精品课程生理学教案 第七章能量代谢与体温 目的要求]: 1.了解食物的能量指标,能量代谢的测定; 2.掌握影响能量代谢的因素,基础代谢率及其测定 3.掌握食物的卡价、氧热价、呼吸商、能量代谢、体温等概念 4.理解影响因素对能量代谢、基础代谢、体温的作用机制及结果。 [重点]: 1.食物的能量指标的几个概念 2.影响能量代谢的因素,基础状态的概念: 3.散热的不同方式及体温调节。 [难点]: 1.食物的能量指标; 2.能量代谢的测定; 3.体温调节。 [基本概念]: 能量代谢( energy metabolism):合成代谢( anabolic皿,又称同化作用):分解代谢 ( catabolism,也称异化作用);动脉血酮体比率( arterial ketone body ratio,AKBR);能 量负荷( energy charge,简称能荷):能量代谢率( energy metabolic rate);热价( thermal equivalent of food;卡价( caloric value);氧热价( thermal equivalent of oxygen) 呼吸商( respiratory quotient,RQ);非蛋白呼吸商(non- protein respiratory quotient, NPRQ);食物的特殊动力效应( specific dynamic effect);基础代谢( basal metabolism) 基础代谢率( basal metabolism rate,BR);体温( body temperature);不感蒸发 ( insensibleperspiration)调定点(set- point);热敏神经元(warm- sensitive neuron) 冷敏神经元(cold- sensitive neuron);温度感受器( thermoreceptors);致热原( pyrogen) 体温调节( thermoregulation) [授课学时]:3学时 [使用教材]:王庭槐主编.生理学,第1版,高等教育出版社,2004北京 第一节能量代谢( energy metabolism) 定义:机体内伴随物质代谢过程而发生的能量的释放、转移、贮存和利用的过程。 1.新陈代谢的概念 新陈代谢:维持生命的各种活动过程中化学变化的总称。 新陈代谢包括:物质代谢(同化作用,异化作用);能量代谢(吸热反应,放热反应) raitri i he spme e emil ar the aicn em taos ceans
精品课程生理学教案 第七章 能量代谢与体温 [目的要求]： 1.了解食物的能量指标，能量代谢的测定； 2.掌握影响能量代谢的因素，基础代谢率及其测定； 3.掌握食物的卡价、氧热价、呼吸商、能量代谢、体温等概念； 4.理解影响因素对能量代谢﹑基础代谢﹑体温的作用机制及结果。 [重点]： 1.食物的能量指标的几个概念； 2.影响能量代谢的因素，基础状态的概念； 3.散热的不同方式及体温调节。 [难点]： 1.食物的能量指标； 2.能量代谢的测定； 3.体温调节。 [基本概念]： 能量代谢(energy metabolism)；合成代谢(anabolism，又称同化作用)；分解代谢 (catabolism，也称异化作用)；动脉血酮体比率(arterial ketone body ratio，AKBR)；能 量负荷（energy charge，简称能荷）；能量代谢率(energy metabolic rate)； 热价(thermal equivalent of food)；卡价(caloric value)；氧热价(thermal equivalent of oxygen)； 呼吸商(respiratory quotient，RQ)；非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quotient， NPRQ)；食物的特殊动力效应(specific dynamic effect)；基础代谢(basal metabolism)； 基础代谢率 (basal metabolism rate， BMR)；体温（body temperature）；不感蒸发 （insensibleperspiration）调定点（set-point）； 热敏神经元（warm-sensitive neuron）； 冷敏神经元（cold-sensitive neuron）；温度感受器（thermoreceptors）；致热原（pyrogen）； 体温调节（thermoregulation） [授课学时]：3 学时 [使用教材]：王庭槐主编. 