動物生理學(xué)能量代謝與體溫第1頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1Energysources&utilization7.1.1.1Energysources人和動物只能利用食物中蘊藏的化學(xué)能TheProductionandfunctionofATP(adenosinetriphosphate)Directdonatorofenergy:ATPReserveformofenergy:CP第2頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一鳥氨酸

第3頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一Glucose(1mol):aerobicoxidationyields38molATP;anaerobicglycolysisyields2molATPFat:1mol6Cfattyacidyield44molATPProtein:rarelyusedasenergydonator

糖是主要供能物質(zhì)，它提供人體所需能量的50%~70%；其余的能量由脂肪提供。脂肪是體內(nèi)能源物質(zhì)貯存的主要形式。在糖和脂肪供能不足時，蛋白質(zhì)才分解用于提供能量。在被吸收的單糖中，葡萄糖占80%，通常所說的血糖是指血液中的葡萄糖。糖的分解代謝：glycolysis、aerobicrespiration,Oxygendebt腦組織所需能量一般均來自糖的有氧氧化第4頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一FatisthemostconcentratedsourceoffoodenergyFatshavealittlemorethandoublethecaloriesthancarbohydratesandproteinshave.storedinadiposetissue(脂肪組織）andinmusclemuscleusesfattyacidsforfuelproduceATPmoreslowlythanCHOduringrest,provides>?theATP,butlittleduringintenseexerciseitserveswellinemergencies,whenthebodyisinneedofextrafuelFatisoftenassociatedwithcholesterolandhealthproblems.第5頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一第6頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一proteinsplitintoaminoacidsingut,absorbed,andtransportedbybloodfirstroleisprovidingbuildingblocksformetabolicfunctionsandtissuebuildingprovides5-15%offuelforATPproduction第7頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1.2Energyutilization

Morethan50%transfertoheat,Lessthan50%storeintheATP&CPUtilization:synthesis&growthnerveconductionmuscularcontractionglandularsecretionactiveabsorptionotherfunctions第8頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一第9頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1.2EnergyBalanceNeutralenergybalanceiswhenthecaloriesyoutakeinisequaltothecaloriesexpended.Weightismaintained.Positiveenergybalanceiswhenthecaloriesyoutakeinisgreaterthanthecaloriesexpended.Weightisgainedandfatstoresareincreased.Negativeenergybalance:caloriesyoutakeinislessthanthecaloriesexpended.Adipose,glycogen,andmusclecanbeusedforenergytomakeupthecaloricdeficiency.第10頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一能量代謝率也稱代謝率（metabolicrate,MR)是指機體單位時間內(nèi)消耗的能量。7.1.2.1能量代謝的測定原理測熱量的產(chǎn)生（機體不做功）測能量的產(chǎn)生7.1.2Measuringthemetabolicrate第11頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.2與能量代謝有關(guān)的幾個概念食物的熱價(thermalequivalentoffood)

：1g食物分解氧化時所釋放的熱量。有物理熱價與生理熱價，糖與脂肪的物理熱價與生理熱價相同，蛋白質(zhì)不同。食物的氧熱價(thermalequivalentofoxygen)：某種食物分解時每消耗1L氧所釋放的熱量。如果能夠知道用于氧化分解某種食物的所消耗的氧量，乘以該物質(zhì)的氧熱價即可得……呼吸商(respiratoryquotient)與非蛋白呼吸商：一定時間內(nèi)機體的CO2生成量與耗O2量的比值，稱為呼吸商。糖的呼吸商為1，蛋白質(zhì)約為0.8，脂肪約為0.71。人和動物的呼吸商在0.71-1之間變動。蛋白質(zhì)的消耗量可用測定尿氮的方法求得，在總CO2產(chǎn)量與總O2消耗量中減去蛋白質(zhì)的部分，就是非蛋白呼吸商。由非蛋白呼吸商可知氧化的糖與脂肪的比例。第12頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2.3能量代謝的測定方法測定方法分可分為兩類：直接測熱法和間接測熱法。直接測熱法（directcalorimetry)收集機體在一定時間內(nèi)散發(fā)出的總熱量（不常用）第13頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一Directcalorimetry第14頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一間接測熱法（Indirectcalorimetry）間接測熱法的原理一是“定比定律”二是人我們已知ATP在體內(nèi)貯存量很少。假設(shè)體內(nèi)氧化的全部都是糖，測定單位時間的耗氧量，根據(jù)下列化學(xué)方程式即可計算出單位時間內(nèi)產(chǎn)生（消耗）的能量

