第章能量代谢与体温.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第章能量代谢与体温,一、,糖类及其主要生理功能,第一节,糖类（,carbohydrate,）又称碳水化合物是机体主要的能量物质，其代谢的中间产物，也是其它物质合成的骨架。,食物中的淀粉分解成葡萄糖后消化吸收，是糖类物质的主要来源。,肝糖原和肌糖原是葡萄糖在细胞内的贮存形式。,氨基酸和脂肪的代谢产物，可以转化为葡萄糖，补充缺少的血糖水平，叫做葡萄糖的异生作用。,低血糖（,hypoglycemia,）：血糖低于,60-70mg/100 mL,。,高血糖（,hyperglycemia,）：血糖长期高于,120mg/100 mL,。,肾糖阈：血糖高于,180mg/100 mL,。,一、,脂肪及其主要生理功能,（一）脂肪,（一）脂肪,主要是甘油三脂，脂肪作为重要营养成分，有以下生理功能：,1,能量供应和贮存；,2,保温作用；,3,机械缓冲作用；,4,对内脏器官的保护和固定作用；,5,帮助脂溶性维生素的吸收。,（二）,类脂,1,磷脂：是生物膜的重要组成成分。,2,胆固醇：是合成类固醇激素的原料。,（三）必需脂肪酸,动物体内不能合成，必须由食物供应的多不饱和,FA,叫必需脂肪酸（,essential fat acid，EFA,）,。,亚油酸（,C18,2,）,亚麻酸（,C18,：,3,）,必需,FA,作用与缺乏症：,1,EFA,是构成细胞膜的组成成分。,2,是合成,PG,的前体。,3,缺乏症：,皮炎、生长降低、耗水量和水沉积量提高，繁殖障碍，代谢增强，细胞通透性改变，免疫力下降。,一、,蛋白质及其主要生理功能,（一）蛋白质的营养意义,蛋白质由,20,种氨基酸组成，它有以下生理功能：,1,构成体组织；,2,形成生物活性物质，如酶、激素、信息物质和受体物质等；,3,修补体组织，对伤口的愈合起重要的作用；,4,供能。,（二）蛋白质的生物价值和互补作用,蛋白质的生物价值（,biological value,）是指蛋白质消化吸收后，占人体保留量与吸收量的比。,1,AA,平衡概念,AA,平衡理论：,AA,平衡时，才能使其营养功能最大化。,AA,缺乏：一种或几种不能满足需要，导致出现缺乏，主要表现在必需氨基酸。,AA,不平衡的影响：生长和发育受到影响，同时食物浪费。,AA,拮抗：,Lys-Arg,、,Val-Ile-Leu,、,Thr-Try,，添加可克服。,2,理想蛋白,（,1,）,概念：,Howard,（,1958,）最早提出，叫完全蛋白，要求,Lys,为，,Mifchell,（,1964,）正式定义：“可以被完全消化和代谢的蛋白质，其,AA,组成与人和动物维持和生长的,AA,需要完全一致”。目前定义：,AA,间平衡最佳的蛋白质，包括,EAA,之间、,EAA,与,NEAA,之间。,（,2,）,理想蛋白,AA,模式的研究方法,分析体组织的,AA,组成；,总结,AA,需要量；,N,平衡试验。,（,3,）,理想蛋白的作用,确定,AA,需要量；,指导营养结构；,提高,N,利用率，降低,N,排泄量，减少环境污染。,（三）必需氨基酸,人体蛋白质,20,种氨基酸中，有,8,种是人体不能合成的，只能从食物中摄取，叫做必需氨基酸（,essential amino acids,），其余是非必需氨基酸（,nonessential amino acids,）,（四）蛋白质周转,1,概念,机体蛋白质代谢是一个动态平衡过程，机体在合成新的蛋白质的同时，也存在旧的蛋白质的降解，降解产生的,AA,又可用于合成蛋白质，这种现象叫蛋白质周转。,周转的意义在于：,周转是调节细胞内特异酶含量的需要。,周转是适应营养、生理和病理变化的需要，如饥饿时糖异生加强以维持血糖浓度，在原料主要来自肌肉蛋白降解产生的,Gln,和,Ala,，及其他生糖,AA,。,周转是清除体内异常蛋白质的需要。,蛋白质周转是构造细胞的需要，对维持细胞内蛋白质稳定，细胞体积和形状，组织生长速度和体积，以及创伤组织的修复都是必需的。,3,蛋白质周转的规律,机体蛋白质的总周转量大。