• 食物的热价 (Thermal equivalent of food, caloric value of food)
1g食物在体内氧化或在体外燃烧时所释放的能量
CV and PFV of carbohydrates, fats and proteins(kJ/g)
Carbohydrates CV 17.15
交感神经系统 皮肤血管舒缩 发汗反应 褐色脂肪分解
躯体神经系统 行为性体温调节 骨骼肌的活动
内分泌系统 代谢水平改变
本章重点
• 概念：食物的氧热价，呼吸商，基础代谢率，可感
蒸发，不可感蒸发，精神性发汗，温热性发汗
• 能量代谢的影响因素
• 深部温度和表层温度
• 散热的主要方式
能量代谢与体温
武汉大学基础医学院生理学系 王泽芬
Energy Metabolism
能 量 代 谢
能量代谢
物质代谢过程中伴随的能量的释放、转移、 贮存和利用 • 能量来源: 食物营养物质蕴藏的化学能
• 糖：基本的供能物质
• 脂肪：重要的贮能和供能物质 • 蛋白质：主要合成生物活性物质，也可供能
食物的能量转化和利用
20.66 19.58 18.93 20.18
1.00 0.71 0.80 0.85
间接测热法的简易计算
• 混合食物 RQ=0.85，氧热价为20.34kJ/L • 测定一定时间的耗O2 量 • 产热量=20.34kJ/L×耗O2 量
影响能量代谢的因素
• 肌肉活动 • 食物的特殊动力效应 - 进食后由食物引起机体“额外”产生热量
• ATP：重要的贮能物质，又是直 接的供能物质
• 磷酸肌酸：贮能物质
能量代谢的测定
• 直接测热法(Direct calorimetry)
能量代谢的测定
间接测热法(Indirect calorimetry) 利用定比定律，测定机体一定时间内的耗O2量
和CO2的产量，计算该时间的产热量
间接测热法的相关参数
特点：与肌肉活动及耗氧量无关，是机体的一种内在节律 控制中心：下丘脑的视交叉上核
体温的生理性波动
• 性别差异(成年女性体温平均比男性高 0.3℃) • 成年女性体温随月经周期发生波动
Days Days
Basal body temperature
Basal body temperature of female in Menstrual cycle
Fat 39.75
Protein 17.99
PFV
17.15
39.75
23.43
生物热价 (physiological caloric value, CV) 物理热价 (physical fuel value, PFV)
间接测热法的相关参数
• 食物的氧热价(Thermal equivalent of oxygen, caloric equivalent, CE)
Respiratory Evaporation (2%)
Skin (97%)
皮肤是主要的散热部位
Feces and urine(1%)
皮肤的散热方式
辐射 传导和对流 蒸发
• 环境温度≥皮肤温度，蒸发成为皮肤惟
• 不感蒸发 (Insensible evaporation)
- 某种营养物质氧化时消耗1L O2所产生的热量
• 呼吸商(Respiratory quotient ,RQ) - 在一定时间内机体的CO2 产量与耗 O2 量的比值 • 非蛋白呼吸商(NPRQ) Nutrient CE (kJ/L) RQ
Carbohydrates Fat Protein Average diet
Body Temperature and Temperature Regulation 体温及其调节
深部温度和表层温度
• 体核温度(Core temperature) - 机体深部组织（心、脑、肺、腹腔脏器）的温度 - 相对稳定，各部位之间差异小
• 表层温度(Shell temperature)
基础代谢率(Basal Metabolic Rate, BMR)
• 单位时间内机体处于基础状态时的能量代谢，以每小时单位
体表面积的产热量来衡量，单位为kJ/(m2 h)
• 测定： • 一定时间的耗O2 量 Vo2 (L/h) • 混合食物 NPRQ=0.85 ，氧热价CE=20.34kJ/L
•
BMR= 20.34 ×耗氧量 /体表面积
• 工作原理：调定点学说
调定点
• PO/AH中的温度敏感神经元的活动决定了调定点的高低
A 神经元放电频率相对值 A:冷敏神经元 B:热敏神经元 B
A
B
0
35
36
37
38
39
40
下丘脑温度(℃) 实线：正常神经元放电频率变化 虚线:受致热原作用时的神经元放电频率的变化
体温调节反应
温度感受器兴奋
体温调节中枢 发汗中枢 大脑皮层
Basal body temperature
体温的生理性波动
• 年龄差异
儿童、青少年体温较高
老年人体温偏低
新生儿体温调节中枢未发育成熟， 体温易受环境温度的影响
产热
主要产热器官：内脏器官（特别是肝脏）和骨骼肌 • 内脏中以肝脏的代谢最旺盛，产热量最大
• 安静时：内脏产热为主 活动时：骨骼肌产热为主
产热的方式
• 寒战产热（shivering thermogenesis）
-在寒冷环境骨骼肌不随意的节律性收缩 -特点：屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但产热量很高
• 非寒战产热(non-shivering thermogenesis)
- 通过升高代谢率而增加产热
- 褐色脂肪组织的产热量最大
散热(Heat Loss)
• 精神活动
- 肌肉张力增高， 激素分泌增加
• 环境温度
- 20-30 ℃时代谢稳定 - 温度20 ℃ 或 30 ℃能量代谢增加
基础代谢(Basal Metabolism)
• 基础代谢：人体处于基础状态时的能量代谢
• 清晨，禁食12h以上 • 清醒
• 静卧
• 无肌肉活动 • 无精神紧张 • 室温20-25 ℃ • 测定前一晚保证足够的睡眠
体温调节 (Thermoregulation)
• 自主性体温调节： 在体温调节中枢的控制下，机体通过改变产热和 散热来维持体温恒定的反应（体温调节的基础）
• 行为性体温调节： 人体有意识地改变行为活动而调节产热和散热 （体温调节的补充）
体温调节的基本中枢
• 体温调节的基本中枢：视前区-下丘脑前部(PO/AH)
- 水分不断从皮肤和呼吸道渗出而被蒸发
- 与汗腺的活动无关，不受生理性体温调节机制的调节 • 可感蒸发 (Sensible evaporation)
- 汗腺分泌汗液的活动
可感蒸发
汗液的成分：水(99%)、NaCl、KCl、尿素、乳酸等 分泌过程： 汗腺分泌等渗液 ↓ 汗腺导管重吸收NaCl
↓
低渗汗液
- 机体表层组织（皮肤、皮下组织、肌肉等）的温度 - 不稳定，易受环境温度与衣着影响；不同部位差异大； 由里至外存在递减的温度梯度
深部温度和表层温度
体温的测定
正常体温维持在 37℃左右, 变化幅度不超过 1 ℃
体温的生理性波动
• 昼夜节律(Circadian rhythm)
Circadian rhythm of body temperature
图8-4 汗腺结构
可感蒸发
• 温热性发汗(Thermal sweating) - 温热性刺激引起的发汗 - 可见于全身各处，受下丘脑发汗中枢控制
• 精神性发汗(Mental sweating)
- 精神紧张或情绪激动引起的发汗 - 见于掌心、足底、腋窝及前额，受大脑皮层控制 • 味觉性发汗(Gustatory sweating) - 进食辛辣食物，口腔内的痛觉神经末梢受刺激引起的头 颈部发汗