第七章 能量代謝與體溫

第一節 能量代謝

目的要求

1.掌握本章節中的幾個基本概念,影響能量代謝的主要因素,基礎狀態以及基礎代謝率。

2.熟悉能量代謝的測定原理以及方法。

3.了解幾種營養物質在體內的能量轉化過程。

教學重點

1.食物的熱價、氧的熱價、呼吸商、非蛋白呼吸商的概念。

2.影響能量代謝的主要因素。

3.基礎狀態以及基礎代謝率。

教學難點

能量代謝的測定原理以及方法

教學過程

一、能量代謝的概念

通常把生物體內物質代謝過程中所伴隨的能量的貯存、轉移、釋放和利用等過程稱為能量代謝(energy metabolism)。(圖)

物質代謝和能量代謝實際上是同一活動過程的兩個方面,兩者是密不可分的,體內物質的分解與合成都必然伴有能量的轉移。

二、食物的能量轉化

1.三磷酸腺苷(ATP)是體內能量轉化和利用的關鍵物質,ATP既是體內重要的能源物質,又是機體能量的直接提供者,它所釋放的能量可供機體完成各種生理活動的需要。

體內含有高能磷酸鍵的化合物除ATP外,還有磷酸肌酸、CP等,CP只是儲能物質,若要釋放能量則需要轉移至ATP再釋放。

2.幾種主要營養物質的能量轉化

三大營養物質(糖、脂肪、蛋白質)主要是通過三羧酸循環產生能量的。其中糖的主要功能是供給機體生命活動所需要的能量;脂肪在體內的主要功能是貯存和供給能量;只有在某些特殊情況下,機體才會依靠由組織蛋白質分解所產生的氨基酸供能,以維持必要的生理功能。

三、能量代謝的測定

1.食物的能量指標

(1)食物的熱價(thermal equivalent of food):是指1g某種食物氧化(或在體外燃燒)時所釋放的能量。

食物的熱價有生物熱價和物理熱價之分,它們分別指食物在體內氧化和在體外燃燒時釋放的能量。

三大營養物質中,只有蛋白質的生物熱價和物理熱價是不同的,說明蛋白質在體內是不能被完全氧化的。

(2)食物的氧熱價(thermal equivalent of oxygen):是指把某種食物氧化時消耗1L氧所產生的能量。

(3)呼吸商(respiratory quotient,RQ):是指在一定時間內機體呼出的CO2的量與吸入的O2量的比值(CO2/O2)。

糖的呼吸商等于1;脂肪和蛋白質的呼吸商則分別為0.71和0.80。正常人的能量主要來自混和食物,呼吸商一般在0.85左右。

(4)非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quotient,NPRQ):是指根據糖和脂肪按不同比例混合氧化時所產生的二氧化碳量以及消耗氧的量計算出相應的呼吸商。

2.能量代謝的測定原理和方法

(1)直接測熱法

在特殊的檢測環境中,用一復雜的測熱裝置測量,主要用來研究肥胖和內分泌系統障礙。

(2)間接測熱法

遵循定比定律,測量裝置較簡單。測量具體步驟如下:

①測出機體一定時間內的氧耗量和CO2產生量,并測出尿氮排出量;

②根據尿氮含量算出蛋白質的氧化量和蛋白質食物的產熱量,在總的耗氧量和CO2產量中扣除蛋白質氧化代謝的分額,再根據所剩的耗氧量和CO2產量計算出NPRQ;

③據表7-2查出該NPRQ所對應的氧熱價,算出非蛋白食物的產熱量;

④算出總產熱量,即蛋白質食物產熱量與非蛋白食物產熱量之和。

(3)耗氧量和CO2產量的測定方法

有兩種:閉合式和開放式測定法。

四、影響能量代謝的因素

1.肌肉活動

肌肉活動對于能量代謝的影響最為顯著。肌肉活動增加,產熱量增加,能量代謝率就提高。

2.精神活動

一般的精神活動,產熱量增加不明顯;但在精神處于緊張狀態時,由于肌緊張增強以及刺激代謝的激素(如甲狀腺激素)釋放增多等原因,產熱量可以顯著增加。

3.食物的特殊動力效應

食物的這種刺激機體產生額外熱量消耗的作用稱為食物的特殊動力效應(specific dynamic effect)。從進食后1小時左右開始,延續到7~8小時左右,蛋白質的食物特殊動力效應最為顯著。這種效應產生的機制還不清楚。

4.環境溫度

人在安靜時的能量代謝,(1)在20~30。C的環境溫度中最為穩定;(2)當環境溫度低于20。C時,代謝率即開始增加,主要是由于寒冷刺激反射性地引起寒戰以及肌肉緊張度增加所致;(3)當環境溫度超過30。C時,代謝率又逐漸增加,可能是因為體內化學過程的反應速度有所增加,發汗、呼吸、循環機能增強的緣故。

五、基礎代謝

基礎代謝(basal metabolism)是指基礎狀態下的能量代謝。所謂基礎狀態是指滿足以下條件的一種狀態:①清晨、清醒、靜臥,未作肌肉活動;②前夜睡眠良好,測定時無精神緊張;③測定前至少禁食12小時;④室溫保持在20~25。C;⑤體溫正常。把這種狀態下單位時間內的能量代謝稱為基礎代謝率(basal metabolic rate,BMR)。

BMR與人的體表面積以及體重呈比例關系。

BMR隨著性別、年齡等不同而有生理變動。當其它情況相同時,男子的BMR值平均比女子的高;幼年比成人高;年齡越大,代謝率越低。

BMR的實際數值同表7-4的正常平均值比較,如果相差在±10%~15%之間,均不屬病態;當相差之數超過±20%時,才有可能是病理變化。

BMR的測量是臨床診斷甲狀腺疾病的重要輔助手段。甲亢時,BMR+25%~+80%;甲低時,BMR-20%~-40%。

課后小結

采用提出問題和病例分析為中心的教學方式,力求做到理論與實踐的結合。通過生動形象的多媒體課件使用,得到了師生互動的良好效果,課堂氣氛活躍,充分調動了學生的學習積極性。

課后練習

1. 間接測熱法的基本原理是什么?其計算步驟有哪些?

2. 影響能量代謝的因素有哪些?

3. 基礎代謝在什么情況下測定?為什么?

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