成年人每人每日合成的蛋白质有,300g,，而摄入量仅有,100g,。,不同部位或组织器官蛋白质合成和周转量不同,肝、胰、消化道合成与周转量很大。小肠粘膜是体内更新最快的组织，完全更新只需,1-2,天。,肝脏周转快，但蛋白质合成量与占体内合成总量的,10%,。,骨骼肌周转慢，但数量大。,（三）调定点(set-point)学说,1是一类含金属的类扑啉，有多种形式，通常所说的B12指氰钴胺素。,腋窝 36.,第一节 能量代谢 Energy metabolism,提高N利用率，降低N排泄量，减少环境污染。,寒冷刺激可通过中枢神经系统使甲状腺激素和儿茶酚胺分泌增加来提高代谢率。,AA缺乏：一种或几种不能满足需要，导致出现缺乏，主要表现在必需氨基酸。,人体蛋白质20种氨基酸中，有8种是人体不能合成的，只能从食物中摄取，叫做必需氨基酸（essential amino acids），其余是非必需氨基酸（nonessential amino acids）,5帮助脂溶性维生素的吸收。,三、影响能量代谢的因素 Factors affecting the energy metabolism,某种营养物质氧化时，产生的二氧化碳量与同一时间内耗氧量的比值。,(二)体温的生理变动,热敏神经元（heat-sensitive neuron）：温度升高其放电频率增加,Pr氧化时的产热量（D）,微量元素：Fe、Cu、Co、Mn、Zn、I、Se、Mo、Cr、F、Sn、V、Si、Ni、As，共15种。,四、维生素,（一）脂肪,（一）水溶性维生素,水溶性：,B,1,、,B,2,、泛酸（,B,3,）、,B,6,、,B,12,、烟酸（,pp,）、生物素（,H,）、叶酸（,B,C,）、,V,C,B,1,1,含,S,和,NH,2,，故叫硫胺素，常用在盐酸盐。,2,营养作用：是,-,酮酸脱氢酶的辅酶,3,缺乏症：厌食，生长受阻，体弱、多发性,N,炎，共济运动失调、心力衰竭、水肿和消化系统症状，腹泻、胃酸缺乏。,B,2,1,呈桔黄色，故叫核黄素。,2,营养作用,:,以,FAD,和,FMN,的形式参与氧化还原反应，参与脂肪代谢，与生物膜的抗氧化作用有关。解毒作用，维持红细胞功能与寿命，参与核酸代谢。,B,6,1,包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺三种吡哆衍生物。,2,营养作用：参与蛋白质,AA,代谢，参与,CH,2,O,代谢，维持,N,系统功能正常，参与免疫功能。,3,缺乏症：生长受阻、皮炎、癫痫样抽搐、贫血及色氨酸代谢受阻。,烟酸、,VPP,、尼克酸,1,烟酸与烟酰胺有同样生理功能，总称为,PP,。,2,营养作用：合成,NAD,（,CoI,）和,NADP,（,Co,），这二种辅酶是体内许多脱氢酶的辅酶。,泛酸（遍多酸）,1,为,-,丙氨酸衍生物。,2,营养作用：泛酸是,CoA,和酰基载体蛋白（,ACP,）的组成成分，,CoA,是羧酸的载体，。,3,缺乏症：生长缓慢，皮肤及衍生物损伤，,N,系统紊乱，胃肠道功能障碍对感染的抵抗力降低。,生物素,1,只有,-,生物素一种具有生物学活性。,2,营养作用：生物素的主要功能是在脱羧、羧化反应中起辅酶作用，转移一碳单位和以,HCO,3,-,形式在组织中固定,CO,2,。,叶酸,1,叶酸主要存在于植物叶部，故而得名，是已知生物学活性形式最多的一种。,2,营养作用：叶酸辅酶为红细胞和白细胞合成，中枢,N,系统功能的整合，胃肠道功能和胎儿或幼年动物生长发育所必需，维持免疫系统正常功能的必需物质。,B,12,1,是一类含金属的类扑啉，有多种形式，通常所说的,B,12,指氰钴胺素。,2,营养作用：,B,12,辅酶最重要的是参与核酸和蛋白质的生物合成，促进红细胞的发育与成熟。,VC,1,VC,以两种形式存在，即还原型和氧化型，二者都具有生物学活性。,2,营养作用：参与很多生化反应。其功能与其可逆的氧化,-,还原特性有关。,3,缺乏症：缺,VC,的豚鼠最初表现为采食量降低，体重减轻，接着是贫血和大面积出血。,（二）脂溶性维生素,脂溶性维生素：,A,、,D,、,E,、,K,。