第一节能量代谢

　　一、食物的能量转化

　　1．能量代谢（Energy metabolism）：物质代谢过程中所伴随的能量的贮存、释放、转移和利用等。三磷酸腺苷(ATP)是体内的能量转化和利用的关键物质，是体内直接的供能物质和储能物质。

　　2．机体所需的能量来源：机体所需的能量来源于食物中的糖（60%～70%）、脂肪（30%～40%）和蛋白质（少量）。生理情况下，体内的糖和脂肪供能，特殊情况下（长期饥饿或体力极度消耗时）靠蛋白质供能。

　　⑴糖：机体所需能量主要来自食物中的糖，其中葡萄糖占主要部分。吸收的果糖和半乳糖分别在肝脏全部和部分转化为葡萄糖。葡萄糖可以通过有氧氧化和无氧氧化途径直接为组织细胞供能，同时可以合成糖原储存在肝脏和肌细胞中。甘油和一些氨基酸也可以转化为葡萄糖。当摄入的糖量大于机体消耗时，糖可转化为脂肪储存。此外，肝糖原对维持正常的血糖水平非常重要，两者处于动态平衡。

　　⑵脂肪：脂肪是体内各种能源物质储存的主要方式，机体储存的脂肪中，有来自摄入机体的外源性脂肪以及糖和某些氨基酸在体内转化形成的内源性脂肪。一般情况下，脂肪为仅次于糖的供能物质，在饥饿时则成为机体的主要供能物质。

　　⑶蛋白质：蛋白质的分解产物主要是氨基酸，体内的氨基酸来自外界摄入和体内自身蛋白质的分解。正常情况下，主要用于合成细胞的组成成分，供生长发育、修复、以及激素抗体酶和其它生物活性物质的合成。但在特殊情况下也参与供能，如病理性长期饥饿。

　　3．机体能量的去路:营养物质所释放的能量中,热能不能被利用,但对维持体温非常重要,储存在ATP中的化学能可被机体利用来完成各种生理机能活动,如合成、生长、肌肉收缩、腺体分泌、神经传导、主动转运等。营养物质在体内转化时，50%以上以热能形式释放出来，剩余的化学能则储存在ATP的高能磷酸键中。

　　二、能量代谢的测定

　　根据能量守恒定律，机体分解营养物质所释放出的总能量，应等于机体所产生的热量和肌肉对外物做功所消耗的能量之和。因此，只要测定一定时间内机体所释放的热量加上机体对外物做功的能量，就可以知道机体在该段时间的总耗能量。如果能够避免机体对外物做功，使机体处于相对静息状态，此时直接测定机体单位时间内向外发散的热量，即为该段时间内的总耗能量。

　　1．直接测热法

　　直接收集机体在一定时间内所释放的热量，并加以测定，称为直接测热法。

　　2．间接测热法

　　根据化学反应原理，即反应物与反应物之间、反应物与产物之间存在着一定的比例关系，从而计算出一定时间内机体氧化三大物质的量，再根据有关数据计算该段时间内机体所释放的总热量。

　　⑴食物的热价（thermal equivalent of food）：1g食物氧化（或在体外燃烧）时所释放出来的能量。单位为kJ（或kcal）。食物的热价分为物理热价和生物热价。物理热价是指在体外燃烧所释放的能量；生物热价是指食物在体内氧化分解所释放的能量。糖和脂肪的生物热价等于其物理热价，蛋白质的生物热价小于其物理热价，因为蛋白质在体内不能彻底氧化，部分以尿素的形式排出体外。

　　⑵食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen）：某种食物氧化时消耗1L氧所产生的热量。

　　⑶呼吸商（respiratory quotient, RQ）：一定时间内机体呼出的CO2量与吸入的O2量的比值（CO2/O2）。由于糖、脂肪和蛋白质分子中所含碳、氧的比例不同，氧化时所产生的二氧化碳和耗氧量也不同，所以呼吸商也不同，糖的呼吸商为1.0，脂肪的呼吸商为0.71，蛋白质的呼吸商为0.80。

　　⑷非蛋白呼吸商（NPRQ）：将整体总的CO2生成量与蛋白质分解的CO2生成量之差除以总耗O2量与蛋白质分解的耗O2之差。根据非蛋白呼吸商的大小，可推算机体糖和脂肪氧化的百分比，并可直接计算氧化某一种物质的耗氧量和二氧化碳的产量。混合食物的呼吸商通常为0.85。间接测热法只要测定单位时间内的耗O2量、CO2产量和尿氮，查表求食物的热价、氧热价和呼吸商，就可计算出单位时间内的机体产热量。具体分为以下5个步骤：①求出蛋白质部分的产热量②求出非蛋白呼吸商③查表求出非蛋白呼吸商相对应的非蛋白氧热价④计算非蛋白部分（糖、脂肪）的产热量⑤总产热量=蛋白质产热量+非蛋白质部分的产热量

　　临床和劳动卫生工作实践中常采用简便测热法：产热量=耗氧量×20.18kJ(4.825kcal)

　　因为混合食物呼吸商为0.82的氧热价为20.18kJ

　　三、影响能量代谢的主要因素

　　1．肌肉活动：劳动或运动时，骨骼肌活动加强，对能量代谢的影响最为显著。即使轻微的劳动或运动，都将提高代谢率，剧烈运动时期耗氧量可增加10～20倍。

　　2．精神活动：当精神活动处于紧张状态（烦恼、愤怒、恐惧或强烈情绪激动）时热量可显著增加，这可能是由于不随意肌张力增加，以及某些内分泌激素（肾上腺素等）释放增加引起。

　　3．食物的特殊动力效应（specific dynamic effect）：人在进食之后的一段时间内（从进食后1h左右开始）虽然同样处于安静状态，但所产生的热量要比进食前有所增加，食物的这种刺激机体产生额外热量消耗的作用，叫食物的特殊动力效应。机制：可能与肝脏脱氨基反应有关。

　　4．环境温度：人处于安静时的能量代谢在20℃～30℃的环境中最稳定，温度高于30℃或低于20℃代谢都将增加，体温每升高1℃，代谢将增加13％左右。

四、基础代谢（basal metabolism）：基础状态下的能量代谢。

基础代谢率（basal metabolism rate,BMR）：基础状态下单位时间内的能量代谢。

基础状态：清晨、清醒、静卧，未作肌肉活动；无精神紧张；测定前至少禁食12h；室温20～25℃。临床上测定基础代谢率可协助诊断某些疾病。甲状腺功能亢进或减退时，总是伴随着基础代谢率的显著改变。甲亢时基础代谢率可高于正常值的25％～80％。甲状腺功能减退时比正常值低20％～40％。此外，糖尿病、红细胞增多症、白血病、发热可是基础代谢率升高。肾病综合征、脑垂体性肥胖以及机体处于病理性饥饿时，基础代谢率则降低。