人体生理学-(第3版)

br />     教材建设是提高教学水平的一项重要任务。作为知识的载体，教材是学习专业知识的必
备工具，亦是启迪思考的引导书。学校的领导和教师必须十分重视教材建设工作。
    医学高等专科学校是为我国培养助理医师的学校，广大教师和学生希望能有一套适用这
一层次医学教育的教材。过去用的医学专科教育的教材，不少是本科教材的“压缩版”，给
教与学带来困难。为了解决专科教材建设中存在的这种问题，北京大学医学出版社(即原北
京医科大学出版社)于1993年和2002年两次组织了北医的老师和华北地区医学专科学校的
老师，经过研讨，编写了临床医学专业教材(**版和第二版)，并于2000年组织了护理专
业的专科教材。十几年来，通过教学实践表明这两套教材具有较好的适用性，其中许多教材
被评为教育部“十五”及“十一五”国家级规划教材。
    为了进一步适应科学技术的发展和社会大众对医疗保健需求的提高，落实以人为本的科
学发展观，提高专科医学教育的质量，2007年北京大学医学出版社决定在全国范围内组织
有关学校的老师编写第三版临床医学专业和第二版护理专业教材。为此，成立了教材编审委
员会，以推动教材谴设的改革，进一步提高其适用性。本版教材本着“理论够用，结合实
践，指导自学”的原则，力求语言流畅，叙述清晰，图文并茂，利于教学。同时参考了助理
医师执业资格考试的要求，使教材内容更加符合未来职业实践的要求。
    教材建设不只是编写，加强研讨同样十分重要。在北京大学医学出版社的支持下，教材
编审委员会将认真组织好各科教材的研讨会，推动教学改革，提高教学质量。我们诚恳地希
望使用本套教材的各校师生能适时地提出你们的建议和指正，使本套教材能与时俱进，为我
国的医学专科教育做出贡献。
   第3版前言
    《人体生理学》自1995年**版面市以来，与广大读者在教育改革的大好形势下结伴前进已
经12个年头了，其发行量已达到20余万册。此次第三版的修订工作中，我们本着与时俱进、精
益求精的精神，按照医学大专院校的培养目标和国家执业医师资格考试对临床助理医师的要求，
在第二版的基础上再次进行了修改和补充。
    本书的特点是内容全面、重点突出、文字简洁易读易懂。与本书配套的《人体生理学学习指
导》更有助于学生巩固和检验所学的知识。
    本次再版得到了北京大学医学部、首都医科大学、河北大学医学部、邢台医学高等专科学
校、菏泽医专、长春医学高等学校、哈尔滨医科大学大庆校区、齐齐哈尔医学院、柳州医学高等
专科学校、承德医学院、河北工程大学医学院及首都医科大学燕京医学院等医学院校领导的大力
支持，并选派了有丰富教学经验的教师参与编写，使本教材更具有博采众长的优势。
    广大院校师生的反馈意见永远是我们工作的动力，真诚欢迎同学和读者提出宝贵意见。
    朱文玉
    2007．1 2

  第七章能量代谢和体温
    **节  能量代谢
    新陈代谢(metabolism)是生命活动的基本特征之一。新陈代谢的过程实
际上是机体与外界不断进行的物质交换过程，机体一方面从外界摄取营养物质
以合成自身结构成分或更新衰老的组织，并储备能量(合成代谢)；另一方面
也不断氧化分解体内能量储备物质和组织成分，并释放能量供给机体利用(分
解代谢)。可见，在新陈代谢过程中，物质代谢与能量代谢是相伴发生、紧密
联系和不可分割的两个方面。通常将生物体内物质代谢过程中所伴随着的能量
释放、转移、贮存和利用的过程称之为能量代谢(energy metabolism)。
    进行能量代谢的研究，对临床医学、护理学、营养学、运动生理学、预防
医学均有重要的意义。
一、机体能量的来源和转化
  (一)能量的来源
  在自然界中，人体唯一能够利用的能量是摄人体内食物中蕴藏的化学能，
即蕴藏在糖、脂肪和蛋白质中的化学能。
    1．糖
    糖是机体主要的供能物质。一般情况下，机体所需能量的70％以上是由
食物中的糖提供。糖的消化产物葡萄糖被吸收入血后，可直接供全身细胞应
用，也可以肝糖原和肌糖原的形式贮存于肝脏和肌肉中。肝糖原的主要作用是
维持血糖水平的相对稳定，肌糖原是骨骼肌活动时随时可以动用的能量储备。
在氧供充足时，糖通过有氧氧化提供能量。当机体供氧不足时，糖也可经无氧
酵解供能，但此时释放的能量约为糖有氧氧化的1／19。在体内，脑组织所需
的能量一般均来自糖的有氧氧化，而且氧化所消耗的糖只能从血糖中摄取。因
此，维持一定的血糖水平，保持机体足够的氧供，对正常脑组织功能的维持至
关重要。如果血糖水平低于正常值的l／3～1／2，脑功能就会出现障碍，甚至
出现低血糖性休克等。
    2．脂肪
    脂肪作为能源物质，不仅按单位体重计算在体内含量*大，而且氧化时释
放出的能量也比糖或蛋白质约高出一倍。故脂肪既是人体内重要的供能物质，
也是体内能源物质贮存的主要形式。在一般情况下，人体所消耗的能源物质有
40％～50％来自体内的脂肪。饥饿时，机体主要利用体内脂肪的氧化来供能。