,VA,有视黄醇、视黄醛、视黄酸三种衍生物。,1,VA,只存在于动物体内，植物饲料不含,VA,，含有类胡萝卜素，在肠壁细胞和肝脏内可转变为,VA,。,2,功能及缺乏症：促进视紫质形成，缺乏时产生夜盲症；维持上皮组织健康；参与性激素形成；促进骨骼和中枢,N,系统发育，缺乏时骨畸形，运动失调、蹒跚、痉挛等。,VD,1,为固醇类衍生物，常见,D,2,和,D,3,，,D,2,为麦角钙化醇，,D,3,是胆钙化醇。,2,功能与缺乏症：,VD,被吸收后，在肝内羟化为,25-,羟胆钙化醇，再运至肾脏进一步羟化成,1,，,25-,双羟胆钙化醇（活性,VD,），此物质进入肠粘膜细胞后促进特异,mRNA,的生成，此,mRNA,指导合成一种与,Ca,结合的蛋白质，起主动吸收钙的作用。,VD,的功能是促进肠道钙和,P,（主要是,Ca,）的吸收。,VK,1,萘醌衍生物。,2,功能与缺乏症：参与凝血酶原（因子,）和凝轿因子,、,、,的形成。主要缺乏临床症状是血液凝固机能失调，血液凝血酶原含量下降，血凝时间延长和出血，严重时导致动物死亡。,VE,1,是具有相当于,d-,生育酚活性的所有生育酚和所有生育三烯酚的总称。,2,功能与缺乏症：抗氧化作用，保护细胞膜的完整性；免疫功能；其他功能如抗毒、抗肿瘤、抗癌和抑制亚硝基化合物形成。,五、无机盐,常量元素：,C,、,H,、,O,、,N,、,Ca,、,P,、,K,、,Na,、,Cl,、,Mg,、,S,共,11,种。,微量元素：,Fe,、,Cu,、,Co,、,Mn,、,Zn,、,I,、,Se,、,Mo,、,Cr,、,F,、,Sn,、,V,、,Si,、,Ni,、,As,，共,15,种。,（一）脂肪,三大功能：,（,1,）构成体组织，,5/6,存在于骨骼和牙齿中，,Ca,、,P,是骨和牙齿的主要成分，,Mg,、,F,、,Si,也参与骨、牙的构成；,（,2,）少部分,Ca,、,P,、,Mg,及大部分,Na,、,K,、,Cl,以电解质形式存在于体液和软组织中，维持渗透压、酸碱平衡、膜通透性，,N,肌肉兴奋性等；,（,3,）某些微量元素参与酶和一些生物活性物质的构成。,第一节 能量代谢,Energy metabolism,生物体内,物质代谢过程中所伴随着的能量释放、转移、贮存和利用。,一、机体能量的释放、贮存和利用,(,一,),三种营养物质,主要能源：糖、脂肪和蛋白质,糖：提供,70%,能量,葡萄糖 糖原,脂肪：主要能源物质贮存形式,外源性脂肪（食物）,内源性脂肪（糖、氨基酸）特点：供能仅次于糖,(40,一,50,),蛋白质：特殊情况下供能，主要用于合成细胞成,分或生物活性物质,(,二,),机体能量的去路,能源物质,氧化分解,能量释放,H,2,O+CO,2,热能散发,50%,自由能利用,(,载体,:ATP),主动转运,神经传导,合成代谢,腺体分泌,肌肉收缩,二、能量代谢的测定原理和方法,Principle and method of energy metabolism maesurement,(,一,),测定原理,热力学第一定律：机体分解营养物质所释放的总能量应等于机体所产生的热量和肌肉对外物作功之和。,(,二,),测定方法,直接测热法,间接测热法,1.,食物的热价（,calorie value）,一克营养物质氧化,(,或在体外燃烧,),时所释放出来的能量，称为食物的卡价或热价（,thermal equivalent）,，单位为,kcal,g(kJ,g),。,物理热价,(,体外燃烧,),生物热价,(,体内氧化,),糖和脂肪：生物热价等于其物理热价,蛋白质：生物热价小于其物理热价。因为体内蛋白质不能彻底氧化。,2.,食物的氧热价 （,thermal equivalent of oxygen）,某种营养物质氧化时，消耗一升氧所产生的热量,3,呼吸商（,respiratory quotient,，,RQ）,某种营养物质氧化时，产生的二氧化碳量与同一时间内耗氧量的比值。