第一节  能量代谢

 新陈代谢是生命的基本特征之一。新陈代谢包括合成代谢和分解代谢两个方面，前者是指生物体不断地从外界摄取营养物质来构筑和更新自身，并储存能量；而后者则为机体利用储存的能量或分解体内自身物质而转变成能量，用以维持体温和进行各种功能性活动，如躯体运动、心脏射血、细胞的生物电活动和生物分子的合成等。可见物质代谢与能量代谢是相伴随发生的。生理学中通常将生物体内物质代谢过程中伴随发生的能量的释放、转移、储存和利用称为能量代谢 (energy metabolism)。

一、能量的来源和利用

（一）能量代谢的来源

1．三磷酸腺苷的生成与作用  机体能利用的能量来源于食物中糖、脂肪和蛋白质分子结构中蕴藏的化学能。当这些营养物质被氧化分解时，碳氢键断裂，释放出能量。但机体的组织细胞在进行各种生理活动时并不能直接利用这种能量形式，组织细胞所需要的能量实际上是由三磷酸腺苷 (adenosine triphosphate，ATP)直接提供的。ATP是糖、脂肪和蛋白质在生物氧化过程中合成的一种高能化合物，当ATP水解为二磷酸腺苷 (adenosine diphosphate，ADP)及磷酸时，同时释放出能量 (在生理条件下可释放51.6kJ/mo1)供机体利用。ATP既是体内直接的供能物质，又是体内能量储存的重要形式。人体在生命活动过程中所消耗的ATP，由营养物质在体内被氧化分解所释放的能量不断地使ADP重新氧化磷酸化而得到补充。

除ATP外，体内还有其他高能化合物，如磷酸肌酸 (creatine phosphate，CP)等。CP主要存在于肌肉和脑组织中。当物质氧化释放的能量过剩时，ATP将高能磷酸键转给肌酸，在肌酸激酶催化下合成磷酸肌酸。反过来，当组织消耗的ATP量超过营养物质氧化生成ATP的速度时，磷酸肌酸的高能磷酸键又可快速转给ADP，生成ATP，以补充ATP的消耗。因此，磷酸肌酸是体内ATP的储存库。从机体能量代谢的整个过程来看，ATP的合成与分解是体内能量转化和利用的关键环节。

(1)糖：糖 (carbohydrate)的主要生理功能是供给机体生命活动所需要的能量。人体所需能量的50％~70％是由糖类物质的氧化分解提供的。食物中的糖经过消化被分解为单糖，在被吸收的单糖中，葡萄糖占总量的80％，通常所说的血糖是指血中的葡萄糖。体内的糖代谢途径可因供氧情况的不同而有所不同。在氧供应充足的情况下，葡萄糖进行有氧氧化，生成CO2和水，1mol葡萄糖完全氧化所释放的能量可合成38mol ATP；在缺氧的情况下，葡萄糖进行无氧酵解，生成乳酸，此时1mol葡萄糖只能合成2mol ATP。在一般情况下，大多数组织细胞有足够的氧供应，因此，以糖的有氧氧化供能为主。糖酵解虽然只能释放少量能量，但在人体处于缺氧状态时极为重要，因为这是人体的能源物质唯一不需O2的供能途径。此外，某些细胞。如成熟红细胞，由于缺乏有氧氧化的酶系，也主要依靠糖酵解来供能。而正常成年人脑组织则主要依赖葡萄糖的有氧氧化供能。脑组织的耗氧量高，对缺氧非常敏感。成年人的脑每日消耗100~150g葡萄糖，由于脑组织的糖原储存量较少，对血糖的依赖性也较高，因此，当发生低血糖时，可引起脑功能活动的障碍，出现头晕等症，重者可发生抽搐甚至昏迷。

