第一节能量代谢 新代谢是机体生命活动的基本特征，新陈代谢包括物质代谢与相传伴的能量代谢，简称代湖。 糖、脂筋、蛋白质三种营养物质，经消化转变成为可吸收的小分子营养物质而被吸收入血。在细胞中，这些营养物质经过同化作用（合成 代谢)，构筑机体的组成成分或更新衰老的组织：同时经过异化作用（分解代谢）分解为代谢产物，合成代谢和分解代谢是物质代谢过程中互 相联系的、不可分制的两个侧面。 在分解代谢过程中，营养物质蕴藏的化学能便释放出来。这些化学能经过转化，便成了机体各种生命活动的能源，所以说分解是代谢的放 能反应。而在合成代谢过程中，需要供给能量，因此是吸能反应，可见，在物质代谢过程中，物质的变化与能量的代谢是紧密联系着的。生物 体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移和利用等，称为能量代谢(energy metabolism)。 机体所需的能量来源于食物中的德、脂肪和蛋白质。这些能源物质分子结构中的碳氢键蕴藏着化学能，在氧化过程中碳氢键断裂，生成 C0和H20,同时释放出蕴藏的能。这些能量的50%以上迅速转化为热能，用于维持体温，并向体外散发。其余不足50%则以高能磷酸键的形 式贮存于体内，供机体利用。体内最主要的高能磷酸键化学物是三磷酸腺苷(ATP),此外，还可有高能硫酯键等，机体利用八TP去合成各种 细胞组成分子，各种生物活性物质和其他一些物质：细跑利用AT甲去进行各种高子和其它 些物压的主动转运，维持细跑两侧离子浓宣差所无 成的势能 肌肉还司利用AT所荷的白由能进行收纳和舒张 来除骨路肌运动好 其余的能量最后都转变为 执能 生的热能 热能是最 于血液在血管内流动过程中，因克服血 级“形式的能，热 通用的法定计的 的原理与方法 及机体在某些状态下的代谢等问 的各个方面 5)过去热量单位是卡或于 4.187焦耳 上 187干焦耳（)1焦耳为1 特 一、能量代谢测定的原理和方法 热力学第一定律指出：能量由一种形式转化为另一种形式的过程中，既不能增加，也不减少.这是所有形式的能量（动能、热能、电能入 化学能)互相转化的一般规律，也就是能量守恒定律，机体的能量代谢也遵循这一规律，即在整个能量转化过程中，机体所利用的蕴藏于食物 中的化学能与最终转化成的热能和所作的外功，按能量来折算是完全相等的。因此，测定在一定时间内机体所消耗的食物，或者测定机体所产 生的热量与所做的外功，都可测算出整个机体的能量代谢率（单位时间内所消耗的能量）。 测定整个机体单位时间内发散的总热量。通常有两类方法：直接测热法和问接测热法。 (一)直接测热法 直接测热法(direetcalormetry)是测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的总热量。此总热量就是能量代谢率.如果在测定时间内做 一定的外功，应将外功（机械功）折算为热量一并计入，图7.l是本世纪初Arwater-BenedictF所设计的呼吸热量计的结构模式图。它是由隔热密 封的房间，其中设一个铜制的受试者居室。用调节温度的装置控制隔热壁与居室之间空气的温度，使之与居室内的温度相等，以防居室内的热 量因传导而丧失，这样，受试者机体所散发的大部分热量便被居室内管道中流动的水所吸收。根据流过管道的水量和温度差，将水的比热考志 在内，就可测出水所吸收的热量。当然，受试者发散的热量有一部分包含在不感蒸发（参看第二节）量中，这在计算时也要加进去。受试者呼 吸的空气由进出居室的气泵管道系统来供给。此系统中装有硫酸和钠石灰，用业吸收水蒸气和C01。管道系统中空气中的0，则由氧气简筒定时补 直接测热法的设备复杂，操作繁锁 使用不便，因而极少应用 ，一般都采用间接测热法 量 图7.1直接测热装置示意图 年一化学反应中后应物的量与产物最之问三 一定的比例关系，这就是定比定律.例如，氧化1m0l葡萄糖，需要6m0l氧，同时产生 6m01C02和6 20,并释放一定量的能。下列反应式表明了这种关系 C6H1206+602→6C02+6H20+△H 同一种化学反应。不论经过什么样的中间步要。也不论反应条件若是多大，这种定比关系仍然不变。例如，在人本内氧化1m葡菌抽，同 在体外氧化婚烧1mol葡萄糖一样，都要消耗6molC02和6molH20,而且产生的热量也相等。一般化学反应的这种基本规律也见于人体内营养物 质氧化供能的反应（蛋白质的情况下有些出入，参看下文），所以它成了能量代谢间接测热法的重要依据， 第一节 能量代谢 新陈代谢是机体生命活动的基本特征，新陈代谢包括物质代谢与相传伴的能量代谢，简称代谢。 糖、脂肪、蛋白质三种营养物质，经消化转变成为可吸收的小分子营养物质而被吸收入血。