+
Ⅰ
+ + + + +
Q
+
Ⅲ
+ +
Ⅳ
+
F0
NADH+H+
NAD+
Ⅱ
延胡索酸 琥珀酸
-
- - -
- 1/2O2+2H+
H2O
F1
基质侧
ADP+Pi ATP H+
生理学（第9版）
ATP：重要的贮能物质和直接的供能物质
1mol ATP可释放 52.3kJ 能量 磷酸肌酸（creatine phosphate, CP）：由肌酸和磷酸合成，主要存在肌 肉和脑组织中，是含高能磷酸键的化合物，不能直接为细胞提供能量 能量过剩 ATP 能量不足 ATP是体内能量转化和利用的关键物质 CP
• 开放式测定法：用气量计测出呼出气量并进行气体分析
• 闭合式测定法：通常测定6分钟的耗氧量
肺量计模式图
生理学（第9版）
能量代谢率的简便测算方法
1.蛋白质代谢量忽略不计，测定耗氧量和CO2产生量→计算出呼吸商 （NPRQ）→查表得出氧热价 产热量=耗氧量×氧热价 2.混合食物NPRQ视为0.82，则对应的氧热价是20.19kJ/L，故只需测得一 定时间的耗氧量，即可算出该时间的产热量
• 由糖和脂肪氧化时所产生的二氧化碳量及耗氧量的比值 • 通常将蛋白质的代谢量忽略不计，进食混合膳食的非蛋白呼吸商约为0.82
非蛋白呼吸商和氧热价 NPRQ 0.707 0.71 0.72 … 氧化的糖（%） 0.00 1.10 4.75 … 氧化的脂肪 （%） 100.00 98.90 95.20 … 氧热价 （kJ/L） 19.62 19.64 19.69 …
其他
23.5
10
2
生理学（第9版）
2. 产热的形式 战栗产热（shivering thermogenesis）：骨骼肌发生不随意的节律性收缩， 伸、屈肌同时收缩，不作功但产热多
成簇的高幅波群集放电波
生理学（第9版）
非战栗产热（non-shivering thermogenesis）
• 褐色脂肪组织产热作用最强 • 通过在线粒体内膜上存在的解耦联蛋白 的作用，使氧化与ATP的生成脱耦联， 使能量以热能的形式释放
W：外功
生理学（第9版）
测定方法：
1.直接测热法 （direct calorimetry）
收集在一定时间内受试者散发的总 热量 特点：测定原理简单，所得数据精 确。所需的测试装置结构复杂，操 作繁琐
直接测热装置模式图
生理学（第9版）
Байду номын сангаас
2.间接测热法 （indirect calorimetry）
生理学（第9版）
能量的利用
维持基础代谢—跨膜主动转运，产生生物电活动，腺体的分泌和递质
的释放合成代谢
运动及各种活动—肌肉的舒缩（机械功） 食物的特殊动力效应 生长发育 维持体温等
生理学（第9版）
能量平衡 （energy balance）
在一定时期内，摄入的能量与消耗的能量基本相等
O2
CO2和H2O 能量
ADP+Pi ATP 热能
生理学（第9版）
糖、脂肪和蛋白质的生物氧化一般过程 糖原 三酰甘油 蛋白质 氨基酸
葡萄糖
脂酸+甘油 乙酰CoA
底物水平磷酸化
柠檬酸循环
氧化磷酸化 CO2 2H
ADP+Pi
呼吸链
ATP
H2O
生理学（第9版）
底物水平磷酸化：
由底物分子脱氢，将能量在分子内重新分布产生高能键，并将高能键
生理学（第9版）
四、基础代谢
基础代谢（basal metabolism）：指基础状态下的能量代谢
基础代谢率（basal metabolism rate, BMR）：在基础状态下单
位时间的能量代谢量 [ kJ/（m2·h）] 基础状态：清晨、清醒、静卧，未作肌肉活动，测定时无精神紧张， 测定前至少空腹12小时，室温保持在20～25℃
（一）能量的来源 （二）能量的利用 （三）能量平衡
生理学（第9版）
能量代谢（energy metabolism）：
伴随物质代谢过程中的能量的释放、转移、贮存和利用
摄取营养物质来构筑和更新自身
合成代谢 新陈代谢 （metabolism）
物质代谢
贮存能量
分解代谢
分解自身的部分物质 释放能量
能量代谢
生理学（第9版）
• 四肢末梢的温度最低，越近躯干和头部，皮肤温度越高 • 皮肤温度主要与局部血流量有关 • 影响因素： 环境温度、精神紧张、发汗等
生理学（第9版）
体温的测量和正常值