,糖的呼吸商为,脂肪的呼吸商为,蛋白质的呼吸商约有,混合食物的呼吸商通常为,0.82(0.85),非蛋白呼吸商（,non-protein respiratory quotient）,从总二氧化碳产量和总耗氧量中减去相应部分蛋白质所消耗的氧量和二氧化碳产量，此时的二氧化碳产量和氧耗量之比值为糖和脂肪的混合呼吸商，称为非蛋白呼吸商。,间接测热法的测算步骤,1.,测定：尿,N,量（,A,）、一定时间内的,CO,2,产生量（,B,）和,O,2,耗量（,C,）,2.,尿,N,量,(g),Pr,质量（,A,）,Pr,氧化时的产热量（,D,）,Pr,氧化时的,CO,2,产量（,B,）和耗,O,2,量（,C,）,3.,计算出非蛋白呼吸商（,B-B,/C-C,）,4.,查表得非蛋白氧热价,非蛋白耗氧量,=,非蛋白产热量（,E,）,5.,总产热量,=,蛋白产热量（,D,）,+,非蛋白质产热量（,E,）,简化测定法,1.,测出受试者单位时间内的耗氧量,2.,按，查出氧热价,3.,单位时间内的产热量,=,单位时间内的耗氧量,氧热价,我国人的体表面积根据下列算式来计算：,体表面积（,m,2,）,=0.0061,身长（,cm,）,+0.0128,体重（,kg,）,体表面积,体表面积测算用图,3缺乏症：生长缓慢，皮肤及衍生物损伤，N系统紊乱，胃肠道功能障碍对感染的抵抗力降低。,3缺乏症：生长缓慢，皮肤及衍生物损伤，N系统紊乱，胃肠道功能障碍对感染的抵抗力降低。,口腔 36.,一、脂肪及其主要生理功能,2营养作用：泛酸是CoA和酰基载体蛋白（ACP）的组成成分，CoA是羧酸的载体，。,二、能量代谢的测定原理和方法 Principle and method of energy metabolism maesurement,(一)产热过程（process of heat production）,衡量标准：（受试者实测BMR数值-同性别同年龄组平均值）/同性别同年龄组平均值,（三）调定点(set-point)学说,解毒作用，维持红细胞功能与寿命，参与核酸代谢。,机体蛋白质的总周转量大。,机体蛋白质代谢是一个动态平衡过程，机体在合成新的蛋白质的同时，也存在旧的蛋白质的降解，降解产生的AA又可用于合成蛋白质，这种现象叫蛋白质周转。,一、机体能量的释放、贮存和利用,2营养作用：B12辅酶最重要的是参与核酸和蛋白质的生物合成，促进红细胞的发育与成熟。,蛋白质的呼吸商约有,三、影响能量代谢的因素,Factors affecting the energy metabolism,肌肉活动,对能量代谢的影响最为显著。,环境温度与体温,人（裸体或只着薄衣）安静时的能量代谢，在,20-30,的环境中最稳定。,精神活动,食物的特殊动力作用,specific dynamic effect of foods,：进食可使机体产生“额外”热量的现象,四、基础代谢率,basal metabolic rate,BMR,定义：人体在基础条件下的能量代谢率。,单位,kj/(m,2.,h),。,基础条件：清醒、安静、平卧、空腹、环境温度在,2025,衡量标准：（受试者实测,BMR,数值,-,同性别同年龄组平均值）,/,同性别同年龄组平均值,生理意义：帮助诊断某些代谢性疾病,第二节 体温及其调节,Body temperature and its regulation,一、体 温,body temperature,（,一,）定义及正常值,体温是指一个人 机体深部的温度。,直肠,36.9,37.9,口腔,36.7,37.7,腋窝,36.0,37.4,(,二,),体温的生理变动,昼夜周期,circadian rhythm,：清晨,26,时体温最低，午后,l 6,时最高，波动幅度一般不超过,l,，体温的这种周期性波动称为昼夜节律。,年龄：,性别：男性体温比女性体温略低,0.3,。,肌肉活动：肌肉剧烈活动时，体温可上升,l2,。,情绪激动、精神紧张、进食等,(,三,),体温相对恒定的生理学意义,体温过高或太低都将影响新陈代谢，严重时可危及生命。