第七章能量代谢和体温

第七章 能量代谢与体温

一．基本要求

掌握：1. 热价、氧热价、呼吸商等概念，影响能量代谢的主要因素

2．基础代谢的概念及意义 3．机体的散热方式

4．温度感受器和体温调节（调定点学说） 熟悉：1. 能量代谢的测定原理

2. 机体的产热 3. 体温调节中枢 了解：1. 食物的能量转化

2. 能量代谢的测定方法 二．基本概念

能量代谢（energy metabolism）、食物的热价（themal equivalent of food）、食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen）、呼吸商（respiratory quotient）、基础代谢(basal metabolism)、基础代谢率(basal metabolism rate, BMR)、体温(body temperature)、战栗产热(shivering thermogenisis)、非战栗产热(non-shivering thermogenesis)、辐射散热(thermal radiation) 、传导散热(thermal conduction)、对流散热(them1a1 convection)、蒸发散热(evaporation)、不感蒸发(insensible perspiration)、发汗(sweating)或可感蒸发(sendbie evaporation)、热敏神经元(warm-sensitive neuron)、冷敏神经元(cold-sensitive neuron)。 三.学习要点

1．机体各种生理活动所需的能量主要来源于摄入体内的糖、脂肪和蛋白 质所蕴藏的化学能。能量除供骨路肌收缩作功外,其它被机体消耗的能量最终都将转化为热能。因此,测定整个机体在单位时间内所散发的总热量和所作外功,就可计算机体能量代谢率。

2．肌肉活动、精神因素、食物的特殊动力效应和环境温度为影响能量代谢的主要因素。

3．基础状态下的能量代谢即为基础代谢。单位时间内的基础代谢为基础代谢率。基础代谢率测定可用于甲状腺功能异常等疾病的辅助诊断。

4．维持体温相对稳定是机体进行且常新陈代谢和生命活动的必要条件。体温的相对稳定主要是在体温调节中枢控制下产热和散热过程取得动态平衡的结果。安静和运动时的主要产热器官分别是内脏和骨骼肌。体内某些内分泌激素增多、文感神经系统的兴奋及骨骼肌活动加强均可增加产热量。皮肤可通过辐射、传导、对流和蒸发方式散发体热,皮肤血管的舒张和发汗是机体增加散热量的有效反应。

5．从体表和体内感受到的温度信息经下丘脑及其以下中枢部位多层次整合后,可通过多种途径影响产热和散热过程,最后在体温调定点水平上保持体温的相对恒定。一般认为视前区,下丘脑前部是体温调节整合的中心部位。

四．重点与难点提示 （一）. 能量代谢

通常把物质代谢过程中所伴随地能量的贮存、释放、转移和利用等称为能量代谢。

1．食物的能量转化 2．能量代谢的测定 （1）. 几个概念

食物的热价：1g某种食物氧化(或在体外燃烧)时所释放的热量称为该种食物的热价。热价有生物热价和物理热价之分，它们分别指食物在体内氧化和体外燃烧时释放的热量。

食物的氧热价：食物氧化要消耗氧，氧的消耗和物质氧化的产热量之间有一定的关系。通常把某种食物氧化时消耗1L氧所产生的热量，称为该种食物的氧热价。

呼吸商：机体通过呼吸从外界环境中摄取氧，以满足生理活动的需要，同时将二氧化碳排除体外。一定时间内机体呼出的CO2的量与吸入的O2的量的比值，称为呼吸商。

（2）. 能量代谢的测定原理和方法

机体的能量代谢也遵循能量守恒定律，即在整个能量转化过程中，机体所利用的蕴藏在食物中的化学能与最终转化成的热能和所做的外功，按能量来计算是完全相等的。测定机体在一定时间内所消耗的食物，或者测定机体所产生的热量与所做的外功，即可测算出整个机体的能量代谢率。能量代谢率通常以单位时间内每平方米体表面积的产热量为单位。能量代谢率的高低与体重并不成比例关系，而与体表面积成正比。测定整个机体在单位时间内发散的总热量，通常用两种方法：直接测热法和间接测热法。

3．能量代谢的主要因素 （1）. 肌肉活动

肌肉活动队能量代谢的影响最显著。机体任何轻微的活动都可提高代谢率。人在运动和劳动时耗氧量显著增加。这是因为此时肌肉需要补给能量，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的增加。机体耗氧量的增加同肌肉活动的强度成正比关系。肌肉活动的强度的称为肌肉工作的强度，即劳动强度，通常用单位时间内机体的产热量来表示。

（2）. 精神活动

脑的重量只占体重的2.5%，但在安静状态下却有15％左右的循环血量进入脑循环系统。这说明脑组织的代谢水平是很高的。在一般的精神活动时，中枢神经系统本身的代谢率即使有所增加，其程度也是可以忽略的。但在精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧和情绪激动时，由于随之而出现的肌紧张增强以及刺激代谢的激素释放增多等因素，产热量可以显著增加。

（3）. 食物的特殊动力效应

人在进食后一段时间内（从进食后1小时开始，延续到7－8小时）, 虽然处于安静状态，但所产生的热量却要比进食前有所增加。可见这种额外的能量消耗是由进食所引起的。食物的这种刺激机体产生额外热量消耗的作用，叫做食物的特殊动力效应。

