能量代谢

第七章能量代谢与体温

第一节能量代谢

【目的要求】

1．掌握本章节中的几个基本概念，影响能量代谢的主要因素，基础状态以及基础代谢率。

2．熟悉能量代谢的测定原理以及方法。

3．了解几种营养物质在体内的能量转化过程。

【教学重点】

1．食物的热价、氧的热价、呼吸商、非蛋白呼吸商的概念。

2．影响能量代谢的主要因素。

3．基础状态以及基础代谢率。

【教学难点】

能量代谢的测定原理以及方法

【教学过程】

一、能量代谢的概念

通常把生物体内物质代谢过程中所伴随的能量的贮存、转移、释放和利用等过程称为能量代谢（energy metabolism）。（图）

物质代谢和能量代谢实际上是同一活动过程的两个方面，两者是密不可分的，体内物质的分解与合成都必然伴有能量的转移。

二、食物的能量转化

1．三磷酸腺苷（ATP）是体内能量转化和利用的关键物质，ATP既是体内重要的能源物质，又是机体能量的直接提供者，它所释放的能量可供机体完成各种生理活动的需要。

体内含有高能磷酸键的化合物除ATP外，还有磷酸肌酸、CP等，CP只是储能物质，若要释放能量则需要转移至ATP再释放。

2．几种主要营养物质的能量转化

三大营养物质（糖、脂肪、蛋白质）主要是通过三羧酸循环产生能量的。其中糖的主要功能是供给机体生命活动所需要的能量；脂肪在体内的主要功能是贮存和供给能量；只有在某些特殊情况下，机体才会依靠由组织蛋白质分解所产生的氨基酸供能，以维持必要的生理功能。

三、能量代谢的测定

1．食物的能量指标

（1）食物的热价（thermal equivalent of food）：是指1g某种食物氧化（或在体外燃烧）时所释放的能量。

食物的热价有生物热价和物理热价之分，它们分别指食物在体内氧化和在体外燃烧时释放的能量。

三大营养物质中，只有蛋白质的生物热价和物理热价是不同的，说明蛋白质在体内是不能被完全氧化的。

（2）食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen）：是指把某种食物氧化时消耗1L氧所产生的能量。

（3）呼吸商（respiratory quotient,RQ）：是指在一定时间内机体呼出的CO2的量与吸入的O2量的比值（CO2/O2）。

糖的呼吸商等于1；脂肪和蛋白质的呼吸商则分别为0.71和0.80。正常人的能量主要来自混和食物，呼吸商一般在0.85左右。

（4）非蛋白呼吸商（non-protein respiratory quotient,NPRQ）：是指根据糖和脂肪按不同比例混合氧化时所产生的二氧化碳量以及消耗氧的量计算出相应的呼吸商。

2．能量代谢的测定原理和方法

（1）直接测热法

在特殊的检测环境中，用一复杂的测热装置测量，主要用来研究肥胖和内分泌系统障碍。

（2）间接测热法

遵循定比定律，测量装置较简单。测量具体步骤如下：

①测出机体一定时间内的氧耗量和CO2产生量，并测出尿氮排出量；

②根据尿氮含量算出蛋白质的氧化量和蛋白质食物的产热量，在总的耗氧量和CO2产量中扣除蛋白质氧化代谢的分额，再根据所剩的耗氧量和CO2产量计算出NPRQ；

③据表7－2查出该NPRQ所对应的氧热价，算出非蛋白食物的产热量;

④算出总产热量，即蛋白质食物产热量与非蛋白食物产热量之和。

（3）耗氧量和CO2产量的测定方法

有两种：闭合式和开放式测定法。

四、影响能量代谢的因素

1．肌肉活动

肌肉活动对于能量代谢的影响最为显著。肌肉活动增加，产热量增加，能量代谢率就提高。

2．精神活动

一般的精神活动，产热量增加不明显；但在精神处于紧张状态时，由于肌紧张增强以及刺激代谢的激素（如甲状腺激素）释放增多等原因，产热量可以显著增加。

3．食物的特殊动力效应

食物的这种刺激机体产生额外热量消耗的作用称为食物的特殊动力效应（specific dynamic effect）。从进食后1小时左右开始，延续到7～8小时左右，蛋白质的食物特殊动力效应最为显著。这种效应产生的机制还不清楚。

4．环境温度

人在安静时的能量代谢，（1）在20～30。C的环境温度中最为稳定；（2）当环境温度低于20。C时，代谢率即开始增加，主要是由于寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张度增加所致；（3）当环境温度超过30。C时，代谢率又逐渐增加，可能是因为体内化学过程的反应速度有所增加，发汗、呼吸、循环机能增强的缘故。

五、基础代谢

基础代谢（basal metabolism）是指基础状态下的能量代谢。所谓基础状态是指满足以下条件的一种状态：①清晨、清醒、静卧，未作肌肉活动；②前夜睡眠良好，测定时无精神紧张；③测定前至少禁食12小时；④室温保持在20～25。C；⑤体温正常。把这种状态下单位时间内的能量代谢称为基础代谢率（basal metabolic rate,BMR）。

BMR与人的体表面积以及体重呈比例关系。

BMR随着性别、年龄等不同而有生理变动。当其它情况相同时，男子的BMR值平均比女子的高；幼年比成人高；年龄越大，代谢率越低。

BMR的实际数值同表7-4的正常平均值比较，如果相差在±10％～15％之间，均不属病态；当相差之数超过±20％时，才有可能是病理变化。

BMR的测量是临床诊断甲状腺疾病的重要辅助手段。甲亢时，BMR+25％～+80％；甲低时，BMR-20％～-40％。

【课后小结】

采用提出问题和病例分析为中心的教学方式，力求做到理论与实践的结合。通过生动形象的多媒体课件使用，得到了师生互动的良好效果，课堂气氛活跃，充分调动了学生的学习积极性。

【课后练习】

1. 间接测热法的基本原理是什么？其计算步骤有哪些？

2. 影响能量代谢的因素有哪些？

3. 基础代谢在什么情况下测定？为什么？