• 直肠温度（rectal temperature）：温度计插入直肠内6cm以上 直肠的封闭性好，不易受外界环境温度的影响。但受下肢温度的影响 36.9～37.9℃ • 口腔温度（oral temperature）：温度计含于舌下、闭口 应用比较方便。不能配合测量者不宜使用；受进食、饮水及经口呼吸等因素影响 36.7～37.7 ℃ • 腋窝温度（axillary temperature）：将上臂紧贴胸廓，形成密闭的人工体腔 应用方便。测温一般需要5～10min 36.0 ～37.4 ℃
生理学（第9版）
3.精神活动
精神处于紧张状态时肌肉张力增强，促进机体代谢活动的激素释放增多，使能量代谢率
升高。但中枢神经系统本身的代谢率增加并不明显
4.食物的特殊动力效应（specific dynamic effect of food）
由食物引起机体额外增加产热量的现象 进食后1小时左右开始增加，2～3小时增至最大，以后逐渐下降，可延续7～8小时 各种营养物质的特殊动力效应：蛋白质30％、糖6%、脂肪4%。混合性食物约为10％ 可能主要由于在肝脏内氨基酸的脱氨基反应消耗能量
生理学（第9版）
呼吸商（respiratory quotient，RQ） 一定时间内机体的CO2产量与耗氧量的比值 RQ = CO2产生量（ml） O2耗氧量（ml）
糖、脂肪和蛋白质氧化时的热价、氧热价和呼吸商 营养物质
糖 脂肪 蛋白质
产热量（kJ/g） 物理热价
17.2 39.8 23.4
生物热价
生理学（第9版）
三、影响能量代谢的因素
1.肌肉活动
显著影响能量代谢，耗氧量同肌肉活动的强度呈正比关系，剧烈活动时可达安静时的 10~20倍
2.环境温度
安静状态、环境温度在20~30℃时代谢最稳定
环境温度低于20℃以下时，由于肌肉紧张度增加、战栗，使代谢率升高 环境温度高于30℃以上时，体内生化反应加速，代谢率也升高
摄入的能量多于消耗 的能量 能量的正平衡 生长发育 、肥胖 消瘦
摄入的能量少于消耗 的能量
能量的负平衡
生理学（第9版）
二、能量代谢的测定
（一）能量代谢的测定原理 （二）能量代谢的测定方法
生理学（第9版）
测定原理：能量守恒定律；定比定律
M=L+S+W
M：能量代谢量；
L：散热量； S：贮热量；
Ｓ＝体温变化（℃ ·h-1）×体重（kg）×人体比热（0.83 kcal ·℃ ·kg-1）
第七章
能量代谢与体温
第一节 能 量 代 谢 第二节 体温及其调节
重点难点
掌握
影响能量代谢的因素，基础代谢率 机体产热和散热过程，自主性体温调节机制
熟悉
能量代谢间接测定的方法和基本原理
体温的生理性波动、测量方法
了解
能量代谢直接测定方法 行为性体温调节
第一节
能量代谢
生理学（第9版）
一、机体能量的来源与利用
生理学（第9版）
具体步骤如下：
• 测定一定时间内的耗氧量和CO2产生量，及尿氮排出量 • 推算出蛋白质氧化量及蛋白质食物的产热量
• 计算出非蛋白呼吸商，算出非蛋白食物的产热量
• 将蛋白质食物产热量与非蛋白质食物产热量相加，即得出整个机体在该段时间内的总产热量
生理学（第9版）
耗氧量和和CO2产生量的测定
生理学（第9版）
二、机体的产热反应与散热反应
（一）产热反应 （二）散热反应
生理学（第9版）
（一）产热反应
1. 主要产热器官
几种组织器官在不同状态下的产热量 组织器官 脑 内脏 肌肉 重量（占体重的%） 2.5 34 40 产热量（占机体总产热量的%） 安静状态 16 56 18 运动或劳动 3 22 73
根据化学反应的定比定律，即在一般化学反应中，反应物的量与产物量之间
呈一定的比例关系。例如： C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△E
食物的热价（thermal equivalent of food）
1g某种食物氧化分解（或体外燃烧）时所释放的热量 食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen） 某种食物氧化时消耗1L O2所产生的热量 （氧热价×耗氧量=产热量）
生理学（第9版）
表示法：
• 绝对值：kcal或kJ╱m2╱h； • 相对值：<±15%正常值
体表面积测算：
体表面积（m2）=0.0061×身高（cm）＋0.0128×体重（kg） －0.1529 利用体表面积测算图
体表面积测算图
生理学（第9版）
BMR异常
BMR↑ • 甲亢、糖尿病、红细胞增多症、白血病、伴有呼吸困难的心脏病等 • 发热（体温1℃↑，BMR13%↑） BMR↓
解耦联蛋白模式图
复合体Ⅰ：NADH-泛醌还原酶；复合体Ⅱ：琥珀酸-泛醌还原酶；复合体Ⅲ： 泛醌-细胞色素c还原酶；复合体Ⅳ：细胞色素c氧化酶；Q：泛醌，又称辅酶Q