生理学 能量代谢

能量代谢与体温调节

机体能量的来源、利用及体温调节机制

学习时间:约30分钟 难度:进阶
⚠️
免责声明: 本内容仅供医学学习参考,不作为临床诊断依据。实际临床决策请结合患者具体情况和多学科意见。

📊 考频分析

年均题量
1-2题
重要程度
★★★
高频考点
氧热价·散热·BMR·产热

近年考点分布:2017年氧热价、散热;2018年BMR、体温调节;2019年能量利用;2020年产热;2021年热价、产热;2022年产热;2023年散热;2024年BMR、产热

一、能量代谢概述

机体能量的来源和利用途径是什么?

三大营养物质(糖、脂肪、蛋白质)氧化产生的ATP(化学能)可用于:

  • 主动转运、腺体分泌、神经传导 → 这部分能量最终转变为热能(能量守恒)以维持体温
  • 骨骼肌收缩对外界物体做功 → 这部分能量最终不转变为热能(如举哑铃)
关键概念:除骨骼肌收缩做外功外,体内其他所有耗能过程最终都转变为热能。
📖 能量转化示意图
营养物质氧化 → ATP(化学能)
    ↓
    ├─→ 主动转运、分泌、传导 → 热能(维持体温)
    └─→ 骨骼肌收缩 → 外功(不转为热能,如举哑铃)
                        

二、热价与氧热价

概念 定义 特点
热价 1g食物氧化时释放的能量 脂肪热价最高(肉好人坏)
氧热价 食物氧化时消耗1L氧产生的热量 不随耗氧量改变
为什么脂肪热价最高?糖的氧热价最高?

脂肪热价最高:脂肪分子中氢含量高,氧化时释放能量多("肉好人坏")

糖氧热价最高:糖分子式中氧原子多,氧化时需要的外界氧气少(糖分子自带氧)

蛋白质的特殊性:蛋白质在体内不能完全氧化(产生尿素等从尿排出)→ 物理热价(体外燃烧)> 生物热价(体内氧化)

2017N9

关于食物氧热价的说法中,正确的是:

A. 食物氧热价分为生物热价和物理热价 ❌(这是热价的分类)

B. 指1克食物氧化时所释放的能量 ❌(这是热价的定义)

✓ C. 指食物氧化时消耗1升氧所产生的热量

D. 蛋白质的氧热价随耗氧量的改变而改变 ❌(氧热价不随耗氧量改变)

2021N9

物理热价与生物热价不相等的营养物质是:

✓ A. 蛋白质(体内不能完全氧化)

B. 糖类

C. 动物性脂肪

D. 植物性脂肪

三、呼吸商(RQ)

什么是呼吸商?各类营养物质的呼吸商是多少?

定义:一定时间(不是一次呼吸)呼出CO₂量与吸入O₂量的比值

各营养物质呼吸商:

1.0
糖衣炮弹
0.7
脂肪
七夕织女
0.8
蛋白质
王八蛋
📖 呼吸商临床意义详解
情况 呼吸商 机制
长期饥饿 0.8(蛋白质) 蛋白质供能为主
糖尿病 0.7 糖利用障碍、需氧化脂肪供能
营养摄入过多 >1 糖转化为脂肪时有多余O₂
肺通气过度 >1 呼出CO₂↑↑>吸入O₂↑
记忆要点:糖转化为脂肪时RQ>1,因为脂肪分子式的氧原子比糖少,相当于机体本身有多余的O₂,从外界吸入O₂减少。
2014N14

以下选项中,呼吸商测定值接近于0.70的是:

A. 糖尿病 ✓(糖利用障碍)

B. 酸中毒

C. 多食而肥胖

D. 长期饥饿而明显消瘦 ❌(这是0.8,蛋白质)

四、影响能量代谢的因素

🏋️ 1. 肌肉活动(最主要因素)
肌肉活动对能量代谢的影响最显著,运动时能量代谢可显著增加
🧠 2. 精神紧张

无意识肌紧张、交感神经兴奋、甲状腺激素和肾上腺素等增多 → 能量代谢↑

例如:紧张时出现不自觉的肌肉紧张、心率加快

🍽️ 3. 食物特殊动力效应

定义:进食刺激机体额外消耗能量("吃饱才有力气减肥")

