能量与体温PPT学习教案

1、会计学1 能量与体温能量与体温 学习要求学习要求： 1.1.了解食物的能量转化。了解食物的能量转化。 2.2.掌握能量代谢定义及影响能量代谢的主要因素。掌握能量代谢定义及影响能量代谢的主要因素。 3.3.掌握热价、氧热价、呼吸商等概念。掌握热价、氧热价、呼吸商等概念。 4.4.熟悉能量代谢的测定原理、基础代谢的概念及意义。熟悉能量代谢的测定原理、基础代谢的概念及意义。 5.5.了解动物运动与代谢率的关系。了解动物运动与代谢率的关系。 6.6.熟悉机体的产热过程、散热方式及其调节。熟悉机体的产热过程、散热方式及其调节。 7.7.掌握体温恒定的基本调节过程及机制（调定点学说）。掌握体温恒定的基本调

2、节过程及机制（调定点学说）。 8.8.熟悉动物的冬眠。熟悉动物的冬眠。 第1页/共34页 l机体需要原料来构固和更新自身，更需要能量来驱动各机体需要原料来构固和更新自身，更需要能量来驱动各 项生命活动。机体正是通过糖、蛋白质和脂肪等营养物项生命活动。机体正是通过糖、蛋白质和脂肪等营养物 质在体内分解与合成代谢获得能量和质在体内分解与合成代谢获得能量和“建筑材料建筑材料”。 l机体能量的提供来源是食物（营养物质）机体能量的提供来源是食物（营养物质） l机体活动所需要的能量（机体活动所需要的能量（热能、机械能、电能热能、机械能、电能等）需要等）需要 通过不断的物质交换、代谢获得，因此，体内物质分解

3、通过不断的物质交换、代谢获得，因此，体内物质分解 与合成必然伴有能量的转移。与合成必然伴有能量的转移。 第一节 能量代谢 第2页/共34页 一、能量代谢的概念及能量转化：一、能量代谢的概念及能量转化： 能量代谢：能量代谢：生物体在物质代谢过程中伴随的能量生物体在物质代谢过程中伴随的能量 释放、转移和利用。释放、转移和利用。 1.1.机体能量的来源和储存机体能量的来源和储存 糖糖 ：70% 70% 来源来源 脂肪：脂肪：4050%4050%（包括糖转化的脂肪）（包括糖转化的脂肪） 蛋白质：数量很少蛋白质：数量很少 糖原糖原: 1% : 1% 供神经代谢和爆发式运动供神经代谢和爆发式运动 储存储存

4、 脂肪脂肪: 75% : 75% 能量储存的主要形式能量储存的主要形式 蛋白质蛋白质: : 构成细胞的成分及合成酶和构成细胞的成分及合成酶和 激素等生物活性物质，长期激素等生物活性物质，长期 饥饿时动用饥饿时动用 第3页/共34页 第4页/共34页 ATPATP是体内能量转化和利用的关键物质是体内能量转化和利用的关键物质 三磷酸腺苷（三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATPadenosine triphosphate,ATP） ATP ADP+Pi+33.47kJATP ADP+Pi+33.47kJ ATPATP是体内重要的储能物质、直接供能物质是体内重要的储能物质、直

5、接供能物质 高能磷酸键：高能磷酸键：ATP ATP 磷酸肌酸（磷酸肌酸（CPCP） 第5页/共34页 2. 2. 能量去路：能量去路：50%50%转为转为热能热能 第6页/共34页 二、能量代谢的测定原理和方法二、能量代谢的测定原理和方法 新陈代谢新陈代谢(metabolism)(metabolism)生命的最基本特征生命的最基本特征, ,包括包括: :物质代谢和物质代谢和能量代能量代 谢谢(energy metabolism),(energy metabolism),并符合物质不灭和能量守恒定律。并符合物质不灭和能量守恒定律。 根据能量守恒定律，机体分解营养物质所释放的根据能量守恒定律，机体

