能量代谢：与体表面积成正比

体内糖、脂肪、蛋白质等营养物质的分解与合成都伴有能量的转移，通常把生物体内物质代谢过程中所伴随的能量的储存、释放、转移和利用，称能量代谢。

（一）能量的来源与去路

机体所需的能量主要来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。一般来说，机体所需要的能量约70%以上由食物中的糖所提供。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量。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化学物是三磷酸腺苷（ATP）。机体利用ATP分解产生的能量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；进行各种离子和其他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（图15-6-1）。

图15-6-1　机体能量的来源和转化

（二）能量代谢的测定

体内营养物质氧化分解时释放的能量中，约50%以上以热能的形式直接散发出来维持体温，其余则以化学能的形式转移和贮存到ATP中。当机体组织细胞进行各种功能活动需要消耗能量时，除了供骨骼肌收缩对外做功外，其余最终也都转变为热能形式而散发。因此，在控制骨骼肌活动条件下，测定一定时间内机体所发散的总热量，即可估计机体在一定时间内所消耗的能量，即能量代谢率。能量的计量单位是焦耳（J）或千焦耳（kJ）。测定机体的产热量有直接测热法和间接测热法两种。

1.直接测热法　将被试者置于一特殊的检测环境中，直接收集被试者在一定时间内发散的总热量，然后换算成单位时间的代谢量，即能量代谢率。直接测热的实验设备复杂、操作繁琐，主要用于研究工作。临床上也很少采用直接测热法测定能量代谢率，一般都采用间接测热法。

2.间接测热法　在一般化学反应中，反应物的量与产物之间呈一定比例关系，即所谓的定比定律。例如，1 mol的葡萄糖氧化时，消耗6 mol氧，产生6 mol的CO2和6 mol的水，同时释放一定量（约2 826 kJ）的热。所以，每一种营养物质在体内的生物氧化过程中，其耗氧量和产热量之间均具有一定的比例关系。因此，利用耗氧量和产热量两者之间存在的定比关系，测定单位时间的耗氧量就可以来推算该时间内的产热量。

机体在单位时间内的产热量，与体表面积成正比，故医学上以单位时间内每平方米体表面积的产热量作为衡量能量代谢的标准，其表示方法是kJ/（m2·h）。我国人体表面积的计算公式是：体表面积（m2）=0.006 1×身高（cm）+0.0128×体重（kg）-0.1529。

（三）影响能量代谢的因素(www.xing528.com)

1.肌肉活动　肌肉活动对能量代谢的影响最为显著。机体任何轻微的活动都可提高代谢率。运动强度愈大，耗氧量就愈多，能量消耗也愈多。机体耗氧量的增加与肌肉活动的强度呈正比关系。耗氧量最多可达安静时的10～20倍。所以，能量代谢率可作为评价劳动强度的指标。需要指出的是，即使没有发生明显的躯体活动，维持一定程度的肌紧张和保持一定的姿势也要消耗一定的能量。表15-6-1所示为不同活动状态时的能量代谢率。

表15-6-1　不同活动状态时的能量代谢率

2.精神活动　人体处于激动、恐惧和焦虑等紧张情况下，能量代谢往往显著升高。一方面是骨骼肌紧张性增加，使产热增加；另一方面是交感神经兴奋引起肾上腺髓质和甲状腺分泌激素增多，这些激素可以广泛地促进细胞代谢，增加机体产热。

3.食物的特殊动力效应　在进食后1～2 h，即使人体处于安静状态，也会出现一种“额外”的产热效应，使代谢率增加。这种由食物引起机体额外产生热量的现象称食物的特殊动力效应。这种食物的特殊动力效应以食物中蛋白质作用最明显，可“额外”多消耗体内能量，占摄入蛋白质所含热量的30%左右，并且持续3～12h；而食物中含糖或脂肪较多时，额外产热量达4%～6%，一般持续2～3h；一般混合食物的产热量约为10%。目前认为，进食后的“额外”热量可能来源于肝脏处理蛋白质分解产物时“额外”消耗的能量，特别是与氨基酸的氧化脱氨基作用有关。由于这种特殊产生的热能不能做功，而仅维持体温。在调配饮食时，应考虑这部分能量的消耗，给予相应的补充。

4.环境温度　安静时的能量代谢，在20～30℃的环境中水平较低，也最为稳定。环境温度过低时，由于寒冷刺激反射性引起肌紧张增强和肌肉出现战栗反应，机体能量代谢就会增加；环境温度过高时，体内生化反应速度加快以及出汗、呼吸和心脏活动加强等原因也使能量代谢增加。

（四）基础代谢

1.基础代谢和基础代谢率的概念　基础代谢是指人体基础状态下的能量代谢。基础代谢率（BMR）是指单位时间内的基础代谢，即在基础状态下，单位时间内的能量代谢。实验证明能量代谢率高低与体重不成比例关系，而与体表面积成正比。因此BMR通常以kJ/（m2·h）表示。所谓基础状态是指人体处在清醒、安静，排除肌肉活动、环境温度、食物及精神紧张等影响因素的状态。临床上测定BMR的条件有：①清晨空腹（即食后12～14 h）；②平卧使全身肌肉放松；③受试者摒除紧张、焦虑和恐惧心理；④室温保持在20～25℃等条件下进行。在基础状态下，体内能量消耗仅用于维持心跳和呼吸等一些基本的生命活动，这时的能量代谢较稳定。

2.基础代谢率的正常值及其临床意义　我国正常人基础代谢率的正常平均值如表15-6-2所示，基础代谢率与年龄、性别均有关系。一般来说，临床实际测定的BMR数值同表15-6-2所列正常平均值比较，相差±10%～±15%以内都属正常。相差超过±20%时，才有可能是病理情况。在各种疾病中，甲状腺功能的改变总是伴有BMR的异常。甲状腺功能亢进时，BMR可比正常值高出25%～80%；相反，甲状腺功能减退时，BMR将比正常值低20%～40%。测定BMR曾是诊断甲状腺疾病重要的辅助方法，但目前由于可直接测定反映甲状腺功能的血清中激素水平，故在甲状腺疾病的诊断上已很少用此法。其他疾病如糖尿病、肾上腺皮质功能亢进症常伴有BMR的增高，肾上腺皮质功能和脑垂体功能低下时，则伴有BMR的降低。发热时BMR也会升高，体温每升高1℃，BMR一般将升高13%左右。

表15-6-2　我国正常人BMR的平均值［kJ/（m2·h）］