(2)脂肪：脂肪 (fat)在体内的主要功能是储存和供给能量。体内储存的脂肪量较多，可占体重的20％左右。每克脂肪在体内氧化所释放的能量约为糖的2倍。通常成年人储备的肝糖原在饥饿24小时后即被耗尽，而储存的脂肪所提供的能量可供机体使用多达10多天至2个月之久。当机体需要时，储存的脂肪首先在脂肪酶的催化下分解为甘油和脂肪酸。甘油主要在肝脏被利用，经过磷酸化和脱氢而进入糖的氧化分解途径供能，或转变为糖。脂肪酸的氧化分解可在心、肝、骨骼肌等许多组织细胞内进行。脂肪酸与辅酶A结合后，经过β-氧化，逐步分解为乙酰辅酶A而进入糖的氧化途径，同时释放能量。

(3)蛋白质：蛋白质 (protein)的基本组成单位是氨基酸。不论是由肠道吸收的氨基酸，还是由机体自身蛋白质分解所产生的氨基酸，都主要用于重新合成蛋白质，成为细胞的构成成分，以实现组织的自我更新，或用于合成酶、激素等生物活性物质。为机体提供能量则是氨基酸的次要功能。只有在某些特殊情况下，如长期不能进食或体力极度消耗时，机体才会依靠由组织蛋白质分解所产生的氨基酸供能，以维持基本的生理功能。

总之，机体能量的供给主要靠三大营养物质，但过多或过少对机体均可造成影响。若营养素不足，机体将出现营养不良、能量缺乏，最终引起机体功能活动受限。若营养素补充过多，对机体也有危害。过多的蛋白质可加重肝、肾的负担；过多的糖则可转化为脂肪而在肝内沉积；过多的脂肪可引起腹泻、胆汁淤积、肝损害、凝血障碍等，进而影响机体抵抗力。因此，合理的饮食是保证机体能量代谢恒定的重要环节。

（二）能量的利用

 各种能源物质在体内氧化过程中释放的能量，50％以上转化为热能，其余部分是以化学能的形式储存于ATP等高能化合物的高能磷酸键中，供机体完成各种生理功能，如肌肉的收缩和舒张，细胞组分及生物活性物质的合成，产生生物电活动的某些离子转运，神经传导，小肠和肾小管细胞对某些物质的主动转运，腺体的分泌和递质的释放等。除骨骼肌收缩对外界物体做一定量的机械功 (简称外功)外，其他用于进行各种功能活动所做的功最终都转化为热能。热能是最低形式的能量，主要用于维持体温，而不能转化为其他形式的能，因此不能用来做功。用于维持体温的这部分体热最终由体表散发到外界环境中去；此外，还有小部分体热则通过呼出气、排泄物等被带出体外。

人体的能量平衡是指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。若在一段时间内体重不变，便可认为此时人体的能量达到“收支”平衡，即这段时间内人体摄入的能量与消耗的能量基本相等。人体每日消耗的能量主要包括基础代谢的能量消耗、食物的特殊动力效应 (见后述)、身体运动的能量消耗和其他的生理活动 (包括生长发育)所需能量。若摄人食物的能量少于消耗的能量，机体即动用储存的能源物质；因而体重减轻，称为能量的负平衡；反之，若机体摄入的能量多于消耗的能量，多余的能量则转变为脂肪等机体组织，导致肥胖，因而体重增加，称为能量的正平衡。

肥胖与许多疾病 (如糖尿病、高血压)的发生或代谢异常 (如血脂紊乱)有关。临床上常用体重指数 (bodymass index)、腰围和腰臀围比作为判断肥胖的简易诊断指标。体重指数是以身高 (m)的平方除体重 (kg)所得之商，主要反映全身性超重和肥胖。在我国，体重指数24为超重界限，28为肥胖界限。腰围和腰臀围比也能反映体内脂肪总量和脂肪分布情况。因此，在日常生活中，人们须根据自身的实际生理状况、活动强度等给予适当的能量供应，以保证机体的能量平衡。

二、能量代谢的测定

 (一)能量代谢的测定原理

机体的能量代谢遵循能量守恒定律，即在整个能量转化过程中，机体摄入的蕴藏于食物中的化学能与最终转化的热能和所做的外功，按能量来折算是完全相等的。因此，要想测定整个机体的能量代谢率 (energy metabolism rate)，即单位时间内所消耗的能量，可通过测定机体在一定时间内所消耗的食物，按照食物的热价 (见后文)计算出这些食物所包含的能量，也可测定机体一定时间内产生的热量与所做的外功。但实际上机体在一定时间内所消耗的食物量是很难测出的，因此，通常是测定机体一定时间内所消耗的能量，再计算出机体的能量代谢率。如果排除机体所做的外功，则在一定时间内机体产生的热量即为机体消耗的全部能量。这样，只需要测量单位时间内机体的产热量即可得到机体的能量代谢率。

