能量代谢与体温调节课件

第七章能量代谢与体温调节

第七章能量代谢与体温调节

1㈠能量的代谢（能量来源、呼吸商、基础代谢，静止代谢，影响能量代谢的因素）。

㈡家畜体温及其正常变异，体热的产生和散失，体温的神经和激素调节，外界高温及低温条件下机体的反应。㈠能量的代谢（能量来源、呼吸商、基础代谢，静止代谢，影响2㈠能量的代谢

※※能量代谢：是指体内伴随物质代谢所发生的能量释放、转化和利用的过程。

1.动物体能量的来源和转化

⑴能量的来源

动物体不能进行光合作用等，能量只能来自食物。食物中糖类、脂肪和蛋白质三大营养物质含有大量可利用的能量。当食物分解时，食物中包含的各种能量转变为化学能、热能、机械能、电能和光能，最终变为热能释放出体外。

⑵※能量的转化

饲料的能量可相应划分成若干个部分，如图所示：㈠能量的代谢

※※能量代谢：是指体内伴随物质代谢所发生的3生产净能

（NEp）

净能（NE）

维持净能

（NEm）

代谢能

（ME）

热增耗（HI）

消化能

（DE）

尿能（UE）、气体燃烧能（Eg）

总能

（GE）

粪能（FE）

4①总能

（又称粗能）指饲料中有机物完全氧化燃烧生成CO2、水和其他氧化物时释放的全部热量。

②消化能

是指饲料中可消化的养分所含的能量，即总能与粪能之差。

消化能（DE,digestibleenergy）＝总能（GE，grossenergy）－粪能（FE，fecesenergy）

③代谢能

是指饲料中消化能减去尿能和消化道可燃气体（甲烷）产生的能量。

代谢能（ME，metabolizableenergy）=消化能（DE,digestibleenergy）－尿能（UE,urineenergy）－发酵能（Eg,gaseousenergy）①总能

（又称粗能）指饲料中有机物完全氧化燃烧生成CO25④净能

是指饲料中用于维持生命（静息电位、吸收分泌、体温）和生产产品（肉、奶、皮毛、蛋等）的能量，即代谢能减去饲料的热增耗（特殊动力作用功）。

▲热增耗（也称特殊动力作用功或食后增热）：是指绝食动物在采食饲料后的短时间内，体内代谢产热高于绝食代谢产热的那部分能量。

净能（NE，netenergy）=代谢能（ME，metabolizableenergy）－热增耗（HI，heatincrement）。也表示为：净能（NE，netenergy）=维持净能（NEm,netenergyformaintenance）+生产净能（NEp,netenergyforproduction）④净能

是指饲料中用于维持生命（静息电位、吸收分泌、体62.能量代谢的测定

⑴※※与能量代谢有关的概念

①※食物的热价

1g某种食物氧化(或在体外燃烧)时所释放的热量称为食物的热价。单位是：KJ/g。热价有生物热价和物理热价之分，分别指食物在体内氧化和体外燃烧时释放的热量。

②※食物的氧热价

把某种食物氧化时消耗1L氧所产生的热量，称为该种食物的氧热价。单位是：KJ/L。

③※呼吸商（RQ=VCO2/VO2）

一定时间内机体呼出的CO2的量与吸入的O2的量的比值，称为呼吸商。2.能量代谢的测定

⑴※※与能量代谢有关的概念

①7⑵测定能量代谢的方法

①直接测热法

将动物放在专门设计的测热室中，直接测定机体在一定时间内散发的热量。但由于测热装置结构复杂，操作不方便，实际中难以推广很少采用。

⑵测定能量代谢的方法

①直接测热法

将动物放在专门设8②间接测热法

该方法不仅简便易行，并且足够准确，为研究动物营养、环境生理和内分泌实验所常用。其理论依据是化学中的定比定律（反应物的量与产物的量之间是一定的比例关系。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，这种定比关系不变）。需3个指标：耗氧量（开放法、闭和法）、呼吸商（消耗的是什么物质，种类，大致比例）、氧热价（单位物质供能量）。有两类方法：

