生理学&7-能量代谢课件.ppt
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- 生理学 能量 代谢 课件
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1、第七章第七章 能量代谢和体温能量代谢和体温第一节第一节 能量代谢能量代谢u食物食物消化道消化道血液血液各器官、组织、细胞各器官、组织、细胞u在细胞内,营养物质经过在细胞内,营养物质经过合成代谢合成代谢,构筑机体的组,构筑机体的组成成分或更新衰老的组织成成分或更新衰老的组织,并并储存能量储存能量;同时,经过;同时,经过分解代谢分解代谢分解成代谢产物而分解成代谢产物而释放能量释放能量。u能量代谢能量代谢:体内伴随物质代谢过程而发生的体内伴随物质代谢过程而发生的能量能量释放、转移、储存和利用释放、转移、储存和利用的过程。的过程。2341机体能量的来源和利用机体能量的来源和利用2能量代谢的测定能量代谢
2、的测定3影响能量代谢的主要因素影响能量代谢的主要因素4基础代谢基础代谢51机体能量的来源和利用机体能量的来源和利用 能量的来源能量的来源1.1.三磷酸腺苷的生成和作用三磷酸腺苷的生成和作用ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi 同时释放能量同时释放能量51.6kJ/mol51.6kJ/mol磷酸肌酸磷酸肌酸(CP)(CP):ATPATP的储存库的储存库例:经常劳动或运动的人,例:经常劳动或运动的人,ATPATP和和CPCP量量 肌萎缩、肌无力病人,肌萎缩、肌无力病人,ATPATP和和CPCP量量62.2.三大营养物质的能量转化三大营养物质的能量转化 糖:主要供能物质糖:主要供能物质(50%
3、-70(50%-70)有氧氧化有氧氧化 38molATP38molATP(大多数细胞大多数细胞)无氧酵解无氧酵解 2molATP2molATP(如红细胞)(如红细胞)1mol葡萄糖葡萄糖u 脑组织所需能量则完全来源于糖的有氧氧化。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,均可导致脑的功能障碍。缺氧和血糖水平过低,均可导致脑的功能障碍。7脂肪:脂肪:储存和供给能量储存和供给能量(占体重占体重20%)20%)脂肪脂肪 甘油甘油+脂肪酸脂肪酸蛋白质:蛋白质:正常情况下不作为能量来源正常情况下不作为能量来源主要用于重新合成蛋白质,成为细胞的构成成分主要用于重新合成蛋白质,成为细胞的构
4、成成分或酶、激素等生物活性物质;次要功能是提供能或酶、激素等生物活性物质;次要功能是提供能量量(晚期肿瘤、恶病质晚期肿瘤、恶病质)。8 能量的利用能量的利用9 能量的平衡能量的平衡u 能量的负平衡、能量的正平衡能量的负平衡、能量的正平衡u 体重指数体重指数(body mass index(body mass index,BMI)BMI):=体重体重(kg)/(kg)/身高的平方身高的平方(m(m2 2)BMI BMI2424超重;超重;BMIBMI2828肥胖肥胖 意义:判断肥胖的简易诊断指标。意义:判断肥胖的简易诊断指标。10二二.能量代谢的测定能量代谢的测定营养物质营养物质 物理热价物理热
5、价 生物热价生物热价 糖糖 17.2kJ/g 17.2kJ/g17.2kJ/g 17.2kJ/g 脂肪脂肪 39.8kJ/g 39.8kJ/g39.8kJ/g 39.8kJ/g蛋白质蛋白质 23.4kJ/g 18.0kJ/g23.4kJ/g 18.0kJ/g1121.1 19.6 18.9kJ/L21.1 19.6 18.9kJ/L12u RQ=RQ=产生的产生的COCO2 2量量/消耗的消耗的O O2 2量量u u 一般情况下,混合食物的呼吸商为:一般情况下,混合食物的呼吸商为:0.850.85u 通过测定综合的呼吸商,可以大致估算在某一段时通过测定综合的呼吸商,可以大致估算在某一段时间内人
6、体氧化营养物质的主要种类和大致比例间内人体氧化营养物质的主要种类和大致比例(但与但与实际有一定差距实际有一定差距)。糖糖1.0,脂肪脂肪0.71,蛋白质,蛋白质0.8013三种营养物质氧化时的几种数据三种营养物质氧化时的几种数据营养物质营养物质 糖糖 蛋白质蛋白质 脂肪脂肪物理热价物理热价(kJ/g)17.2 23.4 39.8生物热价生物热价(kJ/g)17.2 18.0 39.8氧热价氧热价(kJ/L)21.1 18.9 19.6CO2产量产量(L/g)0.83 0.76 1.43耗氧量耗氧量(L/g)0.83 0.95 2.03呼吸商呼吸商(RQ)1.00 0.80 0.7114非蛋白呼
