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- 物理课件PPT
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这是一个关于能量学习课件PPT模板，这节课主要是了解能量来源与Atwater 系数，人体的热能消耗，人体基础代谢率，WHO 建议的计算基础代谢公式，人体24小时静息代谢参值(Kcal)，食物特殊动力作用或食物热效应等等介绍。如果人体摄入的能量不足，机体会动用自身的能量储备甚至消耗自身的组织以满足生命活动对能量的需要，长期处于饥饿状态则会导致生长迟缓、消瘦甚至死亡。实测结果表明，在同一年龄、相同体表面积的情况下，女性的基础代谢率低于男性。尽管年龄和体表面积相同，女性体内的脂肪组织比例高于男性，而去脂组织则相反，对于生育期妇女，排卵期带来的基础体温波动，对基础代谢率也有细微的影响，欢迎点击下载能量学习课件PPT模板哦。
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Section 4 热能（ENERGY）
能量是营养学研究的重要内容
人体的一切生命活动都需要能量
物质代谢、肌肉收缩、腺体分泌、维持体温、心跳、呼吸
人体所需要的能量主要来自食物
它们从植物吸收能量转变为化学能量储存
人类摄取食物以维持所持生命活动和从事劳动、社会活动
人体以能量做功的同时也有热能的释放以维持体温
如果人体摄入的能量不足，机体会动用自身的能量储备甚至消耗自身的组织以满足生命活动对能量的需要，长期处于饥饿状态则会导致生长迟缓、消瘦甚至死亡
长期摄入能量过剩，则以脂肪的形式储存
Section 4 热能（ENERGY）
一、概述（introduction）
能量来源与Atwater 系数
体外燃烧：
1g 碳水化合物 17.15kj ( 4.10Kcal)
蛋白质 23.64kj (5.65kcal)
脂肪 39.54kj (9.45kcal)
体内燃烧：
1g 蛋白质 18.2kj (4.35Kcal)
每克生热营养素体内氧化产生的能量值称为能量系数
食物在人体内的消化道不能完全消化，习惯上按三者的消化率分别为
98%、92%、95%来计算，三种产能营养素的能量系数分别为：
碳水化合物 4 kcal
蛋白质： 4 kcal
脂肪： 9 kcal
每克纯酒精可产生 29.29kj (7Kcal)
每克有机酸可产生 12.55kj (3Kcal)
Atwater 系数运用简便快速，但受到质疑：
不同食物的营养素消化吸收率不同
没有考虑膳食纤维的能量
美国对食物的能量计算公式进行调整，提出
食物代谢能量换算系数推导系统，简称为“可代谢能量”（ME）：
ME = 16.7×蛋白质＋37.4 × 脂肪＋ 16.7× 可利用碳水化合物＋ 8×不可利用碳水化合物
ME =4×蛋白质 ＋9× 脂肪＋ 4× 可利用碳水化合物＋1.9 ×不可利用碳水化合物
二、人体的热能消耗 The body spends energy
The body converts the energy of food:
50% radiating as heat
50% as ATP molecules， but when ATP
energy is used to do work， again about
50% of ATP energy is lost as heat.
So 75% of total energy of food is released as
heat.
(一) Basal Metabolism
1. Definition
3. Calculation of BEE
BEE = BMR×body surface area×time
BMR (refer to the table)
body surface area(㎡)＝0.0065×body size(cm)﹢
0.0126×body weight(kg) －0.1603
表1-10 人体基础代谢率
2). Harris and Benedict formula
WHO 建议的计算基础代谢公式
Resting Metabolic Rate， RMR ( 静息代谢率 )
energy expenditure of body under the rest after 4-hour fast.
RMR is less then BMR.