C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+△H第15頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一間接測熱法的步驟測定機體在一定時間內(nèi)的耗氧量與CO2排出量測定一定時間內(nèi)從尿中排出的氮量求蛋白呼吸商計算總產(chǎn)熱量和能量代謝率臨床應(yīng)用的簡便方法測定耗氧量與CO2產(chǎn)量，忽略蛋白質(zhì)，用總呼吸商去查非蛋白呼吸商表，得相應(yīng)氧熱價，乘以耗氧量得產(chǎn)熱量。僅測耗氧量，人為將混合膳食者的呼吸商定為0.82,得相應(yīng)氧熱價為20.20KJ/L,乘以耗氧量，得產(chǎn)熱量。第16頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一測定耗氧量和CO2產(chǎn)生量的方法閉合式測定法開放式測定法第17頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一Indirectcalorimetry第18頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一第19頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一7.1.3影響能量代謝的因素個體因素體表面積相同體重，體表面積大者代謝率高性別與年齡男性高于同齡女性，年齡越大，代謝率越低生理活動和環(huán)境因素睡眠熟睡時的代謝率比安靜清醒時低8-10%肌肉活動對代謝率影響最明顯,耗氧量最多可達安靜時的20倍環(huán)境溫度在20-30C的環(huán)境中，人在安靜時的代謝率最為穩(wěn)定食物的特殊動力效應(yīng)進食后一段時間代謝率上升，蛋白質(zhì)食物最明顯。原因不明，目前認(rèn)為主要與肝臟處理吸收的營養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)，特別是與氨基酸在肝臟中的氧化脫氨基作用有關(guān)精神緊張激動、恐懼、焦慮其他因素體溫、疾病等第20頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一7.1.4基礎(chǔ)代謝basalmetabolism基礎(chǔ)代謝的定義基礎(chǔ)代謝是指人體在基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。單位時間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝稱為基礎(chǔ)代謝率（RMR）。在動物實驗中常用靜止代謝率（RMR）基礎(chǔ)代謝率的測定與表示方法測定表示方法用實測值與正常平均值相差百分比表示，甲狀腺功能改變對基礎(chǔ)代謝的影響最明顯。通常以單位體表面積的產(chǎn)熱量為單位第21頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一7.2體溫及其調(diào)節(jié)7.2.1人體的正常體溫及其波動體溫的概念表層溫度（變化大）體核溫度（較穩(wěn)定）體溫的測定體溫的正常值及其生理波動正常體溫

直腸溫度36.9-37.9，口腔（舌下）溫度的平均值比直腸溫度低0.2-0.3，腋窩溫度比口腔溫度低0.3-0.4，即36.2-37.4體溫的生理波動晝夜變化<1C晝夜節(jié)律（circadianrhythm)性別成年女性比高0.3年齡情緒和體力活動季節(jié)和地區(qū)影響第22頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2機體的產(chǎn)熱與散熱體熱平衡