7、吸商非蛋白呼吸商:由糖和脂肪氧化时所产生的二氧由糖和脂肪氧化时所产生的二氧化碳量以及耗氧量的比值。化碳量以及耗氧量的比值。(P198)20.20 kJ/L20.20 kJ/L 原理:能量守恒定律原理:能量守恒定律 即:食物所含能量即:食物所含能量=热能热能+外功外功 15 在机体在机体不做外功不做外功的情况下,只需测定的情况下,只需测定机体在一定时间内的产热量,就可以测机体在一定时间内的产热量,就可以测算出人体的能量代谢率算出人体的能量代谢率(kJ/m(kJ/m2 2h)h)。直接测热法直接测热法 间接测热法间接测热法 双标记水法双标记水法161.直接测热法直接测热法目前主要用于肥胖和内分泌目
8、前主要用于肥胖和内分泌系统功能障碍的研究工作。系统功能障碍的研究工作。172.间接测热法间接测热法理论依据:化学反应中的定比定律理论依据:化学反应中的定比定律u 食物在氧化分解时,氧的消耗量和二氧化碳食物在氧化分解时,氧的消耗量和二氧化碳产生量与热能释放量之间有一定的比例关系。产生量与热能释放量之间有一定的比例关系。u 先测定人体在一定时间内的氧耗量和二氧化先测定人体在一定时间内的氧耗量和二氧化碳产生量,再间接推算出同时间内各类食物的碳产生量,再间接推算出同时间内各类食物的氧化量和产热量,从而计算出能量代谢率。氧化量和产热量,从而计算出能量代谢率。18间接测热法步骤:间接测热法步骤:测定测定C
9、OCO2 2产生量产生量和和耗耗O O2 2量量,并测出并测出尿氮排出量尿氮排出量。根据尿氮含量计算出蛋白质的氧化量和蛋白质根据尿氮含量计算出蛋白质的氧化量和蛋白质食物的产热量,并求出食物的产热量,并求出NPRQNPRQ。蛋白质氧化量蛋白质氧化量=尿氮量尿氮量0.160.16(1g(1g蛋白质氧化分解产生蛋白质氧化分解产生0.16g0.16g尿氮尿氮)蛋白质产热量蛋白质产热量=蛋白质氧化量蛋白质氧化量蛋白质热价蛋白质热价(18kJ/g)(18kJ/g)19计算计算NPRQNPRQ:NPRQNPRQ 据表据表7-1(7-1(课本课本P197)P197):蛋白质代谢的蛋白质代谢的COCO2 2产量
10、产量=0.76 L/g=0.76 L/g蛋白质代谢的耗蛋白质代谢的耗O O2 2量量=0.95 L/g=0.95 L/g蛋白质氧化的蛋白质氧化的COCO2 2产量产量=蛋白氧化量蛋白氧化量0.76(L/g)0.76(L/g)蛋白质氧化的耗蛋白质氧化的耗O O2 2量量=蛋白氧化量蛋白氧化量0.95(L/g)0.95(L/g)整体产生整体产生COCO2 2总量蛋白质氧化的总量蛋白质氧化的COCO2 2产量产量整体耗整体耗O O2 2总量蛋白质氧化的耗总量蛋白质氧化的耗O O2 2量量20根据表根据表7-27-2由由NPRQNPRQ查出所对应的氧热价,查出所对应的氧热价,进而进而计算出计算出非蛋白
11、食物的产热量,非蛋白食物的产热量,即等于:即等于:表表7-27-2查出的氧热价查出的氧热价非蛋白耗非蛋白耗O O2 2量。量。总产热量总产热量=非蛋白食物产热量非蛋白食物产热量+蛋白质食物蛋白质食物产热量。产热量。21举例:举例:受试者受试者24小时的耗小时的耗O2量是量是400L,CO2产产量为量为340L。另经测定尿氮排出量为。另经测定尿氮排出量为12g。(1)蛋白质代谢:蛋白质代谢:氧化量氧化量=12g0.16=75g 产热量产热量=18kJ/g75g=1350kJ 耗氧量耗氧量=0.95L/g75g=71.25L CO2产量产量=0.76L/g75g=57L (2)非蛋白代谢:非蛋白代
12、谢:耗氧量耗氧量=400L-71.25L=328.75L CO2产量产量=340L-57L=283L NPRQ=283L328.75L=0.86 根据根据NPRQ的氧热价计算非蛋白代谢的产热量:的氧热价计算非蛋白代谢的产热量:查表查表NPRQ为为0.86时,氧热价为时,氧热价为20.41kJ/L 非蛋白代谢产热量非蛋白代谢产热量=328.75L20.41kJ/L=6709.79kJ (3)计算计算24小时产热量:小时产热量:24小时产热量小时产热量=1350kJ+6709.79kJ=8059.79kJ 简便估算法(一)简便估算法(一)前提:前提:忽略蛋白质食物的产热量忽略蛋白质食物的产热量 测
13、定单位时间内的耗测定单位时间内的耗O2量和量和CO2产生量产生量 由计算出非蛋白呼吸商由计算出非蛋白呼吸商(NPRQ)(NPRQ)据表据表7-2,查出对应的氧热价,查出对应的氧热价2424小时产热量小时产热量=氧热价氧热价(KJ/L)(KJ/L)耗氧量耗氧量(L)(L)22简便估算法(二)简便估算法(二)将呼吸商定为将呼吸商定为0.82,对应的氧热价为,对应的氧热价为 20.20kJ/L20.20kJ/L。测定单位时间内的耗测定单位时间内的耗OO2 2量量 即可计算出即可计算出 2424小时产热量:小时产热量:2424小时产热量小时产热量=20.20kJ/L=20.20kJ/L 耗氧量耗氧量(