表1-12 人体24小时静息代谢参值(Kcal)
4. The factors affecting BMR
(1) Body surface area:
(or lean mass > fatty tissue)
(2) Gender: male > female
实测结果表明，在同一年龄、相同体表面积的情况下，女性的基础代谢率低于男性
尽管年龄和体表面积相同，女性体内的脂肪组织比例高于男性，而去脂组织则相反
对于生育期妇女，排卵期带来的基础体温波动，对基础代谢率也有细微的影响
(3) Age:
2% of decline per 10 years
after age 30
5% of decline per 10 years
after age 60
老年人身高会变矮，体内去脂组织或代谢活性组织也减少，而脂肪组织增加，使老年基础代谢率明显下降
此外，受内分泌的改变和更年期等的影响，能量消耗有下降趋势
(4) Nutrition state:
Low energy intake decreases BMR about 10%-20%
(5) Physiological status: Pregnancy increases BMR
(6) Body temperature: Fever increases BMR
(7) High or low air temperature， hormone system activity，
nerve and eating too much increase BMR (Adaptive
Thermogenesis ， 适应性生热作用)
(8) Caffeine and tobacco increase BMR
(二) Physical Activity
体力活动能量消耗又称运动生热效应(thermic effect of exercise，TEE)
人们每天都从事各种各样的体力活动，活动强度的大小、时间的长短、动作的熟练程度都影响能量的消耗，这是人体能量消耗中变动最大的一部分
体力活动一般分为职业活动、社会活动、家务劳动和休闲活动
其中职业活动消耗的能量差别最大
通常各种体力活动所消耗的能量占人体能量消耗的15％～30％
影响体力活动能量消耗的因素主要有：
肌肉越发达者，活动消耗越多；
体重越重消耗越大；
劳动强度越大、持续越久消耗越多；
此外还与劳动熟练程度有关，越不熟练者耗能越大
(三) Specific dynamic action (or Thermic Effect of Food， TEF)食物特殊动力作用或食物热效应
1. Definition
2. Energy expenditure
3. The mechanism
Energy storage: ATP and fat
(2) Sympathetic nervous system activity (交感神经系统活动)
4. Affecting factors
（四）Growth and Development
人体生长发育的过程，机体组织细胞的合成，蛋白质、脂肪等营养素的代谢，都需要大量的能量
据研究，每增加1克体重，需要约5Kcal（20.9KJ） 的能量
生长发育和新组织增加
婴幼儿、儿童、青少年的生长发育需要能量，主要包括机体生长发育中形成新的组织需要的能量，及新生成的组织进行新陈代谢所需要的能量
新生儿按千克体重计算，相对比成年人消耗的能量多2—4倍
3-6个月的婴儿，每天约有15％-23％所摄入的能量被用于生长发育的需要而保存在体内
孕妇的子宫、乳房、胎盘、胎儿的生长发育及体脂储备
乳母合成和分泌乳汁
胎儿、婴儿、孕妇、乳母、成人恢复期病人等均需要额外补充能量
每增加1Kg体重所需要的能量因个体不同而异，大约在4.9-8.2kcal 之间
１．直接测热法(direct calorimetry)
基本原理是在隔热条件下，将人体在整个能量代谢过程中散发出的所有能量进行测量，其中包括人体从辐射、传导、对流以及蒸发四个方面散发的能量
在测定时．使被测行进入一间隔热良好的小室中，小室四周被水包围，在室内做不同强度的各类活动所产生的能量被水吸收，通过仪表可准确测量一定时间内水的温度变化，计算水吸收的能量，即为人体释放出的能量
