生命体征 － 新陈代谢笔记

在coursera.org上注册了一门生命体征课程，https://www.coursera.org/learn/vital-signs/home/welcome， 是U of Pennsylvania 给护士专业的课，前两个部分的学习笔记：生命体征 －心脏解剖课笔记,

生命体征 －血压课笔记

Week 3, 生命体征：新陈代谢Metabolism

我们从生命体征中抽出时间来思考身体新陈代谢等问题，因为新陈代谢是体温调节和呼吸频率的基础。新陈代谢是一个困难的概念，因为它涉及许多化学反应，而化学并不是我们所有人都知道或似乎很关心的东西。但是我们必须讨论一些新陈代谢的一般反应和途径，这样我们才能了解身体如何使用燃料以及当你的细胞工作时真正发生了什么。

 

一，新陈代谢简介

- 新陈代谢——体内发生的化学反应的组合

- 两种一般类型的化学反应包括新陈代谢：

  ♣分解代谢（分解反应）catabolism (decomposition reaction)

  ♣ 合成代谢（合成反应）anabolism- (building reactions)

- 所有这些化学反应的总和就是你身体的新陈代谢率。

 

- 大量营养素macronutrients 用于为身体提供能量-三种常量营养素，并在分解代谢和合成代谢的背景下考虑它们。

  - 脂肪 -

       ♣ 甘油三酯triglycerides 是主要的膳食脂肪

       ♣ 由单甘油和脂肪酸monoglycerol and fatty acids制成

  

- 碳水化合物carbohydrates

       ♣ 糖和淀粉sugar and starch

       ♣ 消化后，我们吸收单糖

       ♣ 主要用于为身体细胞提供能量 (ATP)

 

 - 蛋白质

       ♣ 由氨基酸amino acids制成

       ♣ 用于构建细胞蛋白质cellular proteins（例如肌肉蛋白质），也可用于分解代谢为身体提供能量

我们吃含有这些常量营养素的饮食。消化系统的工作是将这些常量营养素消化成更小的组成部分。因为从分子上讲，它们太大而无法通过消化道壁吸收。所以我们必须把它们分解成更小的分子。当我们摄入碳水化合物时，它们会是糖或淀粉。消化系统会把它们分解成单糖。摄入蛋白质，消化系统会将它们分解成氨基酸。脂质，它们在消化道中分解成单甘油和脂肪酸。

 - 消化分解后，营养进入血液，成为营养池的一部分。细胞吸收并利用营养池中的营养。

      ♣ 肌肉细胞可以从营养池中提取氨基酸并使用它们来构建新的蛋白质。

      ♣ 细胞会吸收单糖，用它们来制造能量

 

- 大量营养素用于通过细胞呼吸以三磷酸腺苷 (ATP) 的形式产生细胞能量

- ATP用于直接为细胞中发生的化学反应提供能量

细胞不能直接使用简单的糖来工作， 也不能直接使用蛋白质或氨基酸。它们不能直接使用脂质。但它们可以通过细胞呼吸将这些常量营养素中的任何一种转化为 ATP。

 

二， 细胞呼吸

我们从糖酵解开始。这张照片向我们展示一些关于细胞呼吸阶段细胞燃料分解的情况。

 

－细胞呼吸cellular respiration

        • 从糖酵解glycolysis开始— 第一阶段

            • 葡萄糖glucose分解为丙酮酸pyruvic acid，然后进一步转化（转化为乙酰辅酶Aacetyl-coA）并引导至克雷布斯循环Krebs cycle

            • 这组反应发生在细胞的细胞质中

       • 克雷布斯循环Krebs Cycle － 第二阶段

• 产生可以进入电子传输链的分子

• 发生在细胞的线粒体mitochondria中—产生二氧化碳（CO2）

      • 氧化磷酸化 Oxidative phosphorylation － 第三阶段

• 发生在电子传递链中（也在线粒体中）

• 产生大量的 ATP——这是使用氧气（O2 ）和生成水（H2O） 的地方

 

- 氨基酸

- 通常用于合成代谢来构建新的蛋白质

- 也可以被引导到分解代谢途径并用于 ATP 生产

 

- 甘油三酯，我们的主要膳食脂质，被分解成

- 甘油——进入糖酵解

- 脂肪酸 - 转化为乙酰辅酶 A 并进入克雷布斯循环

 

- 糖酵解途径可以以两种方式结束：

• 丙酮酸pyruvic acid 

• 当氧气充足时糖酵解的终产物

• 进入克雷布循环

• 乳酸Lactic acid

• 氧气不足时形成

  那些短跑的人在短时间内跑得非常快，乳酸会在肌肉细胞中积累，因为它  的形成速度更快，氧气相对不足.

