【王兴国营养特训班】第5期第9课7组虞文施

 能量代谢不能量平衡1

《甄嬛传》里的安陵容最后是吃苦杏仁中毒而死的，中毒的机理是苦杏仁苷经胃酸作用分解析出氰化氢（HCN）阻断呼吸链（复合体Ⅲ细胞色素C），无法生成ATP，不能供应能量。同样今年杭州保姆纵火案中的悲剧中，也是因为城市火灾装饰材料也会产生氰化氢，阻断呼吸链，不能生成ATP。能量代谢是一切生命活动的基本特征。能源物质主要在线粒体内代谢，氢键断裂，释放能量途径一生成ATP（40%）做功利用，或是转化为其他能量形式。途径二是热能散发维持体温（60%）。ATP是细胞内的“能量货币”，在进化上，非常古老，是一切生物的生命活动起源，没有ATP任何生物都无法存活。

人体的能源物质：1. 糖类是体内最多的供能物质，2. 脂肪也是体内基本供能物质，3. 蛋白质也参与一部分供能，4. 膳食纤维也能提供少量能量， 酒精（乙醇）提供较多能量，糖醇也可提供少量能量，不能为人体提供能量的物质（ATP）：水、 食盐、 矿物质、 维生素、 胆固醇、 植物化学物质，如大豆异黄酮。ATP在三大营养物质分解代谢中产生，又在生命活动中消耗。除供能外，ATP还参与遗传物质DNA呾RNA合成。ATP性质稳定，但在细胞内几乎不能储存，寿命仅数分钟（就被消耗掉）。需要不断进行ATP-ADP的再循环。人每天将要分解掉相当于他体重的ATP，每个ATP分子每天要被重复利用1000-1500次。ATP脱去一个Pi（磷酸）变成ADP（腺苷二磷酸）释放能量，然后ADP再脱去一个Pi（磷酸）变成AMP（腺苷二磷酸）释放能量。

三大营养素在体内经分解代谢，最终生成CO2+H2O等，同时逐步释放能量，供生命活动所需。此为氧化。但只有一部分（30%~40%）的能量得以形成ATP，ATP才是细胞真正可以利用的能量形式。ATP（三磷酸腺苷）含有高能磷酸键。此为磷酸化。 氧化和磷酸化的藕联即为氧化磷酸化，是生命体利用能量的关键。氧化是通过呼吸链实现的。 三大营养物质在分解代谢中，都有“脱氢”过程（各种脱氢酶）再通过“氧化呼吸链”传递给（O），并生成水（H2O）。同时，生成ATP。氧化呼吸链是由位于线粒体内膜上的4种蛋白酶复合体组成的，负责传递电子（2e-）或氢（2H+）。

这四种蛋白质酶分别是：一复合体Ⅰ又称“NADH-泛醌还原酶”或“NADH脱氢酶”，其中包括FMN（黄素单核苷酸）辅基。核黄素（维生素B2）是其组分之一。泛醌又叫辅酶Q（CoQ），是一种小分子、脂溶性醌类化合物。人类CoQ的侧链由10个异戊二烯单位组成，用CoQ10表示。除传递电子外，辅酶Q10也是一种抗氧化剂。二 复合体Ⅱ又称黄素蛋白2（FP2），含有FAD辅基。FAD即核黄素-5'-腺苷二磷酸，维生素B2为其组分。三 复合体Ⅲ又称细胞色素b-c1复合体。细胞色素是一类含有血红素样辅基的蛋白质。血红素中的铁原子可进行Fe2+→Fe3++e反应传递电子。四复合体Ⅳ又称细胞色素C氧化酶，也是由多个辅基构成的蛋白质类结构。含有铁离子和铜离子。铜离子也参与电子传递。依次传递4个电子，并从线粒体基质获得4个H+，最终将1个氧分子O2还原成2分子水H2O。