生理学，第 1 版，高等教育出版社，2004 北京 第一节 能量代谢（energy metabolism） 定义：机体内伴随物质代谢过程而发生的能量的释放﹑转移﹑贮存和利用的过程。 1．新陈代谢的概念 新陈代谢: 维持生命的各种活动过程中化学变化的总称。 新陈代谢包括：物质代谢（同化作用，异化作用）；能量代谢（吸热反应，放热反应） 1
图7 1能量代谢的场所线粒体 2.能量贮存形式 OXID TVE PHOSPHORYLATION 三大营养物质(糖,脂肪,蛋白质) 三羧酸循环(产生能量的方式) 图7-2三羧酸循环呼吸链 三磷酸腺苷(ATP能量的贮存形式) ATP的生成 葡葡糖 细胞质 萄糖 丙氨酸 丙酮酸 ATP画海 能粒体 NADH +H' 图7-3ATP生成过程 3.食物的能量指标 (1)食物热价( thermal equivalent of food):lg某种食物氧化时释放的热量 (2)食物氧热价( thermal equivalent of oxygen):某种食物氧化时消耗1L氧所产生的热 量 (3)呼吸商( respiratory quotient):各种供能物质氧化时产生的CO2量与O2的消耗量的比 值 (4)非蛋白呼吸商( nonprotein respiratory quotient,NPRQ):将一定时间内产生的CO2 量和消耗O2量减去分解蛋白质产生的CO2量和耗O2量,即为非蛋白质部份(糖和脂肪)氧化 产生的CO2量和耗O2量。一定时间内,氧化糖和脂肪产生的CO2量和耗O2量的比值,称为非 蛋白质呼吸商。 4.能量代谢的测定 热能的直接测量 (1)直接测热法( direct calorimetry) 热能 特殊的检测环境,测热装置复 杂,研究肥胖和内分泌系统障 碍
图 7 -1 能量代谢的场所线粒体 2．能量贮存形式 三大营养物质（糖，脂肪，蛋白质） 三羧酸循环 (产生能量的方式) 图 7 -2 三羧酸循环呼吸链 三磷酸腺苷（ATP 能量的贮存形式） 图 7–3 ATP 生成过程 3．食物的能量指标 (1)食物热价（thermal equivalent of food）：1g 某种食物氧化时释放的热量。 (2)食物氧热价（thermal equivalent of oxygen）：某种食物氧化时消耗 1L 氧所产生的热 量。 (3)呼吸商（respiratory quotient）：各种供能物质氧化时产生的CO2量与O2的消耗量的比 值。 (4)非蛋白呼吸商（nonprotein respiratory quotient, NPRQ）： 将一定时间内产生的CO2 量和消耗O2量减去分解蛋白质产生的CO2量和耗O2量，即为非蛋白质部份（糖和脂肪）氧化 产生的CO2量和耗O2量。一定时间内，氧化糖和脂肪产生的CO2量和耗O2量的比值，称为非 蛋白质呼吸商。 4．能量代谢的测定 （ 1）直接测热法（ direct calorimetry） 特殊的检测环境，测热装置复 杂，研究肥胖和内分泌系统障 碍。 2
图7-4直接测热法 (2)间接测热法( indirect calorimetry) 遵循定比定律,测定CO产量和尿氮排出量,测定耗02量,测量装置较简单。 c6H1206+6o2 6 CO2 +6 H2O △G=-686 kcalmole A ADP +Pi =-12 kcal/mole (under conditions in the cell) 36 ATPs x 12 kcal/mole 432 kcal Energy recovery: 432/686 =63% 吸槽目记纹耗 水钟 记纹 收小目 呼嶝话 呼气管 连到 图7-5间接测热法 图7-6时间耗氧量 5.