双标志水法
双标记水（DLW）法是一种测定人体在日常生活和工作环境中自由进行各种活动的总能量消耗量的测量方法
基本原理是：
受试者摄入定量的双标记水（2H218O）后，机体被这2种稳定同位素所标记。当它们在体内达到平衡时，2H参加与H2O的代谢，其速率常数KD反映H2O的代谢率；
18O参与H2O和CO2的代谢，在H2O和CO2反应平衡时，18O速率常数KO反映H2O和CO2的代谢率。 KO－KD可算出CO2的生成率
通过呼吸商（RQ）可计算出CO2产生量，就可用Weir公式计算单位时间内平均能量消耗量
呼吸商
机体依靠呼吸功能从外界摄取氧，以供各种物质氧化的需要，也将代谢终产物CO2呼出体外
各种物质CO2 产量和耗O2量都只取决于各种物质的化学组成，故可以此用于间接测定能量代谢
一定时间内机体的CO2 产量和消耗O2量的比值称为呼吸商(respiratory quotient，RQ)，
呼吸商＝
产生的CO2 (ml／min)/消耗O2量(mi／min)
碳水化合物、蛋白质、脂肪氧化时，它们的CO2产量和耗O2量各不相同，三者的呼吸商也不一样，分别为1.0，0.8，0.7
日常生活中，人体摄入的都是混合膳食，呼吸商在0.7 ～ 1.0之间
若摄入的食物主要是碳水化合物，则RQ接近1.0 ，主要是脂肪，则按近0.7
生理状态下，机体很少动用蛋白质产生能量，在实际工作中，一般不考虑蛋白质代谢的影响。
具体测定时：
先测定混合膳食下机体一定时间内CO2
O2消耗量，计算出呼吸商，查表得到相应的氧热价
实际应用中，受试行食用的是混合膳食，此时呼吸商的氧热价为20．2kj(4.826kcal)，只要测出一定时间内氧的消耗量，就可计算出受试者在这段时间内产能量：
产能量= 20．2kj/L × O2 (L)
三、热能需要量的确定 Estimating energy requirements
(二) calculation
要因加算法
以被测者的基础代谢率（BMR）乘以体力活动水平（physical activity level，PAL）来计算人体的能消耗量或需要量，称要因加算法
是常用的一种总能量消耗的测算方法
将某一年龄和躯体大小的人群组的能量消耗量结合他们的BMR来估算其总能量消耗量。
能量消耗量或需要量：BMR×PAL
要因加算法的两个关键：
BMR的测定
PAL的测定。
基础代谢率的测定
基础代谢率（BMR）是人体在单位时间内用于基本生命活动的能量消耗
在具体测定时，虽然或多或少在人为的条件下进行，但是它是一种经过长期反复验证、有良好重复性的测试方法，已被在各种营养条件下、不同国家和不同身材、年龄和性别所得到的丰富的文献资料所证实
个体内BMR的变异系数很小，个体间差异大于体内差异，其变异系数约为8％，可能主要与体块（body mass，BD）大小有关，也可能受激素（如甲状腺素等）的影响
由于涉及遗传、种族和广泛的环境因素的证据至今仍不充分，不能为特定的国家规定任何特定的BMR值
因此，除非有足够充分的本地区BMR资料，一般建议使用WHO（1985年）归纳的简化公式，计算BMR
体力活动水平（physical activity level， PAL)
指一天24小时能量消耗的总能量与其基础代谢能量消耗之比
PAL的测定步骤
（1）详细的活动监测
记录被测对象所有各种活动花费的时间，并进行活动样式分析
在叙述个体的活动时，同样的活动其能量需要量在不同的社会里会有变动
如在发展中国家田间除草要弯腰劳动，耗能量大，在发达国家可能用机械或农药除草，二者能量消耗量差别大，故应进行活动样式分析
全天活动分类
详细监测个体各项活动能量消耗量的基础上，将24h内的各项活动简化归纳为4大类
每类活动包括职业活动及其暂歇休息时间，然后算出综合能量指数（integrative energy index，IEI），用于群体能量消耗量的分析
综合能量指数IEI = 规定时间活动能量消耗量
同一时期的基础代谢率
A：卧床时间
卧床的能量消耗量假定与BMR相同，即IEI=1.0。