ATP在能量代谢中起核心作用，是体内能量捕获和释放利用的重要分子，是细胞可以直接利用的能量形式。氧化磷酸化（生成能量）的影响因素： 1.ADP是调节氧化磷酸化速率的主要因素。2. 某些“药物”或“毒素”↓ATP产生。 3.解偶联剂，如二硝基苯酚丌影响氧化，但抑制磷酸化（破坏电化学），阻断ATP合成。新生儿棕色脂肪组织线粒体内存在天然的解偶联蛋白（UCP1），棕色脂肪组织主要用于产热御寒（维持体温），而不是生成ATP。4. 寡霉素（抗生素）既可以阻断呼吸链，又可以抑制ATP合成酶活性。5.甲状腺激素使ATP分解加速，促进氧化磷酸化和产热。使ATP加速分解为ADP和Pi，ADP增多促进氧化磷酸化。甲状腺激素还诱导解偶联蛋白基因表达（即合成解偶联蛋白），引起产热比例增加，ATP合成减少。结果是甲亢患者基础代谢率增高。6. 线粒体DNA突变（呼吸链相关蛋白活性不足），影响氧化磷酸化，进而引起疾病。

能量代谢不能量平衡2

人体内能源的储存形式：1. ATP，极少，2. 磷酸肌酸，很少，仅能供肌肉收缩数秒消耗，3. 血糖，一共3~5g葡萄糖（60kg体重），4. 糖原，250~400g，24~48小时。5. 脂肪，数量变化很大，10天~60天。6. 肌肉（蛋白质），长期饥饿时分解供能（糖异生）。

人体能量消耗的基本途径：一 基础代谢，又称基础能量消耗（BEE）维持体温、循环、呼吸、心跳等基本生命活动所消耗的能量。影响基础代谢（率）高低癿因素：一可干预的因素： 体型与体表面积、 瘦体质（去脂体重）、激素水平（如甲亢）、寒冷或过热、 体力过度消耗、精神紧张、 大量摄食/节食或饥饿。不可干预因素： 年龄，30岁以后↓2%/10年、男性比女性高5%~10%、遗传因素、 种族。某些疾病导致基础代谢率明显改变，比如发烧，体温每↑1℃，基础代谢率↑13%、甲状腺功能亢进时，基础代谢率可比正常值高25％~80％、当甲状腺功能低下时，基础代谢率可比正常值低20％~40％、 垂体性肥胖、肾病综合征、病理性饥饿，基础代谢率降低，糖尿病、白血病、心衰、肿瘤，基础代谢率增加。基础代谢癿计算  用Hanis—Benedict公式计算:男BEE=66.47+13.75×体重（kg）+5.00×身高（cm）-6.76×年龄。女BEE=655.10+9.56×体重（kg）+1.85×身高（cm）-4.68×年龄。二 体力活动，一般情况下，体力活动消耗能量占总消耗的15%~30%（看情况） 影响因素：1. 劳动强度、持续时间，2. 肌肉比例，3. 体重，4. 是否熟练。三食物热效应指进食引起的能量消耗增加，与食物消化吸收、肝脏代谢有关，不能产生ATP。从开始进食后1小时开始，延续7、8个小时。 蛋白质的TEF最大，为其本身产生能量的30%【假设摄入25克蛋白质，相当于100kcal，则TEF消耗30kcal】。脂肪TEF消耗本身产生能量的4%～5%；碳水化合物TEF消耗本身产生能量的5%～6%。混合食物的热效应一般为基础代谢的10%。四生长发育儿童生长发育， 孕妇（胎儿、胎盘、子宫、脂肪储备等）。五其他，比如大脑重量仅占体重2.5%，但在安静状态下有15%的血液进入大脑，脑组细的代谢水平很高。安静状态下，是同等重量肌肉耗氧量的20倍，但在不同精神状态下，脑组细能量代谢率变化不大，在平静思考问题（比如考试）时，脑产热量的增加一般不超过4%。不过，当精神处于高度紧张状态，如烦恼（很烦躁）、恐惧（吓得哆嗦）或精神激动（高度兴奋或悲伤哭泣）时，能量代谢可以显著升高。肌肉紧张、激素分泌。乳母，合成乳汁、某些疾病，如发烧、烧伤、甲亢等、 某些药物、 创伤/手术、 癌细胞。

成年人能量来源的分配（中国居民膳食指南2016）一碳水化合物供能占全天总能量的 50%~65%；二 脂肪供能占全天总能量的 20%~30%；三 蛋白质供能占全天总能量的 10%~15%；人体一日能量需要量（消耗量）的确定：成年人能量消耗量（需要量）=基础代谢（BEE）×体力活动水平（PAL）。

