨床意義：臨床診斷甲狀腺疾病的重要輔助方法。甲狀腺功能低下時，BMR可比正常值低20%～40%；甲狀腺功能亢進時BMR可比正常值高出25%～80%。但:檢測項目數(shù)值正常值FT3（游離T3）3.18~9.22pmol/mlFT4（游離T4）8.56~25.6pmol/mlTT3（總T3）1.2~3.4pmol/mlTT4（總T4）54~174pmol/mlTSH（促甲狀腺激素）0.3~5.0μlu/mlTGA（甲狀腺蛋白抗體）陰性陽性TMA（甲狀腺微滴抗體）陰性陽性62Section2TemperatureRegulation63TemperatureShelltemperatureandcoretemperature

Arrangementofbodytemperature

BalanceofbodyheatHeatproductionThermolysisThermoregulationThermoreceptorThermotaxiccentersetpointtheoryOutline64HomeothermicanimalPoikilothermicamimalBodyTemperature65Section1BodyTemperature

SkintemperatureChangingwiththetemperatureofthesurroundings

CoretemperatureMaintainingconstantly一.體溫(bodytemperature)(一)體殼（表層）溫度和核心溫度：功能上劃分核心核心溫度(coretemperature):

較高；相對穩(wěn)定；各部位差異小,以肝最高，380C。

表層表層溫度(shelltemperature):較低；不穩(wěn)定;各部位差異大人體√1.生理學及臨床所說的體溫:指身體深部的平均溫度,即核心部分的平均溫度.√2.測量部位:腋下溫度<口腔溫度<直腸溫度

直腸:36.9~37.9℃

口腔:36.7~37.7℃

腋窩:36.0~37.4℃電子溫度計：電子溫度計是把熱傳感器產生的熱電動勢來判別溫度高低的?？梢詸z測食管和鼓膜的溫度(二).體溫的正常波動<1℃1.晝夜節(jié)律性（circadianrhythm)變化:

√清晨2-6時最低,午后1-6時最高（生物鐘）.2.性別的影響:女性高于男性0.3℃;其體溫隨月經(jīng)周期而發(fā)生變動:基礎體溫3.年齡的影響新生兒,特別是早產兒,體溫容易受環(huán)境因素的影響而變動。老人體溫也偏低。4.肌肉活動,情緒激動、精神緊張、進食等.麻醉手術的病人,在術中和術后都應注意保溫護理。

Biorhythm

BiologicalclockSuprachiasmaticnucleus72PhysiologicalFluctuationsoftheBodyTemperatureSexdifferenceinbodytemperature73PhysiologicalfluctuationsofthebodytemperatureAgeEmotionalstressMuscleactivityFood,drugs二、機體的產熱和散熱反應

——動態(tài)平衡BalanceofBodyHeatBodytemperatureiscontrolledbybalancingheatproductionagainstheatloss.76HeatisproducedbytheprocessofmetabolismFactorsaffectingmetabolismcanchangetheheatproduction.Organsthatproduceheat:

quiet----liverexertion---muscleHeatProduction(一)產熱.1.主要產熱器官.肝(安靜)骨骼肌(運動)2.機體產熱形式機體處于寒冷環(huán)境中時

(1)寒戰(zhàn)產熱(shiveringthermogenesis)：骨骼肌發(fā)生不隨意的節(jié)律性收縮，表現(xiàn)為屈肌和伸肌同時收縮，產熱量可增加4-5倍。寒冷性肌緊張(thermalmuscletone)或稱戰(zhàn)栗前肌緊張(pre-shiveringtone)√78Modesofheat-productionShiveringthermogenesis:shivering,thermalmuscletoneNon-shiveringthermogenesis:brownfat非寒戰(zhàn)產熱(代謝產熱)褐色脂肪組織(brownfattissue,BFT)產熱量最大,占70%HeatProduction801、Sympatheticnervoussystem2、Thyroxine,catecholaminesandGH