6、分解营养物质所释放的总能量总能量即即 能量输入能量输入= =能量输出能量输出+ +能量贮存能量贮存 或或 能量输入能量输入= =输出的热能输出的热能+ +肌肉对外作的功肌肉对外作的功+ +能量贮存能量贮存 如果能量输入输出，则有能量贮存，表现为体重增加。如果能量输入输出，则有能量贮存，表现为体重增加。 如果无能量输入如果无能量输入( (禁食禁食/ /安静时安静时) )和能量输出和能量输出( (对外作功对外作功) )，则，则 0=0=输出的热能输出的热能+ +能量贮存能量贮存 输出的热能输出的热能= -= -能量贮存能量贮存 实践证明，机体在不对外做功的前提下，单位时间实践证明，机体在不对外做功

7、的前提下，单位时间 内向外散发的热量即能代表机体的能量代谢水平。内向外散发的热量即能代表机体的能量代谢水平。 第7页/共34页 （一）测热方法（一）测热方法 1. 1. 直接测热法直接测热法： 用热量计直接测量机体在一定时间内释放的热量。用热量计直接测量机体在一定时间内释放的热量。 此法常用于鸟类和高代谢率的小动物的能量代谢测定。此法常用于鸟类和高代谢率的小动物的能量代谢测定。 2. 2. 间接测热法间接测热法： 在化学反应中，反应底物的量与反应产物的量之间呈定比关系。在化学反应中，反应底物的量与反应产物的量之间呈定比关系。 如：如： CC6 6H H12 12O O6 6 + 6O + 6O

8、2 2 6CO 6CO2 2 + 6H + 6H2 2O + O + H H （定比关系）（定比关系） 因此，测定一定时间内机体因此，测定一定时间内机体耗耗OO2 2量、量、COCO2 2产量产量/ /和尿氮排泄量和尿氮排泄量， 根据所消耗代谢物质的成分和数量，计算根据所消耗代谢物质的成分和数量，计算总产热量总产热量。 第8页/共34页 l（二）与间接测热法有关的几个概念（二）与间接测热法有关的几个概念 l 1.1.食物的热价：食物的热价： l1g 1g 营养物质在体内氧化分解营养物质在体内氧化分解/ /体外燃烧时所释放的热量。体外燃烧时所释放的热量。 l 单位：单位：kcal/gkcal/g

9、（1kcal=4.187kJ1kcal=4.187kJ），分），分 l 物理卡价：物理卡价：食物在体外燃烧时释放的能量。食物在体外燃烧时释放的能量。 l 生物卡价：生物卡价：食物在体内氧化分解释放的能量。食物在体内氧化分解释放的能量。 l 糖的物理卡价和生物卡价：糖的物理卡价和生物卡价：17.2kJ/g17.2kJ/g（4.1kcal/g4.1kcal/g） l 脂肪的物理卡价和生物卡价：脂肪的物理卡价和生物卡价：38.9kJ/g38.9kJ/g（9.5kcal/g9.5kcal/g） l 蛋白质蛋白质物理卡价：物理卡价：23.5kJ/g23.5kJ/g（5.6kcal/g5.6kcal/g）

10、 l 生物卡价：生物卡价：17.2kJ/g17.2kJ/g（4.3kcal/g4.3kcal/g）（部分以尿素排出）（部分以尿素排出） l 2.2.氧热价：氧热价：某种营养物质氧化时某种营养物质氧化时, ,消耗消耗1 L O1 L O2 2 所产生的热量。 所产生的热量。 l 3.3.呼吸商：呼吸商：指一定时间内机体的指一定时间内机体的COCO2 2产生量与耗产生量与耗OO2 2量的比值。量的比值。 l 呼吸商（呼吸商（RQRQ）= (CO= (CO2 2OO2 2) )体积比体积比 第9页/共34页 由于糖、脂肪、蛋白质氧化时产生的由于糖、脂肪、蛋白质氧化时产生的COCO2 2和耗和耗OO2

