80学时教案能量代谢和体温1.docx

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80学时教案能量代谢和体温1

南方医科大学

教案

—学年季学期

所在单位基础医学院

系、教研室生理学

课程名称生理学

授课对象

授课教师

职称

教材名称《生理学》

南方医科大学教案首页

授课教师

课程名称

生理学

课次编号

1

授课时间

授课年级

授课方式

讲授

授课内容

能量代谢和体温

学时数

2

教

学

目

的

掌握基础代谢的测定原理、意义及其影响因素；食物的能量指标的几个概念；掌握体温正常变异和维持体温相对稳定的机制

主

要

内

容

一、食物的能量转化

二、能量代谢的测定

三、影响能量代谢的因素

四、基础代谢

五、体温

六、机体的产热和散热

七、体温调节

复

习

思

考

题

1．机体在安静和在肌肉活动时的主要产热器官是哪些？

机体通过什么方式增加产热量？

2．发汗的过程是如何调节的，受哪些因素的影响？

3．人在剧烈运动时，如何维持体温平衡？

4．视前区－下丘脑前部在体温调节中起哪些作用？

教参

考

文

材献

1.姚泰主编.2001.生理学.第五版.北京：

人民卫生出版社

2.GuytonAC,HallJE.2001.TextbookofMedicalPhysiology，10thed.Philadelphia:

WBSaundersCo.

教

研

室

意

见

南方医科大学教案用纸

教学内容

时间

分配

媒体选择

能量代谢和体温

第一节能量代谢

生活在适宜环境中的生物体，总在不断地重建自身的特殊结构，同时又在不断破坏自身已衰老的结构。

此过程称为新陈代谢。

合成代谢：

贮能

物质代谢

新陈代谢分解代谢：

放能

能量代谢：

物质代谢过程中所伴随的能量的释放、贮存、转移和利用

一、食物的能量转化

（一）三磷酸腺苷是体内能量转化和利用的关键物质

能量来源：

体内糖、脂肪、蛋白质氧化分解

去路：

1能量的50%是以热能来维持体温或散失

2一部分以ATP形式存贮在体内，以供机体利用：

肌肉收缩，神经传导及生物电，合成代谢，吸收和分泌及其他。

直接供能者：

三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate，ATP）

ATP－→ADP+Pi+能量（33.47kJ）

+

肌酸+磷酸－→磷酸肌酸

ATP的临床应用：

休克、昏迷、脑血管疾患、心肌炎的急救；肝炎、神经炎、肌萎缩等的治疗。

（二）几种主要营养物质的能量转化

1．糖：

70%能量

有氧氧化：

1mol葡萄糖－→38molATP，脑组织

葡萄糖无氧酵解：

1mol葡萄糖－→2molATP，剧烈运动，红细胞

2．脂肪：

20％体重

脂肪－→甘油+脂肪酸

3．蛋白质：

氨基酸：

合成功能，特殊情况下供能。

二、能量代谢的测定

原理：

根据能量守恒定律，测定在一定的时间内机体所消耗的食物或测定机体所产生的热量与所做的外功，都可测出机体的能量代谢率。

能量代谢率：

单位时间内所消耗的能量。

与体表面积成正比，与体重无关，以kJ/（m2•h）表示。

测定方法：

（一）直接测热法：

呼吸热量计直接测定，研究肥胖和内分泌系统障碍

（二）间接测热法

依据：

化学反应中，反应物的量与产物量之间呈一定比例关系，即定比定律，如：

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△H

需知数据：

（1）每种营养物质氧化分解时所产生的能量

（2）三种营养物质各氧化了多少

1．食物的热价（thermalequivalentoffood）：

指1克食物氧化时释放出来的能量，可分为物理热价和生物热价。

对于三种营养物质来说：

糖和脂肪的生物热价等于物理热价；而蛋白质的生物热价则小于它的物理热价。

脂肪的热价最高。

2．食物的氧热价（thermalequivalentofoxygen）：

指某营养物质氧化时，消耗1L氧所产生的热量。

糖的氧热价最高。

3．呼吸商（respiratoryquotient,RQ）：

指一定时间内机体的CO2产量与耗氧量的比值

产生的CO2ml数产生的CO2mol数

RQ==

消耗的O2ml数消耗的O2mol数

各物质的呼吸商：

糖为1；脂肪约为0.71；蛋白质为0.80；混合食物为0.71~1.00之间，一般视其为0.85。

测定RQ可估计某一段时间内机体氧化营养物质的种类和大致比例，并可计算或查出氧热价。

4．非蛋白呼吸商（NPRQ）：

糖和脂肪氧化时CO2产量和耗氧量的比值。

氧化蛋白质的测算：

尿氮×6.25

（三）能量代谢率的测算

经典方法:

