能量代谢与体温
? 生物体内物质代谢中伴随着的能量的释放、转移和利
用，称为能量代谢（ energy metabolism）。
能量代谢
同化作用
（合成代谢）
-- 耗能
-- 放能
新陈代谢
（物质代谢） 异化作用
（分解代谢）
生物体的基本特征是新陈代谢
第一节 能量代谢
? 能量的来源和去路
? 能量代谢的测定
? 影响能量代谢的因素
? 基础代谢
? 1、糖：机体的主要能源 70%（中国人）
? 剧烈运动时，骨骼肌耗氧量猛增，循环呼吸不能
很快满足机体对氧的需要，骨骼肌处于相对缺氧
状态，称为氧债。
能量的来源：
有氧氧化
无氧酵解
CO2+H2O+ E
38mol ATP
葡萄糖
乳酸 +E
2mol ATP
1mol
? 2、脂肪：提供大约 30%的能量
? 3、蛋白质（氨基酸）：提供少量的能量
甘油
脂肪
脂肪酸
有氧氧化磷酸化脱氢化
葡萄糖
乙酰辅酶 A 氧化
能量的去路：
食物中的能量
100%
自由能
95%
ATP
45% 各种功能活动
墒 5% 热量
50%
热量
20-45%
外功
0-25%
ATP 机体的能量货币（载体）
磷酸肌酸 ATP的缓冲物（储备）
能量代谢测定的原理与方法
? 单位时间内机体的产热量（ energy metabolic
rate）。
? 能量守衡：食物的化学能 = 热能 + 外功
? 能量代谢 = 热能 + 外功 + 热储备
（一）直接测热法
? 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。用于研究肥胖和内
分泌障碍。
? 设备复杂，操作繁琐，应用受限。
（二）间接测热法
? 1、间接测热法的原理
依据,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。产物一致：
食物在体内外的氧化其最终产物是一样的。
基本原理,利用化学反应的定比定律，查出一定时
间内机体中氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各有多
少，据此计算该段时间内机体所释放出的总热量。
与能量代谢测定有关的概念
? 食物的热价,1g食物氧化（或在体外燃烧）时释放
出来的能量。 caloric value 分为,物理热价 指
食物在体外燃烧时释放的热量。 生物热价 指食物
在体内经过生物氧化所产生的热量。
? 葡萄糖 17.15 17.15 16.7
? 蛋白质 23.43 17.99 16.7
? 脂 肪 39.75 39.75 37.7
物理热价 生物热价 营养学热价 kj/g
? 食物的氧热价：某种营养物质氧化时，消耗 1L氧所产
生的热量。 thermal equivalent of oxygen
? 葡萄糖 21.00
? 蛋白质 18.80
? 脂 肪 19.70
? 呼吸商：在一定时间内，机体的 CO2产生量和氧耗量的
比值。 respiratory quotient RQ 生理意义：可以比
较精确的反映体内营养物质氧化的比例。
? 影响因素,1）营养物质之间相互转化 2）额外 CO2的
产生 3）某些病理状态的影响
葡萄糖 0.83 0.83 1.00
蛋白质 0.76 0.95 0.80
脂 肪 1.43 2.03 0.71
CO2产量 耗 O2量 呼吸商
2、间接测热法的方法和测算原则
? （ 1）氧耗量和 CO2产生量的测定方法
?闭合式测定法：肺量计、代谢仪
? 开放式测定法：化学分析
? （ 2）尿氮测定：可以估算出被氧化分解的蛋白质量。
? P = 6.25 x 尿氮量 （克）
?非蛋白呼吸商（ NPRQ）：糖和脂肪氧化的 CO2产生量
和耗氧量的比值。用于估测非蛋白代谢中糖和脂肪的