14、L)(L)2324耗氧量和耗氧量和COCO2 2产量的测定产量的测定:闭合法和开放法:闭合法和开放法A.A.闭合法闭合法(肺量计肺量计)25B.B.开放法(即气体分析法)开放法(即气体分析法)在吸入空气的条件下,收集一定时间内的呼出在吸入空气的条件下,收集一定时间内的呼出气体,测定呼出气量并分析其中气体,测定呼出气量并分析其中O O2 2和和COCO2 2的比例,的比例,再依吸入气体(即空气)与呼出气中再依吸入气体(即空气)与呼出气中O O2 2和和COCO2 2容积容积百分比的差数,计算出该时间内的耗氧量和二氧百分比的差数,计算出该时间内的耗氧量和二氧化碳产生量。化碳产生量。263.3.双标
15、记水法双标记水法条件:条件:受试者口服一定量标记水受试者口服一定量标记水2 2H H2 2O O、H H2 21818O O后,后,测定尿液测定尿液2 2H H2 2代谢率和代谢率和1818O O代谢率。代谢率。计算:计算:由由2 2H H2 2和和1818O O代谢率之差代谢率之差 COCO2 2产生量产生量 由摄入食物组成由摄入食物组成 呼吸商呼吸商 耗氧量耗氧量=CO2产生量产生量/呼吸商呼吸商 产热量产热量=耗氧量耗氧量对应的氧热价(表对应的氧热价(表7-2)应用:应用:儿童生长发育、运动生理、营养学研究。儿童生长发育、运动生理、营养学研究。(但费用高,时间长)(但费用高,时间长)27
16、三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素肌肉活动肌肉活动u 肌肉活动对能量代谢的影响最大。全身剧烈肌肉活动对能量代谢的影响最大。全身剧烈活动时,短时间内其总产热量比安静时高出数活动时,短时间内其总产热量比安静时高出数十倍。十倍。u 能量代谢率可作为评价肌肉活动强度的指标。能量代谢率可作为评价肌肉活动强度的指标。28机体不同状态下的能量代谢率机体不同状态下的能量代谢率肌肉活动形式肌肉活动形式 产热量产热量kJ/(m2.min)静卧休息静卧休息开会开会擦窗擦窗洗衣物洗衣物扫地扫地打排球打排球踢足球踢足球2.733.408.309.8911.3717.5024.982930精神活动:精神
17、活动:精神处于紧张状态精神处于紧张状态(烦躁、恐惧、激动烦躁、恐惧、激动)时,时,产热量可显著增加。产热量可显著增加。机制:机制:无意识的肌紧张无意识的肌紧张 交感神经兴奋交感神经兴奋 甲状腺激素甲状腺激素、肾上腺素、肾上腺素31食物的特殊动力效应:食物的特殊动力效应:进食后一段时间内(从进食后进食后一段时间内(从进食后1h1h开始持续开始持续到到7-8h7-8h),即使机体处于安静状态,产热量比),即使机体处于安静状态,产热量比进食前有所增加,进食能刺激机体额外消耗能进食前有所增加,进食能刺激机体额外消耗能量的作用,称为食物的特殊动力效应。量的作用,称为食物的特殊动力效应。u 蛋白质:高达蛋
18、白质:高达30%30%糖:糖:6%6%脂肪:脂肪:4%4%3233环境温度:环境温度:u 人安静时的能量代谢人安静时的能量代谢,在在20-30的环境中较为的环境中较为稳定。稳定。u 30代谢率逐渐增加,体内化学过程的反应代谢率逐渐增加,体内化学过程的反应速度增加,发汗、呼吸、循环机能增强。速度增加,发汗、呼吸、循环机能增强。u 20代谢率开始增加,寒冷刺激反射性地引代谢率开始增加,寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张度增加。起寒战以及肌肉紧张度增加。34四、基础代谢四、基础代谢1.1.基础代谢基础代谢(basal metabolism)(basal metabolism)概念:机体在基础状态下
19、的能量代谢。概念:机体在基础状态下的能量代谢。2.2.基础代谢率基础代谢率(basal metabolism rate,BMR)(basal metabolism rate,BMR)概念:在基础状态下概念:在基础状态下单位时间内单位时间内的能量代谢的能量代谢 (kJ/m(kJ/m2 2h)h)。35基础状态基础状态:清醒、静卧,未做肌肉活动;清醒、静卧,未做肌肉活动;无精神紧张;禁食无精神紧张;禁食12h-14h12h-14h;室温室温20-2520-25。u 基础状态下,能量消耗只用于维持心跳、呼基础状态下,能量消耗只用于维持心跳、呼吸等维持生命所必需的基本生理活动,是人体吸等维持生命所必需
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