实际上睡眠期间的能量消耗率约为BMR的95％，但在刚开始睡眠时，由于进餐不久，仍有食物特殊动力作用， 能量消耗可能高于BMR，故这一较小的差别对能量需要量的影响很小，可略去不计
B：职业活动时间
简化后允许职业工作有暂歇的情况，对不同职业采用了包括职业活动和间歇时间的综合分析
WHO将职业劳动强度分为轻、中和重体力活动三个等级估算出综合能量指数
男女可能以不同的方式和速率从事某一特定的工作，故将男女分开列出不同等级劳动强度的综合能量指数
并假定每级活动的间歇平均时间分别为轻、中、重活动的75％、25％和40％，
国际劳工组织列出的职业类别 （以IEI作职业活动的分类）
专业技术和有关工作人员 轻 1.7 1.7
行政管理人员 轻 1.7 1.7
办公室及有关人员 轻 1.7 1.7
售货员 中 2.7 2.2
服务行业人员 中 2.7 2.2
农业、畜牧业、林业、
渔业和守猎人员
混合型—— 中/重 3.0 2.3
生产和有关运输设备作者和劳动者
混合型 中/重 3.0 2.3
美 国
家务劳动和随意活动
随意活动是非职业性活动
其中包括适意的社会活动和从事轻体力劳动者为保持心血管和肌肉功能而进行的体育活动
一般情况下，妇女比男子承担更多的家务劳动
在一些发展中国家或其他不发达地区的妇女，家务工作机械化程度较差，炊事工作花费更长的时间，退休和失业者随意活动时间更多
为了促进健康，提倡从事轻体力活动的成年人每日应有一定的时间（约20min）参加较强的体力活动以维持心血管和肌肉的功能。但老年人的活动强度可适当减低。
休闲时间
指儿童和成人没有职业性劳动、家务工作和其他随意活动，也没有卧床睡眠时余下的时间。这段时间的能量消耗值是BMR的1.4倍。
每天24h总能量需要量的估算
根据一天4大类活动的时间及其综合能量指数（IEI），就能算出不同劳动强度的人群一天的总能量需要量
轻体力劳动者男性一日能量的需要
中体力劳动者男性一日能量的需要
2. Nutritional survey (or Dietary survey)
3. 生活观察法
又称时间活动法(time motion method)。是一种简单的能量消耗测定方法
即对调查者进行24小时跟踪观察，洋细记录，生活和工作中各项活动的持续时间，(精确到秒)，参照前面所述的各种活动的能量消耗常数，根据其体表面积就可以推出调查对象一日的能量消耗。观察时间越长，结果越准确
(四) 能量平衡观察法
如果能准确计算一定时期(≥15d)摄入的能量，并观察体重的变化，当体重保持不变时，就表示摄入的能量与消耗的能量相等，即为能量平衡
体重增加，表示能量摄入大于能量消耗
每增加1kg体重，就意味着储存25-33MJ的能量：
1天能量消耗量(MJ)＝
1天能量摄入量(MJ) — 平均体重增加量(kg)X29MJ／日数(d)。
反之，则表示摄入不足：
1天能量消耗量(MJ)＝
1天能量摄入量(MJ) + 平均体重增加量(kg) X 29MJ／调查日数(d)
此方法准确性差，但简便易行
此方法适合于成人能量消耗量的测定
能量摄入的调节
摄食的神经生理调节
营养素及代谢产物对摄食的调节
中枢神经系统肽类信号因子对摄食的调节
激素及神经递质信号因子对摄食的长期调节
影响能量消耗的蛋白因子
非生理因素和生物因素对能量摄入的影响
能量摄入的调节
（一）摄食的神经生理调节
食欲和摄食行为主要是通过摄食系统和饱食系统来调节摄食启动和终止，是一个短期的生理调节过程
（二）营养素及代谢产物的调节
血糖：葡萄糖受体
脂肪酸：长期调节物
饥饿、饱腹信号
延迟胃排空
（二）营养素及其代谢产物对摄食的调节
食物经消化、吸收后，血液中营养素及其代谢产物对摄食信号因子和饱食信号因子也能进行调控
当血糖低于某一阈值时，会导致机体饥饿感和食欲增加，并激发摄食行为；
而高血糖水平会产生饱腹信号，抑制摄食
葡萄糖是通过葡萄糖受体调节系统或者通过血糖的水平及其对脑葡萄糖水平的影响而发挥摄食调节作用的
脂肪酸及其代谢产物的水平对食物摄入有负反馈调节作用
当体内脂肪贮存增加时，过多的脂肪作为饱腹信号反馈作用于中枢神经系统，通过调节饱腹感，抑制摄食
脂肪酸及其代谢产物可能是摄食中重要的长期调节物