Ⅰ开放式回路呼吸装置

Ⅱ密闭式回路呼吸装置（最常用）②间接测热法

该方法不仅简便易行，并且足够准确，为研9密闭式回路呼吸装置密闭式回路呼吸装置103.基础代谢和静止能量代谢

⑴．※基础代谢

动物在维持基本生命活动条件下的能量代谢，称为▲基础代谢。

要求的条件：

①清醒

②肌肉处于安静状态

③最适于该动物的外界环境温度（18－25℃）

④消化道内食物空虚，即要经过一段时间的饥饿。

基础代谢的测定所要求的条件在实际生产中不易达到，如很难达到肌肉完全处于安静状态，因此实际中常用静止能量代谢代替基础代谢。3.基础代谢和静止能量代谢

⑴．※基础代谢

动物在维持基本11⑵静止能量代谢

动物在一般的畜舍或实验室条件下、早晨饲喂前休息时（以卧下为宜）的能量代谢水平，称为▲静止能量代谢。

☆静止能量代谢与基础代谢不同之处，在于静止能量代谢还包含数量不定的特殊动力作用的能量、用于生产的能量和用于调节体温的能量。

公式：Q=KW0.75

Q为静止能量代谢率（KJ/24h）,K＝70，W为体重（Kg）。⑵静止能量代谢

动物在一般的畜舍或实验室条件下、早12

⑶※影响能量代谢的主要因素

①肌肉活动

肌肉活动队能量代谢的影响最显著。机体能量代谢同肌肉活动的强度成正比关系。机体任何轻微的活动都可提高代谢率。

②精神活动

脑的重量只占体重的2.5%，但在安静状态下却有15％左右的循环血量进入脑循环系统。这说明脑组织的代谢水平是很高的。在精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧和情绪激动时，由于肌紧张增强以及刺激代谢的激素释放增多等因素，产热量可以显著增加。⑶※影响能量代谢的主要因素

①肌肉活动

肌肉活动队能13③食物的特殊动力效应

动物进食后一段时间内（从进食后1小时开始，延续到7－8小时）,虽然处于安静状态，但所产生的热量却要比进食前有所增加。这种额外的能量消耗是由进食所引起的。

④环境温度

动物安静时的能力代谢，在20－30度的环境温度中由于肌肉松弛最为稳定。当环境温度低于20度时，代谢率增加，主要是由于寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张度增强所致。当环境温度高于30度时，代谢率又会增加，因为体内化学反应过程的反应速度增强的缘故。③食物的特殊动力效应

动物进食后一段时间内（从进食后1小14⑤个体差异

大小、性别（公＞母）、年龄（幼畜＞成年）、营养状况（好＞差）等。

⑷影响基础代谢率和静止能量代谢的因素

①

年龄（幼畜＞成年）、性别（公＞母）、身高、体重、体表面积

②生长、妊娠、哺乳、体温

③

疾病

④

环境温度（春、秋＞夏＞冬，温带、寒带＞热带）、食物、长期禁食

⑤肌肉活动、情绪状态、激素水平、睡眠等⑤个体差异

大小、性别（公＞母）、年龄（幼畜＞成年）、营养15㈡体温及其调节

1.动物的体温及其正常变动

⑴部位变异

肛温（36.5－37.5℃）；口温小于肛温；腋温小于口温；腋温（36.0－37.4˚C）；肝最高38˚C。畜牧兽医实践中，多以肛温代表体温，接近且稳定。

⑵昼夜波动

自然界光线、环境温度、喂料、生活方式、肌肉工作等周期性变化。通常是白昼逐渐升温至午后达到高峰，然后逐渐下降至清晨最低。㈡体温及其调节

1.动物的体温及其正常变动

⑴部16⑶年龄性别

幼畜＞成年、雄性＞雌性。

⑷生理状况

母畜发情、妊娠＞排卵。

⑸其他

品种：乳牛＞黄牛；采食；神经激动；地理气候（温带、寒带＞热带）等。⑶年龄性别

幼畜＞成年、雄性＞雌性。

⑷生理状况

172.机体的产热和散热过程

体温是产热、散热对比的结果是一个恒定的动态平衡。

⑴产热

①通常环境中

安静时，内脏（肝脏）为多；运动时，骨骼肌增加60倍，占2/3以上。草食动物瘤胃发酵为主。

②寒冷环境中

机体通过寒颤性（战栗）产热(shiveringthermogenisis)和非寒颤性（非战栗）产热(non-shiveringthermogenesis)两种形式,增加产热量以维持体温。2.机体的产热和散热过程