强度排序:蛋白质 > 糖 > 脂肪(健身吃蛋白)

对比记忆:

  • 胆汁分泌促进:蛋白质 > 脂肪 > 糖
  • 胃排空速度:糖 > 蛋白质 > 脂肪
🌡️ 4. 环境温度

环境温度<20℃:寒战等产热↑ → 能量代谢↑

环境温度>30℃:呼吸循环加强、化学反应加速、发汗功能旺盛 → 能量代谢↑

📊 适宜温度:20-30℃时能量代谢最稳定
2016N154X

以下情况中,能使机体能量代谢显著增高的有:

A. 天气炎热 ❌(>30℃才增高)

✓ B. 天气寒冷(寒战产热)

✓ C. 焦虑烦恼(精神紧张)

✓ D. 病理性饥饿(代谢增强以供能)

五、基础代谢率(BMR)

什么是基础代谢率?测定条件是什么?

定义:单位时间内的基础代谢(基础状态下的能量代谢)

测定条件(一般早上刚醒后不久):

💭 记忆口诀:清安禁静25度
  • 醒状态
  • 静无精神紧张
  • 食≥12小时
  • 卧无肌紧张、无剧烈运动≥2小时
  • 25度:20-25℃环境温度
📖 BMR计算步骤
第1步:测定一定时间的CO₂产生量和O₂消耗量
    ↓
第2步:得到呼吸商 → 查表找到对应的氧热价
    ↓
第3步:混合食物呼吸商按0.82计算
    ↓
第4步:用呼吸商0.82查表 → 氧热价20.2 kJ/L
    ↓
第5步:只需测耗氧量 → 20.2 × 耗氧量 = 产热量
    ↓
第6步:20.2 × 耗氧量 ÷ 体表面积 = BMR
    ↓
第7步:BMR相对值 = (实测值 - 正常平均值) ÷ 正常平均值 × 100%
                        
📊 影响BMR的疾病有哪些?

使BMR升高的疾病

记忆口诀:红白夹心升糖

  • • 红细胞增多
  • • 白血病
  • • 夹(甲状腺功能亢进,最明显)
  • • 心脏病伴呼吸困难
  • • 升(体温升高)
  • • 糖(糖尿病)

使BMR降低的疾病

  • • 甲状腺功能减退(最明显)
  • • 肾上腺皮质功能减退
  • • 垂体功能低下
  • • 性肥胖
  • • 肾病综合征
  • • 病理性饥饿
2014N154X

以下选项中,基础代谢率呈升高趋势的有:

✓ A. 糖尿病

✓ B. 急性白血病(红白夹心升糖)

✓ C. 甲状腺功能亢进症(最明显)

✓ D. 真性红细胞增多症

2018N9

测得某人在基础状态下的耗氧量为14L/h,体表面积为1.6m²,其BMR约为:

解析:

氧热价 = 20.2 kJ/L(呼吸商0.82)

产热量 = 20.2 × 14 = 282.8 kJ/h

BMR = 282.8 ÷ 1.6 = 176.75 kJ/(m²·h)

✓ 答案:C. 177 kJ/(m²·h)(最接近)

2024N9

测得某受试者体表面积为1.67m²,在基础状态下的耗氧量为16.7L/h,非蛋白氧热价为20.2 kJ/L,该受试者的基础代谢率约为:

解析:

产热量 = 20.2 × 16.7 = 337.34 kJ/h

BMR = 337.34 ÷ 1.67 ≈ 202 kJ/(m²·h)

✓ 答案:C. 200 kJ/(m²·h)(最接近)

六、能量利用

机体各种功能活动消耗的能量中,哪些最终不转化为体热?

唯一不转化为体热的:肌肉收缩对外界物体做功

其他全部转化为体热:

  • 兴奋在神经纤维上传导
  • 细胞合成各种功能蛋白质
  • 内、外分泌腺体的分泌活动
  • 主动转运
2019N8

在机体各种功能活动所消耗的能量中,最终不能转化为体热的是:

✓ A. 肌肉收缩对外界物体做功(如举哑铃)

B. 兴奋在神经纤维上传导

C. 细胞合成各种功能蛋白质

D. 内、外分泌腺体的分泌活动