1．测受试者一定时间内的耗氧量和CO2产量

2．测一定时间内尿氮量,从而知该时间内蛋白质消耗量

3．计算蛋白质氧化量：

尿氮×6.25

产热量：

18×蛋白质氧化量

耗氧量：

0.95×蛋白质氧化量

CO2产量：

0.76×蛋白质氧化量

4．计算非蛋白呼吸商

非蛋白代谢耗氧量

非蛋白代谢CO2产量

非蛋白呼吸商

5．根据非蛋白呼吸商的氧热价计算非蛋白代谢的产热量：

非蛋白代谢耗氧量×氧热价

6．计算24小时总产热量

举例：

某男，25岁，身高175厘米，体重75公斤。

测其24小时耗氧量为400L，产CO2340L，尿氮排出量为12克，试计算其24小时的产热量

1．蛋白质氧化量：

12×6.25＝75g

产热量：

18×75＝1350kJ

耗氧量：

0.95×75＝71.25L

CO2产量：

0.76×75=57L

2．计算非蛋白呼吸商

非蛋白代谢耗氧量：

400－71.25＝328.75L

非蛋白代谢CO2产量：

340－57＝283L

非蛋白呼吸商：

283÷328.75＝0.86

3．根据非蛋白呼吸商0.86查表，氧热价为20.40，

非蛋白代谢的产热量：

328.75×20.40＝6706.5kJ

4．24小时总产热量：

1350+6706.5＝8056.5kJ

简便方法

CO2产量

1．

（1）呼吸商=—————

（2）查出相应的氧热价

耗氧量

（3）产热量=氧热价×耗氧量

举例：

呼吸商＝340÷400＝0.85

产热量＝20.34×400＝8136kJ

2．将非蛋白呼吸商定为0.82，从而查出相对应的氧热价为20.20KJ，然后计算：

产热量=20.19×耗氧量（kJ）

举例：

产热量=20.19×400＝8076kJ

（四）耗氧量与CO2产量的测定方法

1．闭合式测定法：

密闭的能吸热的装置测定平静状态下的代谢率，通常用肺量计来测量（举例）

2．开放式测定法（气体分析法）：

机体呼吸空气的条件下测定，适用于测定活动时的能量代谢率

三、影响能量代谢的因素

（一）肌肉活动：

最显著劳动或运动时耗氧量显著增加。

机体耗氧量的增加同肌肉活动的强度（劳动强度）成正比。

（二）精神活动：

精神紧张，如烦恼、恐惧、情绪激动等，产热量显著增加。

原因：

无意识的肌紧张增强及刺激代谢的激素释放增多

（三）食物的特殊动力作用：

食物使机体产生额外热量的现象。

白质：

30％；糖、脂肪：

5～6％；混合食物：

10％

（四）环境温度：

20℃～30℃最稳定

低温：

机体发生寒颤和肌肉紧张度增高，代谢率提高；

高温：

体内生化反应速度加快，发汗机能旺盛，呼吸、循环机能增强，代谢率增高

四、基础代谢

（一）概念：

指人体在基础状态下的能量代谢。

它应符合四个条件：

（1）禁食12~14个小时

（2）清醒、静卧半小时以上，肌肉松驰

（3）避免精神紧张

（4）室温保持在20~25℃

（二）基础代谢率（basalmetabolism,BMR）：

基础状态下单位时间内机体的能量代谢，一般以每小时每平方米体表面积所产生的热量来计算，单位是kJ/m2/h

基础代谢率与体重不成比例，而与体表面积基本上成正比。

我国人体表面积可由图测出或由公式计算出：

体表面积（m2）＝0.0061×身长（cm）+0.0128×体重（kg）－0.1529

（三）基础代谢率的测定：

基础代谢率=单位时间的耗氧量×20.19

举例：

某男，25岁，身高175厘米，体重75公斤，体表面积：

1.87m2。

测其24小时耗氧量为400L，产CO2340L，求其基础代谢率，并确定是否正常。