11、 2量不同量不同 ，其呼吸商也不同。，其呼吸商也不同。 如果从总的如果从总的COCO2 2产生量和耗产生量和耗OO2 2量中减去相应蛋白质产生量中减去相应蛋白质产生 COCO2 2量和耗量和耗OO2 2量，其呼吸商为量，其呼吸商为非蛋白氮呼吸商非蛋白氮呼吸商（糖和（糖和 脂肪）脂肪）。 测机体一定时间内的耗测机体一定时间内的耗OO2 2和和COCO2 2产生量，求出产生量，求出混合呼吸商混合呼吸商, , 查出相应的氧热价，乘以耗氧量，得出该时间内的产热查出相应的氧热价，乘以耗氧量，得出该时间内的产热 量。量。 第10页/共34页 （三）间接测热法的能量代谢计算方法（三）间接测热法的能量代谢计算

12、方法（1 1） 第一步：第一步：测定机体一定时间内吸入气和呼出气中测定机体一定时间内吸入气和呼出气中COCO2 2和和OO2 2量，量，求出单位求出单位 时间内耗时间内耗OO2 2量和量和COCO2 2产生量。产生量。 第二步：第二步：测定一定时间内尿氮排出量，根据尿氮计算蛋白质氧化量（测定一定时间内尿氮排出量，根据尿氮计算蛋白质氧化量（1g1g 尿氮尿氮= =氧化分解氧化分解6.25g6.25g蛋白质），蛋白质），根据其生物卡价查表计算其根据其生物卡价查表计算其产热量产热量 、耗、耗OO2 2量和量和COCO2 2产生量产生量。 第三步：第三步： 计算计算非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商：从总耗从总

13、耗OO2 2量和量和COCO2 2产生量中减去蛋白质的耗产生量中减去蛋白质的耗OO2 2量量 和和COCO2 2产生量。产生量。 计算计算非蛋白产热量非蛋白产热量：从从RQRQ和氧热价表中查找相应的非蛋白氧热价，用和氧热价表中查找相应的非蛋白氧热价，用 该段时间内糖和脂肪的该段时间内糖和脂肪的耗耗OO2 2量量相应氧热价相应氧热价来计算。来计算。 第四步：第四步：计算出计算出总产热量总产热量 总产热量总产热量= =蛋白质产热量非蛋白产热量蛋白质产热量非蛋白产热量 第11页/共34页 1.1.测定受试者一定时间内耗测定受试者一定时间内耗OO2 2量和量和COCO2 2产生量，及尿氮排出量：产生量

14、，及尿氮排出量： 假如假如,24h,24h的耗的耗OO2 2量为量为400l,CO400l,CO2 2产生量为产生量为340l,340l,尿氮排出量为尿氮排出量为12g. 12g. 2.2.蛋白质代谢：蛋白质代谢：蛋白质分解量蛋白质分解量 = 12g= 12g6.25 = 75g 6.25 = 75g 产热量产热量 = 17.2kJ/g= 17.2kJ/g75g = 1290kJ 75g = 1290kJ 耗耗OO2 2量量 = 0.94L/g= 0.94L/g75g = 70.5L 75g = 70.5L CO CO2 2产生量产生量 = 0.75L/g= 0.75L/g75g = 56.2

15、5L 75g = 56.25L 3.3.非蛋白代谢：非蛋白代谢：耗氧量耗氧量 = 400L= 400L70.5L = 329.5L 70.5L = 329.5L CO CO2 2产生量产生量 = 340= 34056.25L = 283.75L 56.25L = 283.75L 非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商 = 283.75L= 283.75L329.5L = 0.86 329.5L = 0.86 查表，非蛋白呼吸商查表，非蛋白呼吸商0.860.86的氧热价为的氧热价为 20.3426kJ/L 20.3426kJ/L 非蛋白代谢产热量非蛋白代谢产热量 = 20.3426kJ/L= 20.3426k

16、J/L329.5L = 6702.87kJ 329.5L = 6702.87kJ 4.24h4.24h的产热量：的产热量： 24h 24h 产热量产热量 = 1290kJ + 6702.87kJ = 7992.87kJ= 1290kJ + 6702.87kJ = 7992.87kJ 第12页/共34页 间接测热法的能量代谢计算方法（间接测热法的能量代谢计算方法（2 2） 通常将蛋白质的消耗量忽略不计，只测单位时间内的耗通常将蛋白质的消耗量忽略不计，只测单位时间内的耗OO2 2量和量和COCO2 2产产 生量，计算非蛋白呼吸商。生量，计算非蛋白呼吸商。 第一步：第一步： 分析吸入气和呼出气中分析