相对数量。
? NPRQ = (CO2 - 0.76P) / (O2 - 0.95P) 其中 P
为蛋白质的量
（ 3）间接测热法的计算原则
? 糖的氧耗量
FRQ = [(CO2 - 0.76P) - S)] / [(O2 - 0.95P) - S)]
= 0.71 S
? 脂肪的氧耗量
SRQ = [(CO2 - 0.76P) - 0.7F] / [(O2 - 0.95P) – F]
= 1 F
? 总产热量 = P x 卡价 + S x 氧热价 + F x 氧热价
能量代谢率的简易测算方法
? 步骤：
1、测定一定时间内的耗氧量；
2、按混合膳食呼吸商为 0.82进行代谢率计算
? 公式
产热量 = 20.1878（ kj/L） X 耗氧量（ L）
能量代谢率的衡量标准：
? 能量代谢在每一个个体是相当稳定的，但不同的个体差
异却很大，难以比较；
? 能量代谢与机体的体形和体重无定比例关系；
如：体形较小的鸡和体形庞大的非洲象之间，按每
公斤体重产热量相 差甚远，
? 能量代谢与机体体表面积间有固定关系 ---表面积定律
以机体体表面积衡量机体能量代谢，并进行不同体形
和体重个体间能量代谢率比较时，则相差不多，
M2=0.0061X身高 (cm)+0.0128X体重（ kg） -0.1529
三、影响能量代谢的因素
? 1、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。
? 2、环境温度 环境温度在 20-30摄氏度时，能量代
谢率最为稳定。
<20℃ 能量代谢率开始增加，
<10℃ 时显著增加，原因是寒冷刺激所引起的寒战
和肌紧张造成的。
>30℃ 能量代谢率也增加，原因是温度上升体内化
学反应加快和发汗活动 增加了产热量。
? 3、食物的特殊动力效应 进食后机体产热量的额外
增加。可能与肝脏处理蛋白质有关。
进食 1H后产热量比进食前有额外的增加，持续 7-8H，
蛋白质食物可达 30%左右，糖和脂肪为 4-6%，混合
食物 10%左右。 这不是消化吸收活动引起的，静脉注
射氨基酸也可以引起类似的产热量增加，因此有人推测
与肝脏对蛋白质的处理，主要是脱氨基作用有关。
? 4、精神紧张活动 由与精神活动相关连的肌肉活动
和激素分泌引起。
四、基础代谢
basic metabolism
? 基础代谢是指人体在人体处在清醒又非常安静、不受
肌肉活动、环境温 度、食物及精神紧张等因素的影响
是的状态下的能量代谢。
? 单位时间内的基础代谢称为基础代谢率（ basic
metabolic rate）。
? 基础条件：人体处在清醒又非常安静、不受肌肉活动、
环境温 度、食物及精神紧张等因素的影响是的状态。
? 基础代谢的条件下，新陈代谢只维持在心跳、呼吸及
其一些必要的生理活动的程度上。
? 测定条件：肌肉松弛、室温 20-25摄氏度、空腹 12-
14H、安静平卧 30分钟以上，并且排除精神紧张的影
响。
? 男性的 BMR高于女性，幼年的 BMR高于成年，年龄
越大 BMR越低。
? 甲亢时 BMR可比正常高 25-80%，甲低时 BMR可比
正常低 20-40%，所以
? BMR的测量时甲状腺疾病的重要辅助手段。
第二节 体温及其调节
一、体温及其生理变动
（一）、体表温度和体核温度
shell temperature：机体表层的温度。
皮肤温度：机体表层的最外层，既皮肤的温度。
额部 > 躯干 > 手 > 足
core temperature：机体深部的温度。
体温：指体核温度的平均温度。
通常采用于测量的部位：
腋下温度 < 口腔温度 < 直肠温度
36.0 – 37.4 36.7 - 37.7 36.9 – 37.9
（二）体温的变动
1、昼夜波动