   3．蛋白质
    蛋白质在体内主要是用作构成组织的原料，以实现组织的自我更新，并非
主要的能源物质。只有在某些特殊情况下，如长期不能进食或能量消耗量极
大，而体内的糖原、脂肪储备耗竭时，体内蛋白质才被分解供能，以维持必要
的生理功能活动。
  (二)机体能量的转化
  由图7—1可以看出，各种营养物质在体内氧化时，所释放能量的50％以
上迅速转化为热能，其余约45％的能量是以“自由能”的形式贮存于三磷酸
腺苷(adenosine triphosphate，ATP)分子的高能磷酸键中。在人体内，热能
是*低级形式的能，除用来维持体温外，既不能直接用来做功，也不能再转化
为其他形式的能。体内能量的直接提供者是ATP。ATP广泛存在于人体的一
切细胞内，当其分解时，ATP所载荷的自由能再释放出来，供应人体合成代
谢及各种功能活动的需要，如合成各种细胞成分、激素等各种生物活性物质
(作化学功)，以及神经的传导、各种“泵”的活动(作转运功)和肌肉的收
缩、舒张(作机械功)等。此外，当物质氧化生成的能量过剩时，ATP还可
将其分子中的高能磷酸键转移给肌酸，生成磷酸肌酸(creatine phosphate，
CP)以暂时贮存能量。但是细胞并不能直接利用CP的能量。CP主要存在于
肌组织中，在肌肉的舒缩活动中，CP可在几分之一秒内转移能量给ADP，迅
速生成ATP，以满足机体当时对能量的应急需求。
    ATP所载荷的自由能，被细胞利用作各种功后，其绝大部分*终也转化
为热能。只有骨骼肌运动时，可有15％～20％的能量转化为机械外功，其余
也都转化为热而散发于体外。综上所述，人体从三大营养物质中获得的能量，
除骨骼肌运动完成的机械外功以外，其余*终都将以热能形式向体外散发。
  (三)机体的能量平衡
  能量平衡是指机体从食物摄入的能量和由于代谢活动所消耗的能量之间的
平衡。能量平衡是一种动态平衡，如果在一段时间内，机体摄人的能量等于所
消耗的能量，即人体能量达到“收支平衡”，则体重保持不变；反之，如果在
一段时间内，机体摄入的能量大于或小于所消耗的能量，人体能量就会“收支
失衡”，导致机体肥胖或消瘦。．目前，肥胖症已成为世界性的健康问题之一，
  其病因尚不完全清楚。但从能量代谢的角度来说，凡能量的摄人超过人体的消
  耗，即无论是多食，还是消耗减少，或两者兼有，都可导致机体肥胖。一般情
  况下，肥胖者的体重超重是由于体内脂肪组织占机体重量的比例增加所致。体
  质指数(body mass index，BMI)是临床上确定肥胖症较常用的指标。BMI
  计算公式为：BMI一体重(kg)／[身高(m)]。。亚洲成年人BMI正常范围为
  18．5～22．9；≥23为超重；23～24．9为肥胖前期；25～29．9为I度肥胖；≥
  30为Ⅱ度肥胖。肥胖症的预防比治疗更重要，要适当控制进食量，增加运动
  量，保持机体能量代谢的平衡。
    早就知道下丘脑是调节摄食行为及能量平衡的中枢(见第九章)。近年来，
  在下丘脑又发现了可刺激食欲的因子与抑制食欲的因子。前者有增食因子A
  和B、神经肽Y等，具有增食作用；后者有胆囊收缩素、铃蟾肽、促。肾上腺皮
  质激素释放激素等，具有减食作用。*近一种由脂肪细胞合成和分泌，由肥胖
  基因所编码的肽类激素——瘦素(1eptin，LP)被发现。瘦素具有抑制摄食、
  降脂、降糖、增加能量消耗、减轻体重的作用。上述这些神经一体液因素在机
  体摄食行为、能量储备的调节中既对立又统一，维持着机体能量的平衡。
  二、能量代谢的测定原理和方法
    (一)测定原理
    机体的能量代谢过程也遵循着能量守恒定律。即在机体能量转化过程中，
  由营养物质氧化所释放的能量应等于机体散发的热能和所作外功之和。其中，
  外功可折算成热能。因此，测定机体在一定时间内所散发的总热量，就可以测
  算出机体在同一时间内所消耗的能量。
    (二)测定方法
    能量代谢的测定方法有直接测热法、间接测热法两种。
    1．直接测热法
i    直接测热法(direct calorimetry)是将机体安置在一种呼吸热量计中，直
’  接将一定时间内机体发散出来的总热量收集起来并加以测量的方法。此种方法
  虽然测量精确，但由于仪器制造复杂，价格昂贵，其广泛应用受到了限制。
    2．间接测热法
i    间接测热法(indirect calorimetry)的理论依据是化学反应中所遵循的定
  比定律。即不论经过什么样的中间步骤，也不管反应条件差异多大，反应物的
  量与生成物的量之间呈一定的比例关系。人体内营养物质的氧化反应也是如
  此。例如，葡萄糖无论是在体内氧化还是在体外燃烧，化学反应式都有下面的
  定比关系：
    C6 H12 06-t-602—6C02 d'6H20d-AH
    间接测热法就是利用这种定比关系，测定机体一定时间的耗Oz量和C02
  产生量，间接折算出同时间内各种食物的氧化量和产热量，从而计算出能量代