在细胞中，这些营养物质经过同化作用（合成 代谢），构筑机体的组成成分或更新衰老的组织；同时经过异化作用（分解代谢）分解为代谢产物。合成代谢和分解代谢是物质代谢过程中互 相联系的、不可分割的两个侧面。 在分解代谢过程中，营养物质蕴藏的化学能便释放出来。这些化学能经过转化，便成了机体各种生命活动的能源，所以说分解是代谢的放 能反应。而在合成代谢过程中，需要供给能量，因此是吸能反应。可见，在物质代谢过程中，物质的变化与能量的代谢是紧密联系着的。生物 体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移和利用等，称为能量代谢（energy metabolism）。 机体所需的能量来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。这些能源物质分子结构中的碳氢键蕴藏着化学能，在氧化过程中碳氢键断裂，生成 CO2和 H2O，同时释放出蕴藏的能。这些能量的50%以上迅速转化为热能，用于维持体温，并向体外散发。其余不足50%则以高能磷酸键的形 式贮存于体内，供机体利用。体内最主要的高能磷酸键化学物是三磷酸腺苷（ATP）。此外，还可有高能硫酯键等。机体利用ATP去合成各种 细胞组成分子、各种生物活性物质和其他一些物质；细胞利用ATP去进行各种离子和其它一些物质的主动转运，维持细胞两侧离子浓度差所形 成的势能；肌肉还可利用ATP所载荷的自由能进行收缩和舒张，完成多种机械功。总的看来，除骨骼肌运动时所完成的机械功（外功）以外， 其余的能量最后都转变为热能。例如心肌收缩所产生的势能（动脉血压）与动能（血液流速），均于血液在血管内流动过程中，因克服血流 内、外所产生的阻力而转化为热能。在人体内，热能是最“低级”形式的能，热能不能转化为其它形式的能，不能用来作功。 本节主要叙述整个机体的能量代谢测定的原理与方法，基础代谢以及机体在某些状态下的代谢等问题，不涉及能量代谢的各个方面。 通用的法定计量的热量单位为焦耳（Joules.J）。过去热量单位是卡或千卡，1卡=4.187焦耳，1千卡=4.187千焦耳（kJ）。1焦耳/s为1瓦 特。 一、能量代谢测定的原理和方法 热力学第一定律指出：能量由一种形式转化为另一种形式的过程中，既不能增加，也不减少。这是所有形式的能量（动能、热能、电能入 化学能）互相转化的一般规律，也就是能量守恒定律。机体的能量代谢也遵循这一规律，即在整个能量转化过程中，机体所利用的蕴藏于食物 中的化学能与最终转化成的热能和所作的外功，按能量来折算是完全相等的。因此，测定在一定时间内机体所消耗的食物，或者测定机体所产 生的热量与所做的外功，都可测算出整个机体的能量代谢率（单位时间内所消耗的能量）。 测定整个机体单位时间内发散的总热量，通常有两类方法：直接测热法和间接测热法。 （一）直接测热法 直接测热法（direct calormetry）是测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的总热量。此总热量就是能量代谢率。如果在测定时间内做 一定的外功，应将外功（机械功）折算为热量一并计入。图7-1是本世纪初Arwater-Benedict所设计的呼吸热量计的结构模式图。它是由隔热密 封的房间，其中设一个铜制的受试者居室。用调节温度的装置控制隔热壁与居室之间空气的温度，使之与居室内的温度相等，以防居室内的热 量因传导而丧失。这样，受试者机体所散发的大部分热量便被居室内管道中流动的水所吸收。根据流过管道的水量和温度差，将水的比热考虑 在内，就可测出水所吸收的热量。当然，受试者发散的热量有一部分包含在不感蒸发（参看第二节）量中，这在计算时也要加进去。受试者呼 吸的空气由进出居室的气泵管道系统来供给。此系统中装有硫酸和钠石灰，用业吸收水蒸气和CO2。管道系统中空气中的O2则由氧气筒定时补 给。 直接测热法的设备复杂，操作繁锁，使用不便，因而极少应用。一般都采用间接测热法。 图7-1 直接测热装置示意图 （二）间接测热法 在一般化学反应中，反应物的量与产物量之间呈一定的比例关系，这就是定比定律。例如，氧化1mol葡萄糖，需要6mol氧，同时产生 6molCO2和6molH2O,并释放一定量的能。下列反应式表明了这种关系： C6H12O6+602→6CO2+6H20+△H 同一种化学反应，不论经过什么样的中间步骤，也不论反应条件差异多大，这种定比关系仍然不变。例如，在人本内氧化1mol葡萄糖，同 在体外氧化燃烧1mol葡萄糖一样，都要消耗6molCO2和6molH20，而且产生的热量也相等。一般化学反应的这种基本规律也见于人体内营养物 质氧化供能的反应（蛋白质的情况下有些出入，参看下文），所以它成了能量代谢间接测热法的重要依据