昼夜节律、日周期清晨 2-6时最低，午后 1-6时最高
2、性别：
女性高于男性 0.3摄氏度女性的月周期 -- 月经后期体
温升高。
3、年龄
小儿体温高且不稳定，老年人体温低。
4、肌肉活动
剧烈的肌肉活动使产热量增加，体温升高。
5、其他
情绪、进食、环境温度等
二、人体的产热与散热
? 体热平衡：产热和散热两个生理过程之间的动态平衡，
维持体温恒定。
? M = E + R + C + K + W + S
（一）产热
? 产热形式：战栗产热和非战栗产热
调节：
1、体液调节：甲状腺激素、肾上腺素和去甲肾上腺素
2、神经调节：交感神经
?主要产热器官：安静时，内脏器官（肝脏）
运动时，肌肉,90%
（二）散热
? 散热部位：主要是皮肤，其次有呼吸、尿和粪便。
? 1、辐射、传导和对流散热 --- 物理散热
辐射：由机体发散的热射线。约占安静时总散热量的
60%。影响因素：皮肤温度与环境气温的温度差、有
效辐射面积。
? 2、传导：体热直接传给与之接触的较冷的物体。约占
3%。 传导散热的多少与与之接触的物体的导热性有关。
? 3、对流：一种特殊的传导散热。约占 12%。 对流散
热量受风速的影响极大。
皮肤温度的调节：体温调节中枢通过交感神经系统，
调节皮肤的血流量 从而改变皮肤温度，控制物理散热
的多少。 皮肤血液循环的特点是血流量可以大范围的
变化。物理散热的多少与皮肤温度及相关的温度差有关。
2、蒸发散热
? （ 1）不感蒸发：指体液中的水分直接渗透出皮肤和呼
吸道粘膜等表面而蒸 发，并不为人们察觉，持续进行
的一种散热途径。
每天 1000ml，皮肤 600 - 800ml，呼吸道 200 - 400ml。
? （ 2）发汗：汗腺分泌汗液的活动。是环境温度高于体
温时的机体唯一有效的散热途径。小汗腺：皮肤上的细
长管状腺。
分布,手掌、足底 > 额、手背 > 四肢 > 躯干
能力,手掌、足底 < 额、手背 < 四肢 < 躯干
汗液：水分 99%，固体成分主要是 NaCl。为汗腺主
动分泌。
? 温热性发汗
调节：主要中枢位于下丘脑。汗腺受胆碱
能交感神经支配。 适宜刺激为皮肤和下丘脑的温度，
也称为温热性发汗。
影响发汗的因素：参与发汗的汗腺数目和发汗强度；
劳动或运动强度； 环境的温度和湿度；风速。
? 精神性发汗：
由精神紧张或情绪激动而引起的发汗。
三、体温调节
? 自主性体温调节：机体在下丘脑体温调节中枢的控制下，
通过增减皮肤血流量、发汗、寒战等生理反应，经常维持
产热和散热过程的动态平衡。体温调节的基础。
? 行为性体温调节：机体（包括变温动物）在不同的温度环
境的姿势和行为。体温调节的补充，并使人具有预见性。
? 体温调节的生物控制系统
产热过程
散热过程
温度感受器
调
定
点
+
-
干扰
体温
体
温
调
节
中
枢
体
核
温
度
温度感受器
? 1、外周温度感受器 存在于皮肤、粘膜和内脏中的，对
温度变化敏感的游离神经末梢。皮肤温度感受器：温觉感
受器少于冷觉感受器,1, 4 - 10。 对温度的水平和变
化速度都敏感。
? 2、中枢温度感受器 中枢温度敏感神经元存在部位：主
要在下丘脑的 POAH区。也存于在脊髓、延髓、脑干网状
结构之中。 POAH区的温度敏感神经元接受皮肤和其他部
位的温度敏感神经元的温度信息，温度敏感神经元也感受
所在部位的温度信息。
? 温度敏感神经元的活动也受致热原、单胺类物质以及各种
多肽的影响
（二）体温调节中枢
? 部位：下丘脑的 POAH区，体温调节的基本中枢
? 根据：被破坏时产散热消失；温度信息汇聚于此；
整合型式与整体反应型式相类似；对致热原或单
胺的反应与整体的反应类似。
? 输入、输出
? 调定点,POAH区中的起到恒温器设定值作用的结构