24小时产热量：

20.2×400＝8080（KJ）

基础代谢率：

8080÷24÷1.87＝180.04

（180.04－157.7）/157.7＝14.16％

我国人正常基础代谢的水平，依不同的年龄组和性别而不同

（四）影响基础代谢率的因素：

1．年龄：

年龄小，则基础代谢率高

2．性别：

男大于女

3．病理状态：

相差10％～15％，正常；相差>20%，异常。

如甲状腺功能低下时，则基础代谢率比正常值低20％～40％，而功能亢进时，则基础代谢率比正常高25％～80％。

肾上腺皮质和脑垂体功能低下，基础代谢率降低。

发热时，基础代谢率升高。

第二节体温

一、体温

体温：

人和高等动物机体的温度。

（一）体表温度和体核温度

体表温度：

皮肤、皮下组织、肌肉的温度，不稳定，差异大。

手、足温度低，易长冻疮。

皮肤温与局部血流量有关。

体核温度：

机体深部（心、肺、脑、腹腔内脏等处）的温度。

较高，稳定，差异小。

肝温最高，脑温次之。

体温（bodytemperature）：

指机体深部的平均体温。

人、高等动物有恒定体温，是内环境稳定的表现。

人的体温为37℃，酶促反应。

体温的测试：

直肠：

36.9～37.9℃，平均37.4℃

口腔：

36.7～37.7℃

腋窝：

36.0～37.4℃

食管温度：

比直肠温度低0.3℃，与右心温度相等，是体核温度的指标

鼓膜温度：

与丘脑温度变化一致，是脑组织温度的指标

（二）体温的正常变动

1．昼夜节律：

早晨2～6时最低，午后1～6时最高，幅度不过1℃。

与肌肉活动状态和耗氧量无关，是生物节律。

2．性别的影响：

女性体温高于男性0.3℃，呈月经周期：

经前较高，经期下降0.2～0.3℃，经后仍较低，排卵日最低，与孕激素有关。

3．年龄：

儿童最低，新生儿和老年人较低，新生儿注意保持室温。

4．肌肉活动：

代谢增强，产热增加，体温升高。

剧烈运动升高1～2℃。

测定小孩体温应防止其哭闹。

5．其他：

情绪激动，精神紧张，体温升高；麻醉药使体温降低。

二、机体的产热和散热

释放的化学能：

>50％转化为热能，维持体温→散发

<50％载负于ATP――热能

体热平衡：

机体在体温调节机制的调控下，使产热过程和散热过程处于动态平衡，维持正常体温。

（一）产热

1．主要产热器官

来自组织器官的氧化分解。

安静状态：

内脏（肝脏）

劳动、运动：

骨骼肌，90％

产热的多少决定于能量代谢的水平。

2．机体的产热形式

战栗性产热：

骨骼肌发生不随意的节律性收缩，节律为9～11次/分，不做外功，产热量高，代谢率增加4～5倍。

非战栗性产热：

代谢产热，褐色脂肪组织，70％

3．影响因素：

体液调节：

甲状腺激素：

代谢率增加20％～30％，作用缓慢，持续时间长

肾上腺素、去甲肾上腺素：

作用迅速，持续时间短

神经调节：

交感神经－肾上腺髓质－肾上腺素、去甲肾上腺素

（二）散热

途径：

皮肤，呼吸，尿，粪

1．皮肤散热方式

（1）辐射散热：

以热射线方式

散热量与皮肤、环境之间的温度差及有效辐射面积成正比。

安静时占总散热量的60％

（2）传导散热：

相接触

散热量与物体的接触面积、温差大小及物体的导热性能有关。

临床用冰袋、冰帽降温；脂肪导热度低，所以肥胖者怕热。

（3）对流散热：

通过气体、液体交换热量。

散热量与风速有关，风速越大，散热越多。

棉毛衣物保暖，因为形成不对流的空气层。

（4）蒸发散热：

指水分从体表汽化时吸收并散发热量。

环境温度等于或低于体表温度时的散热方式。

蒸发1克水可散热2.43KJ。