体温是产热、散热对比的结果是一18Ⅰ.寒颤性（战栗）产热

战栗是骨骼肌发生不随意的节律性收缩的表现,，可使代谢率增加4－5倍。

Ⅱ.非寒颤性（非战栗）产热（又称代谢产热）

虽然机体所有组织器官都有代谢产热的功能,但代谢产热以褐色脂肪组织(brownfattissue)的产热量为最大,约占非战栗产热总量的70%。Ⅰ.寒颤性（战栗）产热

战栗是骨骼肌发生不随意的节律性收缩19③影响产热的因素

Ⅰ.基础代谢率；

Ⅱ.肌肉运动；

Ⅲ.神经的紧张程度（肌肉血管）；

Ⅳ.内分泌激素（E、NE、T4.T3）；

Ⅴ.环境温度；在适当的环境温度范围内，动物的代谢强度和产热量可保持在生理的最低水平而体温仍能维持稳定，这种环境温度称为动物的※▲等热范围或代谢稳定区。

Ⅵ食物的特殊动力作用。③影响产热的因素

Ⅰ.基础代谢率；

Ⅱ.肌肉运动；

20⑵散热

①途径

皮肤（75％）、呼吸、排粪、排尿

方式：

皮肤散热的方式：辐射、对流、传导、蒸发。前三种又称为非蒸发散热。

Ⅰ.辐射

热以红外线的形式由高温向温度较低的散发。

Ⅱ.对流

气液流动——通风。

Ⅲ.传导

热量直接通过接触的方式由高温传给温度较低的物体。⑵散热

①途径

皮肤（75％）、呼吸、排粪、排尿21Ⅳ.蒸发

热量靠体表和呼吸道水分汽化吸热而散发。有两种形式，一种是：不显汗蒸发－体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未积聚成汗滴前被蒸发掉；另一种是：显汗蒸发－汗腺分泌汗液。当温度等于或高于体表温度时，蒸发是唯一的散热方式。

Ⅳ.蒸发

热量靠体表和呼吸道水分汽化吸热而散发。有两种形式223.※体温恒定的调节

⑴※体温调节中枢

调节体温的重要中枢位于下丘脑。通常，下丘脑前部产热中枢，后部散热中枢。

⑵温度感受器

分为外周和中枢感受器。

①外周感受器

如皮肤、某些粘膜、腹脏内脏等。

②中枢感受器

有冷敏和热敏神经元。3.※体温恒定的调节

⑴※体温调节中枢

调节体温的23⑶※体温中枢调节机理—调定点（setpoint）学说

①调定点学说

下丘脑的热敏神经元起着调定点的重要作用。▲调定点是指热敏神经元对温热的感受界限即阈值（通常是38℃左右）。

②调节过程

当中枢的温度升高＞调定点时，热敏神经元冲动发放的频率↑，使散热过程兴奋而产热抑制，则使体温不致过高；当中枢的温度降低＜调定点时，热敏神经元冲动发放的频率↓，使散热过程抑制而产热兴奋，则使体温不致过低。

另外，5－羟色胺刺激散热，而乙酰胆碱刺激产热，去甲肾上腺素在高温时抑制热性喘息，在低温时，则抑制寒颤。⑶※体温中枢调节机理—调定点（setpoint）学说

①24⑷※体温调节的外周机理

①躯体神经

控制骨骼肌的紧张性和运动，引起机体的非寒颤和寒颤产热。

②植物性神经

寒冷时，交感神经兴奋，引起代谢加强，增加产热，同时使皮肤血管收缩，引起体表散热减少。

热应激时，交感兴奋降低，代谢产热减少，皮肤血管扩张，汗腺分泌汗液，使散热增加，同时交感神经兴奋使唾液腺分泌加强有利于蒸发散热。

⑷※体温调节的外周机理

①躯体神经

控制骨骼肌的紧张25

③体液调节

Ⅰ.

