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2016年臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試考點(diǎn)：能量代謝的來(lái)源
機(jī)體通過(guò)物質(zhì)代謝，從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)經(jīng)過(guò)體內(nèi)分解吸收將其中蘊(yùn)藏的化學(xué)能釋放出來(lái)轉(zhuǎn)化為組織和細(xì)胞可以利用的能量，人體利用這些能量來(lái)維持生命活動(dòng)。通常將在物質(zhì)代謝過(guò)程中所伴隨的能量的釋放、轉(zhuǎn)移、貯存和利用稱為能量代謝。
能量代謝的來(lái)源、去路：
機(jī)體所需的能量主要來(lái)源于食物中的糖、脂肪和蛋白質(zhì)。這些能源物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的碳?xì)滏I蘊(yùn)藏著化學(xué)能，在氧化過(guò)程中碳?xì)滏I斷裂，生成CO2和H2O，同時(shí)釋放出蘊(yùn)藏的能。這些能量的50%以上迅速轉(zhuǎn)化為熱能，用于維持體溫，并向體外散發(fā)，其余不足50%則以高能磷酸鍵的形式貯存于體內(nèi)，供機(jī)體利用。
體內(nèi)最主要的高能磷酸鍵化學(xué)物是三磷酸腺苷(ATP)。此外，還可有高能硫酯鍵等。機(jī)體利用ATP去合成各種細(xì)胞組成分子、各種生物活性物質(zhì)和其他一些物質(zhì);細(xì)胞利用ATP去進(jìn)行各種離子和其它一些物質(zhì)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，維持細(xì)胞兩側(cè)離子濃度差所形成的勢(shì)能;肌肉還可利用ATP所載荷的自由能進(jìn)行收縮和舒張，完成多種機(jī)械功。
總的看來(lái)，除骨骼肌運(yùn)動(dòng)時(shí)所完成的機(jī)械功(外功)以外，其余的能量最后都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋＠缧募∈湛s所產(chǎn)生的勢(shì)能(動(dòng)脈血壓)與動(dòng)能(血液流速)，均于血液在血管內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中，因克服血流內(nèi)、外所產(chǎn)生的阻力而轉(zhuǎn)化為熱能。在人體內(nèi)，熱能是最“低級(jí)”形式的能，熱能不能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，不能用來(lái)作功。
能量代謝的測(cè)定方法：
熱力學(xué)第一定律指出：能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過(guò)程中，既不能增加，也不減少。這是所有形式的能量(動(dòng)能、熱能、電能入化學(xué)能)互相轉(zhuǎn)化的一般規(guī)律，也就是能量守恒定律。機(jī)體的能量代謝也遵循這一規(guī)律，即在整個(gè)能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，機(jī)體所利用的蘊(yùn)藏于食物中的化學(xué)能與最終轉(zhuǎn)化成的熱能和所作的外功，按能量來(lái)折算是完全相等的。因此，測(cè)定在一定時(shí)間內(nèi)機(jī)體所消耗的食物，或者測(cè)定機(jī)體所產(chǎn)生的熱量與所做的外功，都可測(cè)算出整個(gè)機(jī)體的能量代謝率(單位時(shí)間內(nèi)所消耗的能量)。
測(cè)定整個(gè)機(jī)體單位時(shí)間內(nèi)發(fā)散的總熱量，通常有兩類方法：直接測(cè)熱法和間接測(cè)熱法。
(一)直接測(cè)熱法：
