[摘要]人体是恒温的,那么人体内源源不断的热量由哪个器官产生,什么原理?人体的热量主要由细胞产生,特别是肌肉细胞和肝脏细胞。这些细胞在进行各种生物化学反应时,会产生热量...
人体是恒温的,那么人体内源源不断的热量由哪个器官产生,什么原理?
人体的热量主要由细胞产生,特别是肌肉细胞和肝脏细胞。这些细胞在进行各种生物化学反应时,会产生热量。
这些反应的一个重要例子是线粒体的氧化磷酸化,也就是我们通常所说的“呼吸”。在这个过程中,细胞使用氧气和营养物质(如葡萄糖)来产生能量,这种能量以ATP(三磷酸腺苷)的形式储存。这个过程并不是100%的有效,一部分的能量会以热的形式散失。
另外,肌肉细胞在活动(例如运动)时,会通过一种叫做肌肉收缩的过程产生更多的热量。这个过程也涉及到ATP的使用。
人体内源源不断的热量是由这些过程产生的。同时,人体有一套复杂的体温调节机制,这些机制可以确保我们的体温在一定范围内保持稳定,即使环境温度发生改变。这就是我们所说的恒温机制,这一机制主要由大脑中的下丘脑控制。当体温过高时,下丘脑会启动散热机制,如出汗和皮肤血管扩张,以帮助身体散热;当体温过低时,下丘脑会启动保温机制,如寒战和皮肤血管收缩,以减少热量的散失。
人体是恒温的,那么人体内源源不断的热量由哪个器官产生,什么原理?
在我国一般体温超过37℃就是发热,不同国家的发热标准有所不同,但基本上不会超过37.5℃。人是恒温动物,基本体温维持在36.5℃左右,在这个温度下最适于人体的生理功能。
体温是地球生物进化到一定阶段的产物,早期的两栖动物和爬行动物多是不能保持体温的动物,它们依靠自然热源也就是阳光、温泉之类的保持体温,就动物而言一般情况下细胞内的酶在30-40℃是最适活动温度,这个温度下生物的酶可以正常地催动生理反应。世界上绝大多数的生物都以这个温度为最适活动温度,不管是肉眼看不到的微生物,还是巨蜥、鳄鱼之类的大型动物,它们的细胞最适活动温度都是三十多摄氏度,基本上没有例外。只有一些嗜热微生物可以耐受超过45摄氏度的温度环境。
相较于变温动物,恒温动物有很多优势,变温动物只能依靠环境保持体温,因为它们自身不能恒定体温,因此这类动物的分布范围比较有限,在南北极、高纬度地区就没有这类动物的分布,比如鳄鱼主要就分布在热带、亚热带地区,在南北极就没有这些动物的分布,原因在于在冬季气温低于0℃,这时候体液都几乎接近凝固点了还怎么参与生理活动?相对而言恒温动物适宜的环境就多得多,不仅在热带、温带,在寒带也有分布,原因就在于这些动物只要在食物充足的情况下,都可保证体温的恒定,都可以保持生理活动。
人类自诞生以来就是恒温动物,所谓的恒温就是可以保持身体温度的平衡,而这是由于细胞活动实现的。大型动物的生理活动都是氧气参与的氧化还原反应,而氧化反应很多都是会产生热量的,恒温动物就是靠每一个细胞中的氧化还原反应产生热量。这种过程一部分是基础代谢,也就是不管你是否活动,由于基础的生理活动比如呼吸、心跳之类的都会产生热量;另一种就是环境刺激的生理反应,在寒冷的时候,人体应激会有肌肉颤抖、汗毛竖起等反应,肌肉颤动的结果就是产热比较多。
人体的体温平衡就是产热和散热的平衡,产生热量的是每一颗细胞,可是保持体温恒定却要靠较为高级的中枢——下丘脑。下丘脑和外周温度感觉中枢联系在一起,下丘脑就可以保持体温的恒定。当体内产生热量过多的时候,生化信息会告诉中枢人体内部热量过剩,这种情况下不利于细胞的活动,于是下丘脑调动人体更多地散热,通过更多地流汗、皮肤血管扩张等措施将体内的热量散逸出去;而当人体温度过低的时候,也不利于人体的活动,下丘脑就调节皮肤血流减少、散热减少、肌肉颤抖产热增加,使人体产热增加,维持人的体温。
原理就是基于物质的氧化还原反应,可是在这个过程中却可以调节。哺乳动物、鸟类体温恒定,脑组织中有下丘脑这种可以协助体温恒定的组织,都是依靠产热和散热的平衡,产热方面就是通过肌肉颤动之类的,通过增加机体的活动来增加产热。