甲状腺素→代谢率提高→缓慢而持久地加强产热；

Ⅱ.

肾上腺素和去甲肾上腺素→糖、脂肪分解→迅速而短暂对付急剧变化。

⑸※行为性体温调节

是大脑皮层参与下有意识的活动，卷缩姿势和积聚以减小散热面积，躺在向阳背风处；长期冷环境→被毛生长加厚、皮下脂肪蓄积——绝热作用，反之，伸展，躺卧，懒于活动，躲在阴凉处、落毛、脂肪薄。

③体液调节

Ⅰ.甲状腺素→代谢率提高→缓慢而持久地加26环境温度降低时体温的神经内分泌调节环境温度降低时体温的神经内分泌调节274.※家畜对高温和低温的耐受能力与适应

⑴家畜的耐热与抗寒

外界温度接近体温或高出时，产热大于散热，体温升高，主要通过蒸发，热性喘息等散热。

低寒环境下动物被毛竖立，身体蜷缩互相拥挤减少散热，同时通过基础代谢加强，寒颤、非寒颤性产热的方法增加产热。

⑵家畜对高温与低温的适应

①惯习（服习）

数月生活在超常的环境（寒冷和高温）中所发生的适应性反应。主要是产热适应环境变化。4.※家畜对高温和低温的耐受能力与适应

⑴家畜的耐热与28②风土驯化

随季节性改变机体发生对环境温度的适应。主要是被毛和体脂的厚度以及血管收缩性的变化以增强机体对外界环境的适应能力。

③气候适应

多为自然、人工选择，使动物的遗传性发生变化。②风土驯化

随季节性改变机体发生对环境温度的适应。主29放映结束放映结束30第七章能量代谢与体温调节

第七章能量代谢与体温调节

31㈠能量的代谢（能量来源、呼吸商、基础代谢，静止代谢，影响能量代谢的因素）。

㈡家畜体温及其正常变异，体热的产生和散失，体温的神经和激素调节，外界高温及低温条件下机体的反应。㈠能量的代谢（能量来源、呼吸商、基础代谢，静止代谢，影响32㈠能量的代谢

※※能量代谢：是指体内伴随物质代谢所发生的能量释放、转化和利用的过程。

1.动物体能量的来源和转化

⑴能量的来源

动物体不能进行光合作用等，能量只能来自食物。食物中糖类、脂肪和蛋白质三大营养物质含有大量可利用的能量。当食物分解时，食物中包含的各种能量转变为化学能、热能、机械能、电能和光能，最终变为热能释放出体外。

⑵※能量的转化

饲料的能量可相应划分成若干个部分，如图所示：㈠能量的代谢

※※能量代谢：是指体内伴随物质代谢所发生的33生产净能

（NEp）

净能（NE）

维持净能

（NEm）

代谢能

（ME）

热增耗（HI）

消化能

（DE）

尿能（UE）、气体燃烧能（Eg）

总能

（GE）

粪能（FE）

34①总能

（又称粗能）指饲料中有机物完全氧化燃烧生成CO2、水和其他氧化物时释放的全部热量。

②消化能

是指饲料中可消化的养分所含的能量，即总能与粪能之差。

消化能（DE,digestibleenergy）＝总能（GE，grossenergy）－粪能（FE，fecesenergy）

③代谢能

是指饲料中消化能减去尿能和消化道可燃气体（甲烷）产生的能量。

代谢能（ME，metabolizableenergy）=消化能（DE,digestibleenergy）－尿能（UE,urineenergy）－发酵能（Eg,gaseousenergy）①总能