(二)与能量代谢测定有关的几个概念

利用测定单位时间内机体的产热量来测定能量代谢率，需了解与能量代谢测定有关的几个基本概念，主要包括食物的热价、氧热价和呼吸商。

1．食物的热价 1g某种食物氧化时所释放的能量，称为这种食物的热价 (thermal equivalent of food)。食物的热价通常用焦耳 (J)作为计量单位 (1cal=4.187J)。食物的热价分为生物热价和物理热价，分别指食物在体内氧化和体外燃烧时释放的能量。糖、脂肪和蛋白质三种主要营养物质的热价列于表7-1中。从表中可见，糖和脂肪的生物热价和物理热价相同；蛋白质则不同，这是由于蛋白质在体内不能完全被氧化，有一部分包含在尿素、尿酸和肌酐等分子中的能量从尿中排泄，还有很少量含氮产物在粪便中排出。因此，其牛物热价小于物理热价。

2．食物的氧热价  某种食物氧化时消耗1L O2所产生的热量，称为这种食物的氧热价 (thermal equivalent of oxygen)。氧热价表示某种物质氧化时的耗氧量和产热量之间的关系。由于各种营养物质中所含的碳、氢和氧等元素的比例不同，因此，同样消耗1升O2，各种物质氧化时所释放的热量也不相同 (表7-1)。

3．呼吸商  营养物质在细胞内氧化供能的过程中，需要消耗O2，并产生CO2。一定时间内机体呼出的CO2量与吸入的O2量的比值，称为呼吸商 (respiratory quotient，RQ)。由于各种营养物质中O2的含量不同，其呼吸商也有差异 (见表7-1)。测算呼吸商时，严格地说，应以CO2和O2的摩尔数来计算呼吸商；但由于在同一温度和气压条件下，摩尔数相同的不同气体，其容积也相等，所以常可用CO2与O2的容积数 (ml或L)来计算呼吸商，即葡萄糖氧化时，产生的CO2量与消耗的O2量是相等的，所以糖氧化时的呼吸商等于1.00，蛋白质和脂肪氧化时的呼吸商分别为0.80和0.71。如果某人的呼吸商接近于1.00，说明此人在这段时间内所利用的能量主要来自糖的氧化。在糖尿病患者，因葡萄糖的利用发生障碍，机体主要依靠脂肪代谢供能，因此呼吸商偏低，接近于0.71；在长期饥饿的情况下，人体的能量主要来自自身蛋白质的分解，故呼吸商接近于0.80。正常人进食混合食物时，呼吸商一般在0.85左右。   

表7-1 三种营养物质的热价、氧热价和呼吸商

能量物质	物理热价   生物热价   氧热价   耗O2量    CO2产生量 （kJ/g）   （kJ/g）  （kJ/L） （L/g）   （L/g）	呼吸商
糖         17.15      17.15       20.66      0.83      0.83     1.00        脂肪       39.75      39.75       19.58      2.03      1.43     0.71 蛋白质     23.43      17.99       18.93      0.95      0.76     0.80

    一般认为，整体条件下的呼吸商可反映机体中三种营养物质氧化分解的比例，但事实上这种看法与实际情况并不完全吻合。例如，让受试者在一定时期内只摄取某种单一的营养物质，结果所测得的呼吸商与理论计算值并不完全一致。这是因为机体的组织细胞不仅能同时氧化分解各种营养物质，而且也可使一种营养物质转变成另一种营养物质。由于脂肪的分子组成中O2的含量较少，当一部分糖转化为脂肪时，原来糖分子中的O2就有剩余，这些剩余的O2可参加机体代谢过程中的氧化反应，相应减少了从外界摄入的O2量，从而使呼吸商变大，甚至超过l。另外，在肌肉剧烈活动时，由于出现氧债，糖酵解就加强。因而可产生大量乳酸，乳酸与体内缓冲系统作用，结果使肺排出的CO2量明显增加；在肺过度通气或酸中毒等情况下，CO2的排出量也增多，这些情况均可使呼吸商变大。相反，在肺通气不足或碱中毒等情况下，呼吸商则变小。

