第十一章 能量代谢和体 温 (temperature)
【学习目标】
知识要求
1.掌握 人体的正常体温及其生理性变动;体温的调节。
2.熟悉 机体的产热方式与散热方式;基础代谢和基础代谢率的概念。
3.了解 机体能量的来源和去路;影响能量代谢的因素。
技能要求
掌握人体体温的测量技术。
【重点难点】
节 次 | 重 点 | 难 点 |
第一节 | 影响能量代谢的因素 | 基础代谢和基础代谢率 |
第二节 | 人体的正常体温及其生理性变动 | 体温的调节 |
[学时] 2h
[教材] 唐晓伟主编,《人体解剖与生理》,中国医药科技出版社,2013
第一节 能量代谢
一、能量的来源和去路
做外功
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糖 O2 化学能(ATP) 热能散发
来源 脂肪 热能(50%) 维持体温
蛋白质 生物转化
二、影响能量代谢的因素
(一)肌肉活动
肌肉活动对能量代谢的影响最为显著。机体进行任何轻微的活动都可提高能量代谢率。而且肌肉活动的强度越大,能量代谢率的增长也越大。剧烈运动时其产热量可增加10倍~20倍。
(二)精神活动
精神活动对能量代谢的影响,主要表现在人处于紧张状态,如烦恼、恐惧或情绪激动时,能量代谢可显著提高。其原因是精神紧张引起骨骼肌紧张性增加、交感神经兴奋及甲状腺激素分泌增多,使机体代谢加速。人在平静地思考问题时,无论思维是否活跃,能量代谢受到的影响并不明显。
(三)食物的特殊动力效应
在进食后的一段时间内,机体虽然同样处于安静状态,但所产生的热量却比进食前有所增加。这种现象一般从进食后1小时左右开始,延续至7小时~8小时。这种由于进食使机体产生额外热量的现象,称为食物的特殊动力效应。不同食物的特殊动力效应不同。在三种主要营养物质中,蛋白质的特殊动力效应最强,可使产热量增加30%左右,糖类或脂肪类可使产热量增加4%~6%,混合食物可使产热量增加10%左右。食物的特殊动力效应的确切机制尚不明确。
(四)环境温度
人体在安静状态下的能量代谢率,以20℃~30℃的环境中最稳定。实验表明,环境温度过高或过低,能量代谢率都将增加。当环境温度为30℃~45℃时,人体内的生物化学反应速度加快,呼吸功能、循环功能增强,能量代谢率增强。当环境温度低于20℃时,肌肉紧张度增强甚至引起寒战,能量代谢率增加。环境温度在10℃以下,代谢率增加更为显著。
三、基础代谢与基础代谢率
人体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢。所谓基础状态是指人体处于清晨、清醒、静卧、肌肉放松、空腹(禁食12小时以上)、室温在20℃~25℃、无精神紧张的状态。它排除了肌肉活动、精神活动、食物的特殊动力效应和环境温度等对能量代谢的影响。在这种状态下的能量消耗,主要用于维持心跳、呼吸等最基本的生命活动,能量代谢比较稳定。因此把基础状态下单位时间内的能量代谢称为基础代谢率(basal metabolism rate,BMR)。基础代谢率比一般安静时的代谢率要低些,但并不是机体最低的代谢率。在熟睡时,机体的代谢率更低。
第二节 体温及其调节
一、人体的正常体温及其生理性波动
(一)人体温度的正常值
体温:机体深部的平均温度
测量部位 | 正常范围 | 测量时间 |
直肠 | 36.9-37.9℃ | 3min |
口腔 | 36.6-37.6℃ | 5min |
腋窝 | 36.0-37.4℃ | 5-8min |
(二)体温的生理性波动
1. 日周期
2. 女子月周期:排卵日最低,经期和排卵前基础体温较低,排卵后至下次经期前较高(大约0.5℃)
3. 年龄
4. 精神和体力活动
二、 机体的产热与散热
(一)产热过程
1.基础代谢产热:内脏、脑
2.体力活动产热:运动时主要的产热来源
3.寒战产热
4.食物特殊动力效应
5.非寒战产热
(二)散热(loss of heat)
1.散热器官:主要是皮肤(97%)
2.散热方式
(1)辐射(radiation)散热:电磁波
影响因素:温度差、辐射面积
(2)传导(conduction)散热:分子层传热
影响因素:导热度、温度差
(3)对流(convection)散热:分子流动
影响因素:分子流动速度、温度差
(4)蒸发(evaporation)散热:机体通过体表水分的蒸发来散失体热的散热形式
特点:在低温和高温环境中均可进行
影响因素:环境温度、湿度、风速
当环境温度低于皮肤温度时,机体散热可有4种方式
当环境温度等于或高于皮肤温度时,机体散热只有1种方式
A蒸发的形式:
a不感蒸发:水分由皮肤渗出被蒸发(又称:不显汗)和呼吸道呼出被蒸发
特点:①与汗腺活动无关
② 室温<30℃时量较稳定:约1000ml/24h
③活动或发热:不感蒸发↑
b发汗 (可感蒸发) :安静状态下,30℃ 左右开始发汗,汗腺主动分泌汗液, 汗液蒸发带走大量热量
B汗腺和汗液:
a汗液:
成分:H2O(99%),NaCl、尿素等
性质:低渗液(刚分泌时等渗,由于重吸收Na+、Cl-而低渗)
作用:散热
b汗腺
大汗腺:腋窝、外阴部
小汗腺 分布:全身各处,
分布密度:手掌、足跖 > 额、手背 > 躯干、四肢
分泌能力:躯干、四肢最强
C发汗:反射性活动
中枢:下丘脑发汗中枢
分类:①温热性发汗:见于全身各处,由交感胆碱能纤维支配的小汗腺分泌
主要作用:调节体温
②精神性发汗:见于手掌、足跖、前额,由交感肾上腺素能纤维支配的小汗腺分泌
体温调节中作用不大,但与精神紧张或情绪 激动有关
三、 体 温 调 节
(一)体温的调节:
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增减皮肤血流量
自主性体温调节 发 汗 散热
体温调节 战 栗
促代谢激素 产热
行为性体温调节:运动、穿衣
(二)自主性调节的机制
1.温度感受器:
外周温度感受器 热感受器(较少):温度↑→兴奋↑
(皮肤、粘膜、内脏) 冷感受器(较多):温度↓→ 兴奋↑
中枢温度感受器 热敏神经元(较多):温度↑→兴奋↑
(脊髓、脑干网状结构、下丘脑) 冷敏神经元(较少):温度↓→兴奋↑
2.体温调节中枢:下丘脑视前区-下丘脑前部(PO/AH):是最重要的体温调节中枢
3.调定点学说:
(1)PO/AH存在调定点(37℃)
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(2)体温↑>调定点 热感受器 活动↑→散热↑→体温恢复为调定点水平
热敏神经元
(3)发热: 热敏神经元阈值↑
冷敏神经元阈值↓ →产热、散热平衡于另一高水平体温
中暑时体温高是体温调节功能失调
发热时体温虽高但体温调节功能正常