（又称粗能）指饲料中有机物完全氧化燃烧生成CO235④净能

是指饲料中用于维持生命（静息电位、吸收分泌、体温）和生产产品（肉、奶、皮毛、蛋等）的能量，即代谢能减去饲料的热增耗（特殊动力作用功）。

▲热增耗（也称特殊动力作用功或食后增热）：是指绝食动物在采食饲料后的短时间内，体内代谢产热高于绝食代谢产热的那部分能量。

净能（NE，netenergy）=代谢能（ME，metabolizableenergy）－热增耗（HI，heatincrement）。也表示为：净能（NE，netenergy）=维持净能（NEm,netenergyformaintenance）+生产净能（NEp,netenergyforproduction）④净能

是指饲料中用于维持生命（静息电位、吸收分泌、体362.能量代谢的测定

⑴※※与能量代谢有关的概念

①※食物的热价

1g某种食物氧化(或在体外燃烧)时所释放的热量称为食物的热价。单位是：KJ/g。热价有生物热价和物理热价之分，分别指食物在体内氧化和体外燃烧时释放的热量。

②※食物的氧热价

把某种食物氧化时消耗1L氧所产生的热量，称为该种食物的氧热价。单位是：KJ/L。

③※呼吸商（RQ=VCO2/VO2）

一定时间内机体呼出的CO2的量与吸入的O2的量的比值，称为呼吸商。2.能量代谢的测定

⑴※※与能量代谢有关的概念

①37⑵测定能量代谢的方法

①直接测热法

将动物放在专门设计的测热室中，直接测定机体在一定时间内散发的热量。但由于测热装置结构复杂，操作不方便，实际中难以推广很少采用。

⑵测定能量代谢的方法

①直接测热法

将动物放在专门设38②间接测热法

该方法不仅简便易行，并且足够准确，为研究动物营养、环境生理和内分泌实验所常用。其理论依据是化学中的定比定律（反应物的量与产物的量之间是一定的比例关系。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，这种定比关系不变）。需3个指标：耗氧量（开放法、闭和法）、呼吸商（消耗的是什么物质，种类，大致比例）、氧热价（单位物质供能量）。有两类方法：

Ⅰ开放式回路呼吸装置

Ⅱ密闭式回路呼吸装置（最常用）②间接测热法

该方法不仅简便易行，并且足够准确，为研39密闭式回路呼吸装置密闭式回路呼吸装置403.基础代谢和静止能量代谢

⑴．※基础代谢

动物在维持基本生命活动条件下的能量代谢，称为▲基础代谢。

要求的条件：

①清醒

②肌肉处于安静状态

③最适于该动物的外界环境温度（18－25℃）

④消化道内食物空虚，即要经过一段时间的饥饿。

基础代谢的测定所要求的条件在实际生产中不易达到，如很难达到肌肉完全处于安静状态，因此实际中常用静止能量代谢代替基础代谢。3.基础代谢和静止能量代谢

⑴．※基础代谢

动物在维持基本41⑵静止能量代谢

动物在一般的畜舍或实验室条件下、早晨饲喂前休息时（以卧下为宜）的能量代谢水平，称为▲静止能量代谢。

☆静止能量代谢与基础代谢不同之处，在于静止能量代谢还包含数量不定的特殊动力作用的能量、用于生产的能量和用于调节体温的能量。

公式：Q=KW0.75

Q为静止能量代谢率（KJ/24h）,K＝70，W为体重（Kg）。⑵静止能量代谢

动物在一般的畜舍或实验室条件下、早42

⑶※影响能量代谢的主要因素

①肌肉活动

肌肉活动队能量代谢的影响最显著。机体能量代谢同肌肉活动的强度成正比关系。机体任何轻微的活动都可提高代谢率。

②精神活动

脑的重量只占体重的2.5%，但在安静状态下却有15％左右的循环血量进入脑循环系统。这说明脑组织的代谢水平是很高的。在精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧和情绪激动时，由于肌紧张增强以及刺激代谢的激素释放增多等因素，产热量可以显著增加。⑶※影响能量代谢的主要因素

