能量代谢是指生物体内伴随物质代谢过程而发生的能量释放、转移、贮存和利用的过程。因比物质代谢和能量代谢实际上是同一活动过程的两个方面，密不可分。

( 一 ) 与能代有关的几个概念

1 .食物的热价： 1g 食物氧化 ( 或在体外燃烧 ) 时所释放出来的能量称为食物的热价。它分为物理热价和生物热价。分别指食物在体外燃烧和体内生物氧化时所释放的热量。糖 ( 或脂肪 ) 的物理热价和生物热价是相等的，而蛋白质的生物热价则小于它的物理热价。因为蛋白质在体内不能被彻底氧化分解，它有一部分主要以尿素的形式从尿中排泄。 2 .食物的氧热价：食物氧化要消耗氧，氧的消耗量和物质氧化的产热量之间有一定的关系。通常把某种食物氧化时消耗 1L 氧所产生的能量称为该种食物的氧热价。氧热价在能量代谢的测算方面有着重要的意义，可根据机体在一定时间内的氧耗量计算出能量代谢率。 3 .呼吸商：机体依靠呼吸功能从外界摄取氧，以供种营养物质氧化分解的需要，同时也将代谢终产物 CO2 呼出体外，一定时间内机体呼出 O2 产量与耗氧量的比值称为呼吸商 (respiratory quotient ， RQ) 。各种营养物质在细胞内氧化供能属于细胞呼吸过程，因而将各种营养物质氧化时的 CO2 产量与耗氧量的比值称为某物质的呼吸商。严格说来，应该以 CO2 和 O2 的克分子 (mol) 比值来表示呼吸商。但是，因为在同一温度和气压条件下，容积相等的不同气体，其分子数都是相等的，所以通常都用容积数 (ml 或 L) 来计算 CO2 与 O2 的比值，即：

RQ= 产生的 CO2(mol)/ 消耗的 O2(mol)= 产生的 CO2(ml)/ 消耗的 O2(ml)

( 二 ) 影响能量代谢的因素

(1) 一般生理性因素：①年龄随着年龄的增长，能量代谢率逐渐下降。幼儿的能量代谢率几乎是老年人的 2 倍，因为儿童处于生长发育阶段，脑垂体分泌的生长素可使能量代谢率升高 15 %～ 20 %。老人能量代谢率衰退，能量代谢逐渐下降。②性别同龄男性的能量代谢率高于女性，因为男性激素可使能量代谢率提高 10 %～ 15 %。③睡眠睡眠时能量代谢率较清醒安静时低 10 %～ 15 %，这与睡眠时骨骼肌紧张性和交感神经系统活动下降有关。

(2) 生理活动因素：①肌肉活动：肌肉活动是影响能量代谢最明显的因素。机体任何轻微的活动都会提高能量代谢率。在劳动或运动时能量代谢代谢和耗氧量显著增加，最多可达安静时的 10 ～ 20 倍，故可用能量代谢值作为评价劳动强度的指标。②环境温度：人安静时的能量代谢在 20 ～ 30 ℃ 的环境中最稳定。当环境温度低于 20 ℃ 时可反射性地引起寒战和肌肉紧张的增强而使代谢率增加，尤其是环境温底低于 10 ℃ 时代谢率增加更为显著。当环境温度升高到 30 ℃ 以上时代谢率也会增加，这与发汗、呼吸、循环机能加强及体内化学反应加速有关。③食物的特殊动力效应：人在进食后一段时间内虽然处于安静状态下，但产热量比进食前增高。这种由进食食物引起机体产热增加现象称为食物的特殊动力效应。不同食物的特殊生热作用不同，进食蛋白质引起机体增加的产热量约相当于摄入蛋白质所含热量的 30 %，糖和脂肪的特殊动力作用较小，只相当于其产热量的 4 %～ 6 %，混合食物约为 10 %。增热机制可能来源于肝脏对氨基酸的处理而消耗了能量。因此在临床上给禁食病人输液补充营养物质时应注意加上这份多消耗的热量。④精神活动：脑的代谢水平较高，在安静状态下单位重量脑组织的耗氧量为肌肉的 20 倍。但在安静地思考问题时机体产热量增加一般不超过 4 %。当处于恐惧、愤怒、焦急等精神紧张状态下，能量代谢显著增高，这是由于出现无意识的肌紧张增强，交感神经的紧张性加强以及能促进代谢的内分泌激素 ( 儿茶酚胺等 ) 的释放有关。

( 三 ) 基础代谢与基础代谢率

基础代谢是指机体处于基础状态下的能量代谢。单位时间内的基础代谢称为基础代谢率 (basal metabolism rate ， BMR) 。基础状态是指在室温 18 ～ 25 ℃、清晨空腹、平卧、清醒而又极其安静的状态，也即排除肌肉活动、食物特殊动力效应、精神紧张和环境温度的影响。体温每升高 1 ℃ ，基础代谢率增加 13 %左右。在基础状态下所消耗的能量仅用于维持心跳、呼吸及其他一些基本的生理活动，其代谢率比一般安静状态低 8 %～ 10 %，也较稳定。但基础代谢率并不是机体最低的能量代谢水平，熟睡时能量代谢率可进一步下降 10 %。基础代谢率通常以每小时每平方米体表面积产生的热量为单位，通常用 kJ /㎡· h 表示。基础代谢率随性别年龄等不同而有生理变动。其它情况相同时，男子的基础代谢高于女子，幼年高于成人，且年龄越大代谢率越低。一般用，实际测得的基础代谢率的值与正常平均值比较相差在± 15 %以内属于正常。甲状腺功能低下时基础代谢率比正常值下降 20 %～ 40 %;甲状腺功能亢进时基础代谢比正常值高 25 %～ 80 %。