影响能量代谢的因素 (1)肌肉活动:肌肉活动越强能量代谢越高。机体任何轻微活动都会提高代谢率,剧烈 运动时耗O2量比安静时可增加10~20倍。 (2)精神活动:精神活动越剧能量代谢越高 (3)食物的特殊动力效应:进食后产生的额外的热量现象。蛋白质作用最强,可“额外” 增加30%左右,糖、脂肪增加4-6%,混合食物为10%。它可能是肝脏处理蛋白质分 解产物时“额外”消耗的能量。 (4)环境温度:环境温度升高或降低均可使能量代谢升高。 20~30℃稳定肌肉松驰 <20℃代谢↑寒战,肌肉紧张度↑ <10℃代谢↑↑寒战,肌肉紧张度↑; >30℃代谢↑体内化学反应速度↑,发汗,呼吸、循环机能↑ (5)其他因素:年龄、性别、睡眠、激素。脂肪组织可分泌瘦素( leptin)等细胞因子 也参与能量代谢的调节。小分子的脑肠肽 Ghrelin对能量平衡有调节作用。 6.基础代谢率及其测定 基础状态: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,禁食
图 7 - 4 直接测热法 （2）间接测热法（indirect calorimetry） 遵循定比定律，测定CO2产量 和尿氮排出量，测定耗O2量，测量装置较简单。 图 7-5 间接测热法 图 7 - 6 时间耗氧量 5． 影响能量代谢 强能量代谢越高。机体任何轻微活动都会提高代谢率，剧烈 量现象。蛋白质作用最强，可“额外” 低均可使能量代谢升高。 张度↑ ； , 呼吸﹑循环机能↑ （5）其 in）等细胞因子 卧，未作肌肉活动，前夜睡眠良好，测定时无精神紧张，禁食 的因素 （1）肌肉活动：肌肉活动越 运动时耗O2量比安静时可增加 10～20 倍。 （2）精神活动：精神活动越剧能量代谢越高。 （3）食物的特殊动力效应：进食后产生的额外的热 增加 30%左右，糖、脂肪增加 4－6%，混合食物为 10%。它可能是肝脏处理蛋白质分 解产物时“额外”消耗的能量。 （4）环境温度：环境温度升高或降 20～30℃ 稳定 肌肉松驰； ＜20℃ 代谢↑ 寒战，肌肉紧 ＜10℃ 代谢↑↑ 寒战，肌肉紧张度↑ ＞30℃ 代谢↑ 体内化学反应速度↑，发汗 他因素：年龄、性别、睡眠、激素。脂肪组织可分泌瘦素（lept 也参与能量代谢的调节。小分子的脑肠肽 Ghrelin 对能量平衡有调节作用。 6． 基础代谢率及其测定 基础状态：清晨，清醒，静 3
12小时以上,室温20-25℃。 基础代谢( basal metabolism):基础状态下的代谢状况 基础代谢率( basal metabolism rate):基础状态下单位时间内的能量代谢。 正常人 粘液性水肿 myxedema 甲状腺肿瘤突眼性甲状腺肿 数815 10 5 40-30-20-100102030405060708090100110120 基础代谢率相对值(BMR) Relative value of BMR 图7-7甲状腺疾病患者的基础代谢与正常人基础代谢的比较 第二节体温( body temperature) 1.体温的概念 恒温动物( homeothermic animal);变温动物( poikilothermic animal) 体表温度( shell temperature 体核温度( core temperature) 图7-8不同环境温度下人体体温分布图 2.产热与散热 产热器官一肝脏,骨骼肌。 产热形式一战栗产热( shivering thermogenesis),骨骼肌收缩引起。 非战栗产热(non- shivering thermogenesis),代谢产热引起。 散热部位一皮肤,呼出气,尿,粪 散热方式 (1)辐射散热( thermal radiation):人体以热射线的形式将体热传给外界。 (2)传导散热( thermal conduction):机体的热量直接传给同它接触的较冷物体。 (3)对流散热( thermal convection):通过同皮肤接触的空气流动将机体热量传给外界