直接測(cè)熱法是測(cè)定整個(gè)機(jī)體在單位時(shí)間內(nèi)向外界環(huán)境發(fā)散的總熱量。此總熱量就是能量代謝率。如果在測(cè)定時(shí)間內(nèi)做一定的外功，應(yīng)將外功(機(jī)械功)折算為熱量一并計(jì)入。右圖是21世紀(jì)初Arwater-Benedict所設(shè)計(jì)的呼吸熱量計(jì)的結(jié)構(gòu)模式圖。它是由隔熱密封的房間，其中設(shè)一個(gè)銅制的受試者居室。用調(diào)節(jié)溫度的裝置控制隔熱壁與居室之間空氣的溫度，使之與居室內(nèi)的溫度相等，以防居室內(nèi)的熱量因傳導(dǎo)而喪失。這樣，受試者機(jī)體所散發(fā)的大部分熱量便被居室內(nèi)管道中流動(dòng)的水所吸收。根據(jù)流過(guò)管道的水量和溫度差，將水的比熱考慮在內(nèi)，就可測(cè)出水所吸收的熱量。當(dāng)然，受試者發(fā)散的熱量有一部分包含在不感蒸發(fā)(參看第二節(jié))量中，這在計(jì)算時(shí)也要加進(jìn)去。受試者呼吸的空氣由進(jìn)出居室的氣泵管道系統(tǒng)來(lái)供給。此系統(tǒng)中裝有硫酸和鈉石灰，用業(yè)吸收水蒸氣和CO2管道系統(tǒng)中空氣中的O2則由氧氣筒定時(shí)補(bǔ)給。
直接測(cè)熱法的設(shè)備復(fù)雜，操作繁鎖，使用不便，因而極少應(yīng)用。
(二)間接測(cè)熱法：
在一般化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物的量與產(chǎn)物量之間呈一定的比例關(guān)系，這就是定比定律。例如，氧化1mol葡萄糖，需要6mol氧，同時(shí)產(chǎn)生6molCO2和6molH2O，并釋放一定量的能。同一種化學(xué)反應(yīng)，不論經(jīng)過(guò)什么樣的中間步驟，也不論反應(yīng)條件差異多大，這種定比關(guān)系仍然不變。例如，在人體內(nèi)氧化1mol葡萄糖，同在體外氧化燃燒1mol葡萄糖一樣，都要消耗6molCO2和6molH20，而且產(chǎn)生的熱量也相等。一般化學(xué)反應(yīng)的這種基本規(guī)律也見(jiàn)于人體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化供能的反應(yīng)(蛋白質(zhì)的情況下有些出入，參看下文)，所以它成了能量代謝間接測(cè)熱法的重要依據(jù)。
間接測(cè)熱法的基本原理就是利用這種定比關(guān)系，查出一定時(shí)間內(nèi)整個(gè)人體中氧化分解的糖、脂肪、蛋白質(zhì)各有多少，然后據(jù)此計(jì)算出該段時(shí)間內(nèi)整個(gè)機(jī)體所釋放出來(lái)的熱量。因此，必須解決兩個(gè)問(wèn)題：一是每種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解時(shí)產(chǎn)生的能量有多少(即食物的熱價(jià));二要分清三種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)各氧化了多少。
能量代謝的基礎(chǔ)代謝：
基礎(chǔ)代謝是指基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。基礎(chǔ)代謝率是指單位時(shí)間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝，即在基礎(chǔ)狀態(tài)下，單位時(shí)間內(nèi)的能量代謝。所謂基礎(chǔ)狀態(tài)是指人體處在清醒而又非常安靜、不受肌肉活動(dòng)、環(huán)境溫度、食物及精神緊張等因素的影響時(shí)的狀態(tài)。測(cè)定基礎(chǔ)代謝率，要在清晨末進(jìn)餐以前(即食后12-14h)進(jìn)行。前一日晚餐最好是清淡菜肴，而且不要吃得太飽。這樣，過(guò)了12-14h，胃腸的消化和吸收活動(dòng)已基本完畢，也排除了食物的特殊動(dòng)力作用的影響。測(cè)定之前不應(yīng)做劇烈的活動(dòng)，而且必須靜臥半小時(shí)以上。測(cè)定時(shí)平臥，全身肌肉要松弛，盡量排除肌肉活動(dòng)的影響。這時(shí)還應(yīng)要求受試者排除精神緊張的影響，如摒除焦慮、煩惱、恐懼等心理活動(dòng)。室溫要保持在20-25℃之間，以排除環(huán)境溫度的影響。基本條件下的代謝率，比一般安靜時(shí)的代謝率可低些(比清醒安靜時(shí)低8%-10%)。基礎(chǔ)代謝率以每小時(shí)，每平方米體表面積的產(chǎn)熱量為單位，通常以kJ/m.h來(lái)表示。要用每平方米體表面積而不用每公斤體重的產(chǎn)熱量來(lái)表示，是因?yàn)榛A(chǔ)代謝率的高低與體重并不成比例關(guān)系，而與體表面積基本上成正比。
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