在一般情况下，体内能量主要来自糖和脂肪的氧化，蛋白质的代谢量可忽略不计。由糖和脂肪氧化时产生的CO2量和消耗的O2量的比值称为非蛋白呼吸商 (non-protein respiratory quotient，NPRQ)。不同的非蛋白呼吸商所对应的糖和脂肪各自氧化的百分比以及相应的氧热价列于表7-2中。利用这些数据，可使能量代谢的测算更为方便。

 (三)能量代谢的测定方法

测定整个机体能量代谢率通常有三种方法：直接测热法、间接测热法和双标记水法。前两种测定方法是在受试者安静状态下进行直接测定散热量或间接测定产热量，最后一种方法则能够测定机体在自由活动状态下的能量代谢量。

1．直接测热法  让受试者居于一个特殊的隔热小房间内，收集受试者安静状态下在一定时间内发散的总热量，这种方法称为直接测热法 (direct calorimetry)。直接测热法所使用的装置结构较为复杂，操作也很繁琐，故其应用受到很大限制，一般主要用于科学研究。

2．间接测热法  根据化学反应中反应物与产物的量之间呈一定比例的关系，即定比定律，就可知道体内的糖、脂肪和蛋白质氧化分解时的耗氧量和CO2产生量以及释放的热量都有一定的比例。间接测热法 (indirect calorimetry)就是利用这种定比关系来测定受试者在一定时间内产热量的一种方法。例如，氧化1mol葡萄糖时，需要消耗6molO2，并将产生6mol CO2和6mol H2O，同时释放一定的热量。其反应式如下C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△H

(1)间接测热法的步骤：

1)计算氧化蛋白质食物的产热量：需先测定机体在一定时间内的尿氮排出量。蛋白质的含氮量一般为16％左右，即在体内氧化1g蛋白质可产生0.16g左右的尿氮 (粪便中的氮排出量忽略不计)。以0.16除测出的尿氮量，即为体内氧化蛋白质的量。根据蛋白质的生物热价 (见表7-1)，即可计算出氧化蛋白质食物的产热量。

2)计算氧化非蛋白食物的产热量：需先测定机体在一定时间内总的耗氧量和总的CO2产生量。根据1g蛋白质氧化时的耗氧量和CO2产生量 (见表7-1)，可算出受试者在这段时间内蛋白质食物氧化时的耗氧量和CO2产生量，分别从总耗氧量和总CO2产生量中减去蛋白质食物氧化时的耗氧量和CO2产生量，即为非蛋白部分 (糖和脂肪)食物氧化时的耗氧量和CO2产生量，由此即可求得非蛋白呼吸商 (NPRQ)。然后查表7-2可得此NPRQ相对应的非蛋白氧热价，从而计算出氧化非蛋白食物的产热量。

3)计算出总产热量：将氧化蛋白质食物与非蛋白质食物两部分的产热量相加，即可算出总产热量。

现以一个具体例子来说明间接测热法的测算方法。假定某受试者24小时的耗氧量是400L，CO2产生量为340L (已换算成标准状态的气体容积)，尿氮排出量为12g。根据这些数据，氧化蛋白质食物的