( 四 ) 产热与散热

1 .产热：机体的热量来自体内各组织器官所进行的氧化分解反应。安静状态时主要产热部位是内脏器官，约占机体总产热量 56 %，其中肝脏产热量最大。运动时产热的主要器官是骨骼肌，其产热量可达机体总产热量的 90 %。机体主要通过下列方式来增加产热以维持体温： (1) 基础代谢产热：机体即使处于基础状态下，因其细胞数量巨大，产热量仍是相当大的; (2) 食物的特殊动力效应产热：进食可使机体产热增加; (3) 肌肉活动产热：骨骼肌随意运动可导致代谢明显增加，机体产热量显著增加。此外，机体在寒冷的环境中可通过战栗产热。机体受到寒冷刺激时，最初骨骼肌肌紧张增高，称为寒战前肌紧张，此时产热量便有所增加。寒冷刺激持续作用时，骨骼肌将出现寒战，表现为伸肌和屈肌同时出现不随意的节律性收缩。此时骨骼肌不做机械外功。所消耗的能量全部转变为热能，因此，寒战是机体效率最高的产热方式。 (4) 非寒战产热：寒冷时机体肾上腺素、去甲肾上腺素、甲状腺激素等分泌增多或交感神经兴奋，作用于细胞均可引起代谢增强，产热增多。这部分产热与肌肉收缩无关，称非寒战产热。褐色脂肪组织的非寒战产热最大，约占 70 %。褐色脂肪细胞中含大量线粒体，这些细胞接受交感神经支配，阻断交感神经节可抑制非寒战性产热。新生儿的褐色脂肪组织较多，代谢增强时可使产热量增加 1 倍。由于新生儿无明显的寒战反应，故非寒战产热对新生儿保温有特殊意义。成年人的褐色脂肪组织较少，只能使产热增加 10 %～ 15 %。此外，寒冷使甲状腺激素分泌增多的效应发生较慢，通常需经数周后甲状腺激素分泌量才增加 2 倍以上，使代谢率增加 20 %～ 30 %。

2 .散热：人体的主要散热部位是体表皮肤。当环境温度低于皮肤温度时，大部分 (70 %左右 ) 体热通过皮肤的辐射、传导、对流、蒸发散发到外界环境中去;小部分热量随呼吸、排尿、排粪散失。散热方式： (1) 辐射散热：是指体热以红外线热射线的形式传给外界较冷物体。安静时的辐射散热量约占散热量的 60 %，是机体散热的主要方式。当皮肤与环境温差越大，辐射面积越大时，散热就越多;反之则少。如果环境温度高于皮肤温度，则机体不仅不能以辐射方式有效散热，反面会吸收周围物体的辐射热。 (2) 传导散热：是指体热直接传给同它接触的较冷物体。人体脂肪是不良导热体，因此，肥胖者和女性由机体深部向体表的传导散热较少。有研究显示，皮下脂肪层每增厚 1mm ，可使人体增强耐寒 1 ～ 1 . 5 ℃ 。新生儿皮下脂肪薄，体热易于散失，应注意保暖。水的导热性能好，故临床上常利用冰袋、冰帽为高热病人降温。 (3) 对流散热：通过冷热空气的对流，使体热得以散发。对流散热量受风速影响极大，风速越大，对流散热量越多，反之对流散热减少。选用蓬松的棉、毛制品作为御寒衣服，是因为这些用品导热性能低，纤维间空气多，而且不易流动，能减少传导和对流散热，从而起保暖作用。 (4) 蒸发散热：是指利用水分从体表在汽化时吸收热量而散发体热的方式。每 1g 水蒸发可带走 2 . 34kJ 的热量 ( 水的汽化热 ) 。当皮肤温度等于或低于环境温度时，辐射、传导、对流散热停止，蒸发便成为机体唯一的散热方式。临床上用酒精给高热病人擦浴，可增加蒸发散热起降温作用。蒸发散热可分为两种：①不感蒸发，又称不显汗：是指体液的水分直接透过皮肤和粘膜 ( 主要是呼吸道粘膜 ) 表面，在未聚成明显水滴前就蒸发掉的一种散热形式。不感蒸发与汗腺活动无关，持续存在，人体不感蒸发量约为 1000ml / d 。婴幼儿的不感蒸发率大于成人，故在缺水时幼儿更易造成严重脱水。给病人补液时应当考虑不感蒸发所丢失的液体量。在炎热的环境中若新生儿进水量不足可因蒸发散热减少而发生体温升高，临床上称为 " 脱水热 " 。②可感蒸发又称发汗：汗腺分泌汗液的活动称为发汗。由于汗液在皮肤表面以上明显的汗滴形式而蒸发散热。人体在安静状态下当环境温度达到 30 ℃ 左右时便开始发汗。在一定范围内劳动强度越大，气温越高，则出汗越多。环境湿度大时，汗液不易蒸发，体热不易散失、出汗增多。风速大时，有利于蒸发散热而使发汗减少。对在高温、高湿度和通风条件差的环境中工作的人类要特别注意防暑降温工作。