,二、机体的热平衡,balance between heat production and loss,(,一,),产热过程,（,process of heat production）,1,主要的产热器官：,安静,-,内脏（尤其是肝脏）运动,-,肌肉,2.,产热的调节,寒冷刺激可通过肌紧张和寒颤,(shivering),来提高产热量。,寒冷刺激可通过中枢神经系统使甲状腺激素和儿茶酚胺分泌增加来提高代谢率。,辐射、传导、对流 70%,1VC以两种形式存在，即还原型和氧化型，二者都具有生物学活性。,1为固醇类衍生物，常见D2和D3，D2为麦角钙化醇，D3是胆钙化醇。,蛋白质：特殊情况下供能，主要用于合成细胞成,Pr氧化时的CO2产量（B）和耗O2量（C）,3修补体组织，对伤口的愈合起重要的作用；,0128体重（kg）,2营养作用：是-酮酸脱氢酶的辅酶,2形成生物活性物质，如酶、激素、信息物质和受体物质等；,VA有视黄醇、视黄醛、视黄酸三种衍生物。,第一节 能量代谢 Energy metabolism,1为-丙氨酸衍生物。,肾糖阈：血糖高于180mg/100 mL。,微量元素：Fe、Cu、Co、Mn、Zn、I、Se、Mo、Cr、F、Sn、V、Si、Ni、As，共15种。,生理意义：帮助诊断某些代谢性疾病,(,二,),散热过程,（,process of heat loss）,1.,散热器官：皮肤,(,主要,),、呼吸道、尿和粪便。,辐射、传导、对流,70%,水分蒸发,27%,呼吸,2%,尿、粪,1%,2.,散热方式,辐射（,radiation）,：体热以热射线形式传给 外界较冷的物体,传导（,conduction）,：体热直接传给与它接触的物体,对流（,convection）,：对流散热是传导散热的特殊形式，风速越大，散热速度越快,蒸发（,evaporation）,：当环境温度等于或高 于皮肤温度时，机体唯一的散热方式,无感蒸发（,insensible perspiration）,：指体液直接透过皮肤和粘膜表面，在未形 成明显水滴就蒸发掉,发汗（,sweating or sensible perspiration）,：指通过汗腺的主动分泌，汗液在皮肤表面 形成明显的汗滴的形式而蒸发,水分,蒸发方式,3.,生理散热,循环系统的调节反应,发汗：神经反射性活动,机体通过交感神经系统控制皮肤血管舒缩，控制皮肤血流量，改变皮肤温度，从而调节散热量来取得体热平衡。,温热性发汗（,thermal sweating）,环境温度升高,皮肤温度感受器,血液温度升高,下丘脑（发汗中枢）,交感胆碱能纤维,汗腺分泌汗液,精神性发汗,（,mental sweating）,情绪紧张,大脑皮层,交感神经肾上腺能纤维,发汗,三、体温调节,Regulation of body temperature,行为性体温调节,（,behavioral thermoregulation）,自主性体温调节,（,autonomic thermoregulation）,(,一,),温度感受器,（,thermoreceptor）,外周温度感受器：皮肤、粘膜、腹腔、内脏,热感受器（,warmth receptor）,冷感受器（,cold receptor）,中枢性温度感受器：视前区,-,下丘脑前部,热敏神经元（,heat-sensitive neuron,）：温度升高其放电频率增加,冷敏神经元（,cold-sensitive neuron,）：温度下降其放电频率增加,(,二,),下丘脑体温调节中枢,body temperature regulation centers,下丘脑前部,散热中枢,下丘脑后部,产热中枢,视前区,-,下丘脑前部,(preoptic-anterior,hypothalamus,，,PO/AH),在体温调节中起着调定点的作用。,（三）调定点,(set-point),学说,调定点：体温在偏离某一临界温度（,37,）时，将会导致明显的产热和散热改变，从而使体温恢复到临界温度，这一临界温度即称调定点。,下丘脑热敏神经元放电的记录（上）和呼吸曲线（下）（猫）,(,局部加温时,),PO/AH,产热装置产热,散热装置散热,体温,温度感受器,调定点,躯体,N,植物性,N,内分泌系统,反馈信息,干扰,体温调节机制,