2016年临床执业医师考试考点：能量代谢的来源
机体通过物质代谢，从外界摄取营养物质，同时经过体内分解吸收将其中蕴藏的化学能释放出来转化为组织和细胞可以利用的能量，人体利用这些能量来维持生命活动。通常将在物质代谢过程中所伴随的能量的释放、转移、贮存和利用称为能量代谢。
能量代谢的来源、去路：
机体所需的能量主要来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。这些能源物质分子结构中的碳氢键蕴藏着化学能，在氧化过程中碳氢键断裂，生成CO2和H2O，同时释放出蕴藏的能。这些能量的50%以上迅速转化为热能，用于维持体温，并向体外散发，其余不足50%则以高能磷酸键的形式贮存于体内，供机体利用。
体内最主要的高能磷酸键化学物是三磷酸腺苷(ATP)。此外，还可有高能硫酯键等。机体利用ATP去合成各种细胞组成分子、各种生物活性物质和其他一些物质;细胞利用ATP去进行各种离子和其它一些物质的主动转运，维持细胞两侧离子浓度差所形成的势能;肌肉还可利用ATP所载荷的自由能进行收缩和舒张，完成多种机械功。
总的看来，除骨骼肌运动时所完成的机械功(外功)以外，其余的能量最后都转变为热能。例如心肌收缩所产生的势能(动脉血压)与动能(血液流速)，均于血液在血管内流动过程中，因克服血流内、外所产生的阻力而转化为热能。在人体内，热能是最“低级”形式的能，热能不能转化为其它形式的能，不能用来作功。
能量代谢的测定方法：
热力学第一定律指出：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)。
测定整个机体单位时间内发散的总热量，通常有两类方法：直接测热法和间接测热法。
(一)直接测热法：
直接测热法是测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的总热量。此总热量就是能量代谢率。如果在测定时间内做一定的外功，应将外功(机械功)折算为热量一并计入。右图是21世纪初Arwater-Benedict所设计的呼吸热量计的结构模式图。它是由隔热密封的房间，其中设一个铜制的受试者居室。用调节温度的装置控制隔热壁与居室之间空气的温度，使之与居室内的温度相等，以防居室内的热量因传导而丧失。这样，受试者机体所散发的大部分热量便被居室内管道中流动的水所吸收。根据流过管道的水量和温度差，将水的比热考虑在内，就可测出水所吸收的热量。当然，受试者发散的热量有一部分包含在不感蒸发(参看第二节)量中，这在计算时也要加进去。受试者呼吸的空气由进出居室的气泵管道系统来供给。此系统中装有硫酸和钠石灰，用业吸收水蒸气和CO2管道系统中空气中的O2则由氧气筒定时补给。
直接测热法的设备复杂，操作繁锁，使用不便，因而极少应用。
(二)间接测热法：
在一般化学反应中，反应物的量与产物量之间呈一定的比例关系，这就是定比定律。例如，氧化1mol葡萄糖，需要6mol氧，同时产生6molCO2和6molH2O，并释放一定量的能。同一种化学反应，不论经过什么样的中间步骤，也不论反应条件差异多大，这种定比关系仍然不变。例如，在人体内氧化1mol葡萄糖，同在体外氧化燃烧1mol葡萄糖一样，都要消耗6molCO2和6molH20，而且产生的热量也相等。一般化学反应的这种基本规律也见于人体内营养物质氧化供能的反应(蛋白质的情况下有些出入，参看下文)，所以它成了能量代谢间接测热法的重要依据。
间接测热法的基本原理就是利用这种定比关系，查出一定时间内整个人体中氧化分解的糖、脂肪、蛋白质各有多少，然后据此计算出该段时间内整个机体所释放出来的热量。因此，必须解决两个问题：一是每种营养物质氧化分解时产生的能量有多少(即食物的热价);二要分清三种营养物质各氧化了多少。
能量代谢的基础代谢：
基础代谢是指基础状态下的能量代谢。基础代谢率是指单位时间内的基础代谢，即在基础状态下，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、环境温度、食物及精神紧张等因素的影响时的状态。测定基础代谢率，要在清晨末进餐以前(即食后12-14h)进行。前一日晚餐最好是清淡菜肴，而且不要吃得太饱。这样，过了12-14h，胃肠的消化和吸收活动已基本完毕，也排除了食物的特殊动力作用的影响。测定之前不应做剧烈的活动，而且必须静卧半小时以上。测定时平卧，全身肌肉要松弛，尽量排除肌肉活动的影响。这时还应要求受试者排除精神紧张的影响，如摒除焦虑、烦恼、恐惧等心理活动。室温要保持在20-25℃之间，以排除环境温度的影响。基本条件下的代谢率，比一般安静时的代谢率可低些(比清醒安静时低8%-10%)。基础代谢率以每小时，每平方米体表面积的产热量为单位，通常以kJ/m.h来表示。要用每平方米体表面积而不用每公斤体重的产热量来表示，是因为基础代谢率的高低与体重并不成比例关系，而与体表面积基本上成正比。