能量代谢与体温调节

一、体温的概念

正常体温的相关概念

变温动物 poikilotherm、冬眠 hibernation（降低体温、降低代谢率、降低呼吸 → 保存能量、利于生存）
表层温度：皮肤、皮下组织、肌肉等的温度（受环境温度、衣着、皮肤血流量影响）
体核温度：心、肺、脑和腹腔脏器等机体深部的温度（一般默认平均体核温度为 37 ℃）
临床测量：腋窝 axillary 温度、口腔 oral 温度、直肠 rectal 温度

影响体温的因素

因素	影响
昼夜波动	清晨低、午后高，波动不超过 1 ℃
性别	女 > 男 0.3 ℃
年龄	小孩波动大，老年人 < 正常成人
肌肉活动	——

二、能量代谢

体核温度基本稳定，对维持人体机能至关重要；在一定范围内，机体代谢与体温正相关
ATP 水解释放能量
能量来源：碳水化合物（糖类）、肉类（蛋白质）、脂肪（酸）

三、机体产热

1. 骨骼肌收缩（寒战、运动等）

寒战产热 shivering thermogenesis：下丘脑发出指令、经过运动神经引起骨骼肌节律性收缩，产热增加 4～5 倍。

寒战的测量：肌电法 EMG、代谢测量、机械方法等

寒战的分类：

类型	特征
I 持续的低强度寒战	2-5% MVC，4-8 Hz，持续寒战
II 高强度爆发	7-15% MVC，0.1-0.2 Hz，爆发寒战

寒战时 ATP 分解增加、产生热量；皮肤遇冷刺激表皮的冷敏感型皮肤温度感受器，信号传导至下丘脑视前区；刺激背侧下丘脑与延髓髓质间区中促进寒战的神经元，最终激活位于腹角的 γ-运动神经元和 α-运动神经元，从而导致寒战。

冷暴露时：

寒战、水解 ATP 产热
交感激活，促进脂肪分解、肝脏糖异生，升高循环中的 FFAs 和葡萄糖浓度，为肌肉及其他器官提供能量物质、合成 ATP

2. 线粒体产热（棕色脂肪）

人体脂肪组织的分类：

类型	特点	功能
棕色脂肪细胞	大量线粒体、少量小脂滴	燃烧葡萄糖、脂肪酸、产生热能
米色脂肪细胞	between
白色脂肪细胞	少量线粒体、一个大脂滴	最常见，储能

UCP1（uncoupling protein 1）：回流不合成 ATP，产热。

棕色脂肪产热的调节：

冷暴露时，交感兴奋，儿茶酚胺激活 UCP1 活性、产热
交感-脂肪分解及糖异生，为棕色脂肪提供更多能量物质
长时间交感兴奋或冷暴露能诱导 UCP1 表达

适当的冷暴露与白色脂肪棕色化：

适当冷暴露，可以激活棕色脂肪组织 UCP1 表达
适当冷暴露可促使白色脂肪组织向米色脂肪转化

线粒体膜电位：同时作用于产生 ATP、热与 ROS

3. 代谢产热

静息状态下，大脑及内脏组织产热占机体产热的一半多
产热机制：ATP 水解、代谢中分子裂解、其他

四、机体散热

热暴露 —— 热感应受体 —— 下丘脑 —— 能量代谢、维持体温稳定

机体散热方式：出汗（最主要方式）靠血管收缩及扩张调节、鼻孔呼气、口呼气/哈欠、热辐射、尿液及粪便

——下丘脑体温调节中枢正常的情况下的生理反应

五、三大营养物质的代谢

一、糖的种类及代谢

多糖（淀粉）：分解成单个葡萄糖分子，进而代谢；直链淀粉/支链淀粉（抗性淀粉）
二糖（麦芽糖、蔗糖、乳糖）：分解为单糖

二糖	水解产物
麦芽糖	葡萄糖 + 葡萄糖
蔗糖	葡萄糖 + 果糖
乳糖	葡萄糖 + 半乳糖

单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖） - 单糖代谢：糖酵解、丙酮酸 + NADH（细胞液中） - 三羧酸循环 TCA：线粒体中、NADH、FADH₂

二、脂肪酸的动员及代谢

机体的大部分能量以甘油三酯 TG 的形式储存在脂肪组织中，TG 需要分解成游离脂肪酸，才能进行代谢。

脂肪的动员：交感神经兴奋导致肾上腺素、去甲肾上腺素等脂解激素
激素敏感脂肪酶 hormone-sensitive lipase，HSL
TG 分解、组织摄取脂肪酸、脂肪酸活化、脂酰 CoA 进入线粒体氧化
脂酰 CoA 的 β 氧化（转为乙酰辅酶 A、FADH₂、NADH），进入 TCA

三、氨基酸的代谢

蛋白质——多肽——氨基酸

氨基酸可以通过多种代谢途径进入三羧酸循环，进而代谢
氨基酸也可通过调节胰岛素及胰高血糖素的分泌，调节糖脂代谢

四、酒精的氧化

乙醇—脱氢酶—乙醛—脱氢酶—乙酸——乙酰辅酶 A，进入 TCA

线粒体与 ATP 的合成

TCA 产物 NADH 和 FADH₂ 如何合成 ATP？

结构	内容
外膜 / 膜间隙 / 内膜 / 基质	双层膜结构

功能：合成 ATP、产热、TCA、代谢调控、参与细胞分化/信号传递/凋亡等过程

Complex I～IV 线粒体呼吸链；转运质子到膜间隙、建立质子浓度梯度（势能）
Complex V（ATP 合酶）将间隙质子转移到基质，势能转化为 ATP 化学能

ATP 是细胞生理活动的能量分子