（4）. 环境温度

人安静时的能力代谢，在20－30度的环境温度中最为稳定。当环境温度低于20度时，代谢率增加，主要是由于寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张

度增强所致。在20－30度时代谢稳定，是由于肌肉松弛的结果。当环境温度高于30度时，代谢率又会增加，因为体内化学反应过程的反应速度增强的缘故。

3．基础代谢

基础代谢(basal metabolism)是指基础状态下的能量代谢。所谓基础状态, 是指满足以下条件的一种状态: 清晨、清醒、静卧, 未作肌肉活动; 前夜睡眠良好, 测定时无精神紧张; 测定前至少禁食12小时; 室温保持在20~25℃。在这种状态下, 体内能量的消耗只用于维持一些基本的生命活动, 能量代谢比较稳定, 所以把这种状态下单位时间内的能量代谢称为基础代谢率(basal metabolism rate, BMR)。应该指出, 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(约比安静时低8%－10%, 但做梦时可增高)。只要测定时的条件完全符合前述要求, 则在不同时日中重复测定的结果基本上并无差异。这就反映了正常人的BMR是相当稳定的。一般说来, BMR的实际数值同正常的平均值比较, 如相差在10%~15%之内, 无论较高或较低, 均不属病态。当相差之数超过20%时, 才有可能是病理变化。 （二）. 体温及其调节

1．体温

人和高等动物机体都具有一定的温度, 这就是体温。人和高等动物的体核温度是相对稳定的, 故称恒温动物(horneothermic animal)。而低等动物, 如爬虫类、两栖类, 其体核温度则随着环境温度的变化而变化, 因而称为变温动物

(poikilothermic animal)。正常的体温是机体进行新陈代谢和生命活动的必要条件。

(1). 体表温度和体核温度：人体可分为核心与外壳两个层次。前者的温度称为体核温度, 后者的温度称体表温度。体核温度相对稳定, 各部位之间差异小;体表温度不稳定, 各部位之间差异也大。此处所说的体核与体表, 不是指严格的解剖学结构, 而是生理学对于整个机体温度所做的功能模式划分。体核温度虽然相对稳定, 但由于代谢水平不同, 各内脏器官的温度也略有差异:肝温度为38℃左右, 在全身中最高:脑产热量较多, 温度也接近38℃;肾、膜腺及十二指肠等温度略低;直肠温度则更低些。循环血液是体内传递热量的重要途径。由于血液不断循环, 遂使深部各个器官的温度经常趋于一致。

生理学所说的体温(body temperature), 是指身体深部的平均温度, 即体核温度而言。由于体核温度特别是血液温度不易测试, 所以临床上通常用直肠、口腔和腋窝等处的温度来代表体温。测直肠温度时, 如果将温度计插入直肠6m以上, 所测得的温度值就接近体核的温度, 其正常值为36.9~37.9℃。口腔(舌下部)是广泛采用的测温部位。其优点是所测温度值比较准确, 测量也较为方便。但对不能配合的病人, 如哭闹的小儿以及躁狂的病人, 则不适宜测口腔温。口腔温的正常值为36.7~37.7℃。需要指出的是, 腋窝皮肤表面温度较低, 故不能正确反映体温, 只有让被测者将上臂紧贴其胸廓, 使腋窝紧闭形成人工体腔, 机体内部的热量才能逐渐传导过来, 使腋窝的温度逐渐升高至接近于体核的温度水平。因此, 测定腋窝温度时, 时间至少需要10分钟左右, 而且腋窝处在测温时还应保持干燥。腋窝温的正常值为36.0~37.4℃。

(2). 体温的生理变动

体温是相对稳定的, 这并不意味着其数值是一成不变的。在生理情况下, 体温可随昼夜、年龄、性别等因素而有所变化, 但这种变化的幅度一般不超过1℃。

①体温的昼夜周期性变化：体温在一昼夜之间常作周期性波动:清晨2~6时体温最低, 午后1~6时最高。这种昼夜周期性波动称为昼夜节律(circadian rhythm)。大量的研究结果表明, 体温的昼夜节律同肌肉活动状态以及耗氧量等没有因果关系, 而是由一种内在的生物节律所决定的。人体温的昼夜周期与地球自转周期是相吻合的。实验研究还表明, 除体温外, 其他许多生理现象, 如细胞中的酶活性、激素的分泌、个体的行为等, 也都显示出周期节律的特性。这些统称之为生物节律(biorhythm)。通常认为生物节律现象是由体内存在着的生物钟(biological cl∞k)来控制的。动物实验提示, 下丘脑的视交叉上核(suprachiasmatic nucleus)很可能是生物节律的控制中心。

②性别的影响：成年女子的体温平均比男子的高约0.3℃, 而且其体温随月经周期变化。

③年龄的影响：新生儿, 特别是早产儿, 由于其体温调节机构发育还不完善, 调节体温的能力差, 他们的体温易受环境因素的影响。老年入因基础代谢率低, 体温也偏低, 因而也应注意保温。

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