氧化量=12g÷0.16=75g

产热量=18kJ/g×75g=1 350kJ

耗氧量=0.95L/g×75g=71.25L

CO2产生量=0.76L/g×75g=57L

氧化非蛋白食物的耗氧量=400L-71.25L=328.75L

CO2产量=340L-57L=283L

NPRQ=283L÷328.75L=0.86

查表7-2，当NPRQ为0.86时，氧热价为20.41kJ/L，因此，氧化非蛋白食物的产热量=20.41kJ/L×328.75L=6 709.79kJ

所以，该受试者24小时内的总产热量=1 350kJ+6 709.79kJ=8 059.79kJ

由于上述经典的测算方法较为繁琐，故在临床上和劳动卫生工作实践中，能量代谢率的测定常用以下两种简化方法计算：①忽略不计蛋白质食物的氧化量，测得一定时间内的耗氧量和CO2产生量，将求出的呼吸商视为非蛋白呼吸商，经查表取得相对应的氧热价，便可计算出这段时间内的产热量。②仅测定一定时间内的耗氧量，根据国人的统计资料，基础状态下的非蛋白呼吸商约为0.82，与此相对应的氧热价则为20.20kJ/L，以测定的耗氧量与此氧热价相乘，即可求得这段时间内的产热量。实际上，用简化法所得数值与上述经典测算方法所得数值非常接近。

(2)测定耗氧量和CO2产生量的方法

1)闭合式测定法：临床上常采用肺量计来测定耗氧量。该装置的结构与原理如图7-1所示，在肺量计内充有一定量的O2，让受试者通过呼吸口瓣吸入装置中的O2，呼出气中的CO2和水则被气体回路中的吸收剂所吸收。描计装置与气体容器的上盖相连，可自动记录呼吸曲线。吸气时上盖下降，呼气时则上盖升高。由于每次呼吸将摄取一定量的O2，呼出气中的CO2又被吸收，因此，描笔不能回到原来的高度。随着呼吸的持续进行，气体容器中的O2逐渐减少，描笔记录出曲线逐渐下降。在一定时间内 (通常测试6min)，以描笔下降的高度与容器的换算系数相乘，即为该时间内的耗氧量。根据实验前后CO2吸收剂的重量改变，即能算出单位时间的CO2产生量。

2)开放式测定法：即气体分析法，是在受试者呼吸空气的条件下测定耗氧量和CO2产生量的方法。该方法是收集受试者一定时间内的呼出气，通过气量计等测试仪测出呼出气量并分析呼出气中O2和CO2的容积百分比。由于吸入气为空气，而空气中的O2和CO2的容积百分比是已知的，因此可根据吸入气和呼出气中O2和CO2的容积百分比的差值，计算出这段时间内的耗氧量和CO2产生量。                

3．双标记水法  上述检测方法是在受试者保持安静状态，且不做外功的条件下进行的。双标记水法 (doubly labelled water，DLW)则可在受试者自由活动的状态下进行。给予受试者一定量的氘 (2H)和18氧 (18O)标记水2H2O、H218O，在一定期间内 (通常为10天左右)间断采集尿液，测定2H代谢率和18O代谢率。由于2H参与体内的水代谢；18O除参与水的代谢外还参与CO2代谢，因此，机体CO2产生量可以通过18O代谢率和2H代谢率之差而求得。呼吸商则根据受试者实际摄入的食物组成推算，这样就可以得出总的耗氧量，求出每日总能量消耗量。由于此方法不需要限制受试者的活动，可应用于儿童生长发育、运动生理、营养学等方面的研究。检测使用的双标记水是无放射性的，对健康无不良影响，且采用非侵人性的口服方法，检测结果较为精确。但由于测试费用较高，所需时间较长，测定时需要同位素比值质谱仪等特定的测试仪器及检测技术等，遂使此法的使用受到一定限制。                           

三、影响能量代谢的因素 

（一）肌肉活动

    肌肉活动对于能量代谢的影响最为显著，机体任何轻微的运动即可提高代谢率。人在体育运动或劳动时，由于肌肉活动所消耗的能量需要通过营养物质的氧化来补充，因而可引起机体的耗氧量显著增加。机体耗氧量的增加与肌肉活动的强度呈正比关系，机体持续体育运动或劳动时的耗氧量可达安静时的10~20倍。肌肉活动的强度通常用单位时间内机体的产热量来表示，因此，可以把能量代谢率作为评估肌肉活动强度的指标。机体在不同状态时的能量代谢率见表7-1。 

