医学精品课件:N能量B.ppt
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- 医学 精品 课件 能量
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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南京医科大学南京医科大学 生理学系生理学系朱国庆朱国庆第一节第一节 能量代谢能量代谢(energy metabolism)生物体内物质代谢中伴随着的能量的释放、转移和利用新陈代谢(新陈代谢(metabolism)是生命最基本的特征新陈代谢新陈代谢同化作用(合成代谢)同化作用(合成代谢)-耗能耗能异化作用(分解代谢)异化作用(分解代谢)-放能放能能量代谢能量代谢 一、机体能量的来源与利用一、机体能量的来源与利用(一)机体能量的来源:(一)机体能量的来源:糖:机体的主要能源 70%脂肪:提供大约 30%的能量蛋白质(氨基酸):提供少量的能量(二)能量的转移和
2、利用(二)能量的转移和利用利用形式利用形式ATP贮存形式贮存形式磷酸肌酸磷酸肌酸 (creatine phosphate,CP)Relationship between ATP and creatine(三)能量平衡(三)能量平衡收支平衡能量的负平衡体重能量的正平衡体重、肥胖判断肥胖指标:BMI大于24为超重,大于28为肥胖。BMI=体重(kg)/身高(m)的平方。二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定 能量代谢率(能量代谢率(energy metabolic rate):单位时间内机体所消耗的能量。(一)直接测热法(一)直接测热法(direct calorimetry)原理:能量守恒定律原理:
3、能量守恒定律 单位时间释放的能量单位时间消耗的能量热能单位时间释放的能量单位时间消耗的能量热能+外功外功+化学贮备化学贮备 如果在测定时间内,化学贮备能极少而忽略不计,肌化学贮备能极少而忽略不计,肌肉不对外作功,则测热量就可近似代表能量代谢率。肉不对外作功,则测热量就可近似代表能量代谢率。1.食物热价食物热价(thermal equivalent of food):1g食物氧化时食物氧化时释放的能量。释放的能量。物理热价物理热价:食物在体外燃烧时释放的热量。生物热价:生物热价:食物在体内经过生物氧化所产生的热量。2.食物的氧热价食物的氧热价(thermal equivalent of oxyg
4、en):某种营:某种营养物质氧化时,消耗养物质氧化时,消耗 1L氧所产生的热量。氧所产生的热量。(一)与能量代谢测定有关的几个概念(一)与能量代谢测定有关的几个概念在一定时间内,机体的在一定时间内,机体的CO2产生量和氧耗量的比值。产生量和氧耗量的比值。混合膳食的混合膳食的RQ为为0.85。RQ=产生的产生的CO2 mol数数 消耗的消耗的O2 mol数数 产生的产生的CO2 ml数数 消耗的消耗的O2 ml数数3.呼吸商呼吸商(respiratory quotient,RQ)非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商 由于糖、脂肪和蛋白质分子中所含碳、氢和氧的比例不同,氧化时所产生的二氧化碳和氧耗量也不同,故
5、呼吸商也不相同。糖的呼吸商为1.00;脂肪的呼吸商为0.706;蛋白质的呼吸商约为0.80。如果从总二氧化碳产量中和总耗氧量中减去相应部分蛋白质如果从总二氧化碳产量中和总耗氧量中减去相应部分蛋白质所消耗的氧量和二氧化碳产量,此时的二氧化碳产量和氧耗量之所消耗的氧量和二氧化碳产量,此时的二氧化碳产量和氧耗量之比值为糖和脂肪的混合呼吸商,称为非蛋白呼吸商比值为糖和脂肪的混合呼吸商,称为非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quotient,NPRQ)。根据非蛋白呼吸根据非蛋白呼吸商值的大小,可推算机商值的大小,可推算机体糖和脂肪氧化的百分体糖和脂肪氧化的百分比,并可直接计算
6、氧化比,并可直接计算氧化某一种物质的氧耗量和某一种物质的氧耗量和二氧化碳产量。二氧化碳产量。(二)(二)能量代谢的测定方法和原理能量代谢的测定方法和原理1.直接测热法直接测热法(direct calorimetry)原理:能量守恒定律原理:能量守恒定律单位时间释放的能量单位时间消耗的能量热能单位时间释放的能量单位时间消耗的能量热能+外功外功+化学贮备化学贮备 如果在测定时间内,化学贮备能极少而忽略不计,肌肉不对外作化学贮备能极少而忽略不计,肌肉不对外作功,则测热量就可近似代表能量代谢率。功,则测热量就可近似代表能量代谢率。利用特殊的测量装置直接测量整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。设
7、备复杂,操作繁琐,应用受限。2.2.间接测热法间接测热法(1)间接测热法的原理)间接测热法的原理 定比定律定比定律:同一化学反应无论中间过程和条件差异多大,释放的能量是一定的。化学反应原理反应物与反应物间、反应物与产物间存在着一定比例关系。先计算出一定时间内机体氧化三大营养物质的量,再计算该段时间内机体所释放的总热量。C6H12O6+6O2 6CO2 6H2O +H (2)间接测热法的方法)间接测热法的方法(1)测定机体在一定时间内的氧耗量和CO2产生量 闭合式测定法:肺量计、代谢仪 开放式测定法:化学分析(2)测定一定时间内尿中排出的氮量,可以计算出被氧化分解的蛋白质量。蛋白质量=6.25