能量摄入的调节：1.神经生理调节短期摄食行为：摄食中枢不饥饿感、食欲增加有关，启动摄食。饱食中枢与饱腹感、食欲降低有关，停止摄食。2.营养素及其产物调节即时摄食。血糖低于某一阈值，饥饿感增强，食欲增加，激发摄食行为。高血糖水平又产生饱腹信号，使摄食停止。 脂肪摄入增加，过多的脂肪作为饱腹信号作用于中枢神经，产生饱腹感，停止摄食。3.中枢神经系统中肽类信号因子调节摄食：一抑制食欲和能量代谢的信号因子：1 瘦素（LP），是脂肪组细分泌的一种蛋白类激素。2 饱食因子、3 胆囊收缩素（CCK）、4 蛙皮素（胃泌素释放肽）。促进食欲和能量代谢的信号因子：1 神经肽Y、2增食因子A和B、3 脑肠肽、4 胰肠肽。4.激素调节长期摄食行为：1 甲状腺激素、2 胰岛素、4 皮质醇、5儿茶酚胺类、 性激素、 肾上腺皮质激素、 生长激素。5.影响能量消耗的蛋白因子：解偶联蛋白（UCP）、β3肾上腺素受体，脂肪分解、6.非生理因素影响人类摄食行为： 进食环境、食物感官性状、 饮食习惯、 对食物的信念和态度、 经济文化因素。

能量平衡是指机体摄入能量和消耗能量之间的数量关系。人体能量代谢总是与物质代谢结合在一起的，两者即“新陈代谢”。能量平衡的基本概念：零平衡（体重不变）：能量消耗 = 能量摄入、 正平衡（肥胖）：能量消耗 ＜能量摄入、负平衡（体重减轻）：能量消耗 ＞能量摄入。脂肪是储存的能量。储存的能量=能量摄入－能量消耗，产热值：柴油 7.9 千卡/克；脂肪 9.3 千卡/克；汽油 11.0 千卡/克。目前还没发现脂肪细胞储存脂肪的极限在哪里！肥胖程度不在于脂肪细胞数量的多少，而在于每一个脂肪细胞内脂肪液滴大小。诊断成人肥胖癿四大指标：1. BMI体质指数：BMI=体重（kg）÷身高（m）的平方，中国版大于24超重，大于28肥胖，亚洲版大于23超重，大于25超重。2. 标准体重指数=（实际体重－理想体重） ÷理想体重×100%（其中，理想体重kg=身高（cm）－105）超过10%是超重，超过20%即肥胖。3. 腰围：肋骨下缘不髂前上脊连线中点，绕腰腹部一周周长。女性腰围大于80，男性大于85即肥胖。腹型肥胖或中心性肥胖（“苹果”）和外周性肥胖（“梨”）4. 体脂率（体重中脂肪所占的比例）。用“生物电阻抗法”（BIA）检测体内脂肪含量，男性大于20超重，大于25肥胖，女性大于25超重，大于30肥胖。能量负平衡，与肥胖大多为单纯性的不同，消瘦常常继发于疾病，但往往没引起重视。另一方面，能量缺乏也很少单独发生，经常伴随蛋白质及其他营养素缺乏。纠正或缓解能量负平衡的方法：增加糖类、脂肪、蛋白质，治疗身体疾病退热、治疗甲亢、其他原发病，增加能量摄入，减少能量消耗。

三大营养素生化和能量总结

碳水化合物通过食物摄入到人体内，最后转化为葡萄糖的形式被人体吸收，葡萄糖（6碳），通过糖酵解变成丙酮酸（3碳），有两个途径，途径一无氧氧化变成乳酸（3碳），途径二有氧氧化乙酰辅酶A（2碳）进入柠檬酸循环，变成二氧化碳，二氧化碳从肺里出来回到自热界中，被植物吸收通过光合作用转化成葡萄糖，又被人体吸收。这样的一套体系和循环过程最完整。脂肪如软脂酸（16碳）经过β-氧化（7次循环）变成乙酰辅酶A（2碳）同样也是进入柠檬酸循环，最后变成二氧化碳，如果柠檬酸循环不顺畅，变成酮体，从肝脏里出来。蛋白质的基本单位氨基酸，也会参与糖酵解和柠檬酸循环。三大营养素会在柠檬酸循环中不断释放二氧化碳，另外三大营养素脱氢，通过四种蛋白酶呼吸链的传递，最终变成水。通过氧化磷酸化的过程中不断释放能量，供应生物体的一切生命活动。