或功能。
? 生物体内物质代谢中伴随着的能量的释放、转移和利
用，称为能量代谢（ energy metabolism）。
能量代谢
同化作用
（合成代谢）
-- 耗能
-- 放能
新陈代谢
（物质代谢） 异化作用
（分解代谢）
生物体的基本特征是新陈代谢
第一节 能量代谢
? 能量的来源和去路
? 能量代谢的测定
? 影响能量代谢的因素
? 基础代谢
? 1、糖：机体的主要能源 70%（中国人）
? 剧烈运动时，骨骼肌耗氧量猛增，循环呼吸不能
很快满足机体对氧的需要，骨骼肌处于相对缺氧
状态，称为氧债。
能量的来源：
有氧氧化
无氧酵解
CO2+H2O+ E
38mol ATP
葡萄糖
乳酸 +E
2mol ATP
1mol
? 2、脂肪：提供大约 30%的能量
? 3、蛋白质（氨基酸）：提供少量的能量
甘油
脂肪
脂肪酸
有氧氧化磷酸化脱氢化
葡萄糖
乙酰辅酶 A 氧化
能量的去路：
食物中的能量
100%
自由能
95%
ATP
45% 各种功能活动
墒 5% 热量
50%
热量
20-45%
外功
0-25%
ATP 机体的能量货币（载体）
磷酸肌酸 ATP的缓冲物（储备）
能量代谢测定的原理与方法
? 单位时间内机体的产热量（ energy metabolic
rate）。
? 能量守衡：食物的化学能 = 热能 + 外功
? 能量代谢 = 热能 + 外功 + 热储备
（一）直接测热法
? 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。用于研究肥胖和内
分泌障碍。
? 设备复杂，操作繁琐，应用受限。
（二）间接测热法
? 1、间接测热法的原理
依据,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。产物一致：
食物在体内外的氧化其最终产物是一样的。
基本原理,利用化学反应的定比定律，查出一定时
间内机体中氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各有多
少，据此计算该段时间内机体所释放出的总热量。
与能量代谢测定有关的概念
? 食物的热价,1g食物氧化（或在体外燃烧）时释放
出来的能量。 caloric value 分为,物理热价 指
食物在体外燃烧时释放的热量。 生物热价 指食物
在体内经过生物氧化所产生的热量。
? 葡萄糖 17.15 17.15 16.7
? 蛋白质 23.43 17.99 16.7
? 脂 肪 39.75 39.75 37.7
物理热价 生物热价 营养学热价 kj/g
? 食物的氧热价：某种营养物质氧化时，消耗 1L氧所产
生的热量。 thermal equivalent of oxygen
? 葡萄糖 21.00
? 蛋白质 18.80
? 脂 肪 19.70
? 呼吸商：在一定时间内，机体的 CO2产生量和氧耗量的
比值。 respiratory quotient RQ 生理意义：可以比
较精确的反映体内营养物质氧化的比例。
? 影响因素,1）营养物质之间相互转化 2）额外 CO2的
产生 3）某些病理状态的影响
葡萄糖 0.83 0.83 1.00
蛋白质 0.76 0.95 0.80
脂 肪 1.43 2.03 0.71
CO2产量 耗 O2量 呼吸商
2、间接测热法的方法和测算原则
? （ 1）氧耗量和 CO2产生量的测定方法
?闭合式测定法：肺量计、代谢仪
? 开放式测定法：化学分析
? （ 2）尿氮测定：可以估算出被氧化分解的蛋白质量。
? P = 6.25 x 尿氮量 （克）
?非蛋白呼吸商（ NPRQ）：糖和脂肪氧化的 CO2产生量
和耗氧量的比值。用于估测非蛋白代谢中糖和脂肪的
相对数量。