17、吸入气和呼出气中COCO2 2和和OO2 2量，测出单位时间内耗量，测出单位时间内耗OO2 2量和量和COCO2 2产产 生量，求出生量，求出RQRQ值。值。 第二步：第二步： 从从RQRQ和氧热价表中查找出相应的氧热价。和氧热价表中查找出相应的氧热价。 一定时间内的一定时间内的产热量氧热价产热量氧热价相应耗氧量相应耗氧量 第13页/共34页 举例：举例： 一匹蒙古马在一匹蒙古马在6 6小时内产生小时内产生COCO2 2量为量为208.487L208.487L，消耗，消耗OO2 2量量 为为291.875L291.875L，求出，求出6 6小时的产热量。小时的产热量。 RQRQCOCO2 2

18、/ O / O2 2 0.71 0.71 查表查表RQRQ为为0.710.71时的氧热价为时的氧热价为19.60kJ/L 19.60kJ/L 氧氧 6h6h产热量氧热价产热量氧热价耗氧量耗氧量 19.60kJ19.60kJ291.875L 5720.75kJ 291.875L 5720.75kJ 第14页/共34页 三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素 （一）（一） 食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应 动物在采食后一段时间内，虽然同样处在安静动物在采食后一段时间内，虽然同样处在安静 状态，而其产热量却比采食前有明显增加，这种由状态，而其产热量却比采食前有明显增加，这种由 于摄

19、食使机体产生于摄食使机体产生“额外热量额外热量”的现象，叫做食物的现象，叫做食物 的特殊动力效应（的特殊动力效应（specific dynamic effectspecific dynamic effect）。）。 （二）（二） 肌肉活动的影响肌肉活动的影响 （三）（三） 神经神经内分泌的影响内分泌的影响 （四）（四） 环境温度的影响环境温度的影响 第15页/共34页 四、四、基础代谢和静止能量代谢基础代谢和静止能量代谢 ( (一一) )基础代谢的概念基础代谢的概念 基础代谢基础代谢(basal metabolism) (basal metabolism) ： 是指基础状态下的能量代谢。是指基

20、础状态下的能量代谢。 基础代谢率基础代谢率(BMR) (BMR) ：指单位时间内的基础代谢。：指单位时间内的基础代谢。 基础状态是指：基础状态是指： 空腹，要求在进食空腹，要求在进食121214 h14 h后。后。 静卧静卧0.5 h0.5 h以上。以上。 清醒、安静。清醒、安静。 环境温度保持在环境温度保持在20202525之间。之间。 第16页/共34页 （二）静止能量代谢（二）静止能量代谢 1.1.禁食禁食 2.2.处于静止状态处于静止状态( (通常为伏卧通常为伏卧) ) 3.3.环境温度适中环境温度适中 4.4.在畜舍或实验室条件下用间接测热法测定在畜舍或实验室条件下用间接测热法测定

21、（三）（三） 影响基础代谢的因素影响基础代谢的因素 1.1.个体大小个体大小 2.2.性别性别 3.3.年龄年龄 4.4.营养状况营养状况 第17页/共34页 第二节第二节 体温调节体温调节 体温（体温（body temperaturebody temperature）指的是机体深部的）指的是机体深部的 平均温度平均温度 。 一、动物的体温及其正常变动一、动物的体温及其正常变动 （一）（一） 动物的正常体温动物的正常体温 （二）（二） 体温的生理波动体温的生理波动 1.1.体温的昼夜波动体温的昼夜波动 2.2.年龄年龄 3.3.性别性别 4.4.肌肉活动肌肉活动 第18页/共34页 表表 健康