                    表7-3 机体在不同状态时的能量代谢率

肌肉活动形式	产热量    平均[kJ/(m2 ·min)]
静卧休息  开会  擦玻璃窗  洗衣物  扫地  打排球  踢足球	2.73                  3.40                  8.30                  9.89                  11.36                  17.04                  24.98

      

（二）精神活动

    与肌肉组织相比，脑组织的血流量大，代谢水平也高，在安静状态下，每100g脑组织的耗氧量为3~3.5ml/min (氧化的葡萄糖量约4.5mg/min)，此值约为肌肉组织安静时耗氧量的20倍，但在不同精神活动状态下脑组织的能量代谢率却变化不大。研究发现，在睡眠时和在精神活动活跃的状态下，脑中葡萄糖的代谢率却几乎没有差异。人在平静地思考问题时，产热量增加一般不超过4％。但当人处于精神紧张状态时，如烦恼、恐惧或情绪激动时，能量代谢率可显著增高。这是由于随之出现的无意识的肌紧张，以及交感神经兴奋，甲状腺激素、肾上腺素等刺激代谢的激素释放增多所致。

（三）食物的特殊动力效应

   人在进食后的一段时间内，即使在安静状态下，也会出现能量代谢率增加的现象，一般从进食后1小时左右开始，延续7~8小时。进食能刺激机体额外消耗能量的作用，称为食物的特殊动力效应 (specific dynamic effect)。实验证明，在三种主要营养物质中，进食蛋白质产生的特殊动力效应最为显著，能提供100kJ能量的蛋白质，在被摄入后所产生的特殊动力可达30kJ，即进食蛋白质的特殊动力效应约为30％；进食糖和脂肪的特殊动力效应分别为6％和4％左右；进食混合性食物约为10％。因此，在计算所需能量摄人量时，应注意到额外消耗的这部分能量而给予相应的补充。有关食物特殊动力效应产生的确切机制目前尚不清楚。实验表明，将氨基酸经静脉注射后仍然可以看到这种现象，但在切除肝脏后此现象即消失。因而认为，食物的特殊动力效应与食物在消化道内的消化和吸收无关，可能主要与肝脏处理氨基酸或合成糖原等过程有关。

（四）环境温度

    当人在安静时，环境温度在20~30℃范围内，在裸体或只穿薄衣的情况下，其能量代谢最为稳定。当环境温度低于20℃时，代谢率便开始增加；在10℃以下时，则显著增加。环境温度较低时，代谢率的增加主要是由于寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张度的增强。在20~30℃时，代谢率较为稳定，主要是因为肌肉比较松弛。当环境温度超过30℃时，代谢率又将逐渐增加，这与体内化学反应速度加快，发汗功能旺盛以及呼吸、循环功能增强等因素有关。             

三、基础代谢 

（一）基础代谢和基础代谢率

基础代谢 (basal metabolism)是指基础状态下的能量代谢。基础代谢率 (basal metabolism rate，BMR)则是指在基础状态下单位时间内的能量代谢。所谓基础状态是指人体处在清醒而又非常安静，不受肌肉活动、精神紧张、食物及环境温度等因素影响时的状态。因此，测定基础代谢需要在清醒、静卧，未作肌肉活动，无精神紧张，食后12~14h、室温保持在20~25℃的条件下进行。此时能量消耗主要用以维持血液循环、呼吸等基本生命活动，在这种状态下，基础代谢是比较稳定的。因此，基础代谢率常作为评价机体能量代谢水平的指标。基础代谢率比一般安静时的代谢率低，是人体在清醒时的最低能量代谢水平。在熟睡时机体的各种生理功能减弱至更低水平，此时的能量代谢率更低，但在做梦时可增高。

事实证明，不同大小的个体，其能量代谢量有较大的差异。基础代谢率的高低与体重并不成比例关系，而与体表面积成正比。因为产热量直接与体表面积有关，体表面积大则散热多，机体产热亦多，反之则产热少。以单位体表面积来衡量，则无论身材高大或瘦小，其每平方米体表面积的产热量都比较接近。为了科学地比较个体间的差异，一般用体表面积来衡量基础代谢率。基础代谢率通常用单位时间(h)单位体表面积(m²)的产热量为单位，以kJ／m²·h来表示。