? NPRQ = (CO2 - 0.76P) / (O2 - 0.95P) 其中 P
为蛋白质的量
（ 3）间接测热法的计算原则
? 糖的氧耗量
FRQ = [(CO2 - 0.76P) - S)] / [(O2 - 0.95P) - S)]
= 0.71 S
? 脂肪的氧耗量
SRQ = [(CO2 - 0.76P) - 0.7F] / [(O2 - 0.95P) – F]
= 1 F
? 总产热量 = P x 卡价 + S x 氧热价 + F x 氧热价
能量代谢率的简易测算方法
? 步骤：
1、测定一定时间内的耗氧量；
2、按混合膳食呼吸商为 0.82进行代谢率计算
? 公式
产热量 = 20.1878（ kj/L） X 耗氧量（ L）
能量代谢率的衡量标准：
? 能量代谢在每一个个体是相当稳定的，但不同的个体差
异却很大，难以比较；
? 能量代谢与机体的体形和体重无定比例关系；
如：体形较小的鸡和体形庞大的非洲象之间，按每
公斤体重产热量相 差甚远，
? 能量代谢与机体体表面积间有固定关系 ---表面积定律
以机体体表面积衡量机体能量代谢，并进行不同体形
和体重个体间能量代谢率比较时，则相差不多，
M2=0.0061X身高 (cm)+0.0128X体重（ kg） -0.1529
三、影响能量代谢的因素
? 1、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。
? 2、环境温度 环境温度在 20-30摄氏度时，能量代
谢率最为稳定。
<20℃ 能量代谢率开始增加，
<10℃ 时显著增加，原因是寒冷刺激所引起的寒战
和肌紧张造成的。
>30℃ 能量代谢率也增加，原因是温度上升体内化
学反应加快和发汗活动 增加了产热量。
? 3、食物的特殊动力效应 进食后机体产热量的额外
增加。可能与肝脏处理蛋白质有关。
进食 1H后产热量比进食前有额外的增加，持续 7-8H，
蛋白质食物可达 30%左右，糖和脂肪为 4-6%，混合
食物 10%左右。 这不是消化吸收活动引起的，静脉注
射氨基酸也可以引起类似的产热量增加，因此有人推测
与肝脏对蛋白质的处理，主要是脱氨基作用有关。
? 4、精神紧张活动 由与精神活动相关连的肌肉活动
和激素分泌引起。
四、基础代谢
basic metabolism
? 基础代谢是指人体在人体处在清醒又非常安静、不受
肌肉活动、环境温 度、食物及精神紧张等因素的影响
是的状态下的能量代谢。
? 单位时间内的基础代谢称为基础代谢率（ basic
metabolic rate）。
? 基础条件：人体处在清醒又非常安静、不受肌肉活动、
环境温 度、食物及精神紧张等因素的影响是的状态。
? 基础代谢的条件下，新陈代谢只维持在心跳、呼吸及
其一些必要的生理活动的程度上。
? 测定条件：肌肉松弛、室温 20-25摄氏度、空腹 12-
14H、安静平卧 30分钟以上，并且排除精神紧张的影
响。
? 男性的 BMR高于女性，幼年的 BMR高于成年，年龄
越大 BMR越低。
? 甲亢时 BMR可比正常高 25-80%，甲低时 BMR可比
正常低 20-40%，所以
? BMR的测量时甲状腺疾病的重要辅助手段。
第二节 体温及其调节
一、体温及其生理变动
（一）、体表温度和体核温度
shell temperature：机体表层的温度。
皮肤温度：机体表层的最外层，既皮肤的温度。
额部 > 躯干 > 手 > 足
core temperature：机体深部的温度。
体温：指体核温度的平均温度。
通常采用于测量的部位：
腋下温度 < 口腔温度 < 直肠温度
36.0 – 37.4 36.7 - 37.7 36.9 – 37.9
（二）体温的变动
1、昼夜波动