機體產(chǎn)熱和散熱之間的相對平衡狀態(tài)，稱為體熱平衡機體熱含量平均體溫產(chǎn)熱體內(nèi)物質(zhì)分解代謝釋放的能量，除肌肉作的機械外功部分外，其余部分最終均轉(zhuǎn)化為熱能。這些熱量就是維持體溫的體熱的來源。（問題：環(huán)境溫度高于體溫時？）人體內(nèi)產(chǎn)熱的基本方式基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱內(nèi)臟和腦食物特殊動力效應(yīng)產(chǎn)熱骨骼肌運動產(chǎn)熱（表7-4）寒戰(zhàn)產(chǎn)熱與非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱第23頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一散熱人體的散熱途徑（表7-5）85%是通過皮膚散發(fā)的，這一部分可以調(diào)節(jié)機體深層熱量到達皮膚的途徑熱傳導(dǎo)皮膚血液循環(huán)皮膚散熱方式皮膚散熱方式輻射傳導(dǎo)熱導(dǎo)率對流風(fēng)速，衣著蒸發(fā)不感蒸發(fā)(600-800ml/d)發(fā)汗第24頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)汗大汗腺分布范圍小，不受神經(jīng)支配血中AD可刺激其分泌小汗腺分布廣，受交感能神經(jīng)支配，掌心和足底的汗腺也受腎上腺素能神經(jīng)支配。主動分泌溫?zé)嵝园l(fā)汗精神性發(fā)汗味覺性發(fā)汗汗液的成分（表7-6）循環(huán)系統(tǒng)在散熱中的作用第25頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一第26頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一7.2.3體溫調(diào)節(jié)恒溫動物具有體溫調(diào)節(jié)機制溫度感受器

temperaturereceptor溫度感受器是感受機體各個部位溫度變化的特殊結(jié)構(gòu)。按其感受的刺激可分為冷感受器和熱感受器兩種；按其分布的位置又可分為外周溫度感受器(peripheraltemperaturereceptor)和中樞溫度感受器(centraltemperaturereceptor)peripheraltemperaturereceptors外周溫度感受器泛指分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的溫度感受器，廣泛分布于全身皮膚、粘膜、內(nèi)臟和肌肉等處。皮膚上冷感受器較多，約為熱感受器的4－10倍。centraltemperaturereceptors中樞溫度感受器指分布于脊髓、延髓、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及下丘腦等處的與體溫調(diào)節(jié)有關(guān)的溫度敏感神經(jīng)元。第27頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一下丘腦視前區(qū)－下丘腦前部(preopticanteriorhypothalamusPO/AH)溫度敏感神經(jīng)元，有熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元，對溫度變化十分敏感，0.1C的變化就可引起這兩種神經(jīng)元放電頻率發(fā)生改變。中樞和外周溫度感受器的信息都會會聚于這些神經(jīng)元。致熱原(pyrogen)、單胺類物質(zhì)（如多巴胺和5－羥色胺）及多種肽類物質(zhì)都可以直接作用于這些神經(jīng)元，引起體溫的變化。第28頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一第29頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一第30頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一第31頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一體溫調(diào)節(jié)中樞與調(diào)定點

thermotaxiccenterandset-point調(diào)節(jié)體溫的中樞結(jié)構(gòu)存在于從脊髓到大腦的整個中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，但體溫調(diào)節(jié)的基本中樞在下丘腦。PO/AH區(qū)是體溫調(diào)節(jié)中樞整合的關(guān)鍵部位。由PO/AH區(qū)發(fā)出的指令性傳出信號可通過不同途徑調(diào)節(jié)效應(yīng)器的活動，以住持體溫的穩(wěn)定。這些途徑包括（1）通過軀體神經(jīng)引起行為性體溫調(diào)節(jié)活動，和骨骼肌緊張性的改變（2）通過交感神經(jīng)調(diào)節(jié)皮膚血流量、汗腺分泌和無寒戰(zhàn)產(chǎn)熱；（3）通過內(nèi)分泌腺活動調(diào)節(jié)機體的代謝水平。關(guān)于體溫中樞維持體溫相對穩(wěn)定的機制，有的生理學(xué)者用“調(diào)定點”學(xué)說給予解釋。該學(xué)說認(rèn)為在下丘腦PO/AH區(qū)中有一個控制體溫的調(diào)定點(set-point)，并認(rèn)為PO/AH區(qū)的溫度敏感神經(jīng)元可能是起調(diào)定點作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。第33頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一第34頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)

