生理学能量代谢与体温讲稿.docxVIP

第七章能量代谢与体温 第一节 能量代谢 机体在新陈代谢过程中，一方面不断从周围环境摄取营养物质以构筑和更新自身的组成成分，并贮存能量；另一方面也不断分解自身的结构成分及体内储存的能源物质，并释放能量供给机体各种生命活动的需要。可见，在机体的新陈代谢过程中既有物质代谢又有能量转化。生理学将生物体内物质代谢过程中伴随发生的能量的释放、转移、贮存和利用称为 能量代谢 （energy metabolism）。本节主要讨论人体能量的来源与利用、能量代谢的测定、影响能量代谢的主要因素以及基础代谢等问题。 《灵枢·营气》云：“营气之道，内谷为宝，谷入于胃，乃传之肺，流溢于中，布散于外，精专者，行于经隧，常营无已。”《灵枢·脉度》云：“其流溢之气，内溉脏腑，外濡腠理。”这些中医学论述概括了水谷精微的输布、滋润脏腑，温煦肌肤腠理的作用，也是中医学对能量代谢的早期认识。 一、机体能量的来源与利用 （一）能量的来源 人体不能直接利用外部环境中的热能、电能、光能和机械能等，唯一能利用的能量是蕴藏在食物中的化学能。机体活动所需要的能量均来源于体内糖类、脂肪和蛋白质的分解氧化，通常以糖类为主，约占70%，其余由脂肪供给。在糖类和脂肪供能不足，比如长期不能进食或消耗极大而体内糖原、脂肪储备耗竭时，才依靠蛋白质分解供能，以维持必要的生理活动。 （二）机体能量的转化和利用 机体的各种生理活动，如肌肉收缩、神经传导、腺体分泌等不能直接利用物质分解释放的能量，而均由 腺苷三磷酸 （adenosine triphosphate，ATP）分解供能。糖类、脂肪和蛋白质在氧化过程中所蕴含的化学能有95%可在体内释放、转化并利用，其中50%以上迅速转化为热能，而其余45%则以化学能的形式贮存在ATP的高能磷酸键中。ATP是一种不稳定的高能化合物，1mol分子ATP断裂一个高能磷酸键生成 腺苷二磷酸 （adenosine diphosphate，ADP）时，可产生30.5kJ的能量（标准状态下）或50.16kJ的能量（体温状态下）。因此，ATP既是体内重要的贮能物质，又是直接的供能物质。 除了ATP外，还有一种含有高能磷酸键的贮能物质—— 磷酸肌酸 （creatine phosphate，CP），它主要存在于肌肉和脑组织中，当物质氧化释放的能量过多时，ATP将高能磷酸键转移给肌酸生成CP而将能量贮存起来。当ATP被消耗而减少时，CP可将所贮存的能量再转给ADP生成ATP，以补充ATP的消耗。这种补充作用比直接由食物氧化释放能量补充的速度快，只需几分之一秒，可满足机体在进行应急生理活动时对能量的需求。因此，CP可以看作是ATP的贮存库，但是不能直接提供给细胞生命活动所需要的能量。故从能量代谢的整个过程来看，ATP的合成与分解才是体内能量转换和利用的关键环节。机体能量的释放、转移、贮存和利用之间的关系见图7-1。 图7-1　体内能量的释放、转移、贮存和利用示意图 C：肌酸；Pi：磷酸；C～ ：磷酸肌酸 二、能量代谢的测定 （一）与能量代谢测定有关的几个概念 1.食物的热价 1g某种食物氧化时所释放的能量称为该 食物的热价 （thermal equivalent of food）。食物的热价通常用焦耳（J）作为计量单位。食物的热价分为生物热价和物理热价，前者是指食物在体内氧化时所产生的能量，后者则指食物在体外燃烧时释放的能量。糖类和脂肪在体内可以彻底氧化成CO 2 和H 2 O，故二者的物理热价和生物热价相等。蛋白质在体内不能彻底氧化，由于有一部分包含在尿素、尿酸、肌酐等分子中的能量从尿中排出，还有很少量含氮产物随粪排出，因此，蛋白质的生物热价小于物理热价（表7-1）。 表7-1　三种营养物质氧化时的相关数据 *营养学中常用该数据计算食物的热价 2.食物的氧热价 某种食物氧化时消耗1L O 2 所产生的热量称为该食物的 氧热价 （thermal equivalent of oxygen）。氧热价反映了某种食物氧化时的耗O 2 量和产热量之间的关系。由于不同营养物质分子结构中所含的碳、氢及氧等元素的比例不同，所以它们的氧热价也各不相同。 3.呼吸商 某种营养物质在体内氧化时，需要消耗O 2 ，并产生CO 2 。将一定时间内机体的CO 2 产生量与耗O 2 量的比值称为 呼吸商 （respiratory quotient，RQ）。测算RQ时，应以CO 2 和O 2 的摩尔数（mol）来表示，但由于在同一温度和气压条件下，摩尔数相同的不同气体的容积是相等的，所以通常可以用CO 2 和O 2 的容积数（mL或L）来计算RQ，即： RQ=CO 2 产生量（mL）÷O 2 消耗量（mL）。 葡萄糖氧化时所产生的CO 2 量与所消耗的O 2 量是相等的，所以糖的RQ等于1.00，脂肪和蛋白质的