                               图 人体表面积测算用图                

中国人的体表面积可用下列公式计算：

体表面积（m²）＝0.0061×身高（cm）＋0.0128×体重（kg）－0.1529

另外，体表面积还可以用“测算图”（图7-2）直接读出。试将某人的身高数值与体重数值连一直线，此直线与体表面积线相交之点即为此人的体表面积数值。

（二）基础代谢率的正常值及临床意义

实测结果表明，BMR随性别、年龄等不同而有生理变动。在其它情况相同时，男子的BMR平均比女子高；儿童比成人高，年龄越大，代谢率越低。正常人的BMR是相当稳定的，同一个体在不同时日中重复测定的BMR的结果基本相同。我国正常人的BMR平均值见表7-2。 

表7-4 我国正常人的BMR平均值（kJ/m2·h）

年龄	11～15	16～17	18～19	20～30	31～40	41～50	51以上
男性	195.5	193.4	166.2	157.8	158.6	154.0	149.0
女性	172.5	181.7	154.0	146.5	146.9	142.4	138.6

 一般说来，BMR的实际测定数值和上述正常平均值比较，如相差在±15%之内，均属于正常。当相差超过±20%时，才可能有临床意义。BMR的测定是临床诊断甲状腺疾病的重要辅助方法。甲状腺功能低下时，BMR可比正常值低20%～40%；甲状腺功能亢进时，BMR可比正常值高25%～80%。另外，当人体发热时，BMR将升高。一般说来，体温每升高1 ℃，BMR将升高13%左右。糖尿病、红细胞增多症、白血病以及伴有呼吸困难的心脏病等，也常伴有BMR的升高。当机体处于病理性饥饿时，BMR将降低。其它如肾上腺皮质或脑垂体的功能低下时，BMR也降低。

热力学第一定律

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）。

运动时的能量代谢

机体在运动时能量代谢水平显著升高，这是由于一方面骨骼肌的活动需要消耗ATP，用以完成横桥循环；另一方面，运动时机体各器官系统的功能活动增强，能量消耗增多。因此，运动时需要提高能量代谢水平，才能满足机体的需要。

机体肌肉活动直接利用的能源是ATP。运动时ATP消耗速率与运动强度的大小、运动持续时间的长短有密切关系。激烈运动时，每秒ATP的消耗量最多可以达到3mmol/kg肌肉，而人体骨骼肌细胞内ATP的含量很低，约为4～6mmol/kg，一般情况下其所提供的能量仅供肌肉运动6～8s。实际上机体为了保证肌肉能在较长时间内连续进行一定强度的运动，在消耗ATP的同时，肌肉通过磷酸肌酸、糖酵解及有氧氧化三种途径将ADP转变为ATP，以满足机体运动的需要。在这三种途径中，磷酸肌酸途径重新合成ATP的速度最快，在肌肉开始收缩时由磷酸肌酸途径供能，及时补充肌肉舒缩消耗的ATP，维持ATP水平的稳定，以保持肌肉运动能力，防止过早出现运动疲劳。但是，肌肉中磷酸肌酸含量约为15～17mmol/kg，其所提供的能量仅能满足肌肉10s内的几次收缩所需的能量。糖酵解途径提供ATP的数量虽然少，但是，由于糖酵解途径不需要氧气，反应速度快，也能很快补充肌肉舒缩消耗的ATP，所以，对于收缩速度快的肌纤维及处于缺氧状态的细胞而言，通过糖酵解途径提供ATP是非常重要的。有氧氧化途径合成ATP的效率较高，在持续时间较长、较大强度运动时，主要由葡萄糖有氧氧化过程供应所需的ATP。但是，有氧氧化是一个较慢的过程，它通常不能满足骨骼肌快速收缩所需的最大ATP的需求量。

如上所述，肌肉通过磷酸肌酸、糖酵解及有氧氧化三种代谢途径能够重新合成ATP，机体一切运动过程的能量供应都是由这三种能源系统按不同比例提供的，各自比例的多少主要取决于运动强度的大小及运动持续时间的长短，运动过程中不存在绝对的某个单一能源系统的供能。