散熱調(diào)節(jié)反應(yīng)血管調(diào)節(jié)反應(yīng)發(fā)汗減少產(chǎn)熱量產(chǎn)熱調(diào)節(jié)反應(yīng)寒戰(zhàn)交感神經(jīng)興奮AD和NE引起氧化磷酸化解耦聯(lián)（非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱）腎上腺能受體阻斷劑可阻斷此甲狀腺激素分泌增多寒泠刺激→下丘腦TRH→腺垂體TSH→甲狀腺T3＆T4第35頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)熱是怎么形成的？人體的產(chǎn)熱和散熱在正常健康情況下，這一對矛盾經(jīng)常保持著動態(tài)平衡。當(dāng)患某些疾病時，此相對平衡的關(guān)系發(fā)生障礙，使產(chǎn)熱過多，散熱過少，則引起發(fā)熱。根據(jù)體溫上升的機理不同，發(fā)熱可分為兩大類：一、致熱原性發(fā)熱大多數(shù)患者的發(fā)熱系由致熱原所引起的，如各種病原體、細(xì)菌、細(xì)菌內(nèi)毒素、病毒、抗原抗體復(fù)合物、滲出液中的“激活物”、某些類固醇、異種蛋白等，在體內(nèi)產(chǎn)生致熱原，稱為內(nèi)生性致熱原。目前認(rèn)為這些致熱原作用于血液中的中性粒細(xì)胞和大單核細(xì)胞，使其被激活而生成和釋放出白細(xì)胞致熱原，通過血液循環(huán)作用于體溫調(diào)節(jié)中樞而改變其功能狀態(tài)，從而影響產(chǎn)熱和散熱過程，使產(chǎn)熱增加，散熱降低，引起體溫上升，出現(xiàn)發(fā)熱反應(yīng)。致熱原性發(fā)熱可見于下列情況：

(1)炎癥性發(fā)熱疾病時，病灶充血明顯，致熱原吸收較快，滲出液中中性粒細(xì)胞越多，滲出范圍越大，則發(fā)熱來的越快，熱度越高；而增生性炎癥(如結(jié)核病)致熱原來自大吞噬單核細(xì)胞，其數(shù)量不多，產(chǎn)生致熱原較少，再因吸收進入血液的速度也較慢，故發(fā)熱較慢，熱度較低。

第36頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一(2)炎癥病灶內(nèi)雖有滲出液的中性粒細(xì)胞及致熱原積聚，若周圍組織增生形成包囊或機化，則致熱原的吸收較慢，表現(xiàn)為中度發(fā)熱、低熱，甚至無熱。但是當(dāng)囊內(nèi)壓力增加(如滲出液增多)或屏障被破壞(如擠壓癤癰等)時，則可由無熱或低熱轉(zhuǎn)為高熱。反之，由急性滲出性炎癥轉(zhuǎn)為慢性增生性炎癥時，則可由高熱轉(zhuǎn)為低熱。致病微生物從病灶大量進入血液中，可激活血液中的中性粒細(xì)胞，引起大量內(nèi)生性致熱原的產(chǎn)生和釋放，也可出現(xiàn)弛張熱或消耗熱。

(3)無菌炎癥的發(fā)熱，是由于某種損傷(如機械性、物理性、化學(xué)性等)和因供血障礙，引起組織壞死時，發(fā)生白細(xì)胞浸潤的炎癥，炎性滲出物中的蛋白質(zhì)和白細(xì)胞吞噬組織碎片后，均能激活白細(xì)胞并生成和釋放白細(xì)胞致熱原，而產(chǎn)生發(fā)熱。(4)變態(tài)反應(yīng)性疾病的發(fā)熱，因抗原抗體復(fù)合物激活中性粒細(xì)胞而釋放內(nèi)生性致熱原，故致發(fā)熱。第37頁，共39頁，2023年，2月20日，星期一

(5)致熱類固醇的發(fā)熱，是由于類固醇致熱原引起的發(fā)熱，如周期熱、腎上腺性征異常癥、腎上腺腫瘤、慢性肝炎、肝功不全以及應(yīng)用原膽烷醇酮治療等，均可使體內(nèi)游離原膽烷醇酮增高，在血漿中的游離型增高(正常血漿中原膽烷醇酮呈結(jié)合狀態(tài)，游離部分濃度低)，能使中性粒細(xì)胞釋放內(nèi)生性致熱原，而引起發(fā)熱。

(6)腫瘤病人的發(fā)熱，可能是組織損傷部位的