3.Controlofthermogenesis產熱活動的調節(jié)81(二)HeatLoss散熱反應Theformsofthermolysis:radiationconductionconvectionevaporation(二)散熱過程主要散熱部位是皮膚

1.散熱的方式(1)輻射散熱(thermalradiation):紅外線

溫差及體表面積(2)傳導散熱(thermalconduction):相接觸面積、溫差,物體導熱性能：衣、脂肪、水（冰袋，冰帽）(3)對流散熱(thermalconvection):通過氣體來交換熱量溫差,受風速影響

(4)蒸發(fā)√8360%InfraredheatraysRadiation84

ConductiontoobjectsConductiontoairEffectofclothingonconductiveheatlossFatConductionCoolingeffectofwindConvection86

Anecessarycoolingmechanismatveryhighairtemperature0.6kcalofheatislostfor1gwaterthatevaporatesEvaporation(4)蒸發(fā)（evaporate）散熱

√環(huán)境溫度接近或高于皮膚溫度時,蒸發(fā)成為唯一散熱形式蒸發(fā)散熱是機體通過體表水分的蒸發(fā)來散失體熱的一種形式。

A.不感蒸發(fā)（insensibleperspiration）:

體液水分直接透過皮膚和粘膜(呼吸道)在未形成明顯水滴前就蒸發(fā)掉一種散熱方式.嬰幼兒不感蒸發(fā)速率大。補液時注意B.發(fā)汗(sweating):

汗腺主動分泌汗液的過程，可感蒸發(fā)（sensibleevaporation）受環(huán)境溫度和濕度的影響。2汗液：（1）成份：99%水分，1%NaCl,少量KCl,尿素（2）汗液為低滲性液體。大量發(fā)汗而造成脫水時，高滲性脫水。夏天人在大量出汗時，飲淡鹽水Sweatinganditsregulation溫熱性發(fā)汗和精神性發(fā)汗區(qū)別:A:刺激:溫熱條件\精神緊張.B:中樞:下丘腦\大腦皮層運動區(qū).C:部位:全身各處\手掌,足底和前額.D:作用:體溫調節(jié)\與體溫調節(jié)無關.味覺性發(fā)汗：進食辛辣食物時，口腔內的痛覺神經(jīng)末梢受到刺激，可反射性引起頭部和頸部發(fā)汗。常用散熱措施:降溫措施 理論依據(jù)冰袋、冰帽、 傳導散熱↑電扇、通風 對流散熱↑降低室溫、減衣 輻射散熱↑酒清擦浴 蒸發(fā)散熱↑用阿司匹林 下調調定點用抗菌藥物消除致熱原923.HeatLossRegulation

BytheskinByexpiration,urinationanddefecation93（1）皮膚血流量在散熱反應中的作用FactorsAffectingHeatLossTemperaturebetweentheskinandthesurroundingenvironmentSkintemperatureisdeterminedbythebloodflow.Skinbloodflowiscontrolledbythesympatheticnervoussystem.94ControlofheatlossByregulationofskinbloodflow（2）影響蒸發(fā)散熱的因素(1)汗腺分泌受交感膽堿能纖維支配.發(fā)汗中樞

Ach

汗腺M受體(阿托品)汗腺分泌√汗腺與汗腺活動調節(jié)(1)汗腺分泌受交感膽堿能纖維支配.發(fā)汗中樞

Ach

汗腺M受體(阿托品)汗腺分泌（2）類型：溫熱性發(fā)汗和精神性發(fā)汗97autonomicthermoregulationbehavioralthermoregulation三.Thermoregulation(一)體溫調節(jié)的基本方式

（二）自主性體溫調節(jié)

體溫調節(jié)是一個負反饋控制系統(tǒng):調定點下丘腦體溫調節(jié)中樞（控制系統(tǒng)）產熱裝置（受控系統(tǒng)）散熱裝置（受控系統(tǒng)）深部體溫（受控對象）體溫溫度感受裝置（反饋檢測器）干擾因素991.ThermoreceptorPeripheralthermoreceptor:

cold-receptor>