22、动物的体温（直肠内测定健康动物的体温（直肠内测定 ） 动物动物体温（体温（）动物动物体温（体温（） 马马 骡骡 驴驴 黄牛黄牛 水牛水牛 乳牛乳牛 肉牛肉牛 犊牛犊牛 耗牛耗牛 23.523.538.638.6 38.038.039.039.0 37.037.038.038.0 37.537.539.039.0 37.537.539.539.5 38.038.039.339.3 36.736.739.139.1 38.538.539.539.5 37.037.039.739.7 绵羊绵羊 山羊山羊 猪猪 狗狗 兔兔 猫猫 豚鼠豚鼠 大白鼠大白鼠 小白鼠小白鼠 38.538.540.540.5

23、37.637.640.040.0 38.038.040.040.0 37.037.039.039.0 38.538.539.539.5 38.038.039.539.5 37.837.839.539.5 38.538.539.539.5 37.037.039.039.0 第19页/共34页 二、体内热的平衡 （一）产热过程（一）产热过程 1.1.主要产热器官：主要产热器官： 安静时安静时内脏内脏( (肝脏肝脏) )、脂肪、脂肪( (包括包括褐色脂肪褐色脂肪) ) 运动时运动时骨骼肌骨骼肌 2.2.产热的调节反应：产热的调节反应： 非战栗产热非战栗产热代谢产热代谢产热 战栗战栗( (寒颤寒颤)

24、)产热产热骨骼肌不随意收缩，产热效率最高骨骼肌不随意收缩，产热效率最高 3.3.产热活动的调节：产热活动的调节： 体液调节：体液调节：甲状腺激素、肾上腺素和去甲肾上腺素甲状腺激素、肾上腺素和去甲肾上腺素 神经调节：神经调节：交感神经兴奋交感神经兴奋 第20页/共34页 （二）散热的途径与方式：（二）散热的途径与方式： 散热部位散热部位皮肤、呼吸道、尿、粪便皮肤、呼吸道、尿、粪便 1. 1. 辐射散热：辐射散热：以热射线向较冷物体散热的形式，占以热射线向较冷物体散热的形式，占60%60%。 散热量取决于皮温与外界温度差及有效辐散面积。散热量取决于皮温与外界温度差及有效辐散面积。 2. 2. 传导

25、散热：传导散热：热量直接传给与之接触的较冷物体的形式，热量直接传给与之接触的较冷物体的形式， 散热量取决于皮肤与导热体的接触面积、皮温与接触物的散热量取决于皮肤与导热体的接触面积、皮温与接触物的 温差及导热性。温差及导热性。 3. 3. 对流散热：对流散热：通过气体或液体流动交换热量通过气体或液体流动交换热量, ,受风速影响受风速影响 4. 4. 蒸发散热：蒸发散热：环境温度高于皮温的唯一散热方式，分环境温度高于皮温的唯一散热方式，分 不感蒸发：不感蒸发：体液在未形成水滴之前就被蒸发掉；体液在未形成水滴之前就被蒸发掉； 可感蒸发：可感蒸发：通过汗腺主动分泌，形成明显汗滴而蒸发。通过汗腺主动分泌

26、，形成明显汗滴而蒸发。 汗液成分：汗液成分：水占水占99%99%、NaClNaCl、KClKCl、尿素等，为低渗液。、尿素等，为低渗液。 1g 1g 水蒸发可带走水蒸发可带走2.43kJ2.43kJ的热量，散热效率很高。的热量，散热效率很高。 发汗速度受环境温度和湿度影响。发汗速度受环境温度和湿度影响。 第21页/共34页 动物体内热平衡过程概括下图动物体内热平衡过程概括下图 第22页/共34页 （三）散热的调节反应（三）散热的调节反应 1.1.发汗的调节：发汗的调节： 发汗是机体有效的散热机制。属反射性活动，受交感胆碱能发汗是机体有效的散热机制。属反射性活动，受交感胆碱能 神经支配，神经支配