• 乳酸不是废品, 它可以被释放回血液中

      • 心肌细胞可以使用乳酸 -> 转化回丙酮酸以用于三羧酸循环

      • 肝脏可以利用乳酸构建新的葡萄糖分子
 

- 由化学公式总结的细胞呼吸

- C6H12O6（葡萄糖）+ 6 O2（氧气）---> 6 H2O（水）+ 6 CO2（二氧化碳）+ 高达 30 ATP

一个葡萄糖分子的细胞呼吸会产生6份水，6份二氧化碳，和30 ATP。当我们可以通过新陈代谢的所有三个阶段摄取原始葡萄糖时。完整的过程给了我们相当高的能量。

 

- 如果氧气不足，糖酵解会产生 2 乳酸 + 2 ATP

因氧气不足和你的细胞仅依靠糖酵解来产生 ATP，这意味着您的细胞会将葡萄糖分解为丙酮酸，然后将其转化为乳酸。在糖酵解结束时，葡萄糖会为我们产生乳酸和两个 ATP。

- 带有磷酸基团的 ATP- 腺苷分子

- 2 个末端磷酸基团通过高能磷酸键连接到分子上

 

- 细胞呼吸不能完全有效地捕获储存在燃料中的能量—因此也会释放热量

 

我们在糖酵解的一系列微小步骤中分解葡萄糖，然后是克雷布斯循环，最后是氧化磷酸化，所以通过小步骤分解它，我们逐渐释放能量，并且可以从这些高能磷酸键中捕获其中的一部分打包成 ATP 键。

我们之所以是温血动物，是因为我们的细胞不能完全有效地包装细胞燃料中存在的能量。

有大量的能量会以热量的形式流失，或者以热量的形式在体内释放。所以当我们想到体温时，它只是体内新陈代谢率的一个指标，当我们想到你的身体需要氧气是因为

细胞呼吸。如果没有呼吸，我们就没有 ATP，然后细胞就无法工作。当我们想到呼吸时，我们也会想到从体内呼出二氧化碳。在细胞呼吸方面，正在产生二氧化碳。我们必须把它从身体里排出来，这就是我们关心新陈代谢的原因，因为它会直接影响我们在观察温度和呼吸频率时看到的生命体征。

 

三，评估代谢率 （实验室有仪器连到计算机上可以测量）

- 评估代谢率

- 测量耗氧量和二氧化碳产量

- 耗氧量 (VO2) 与 ATP 产量成正比

♣ 摄氧量oxygen consumption 

♣ 呼吸交换率 respiratory exchange ratio (RER)

• RER – 计算如下, 二氧化碳产量／耗氧量 VCO2/VO2  

o 其中 VCO2 = VO2 产生率，VO2= O2 消耗率

o 可用于确定正在消耗的基材类型

• 范围从 0.7 到 1

o RER 为 0.7 表明脂肪是主要的燃料来源（<0.8)

o 更高的比率告诉我们正在消耗更大比例的碳水化合物

o RER 为 1.0 或更高表明碳水化合物是主要的燃料来源

♣ METs = 新陈代谢率（实际上代表“任务的代谢当量”）

• METs 随着能源消耗的增加而增加

o 1 MET 代表静息代谢率

o 6 METs 表示一个人的新陈代谢率比休息时的新陈代谢率高 6 倍

o 剧烈运动时，MET 水平可升至 12-20

• 当 MET 水平上升时，产热也会增加

 

- 静息代谢率    resting metabolic rate

 

- 代谢率随着活动而增加

- VO2 and VCO2增加——由于细胞呼吸增加

- 呼吸频率增加 > 肺部气体交换更多

 

我们在两个条件下进行了评估，一个是在她休息的时候，另一个是在她运动期间和运动结束时。这个静息代谢率，我们常说，我的邻居新陈代谢很高，或者我的新陈代谢变慢了，现在我变老了，我不能像以前那样吃那么多了，我们经常提到的就是静息代谢率，尽管我们可能不知道这就是我们所指的。当你的身体处于静止状态时，即使我们没有吃东西，也没有跑来跑去，您的细胞仍在进行所有生命活动，这意味着细胞新陈代谢一直在进行，静息代谢率只是维持生命所需的基础代谢率。

如果你只做一点点活动，它会增加一点，如果你做非常剧烈的活动，它会增加很多。所以我们看到当斯蒂芬实际锻炼时，她的摄氧量上升了，加快她的 ATP 生产速度，这会导致 VO2 的增加，更多的二氧化碳作为副产品排出。所以她呼吸更频繁，试图在肺部交换气体。当我们谈到呼吸频率的生命体征时，我们会更多地谈论这一点。如果我们让斯蒂芬锻炼 15 或 20 分钟甚至 30 分钟，她会开始出汗，这将是为了保持她的正常体温。当我们处理体温这个生命体征时，我们会谈到相关的事情。