12 小时以上，室温 20-25℃。 基础代谢（basal metabolism）：基础状态下的代谢状况。 内的能量代谢。 第二节 体温（body temperature） 1． 体温的概念 ermic animal）； 变温动物（poikilothermic animal） 2.产热与散热 ，骨骼肌。 ng thermogenesis），骨骼肌收缩引起。 。 散热部位— diation）：人体以热射线的形式将体热传给外界。 。 。 基础代谢率（basal metabolism rate）：基础状态下单位时间 图 7-7 甲状腺疾病患者的基础代谢与正常人基础代谢的比较 恒温动物（homeoth 体表温度（shell temperature）； 体核温度（core temperature） 图 7-8 不同环境温度下人体体温分布图 产热器官—肝脏 产热形式—战栗产热（shiveri 非战栗产热（non-shivering thermogenesis），代谢产热引起 皮肤，呼出气，尿，粪。 散热方式： （1）辐射散热（thermal ra （2）传导散热（thermal conduction）：机体的热量直接传给同它接触的较冷物体 （3）对流散热（thermal convection）：通过同皮肤接触的空气流动将机体热量传给外界 4
(4)蒸发散热( thermal evaporation):通过体表水份的蒸发来散失体热 可分为:不感蒸发( insensible evaporation),以不显汗的形式蒸发机体水份。 可感蒸发( sensible evaporation),以汗液蒸发的形式带走热量。 3.体温调节 自主性调节( autonomic thermoregulation):增减皮肤血流量,发汘,战栗等生理调节 行为性调节( behavioral thermoregulation):增减衣着,开电扇空调等行为 外周和中枢温度感受器: 热敏神经元(warm- sensitive neuron):当局部组织温度升高时神经冲动的发放频率 增加 冷敏神经元(cold- sensitive neuron):当局部组织温度降低时神经冲动的发放频率 增加 (1)在过冷环境中→冷感受器兴奋→中枢紧张性↑→血管收缩↑→血流量↓→散热↓;另外 产热↑→维持体温的相对稳定。 (2)在炎热环境中→热感受器兴奋→中枢紧张性↓→血管收缩↓→血流量↑→散热↑ 另外,产热↓→维持体温的相对稳定。 (°c) 热敏神经 冷敏神经元 uron 图7-9由下丘脑视前区导出的温度敏感神经元的放电活动 体温调定点(set- point):视前区-下丘脑前部(P/AH设定了一个规定的体温值,即 体温调定点学说(set- point theory):调定点按照P0/AH温度敏感神经元的工作特性 来调节体温的高低。 热装置(骨 点一- 温 受控 输出变量) 系统 对象) 散热装置 接 温度感受装置 (反馈检测器
（4）蒸发散热（thermal evaporation）：通过体表水份的蒸发来散失体热。 可分为：不感蒸发（insensible evaporation），以不显汗的形式蒸发机体水份。 3.体温调 （autonomic thermoregulation）：增减皮肤血流量，发汗，战栗等生理调节。 外 nsitive neuron）：当局部组织温度升高时神经冲动的发放频率 增加 神经元（cold-sensitive neuron）：当局部组织温度降低时神经冲动的发放频率 增加 环境中→冷感受器兴奋→中枢紧张性↑→血管收缩↑→血流量↓→散热↓；另外， →中枢紧张性↓→血管收缩↓→血流量↑→散热↑ 图 7-9 由下丘脑视前区导出的温度敏感神经元的放电活动 体温调定点 的体温值，即 37℃ 调定点学说 (set-point theory)：调定点按照 PO/AH 温度敏感神经元的工作特性 来调 可感蒸发（sensible evaporation），以汗液蒸发的形式带走热量。 节 自主性调节 行为性调节（behavioral thermoregulation）：增减衣着，开电扇空调等行为。 周和中枢温度感受器: 热敏神经元（warm-se 。 冷敏 。 (1)在过冷 产热↑→维持体温的相对稳定。 (2)在炎热环境中→热感受器兴奋 另外，产热↓→维持体温的相对稳定。 （set-point）：视前区-下丘脑前部(PO/AH)设定了一个规定 。 体温 节体温的高低。 5