27、，AchAch促进发汗，中枢在下丘脑。促进发汗，中枢在下丘脑。 四肢末端及额头的汗腺受肾上腺素能神经支配，温热刺激和四肢末端及额头的汗腺受肾上腺素能神经支配，温热刺激和 精神紧张可引起发汗精神紧张可引起发汗温热发汗、精神发汗。温热发汗、精神发汗。 机体通过交感神经系统控制皮肤血管口径、增减皮肤血流量机体通过交感神经系统控制皮肤血管口径、增减皮肤血流量 ，来改变皮肤温度，从而控制体热的发散。，来改变皮肤温度，从而控制体热的发散。 环境温度环境温度通过皮肤温度感受器通过皮肤温度感受器 视前区视前区- -下丘脑前部热敏下丘脑前部热敏 神经元神经元兴奋发汗中枢兴奋发汗中枢 通过交感胆碱能神经通过交感胆

28、碱能神经 汗腺分汗腺分 泌汗液。泌汗液。 第23页/共34页 2.2.皮肤血液循环的特点及调节皮肤血液循环的特点及调节 散热量的多少取决于皮肤与环境之间的温度差，而皮肤的散热量的多少取决于皮肤与环境之间的温度差，而皮肤的 温度又取决于皮肤的血流量。温度又取决于皮肤的血流量。 特点：特点： 分布到皮肤的动脉穿透分布到皮肤的动脉穿透隔热层隔热层在乳头下层形成动脉网。在乳头下层形成动脉网。 皮下的毛细血管网迂曲延续形成丰富的静脉丛。皮下的毛细血管网迂曲延续形成丰富的静脉丛。 皮下有丰富的皮下有丰富的A-VA-V吻合支。吻合支。 调节：调节： 机体可通过交感神经系统控制皮肤血管口径以改变皮肤血机体可通

29、过交感神经系统控制皮肤血管口径以改变皮肤血 流量流量( (皮肤血管的功能状态皮肤血管的功能状态), ),使散热符合当时条件下的体使散热符合当时条件下的体 热平衡要求热平衡要求. . 第24页/共34页 皮肤散热的调节反应皮肤散热的调节反应： 1.1.寒冷时寒冷时交感神经紧张交感神经紧张皮肤血管收缩皮肤血管收缩A-VA-V吻合支吻合支 关闭关闭皮肤血流量皮肤血流量散热量散热量（热量保存）（热量保存） 2.2.炎热时炎热时交感神经紧张交感神经紧张皮肤小血管舒张皮肤小血管舒张 A-VA-V吻合吻合 支开放支开放皮肤血流量皮肤血流量散热量散热量；此时汗腺活动增强；此时汗腺活动增强 ，促进散热。，促进散

30、热。 3.3.环境适中时环境适中时通过调节皮肤血管口径通过调节皮肤血管口径调节皮肤血流量调节皮肤血流量 控制皮温控制皮温增减散热量增减散热量达到体热达到体热“收支收支”平衡。既平衡。既 不发汗，不寒战，以减少能量消耗不发汗，不寒战，以减少能量消耗是机体最节能的是机体最节能的 调节方式。调节方式。 第25页/共34页 三、体温调节 自主性体温调节自主性体温调节 行为性体温调节行为性体温调节 ( (一一) )温度感受器温度感受器 热感受器热感受器 外周温度感受器外周温度感受器 冷感受器冷感受器 中枢温度感受器中枢温度感受器 1.1.外周温度感受器外周温度感受器 感觉神经末梢感觉神经末梢 分布分布：

31、皮肤、粘膜和内脏皮肤、粘膜和内脏 第26页/共34页 2. 2.中枢温度感受器中枢温度感受器 分类分类：热敏神经元、冷敏神经元热敏神经元、冷敏神经元 血温血温热敏神经元冲动发放频率热敏神经元冲动发放频率 血温血温冷敏神经元冲动发放频率冷敏神经元冲动发放频率 分布分布： 冷敏冷敏N N元：脑干网状结构和下丘脑的弓状核元：脑干网状结构和下丘脑的弓状核 热敏热敏N N元：视前区元：视前区- -下丘脑前部（下丘脑前部（PO/AHPO/AH） 第27页/共34页 ( (二二) )体温调节中枢体温调节中枢 调节体温的基本中枢位于调节体温的基本中枢位于下丘脑下丘脑 PO/AHPO/AH在体温调节整合中枢中的重要地位在体温调节整合中枢中的重要地位 ( (三三) )体温调定点学说体温调定点学说 1 1、调定