8、尿氮量(克)从分解的蛋白质量查表7-1,计算出其产热量、耗氧量和CO2生成量。(3)计算出NPRQ,查表7-2,求出非蛋白食物产热量(4)计算出总的产热量和能量代谢率间接测热法的测算方法间接测热法的测算方法(1)测定:24 h 耗氧量400 L,CO2排出量340 L,尿氮排出量 12 g。(2)蛋白质代谢:蛋白质分解量12 g6.2575 g 产热量18.42 kJ/g75 g1381.5 kJ 耗氧量0.96 L/g75 g72 L CO2产生量0.77 L/g75 g57.8 L(3)非蛋白质代谢:耗氧量400 L72 L328 L CO2产生量340 L57.8 L282.2 L 非蛋
9、白呼吸商=282.2 L328 L0.86 查表,NPRQ0.86时,氧热价为20.41 kJ/L 非蛋白代谢产热量20.41 kJ/L328 L6694.5 kJ(4)24 h产热量:24 h产热量1381.5 kJ6694.5 kJ8076 kJ 即24 h能量代谢为8076 kJ3.临床应用的简便方法临床应用的简便方法(1)通常将蛋白质的消耗量忽略不计,只测定单位时间内的二氧化碳产量和氧耗量,计算呼吸商,按非蛋白呼吸商查表,得到对应氧热价值,即可计算总产热量。(2)更简便测定方法是将呼吸商定为将呼吸商定为0.85(混合食物的呼吸商),只需(混合食物的呼吸商),只需测定单位时间内的氧耗量,
10、便可计算机体的产热量。测定单位时间内的氧耗量,便可计算机体的产热量。三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素(一)肌肉活动:(一)肌肉活动:最为显著。劳动或运动时耗氧量和能量代谢显著增加,可达安静时的10-20倍,因此能量代谢可作为劳动或运动时肌肉活动强度的指标。运动对耗氧量和肺通气量的影响运动对耗氧量和肺通气量的影响2.精神活动精神活动 当精神活动处于紧张状态(烦恼、愤怒、恐惧或强烈情绪激动时),产热量可显著增加产热量可显著增加。可能是由于肌紧张增强以及某些内分泌激素(肾上腺素等)释放增加所引起。3.食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应 进食可使机体产生进食可使机体产生“额外额外
11、”热量的现象称为食物的特殊动力效应热量的现象称为食物的特殊动力效应(food specific dynamic effect)。进食后约进食后约18小时,机体比未进食前产热量增加。小时,机体比未进食前产热量增加。蛋白质:蛋白质:30,糖和脂肪:,糖和脂肪:46,混合食物:,混合食物:10。机制还不十分清楚。有人认为肝脏在脱氨基反应中消耗了能量可能是“额外”产热的原因。4.环境温度环境温度 安静状态下,环境温度环境温度20-30时,能量代谢率最为时,能量代谢率最为稳定。当环境温度高于稳定。当环境温度高于30或低于或低于20时,能量代谢都时,能量代谢都将增加。体温每升高将增加。体温每升高l,能量代
12、谢将增加,能量代谢将增加13左右。左右。四、基础代谢四、基础代谢(basic metabolism)(一)基础代谢率概念:(一)基础代谢率概念:基础代谢指机体在基础状态下的能量代谢。单位时基础代谢指机体在基础状态下的能量代谢。单位时间内的基础代谢为基础代谢率间内的基础代谢为基础代谢率(basic metabolism rate,BMR)。基础状态指基础状态指清晨、清醒、静卧;清晨、清醒、静卧;室温在室温在1825;禁食禁食12 h以上;以上;情绪安定;情绪安定;体温正常。体温正常。以单位体表面积以单位体表面积(m2)的产热量作为衡量能量代谢率的标准的产热量作为衡量能量代谢率的标准单位是单位是k
13、J/(hm2)体表面积(M2)=0.0061 身高(cm)0.0128体重(kg)一0.1529或根据体表面积测算图直接求得体表面积(二)基础代谢率测定和表示方法:(二)基础代谢率测定和表示方法:测测6分钟内耗氧量,求出每小时耗氧量。取混合饮食呼吸商为分钟内耗氧量,求出每小时耗氧量。取混合饮食呼吸商为0.82,其氧热价为其氧热价为20.20 kJ,则则BMR20.20每小时耗氧量每小时耗氧量体表面积。单体表面积。单位是位是kJ/(hm2)。将测定值将测定值与同性别、同年龄组的平均值进行比较与同性别、同年龄组的平均值进行比较。相差在相差在1015以内,仍属正常范围以内,仍属正常范围;相差值在;相
14、差值在20以以上则考虑为病态。上则考虑为病态。甲亢时基础代谢率可高于正常值的甲亢时基础代谢率可高于正常值的2580;甲状腺机能减退时比正常值低甲状腺机能减退时比正常值低2040。此外,糖尿病、红细胞增多症、白血病和发热可使基础代谢率升高。阿狄森氏病、肾病综合征、脑垂体性肥胖以及机体处于病理性饥饿时,基础代谢率则降低。第二节第二节 体温及其调节体温及其调节一、体温一、体温(一)体温的概念(一)体温的概念表层温度表层温度(shell temperature):机体表层的温度皮肤温度皮肤温度(skin temperature):机体表层的最外层体核温度体核温度(core temperature):机
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