昼夜节律、日周期清晨 2-6时最低，午后 1-6时最高
2、性别：
女性高于男性 0.3摄氏度女性的月周期 -- 月经后期体
温升高。
3、年龄
小儿体温高且不稳定，老年人体温低。
4、肌肉活动
剧烈的肌肉活动使产热量增加，体温升高。
5、其他
情绪、进食、环境温度等
二、人体的产热与散热
? 体热平衡：产热和散热两个生理过程之间的动态平衡，
维持体温恒定。
? M = E + R + C + K + W + S
（一）产热
? 产热形式：战栗产热和非战栗产热
调节：
1、体液调节：甲状腺激素、肾上腺素和去甲肾上腺素
2、神经调节：交感神经
?主要产热器官：安静时，内脏器官（肝脏）
运动时，肌肉,90%
（二）散热
? 散热部位：主要是皮肤，其次有呼吸、尿和粪便。
? 1、辐射、传导和对流散热 --- 物理散热
辐射：由机体发散的热射线。约占安静时总散热量的
60%。影响因素：皮肤温度与环境气温的温度差、有
效辐射面积。
? 2、传导：体热直接传给与之接触的较冷的物体。约占
3%。 传导散热的多少与与之接触的物体的导热性有关。
? 3、对流：一种特殊的传导散热。约占 12%。 对流散
热量受风速的影响极大。
皮肤温度的调节：体温调节中枢通过交感神经系统，
调节皮肤的血流量 从而改变皮肤温度，控制物理散热
的多少。 皮肤血液循环的特点是血流量可以大范围的
变化。物理散热的多少与皮肤温度及相关的温度差有关。
2、蒸发散热
? （ 1）不感蒸发：指体液中的水分直接渗透出皮肤和呼
吸道粘膜等表面而蒸 发，并不为人们察觉，持续进行
的一种散热途径。
每天 1000ml，皮肤 600 - 800ml，呼吸道 200 - 400ml。
? （ 2）发汗：汗腺分泌汗液的活动。是环境温度高于体
温时的机体唯一有效的散热途径。小汗腺：皮肤上的细
长管状腺。
分布,手掌、足底 > 额、手背 > 四肢 > 躯干
能力,手掌、足底 < 额、手背 < 四肢 < 躯干
汗液：水分 99%，固体成分主要是 NaCl。为汗腺主
动分泌。
? 温热性发汗
调节：主要中枢位于下丘脑。汗腺受胆碱
能交感神经支配。 适宜刺激为皮肤和下丘脑的温度，
也称为温热性发汗。
影响发汗的因素：参与发汗的汗腺数目和发汗强度；
劳动或运动强度； 环境的温度和湿度；风速。
? 精神性发汗：
由精神紧张或情绪激动而引起的发汗。
三、体温调节
? 自主性体温调节：机体在下丘脑体温调节中枢的控制下，
通过增减皮肤血流量、发汗、寒战等生理反应，经常维持
产热和散热过程的动态平衡。体温调节的基础。
? 行为性体温调节：机体（包括变温动物）在不同的温度环
境的姿势和行为。体温调节的补充，并使人具有预见性。
? 体温调节的生物控制系统
产热过程
散热过程
温度感受器
调
定
点
+
-
干扰
体温
体
温
调
节
中
枢
体
核
温
度
温度感受器
? 1、外周温度感受器 存在于皮肤、粘膜和内脏中的，对
温度变化敏感的游离神经末梢。皮肤温度感受器：温觉感
受器少于冷觉感受器,1, 4 - 10。 对温度的水平和变
化速度都敏感。
? 2、中枢温度感受器 中枢温度敏感神经元存在部位：主
要在下丘脑的 POAH区。也存于在脊髓、延髓、脑干网状
结构之中。 POAH区的温度敏感神经元接受皮肤和其他部
位的温度敏感神经元的温度信息，温度敏感神经元也感受
所在部位的温度信息。
? 温度敏感神经元的活动也受致热原、单胺类物质以及各种
多肽的影响
（二）体温调节中枢
? 部位：下丘脑的 POAH区，体温调节的基本中枢
? 根据：被破坏时产散热消失；温度信息汇聚于此；
整合型式与整体反应型式相类似；对致热原或单
胺的反应与整体的反应类似。
? 输入、输出
? 调定点,POAH区中的起到恒温器设定值作用的结构
或功能。