血糖和脂肪酸水平在饥饿信号和饱腹信号发生中的重要作用，可能是高脂肪膳食具有延迟胃排空时间与增加饱腹感作用的重要原因
（三）中枢系统中肽类信号因子 对摄食的调节
1．调节抑制食欲和能量代谢的主要肽类信号因子
瘦素（leptin LP）：
LP是白色脂肪细胞分泌的蛋白质类激素。
LP受体主要存在下丘脑的腹内侧部、侧部和弓状核，部分可见于脂肪细胞和胰岛β细胞。
目前认为，LP及其受体参与调节能量摄入与能量消耗的主要途径：
①影响下丘脑区弓状核的神经肽Y（neuropeptide Y，NPY）mRNA表达，并抑制其分泌，影响食欲和摄食行为；
②作用于中枢神经．增加交感神经系统活动，使外周去甲肾上腺素释放增加，解偶联蛋白表达上调，棕色脂肪组织产热与耗能增加；
③影响多种神经递质和肽类活性，抑制摄食行为；
④直接作用于脂肪细胞LP受体，通过增加脂酶表达并减少脂肪酸合成酶表达，抑制脂类合成；
⑤与胰岛β细胞LP受体结合、抑制由葡萄糖刺激引起的胰岛素分泌．减少能量贮备
饱腹因子（CART）：
存在于下丘脑弓状核腹外则
动物研究表明，CART可明显抑制摄食行为且已与NPY诱发的摄食现象呈剂量反应关系
胆囊收缩素（cholecytokinin，CCK）：
CCK可刺激胰腺分泌和胆囊收缩，促使胃排空并诱导出现饱腹感，还受到LP的调节，提高了饱感信号效率；同时．还可抑制去甲肾上腺素的重复利用，促进降钙素释放，降低血胰岛素水平，发挥抑制摄食作用
（4）蛙皮素（bornksin）：又称胃泌素释放肽，主要分布于胃窦和十二指肠
研究表明，可促进胆囊收缩、胆道松弛和胆汁分泌；
还可同肠道食糜共同刺激动物释放CCK，发挥抑制摄食的作用
２．调节促进食欲和能量代谢的 肽类信号因子
神经肽 Y（ NPY）：
是最重要的调节促进进食的神经肽，广泛分布于下丘脑，NPY与其受体结合发挥促进食欲的作用。主要作用途径：
①通过下丘脑摄食中枢，引发摄食行为，并促进胰岛细胞分泌胰岛素；
②影响交感神经活性，减弱棕色脂肪细胞内β3肾上腺能受体活性，使能量消耗减少而沉积增加；
③通过LP的负反馈抑制作用，促进摄食过程，降低能量消耗
（2）增食因子 A和 B（orexin A and B）：
是由下丘脑外侧区穹隆周围核分泌的一
种神经肽，具有促进摄食和调节能量代谢的作用与 LP和胰岛素之间存在一个相互制约和协调的关系
（3）生长激素释放肽（growth hor。one－releasing peptide）：
参与下丘脑、垂体和胃肠道对能量平衡的调节
具有启动进食、增进食欲和脂类吸收等作用
（4）胰多肽（pancreatic polypeptide，PP）：
由胰岛 PP细胞分泌的一种直链多肽
主要分布于丘脑室旁核，可选择性地提高碳水化合物的摄入
（四）激素和神经递质信号因子等对摄食的长期调节
激素与其靶细胞受体特异结合，将激素信号转化为细胞内一系列化学反应，最终表现出调节摄食和能量平衡的生物效应
参与摄食长期调节的激素主要有：
1．甲状腺激素（thyroxi，TH） TH通过影响细胞核和线粒体内有关能量代谢的重要基因转录过程，调节基础代谢率。甲状腺激素的产热效应与其可以促进细胞线粒体数量增多和体积增大，加速其氧化磷酸化过程以及提高细胞膜Na+K+－ATP酶的浓度和活性有关。
2．5-羟色胺（serotonin）通过作用于下丘脑而引起饱腹感，可引起摄食减少，主要是抑制碳水化合物的摄入，抑制能量贮存过程
此外，胰岛素、去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素、胰高血糖素和生长激素等对能量调节均有重要作用
（五）影响能量消耗的蛋白因子
l．解偶联蛋白（uncoupling protein gene，UCP）
存在于棕色脂肪组织细胞线粒体内膜上的一种调节质子跨膜转运作用的蛋白
UCPS通过呼吸链与ATP产生过程解偶联，破坏质子电化学梯度，使能量以热能形式释放，促进能量消耗
目前认为，与人类基础代谢和能量消耗有关的有UCP2、UCP3、UCP4和UCP5
UCPS与TH联合发挥调节机体产热和能量代谢的重要作用
2·β3肾上腺素受体（β3- adrenalin receptor β3- AR）分布于脂肪组织细胞上的β3- AR