A．不感蒸发（不显汗）：

水分直接透出皮肤和粘膜表面，未形成水滴前就被蒸发，是持续过程。

皮肤和呼吸道共蒸发850ml/天。

狗的热喘呼吸

B．可感蒸发（显汗）：

通过汗腺分泌汗液，在皮肤表面形成汗滴被蒸发。

高温、剧烈运动时，1.5L/h。

2．汗腺的分泌功能

安静时，30℃发汗，劳动时，20℃发汗。

影响因素：

劳动强度大，气温高，湿度大，出汗多而快，风速大，出汗减少。

高温，高湿，无风或小风时易中暑。

汗液成分：

水占99％，固体成分少于1％，主要为NaCl，KCl，尿素，乳酸

汗液特点：

低渗；NaCl浓度低于血浆；葡萄糖浓度几乎为零；蛋白质浓度为零；乳酸浓度高于血浆

发汗反射：

中枢：

脊髓到大脑皮层，主要是下丘脑的发汗中枢；

传出神经：

交感胆碱能纤维

发汗分类：

温热性发汗：

温热环境引起全身各部位小汗腺分泌汗液。

生理意义：

散热

精神性发汗：

精神紧张或情绪激动引起的发汗。

主要见于掌心、脚底、腋窝，与体温调节关系不大。

3．循环系统在散热反应中的作用

散热量的多少――皮肤与环境的温度差――皮肤血流量

A．皮肤血液循环的特点

B．皮肤血流量的调节

炎热环境：

交感神经紧张性降低，皮肤小动脉舒张，动－静脉吻合支开放，皮肤血流量增加，温度升高，散热增强

寒冷环境：

交感神经紧张性增强，皮肤血管收缩，血流量减少，散热量减少。

动－静脉的逆流交换

20℃～30℃：

调节皮肤血管口径来控制皮肤温度，达到体热平衡

三、体温调节

恒温动物有完善的体温调节机制。

在外界环境温度改变时，通过产热和散热过程，维持体温相对恒定。

体温调节是生物控制系统：

控制系统——体温调节中枢

受控系统——产热器官（肝脏、骨骼肌）和散热器官（皮肤血管、汗腺）

受控对象——机体深部温度

输出变量——体温

干扰信息——内、外环境因素

比较器——调定点

温度监测器——温度感受器

（一）温度感受器

对温度敏感的感受器。

1．外周温度感受器：

分布于皮肤、粘膜、体腔、内脏等处。

热觉感受器：

皮肤温度升高，兴奋，43℃

冷觉感受器：

皮肤温度降低，兴奋，28℃

2．中枢温度感受器：

分布于下丘脑、脑干网状结构、脊髓，感受中枢神经系统内血液温度的变化。

热敏神经元：

血温升高，冲动发放频率增加

冷敏神经元：

血温降低，冲动发放频率增加

温度变动0.1℃，放电频率改变，不出现适应现象。

（二）体温调节中枢

动物实验：

分段切除，发现下丘脑为调节体温的基本中枢。

视前区－下丘脑前部（PO/AH）的温度敏感神经元不仅能感受局部组织温度变化，而且能对其他途径传入的温度变化信息作整合处理，为体温调节中枢的关键结构。

（三）体温调节机理

刺激皮肤热、冷觉感受器——脊髓

——下丘脑体温调节中枢

外界环境温度改变——通过血液改变深部温度——下丘脑前部

脊髓和下丘脑以外的中枢温度感受器

——下丘脑前部

交感神经系统——调节皮肤血管舒缩和汗腺分泌

——躯体神经——改变骨骼肌活动

甲状腺和肾上腺髓质激素分泌的改变——调节机体代谢率

调定点学说：

体温的调节机制类似恒温器，PO/AH前部的温度敏感神经元起调定点作用。

若温度偏离规定数值，则由反馈系统将偏差信息输送到控制系统，然后经过对受控系统的调整来维持体温的恒定。

调定点——温度敏感神经元对温度感受的阈值，正常情况为37℃。

发热：

致热原使热敏神经元的兴奋性降低，对温度的感受阈值升高，调定点上移。

（四）行为性体温调节

指机体通过有意识的、适应性的活动来保持体温相对恒定。

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