受到交感神经系统介质儿茶酚胺的调控
主要参与脂肪组织的产热、脂肪分解、提高机体代谢率、调节体脂恒定等过程。
（六）非生理和生物因素 对能量摄入的影响
非生理和生物因素：
如进食环境和食物特性（食物供应的品种、包装和体积）
饮食习惯（食物喜好、选择等）
食物信念和态度（食物的益处、食物消耗量等）社会文化因素等
维持机体能量平衡是能量调节有关的各种生理信号（感觉信号、胃肠道信号、循环因子、肽类因子和激素信号等）、环境因素以及社会因素之间相互制约和协调的结果
三、能量平衡
正常体重成人体内代谢的最佳状况就摄入的能量与消耗的能量相等
过剩或不足对人体的健康都不利
Defining Healthy Body Weight
Standard weight ( kg ) = [height (cm) – 105] ± 5%
Weight > standard weight 10% overweight
Weight > standard weight 20% obese
Weight < standard weight 10% underweight
Defining Healthy Body Weight
Body mass index ( BMI )
BMI describes relative weight for height:
BMI = weight (kg ) / height2 (m2)
Body Fat and Its Distribition
The ideal amount of body fat depends partly on the person.
A normal-weight man may have from 12 to 20 percent body fat;
男性体脂率正常范围是体重的10-20%
A woman， because of her greater quantity of essential fat， 20 to 30 percent.
而女性的体脂范围却是20-30%
四、能量供应
碳水化合物、蛋白质和脂肪三类产能营养素普遍存在于食物中；
我国居民膳食以植物性食品为主，谷类供能占第一位。 其次是蔬菜及水果；
以及畜、禽、肉、蛋等动物性食物
四、热能推荐摄入量 Energy RNI
中国居民膳食能量推荐摄入量(RNIs)
（续表）中国居民膳食能量推荐摄入量(RNIs)
（续表）中国居民膳食能量推荐摄入量(RNIs)
（续表）中国居民膳食能量推荐摄入量(RNIs)
五、Health and energy intake
(一)the risk of excessive energy
The costs of these obesity-related illnesses were estimated at more than $39 billion in 1986 in USA. People with BMI greater than 35 are twice as likely to die prematurely（过早） as others.
(二) Energy restriction （限制热能摄入）
It is beneficial to prevention of many diseases especially for old people， and prolonging life.
关于正能量的ppt：这是关于正能量的ppt，包括了《我们需要正能量》，《什么叫正能量》，盘点你身边的人，负能量症状，你被负能量包围了吗？如何使自己充满正能量等内容，欢迎点击下载。
能量转化的方向性ppt：这是能量转化的方向性ppt，包括了能量转化的基本规律，能量的转化与守恒定律，自然过程的方向性，自然过程的方向性，利用能源的过程带来的环境问题等内容，欢迎点击下载。
电能和能量ppt：这是电能和能量ppt，包括了名词解释，它利用的是什么能？知识卡片，小结，做一做，能量的转化，课堂总结，当堂检测题等内容，欢迎点击下载。
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