①肌肉活动

肌肉活动队能43③食物的特殊动力效应

动物进食后一段时间内（从进食后1小时开始，延续到7－8小时）,虽然处于安静状态，但所产生的热量却要比进食前有所增加。这种额外的能量消耗是由进食所引起的。

④环境温度

动物安静时的能力代谢，在20－30度的环境温度中由于肌肉松弛最为稳定。当环境温度低于20度时，代谢率增加，主要是由于寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张度增强所致。当环境温度高于30度时，代谢率又会增加，因为体内化学反应过程的反应速度增强的缘故。③食物的特殊动力效应

动物进食后一段时间内（从进食后1小44⑤个体差异

大小、性别（公＞母）、年龄（幼畜＞成年）、营养状况（好＞差）等。

⑷影响基础代谢率和静止能量代谢的因素

①

年龄（幼畜＞成年）、性别（公＞母）、身高、体重、体表面积

②生长、妊娠、哺乳、体温

③

疾病

④

环境温度（春、秋＞夏＞冬，温带、寒带＞热带）、食物、长期禁食

⑤肌肉活动、情绪状态、激素水平、睡眠等⑤个体差异

大小、性别（公＞母）、年龄（幼畜＞成年）、营养45㈡体温及其调节

1.动物的体温及其正常变动

⑴部位变异

肛温（36.5－37.5℃）；口温小于肛温；腋温小于口温；腋温（36.0－37.4˚C）；肝最高38˚C。畜牧兽医实践中，多以肛温代表体温，接近且稳定。

⑵昼夜波动

自然界光线、环境温度、喂料、生活方式、肌肉工作等周期性变化。通常是白昼逐渐升温至午后达到高峰，然后逐渐下降至清晨最低。㈡体温及其调节

1.动物的体温及其正常变动

⑴部46⑶年龄性别

幼畜＞成年、雄性＞雌性。

⑷生理状况

母畜发情、妊娠＞排卵。

⑸其他

品种：乳牛＞黄牛；采食；神经激动；地理气候（温带、寒带＞热带）等。⑶年龄性别

幼畜＞成年、雄性＞雌性。

⑷生理状况

472.机体的产热和散热过程

体温是产热、散热对比的结果是一个恒定的动态平衡。

⑴产热

①通常环境中

安静时，内脏（肝脏）为多；运动时，骨骼肌增加60倍，占2/3以上。草食动物瘤胃发酵为主。

②寒冷环境中

机体通过寒颤性（战栗）产热(shiveringthermogenisis)和非寒颤性（非战栗）产热(non-shiveringthermogenesis)两种形式,增加产热量以维持体温。2.机体的产热和散热过程

体温是产热、散热对比的结果是一48Ⅰ.寒颤性（战栗）产热

战栗是骨骼肌发生不随意的节律性收缩的表现,，可使代谢率增加4－5倍。

Ⅱ.非寒颤性（非战栗）产热（又称代谢产热）

虽然机体所有组织器官都有代谢产热的功能,但代谢产热以褐色脂肪组织(brownfattissue)的产热量为最大,约占非战栗产热总量的70%。Ⅰ.寒颤性（战栗）产热

战栗是骨骼肌发生不随意的节律性收缩49③影响产热的因素

Ⅰ.基础代谢率；

Ⅱ.肌肉运动；

Ⅲ.神经的紧张程度（肌肉血管）；

Ⅳ.内分泌激素（E、NE、T4.T3）；

Ⅴ.环境温度；在适当的环境温度范围内，动物的代谢强度和产热量可保持在生理的最低水平而体温仍能维持稳定，这种环境温度称为动物的※▲等热范围或代谢稳定区。

Ⅵ食物的特殊动力作用。③影响产热的因素

Ⅰ.基础代谢率；

Ⅱ.肌肉运动；

50⑵散热

①途径

皮肤（75％）、呼吸、排粪、排尿

方式：

皮肤散热的方式：辐射、对流、传导、蒸发。前三种又称为非蒸发散热。

Ⅰ.辐射

热以红外线的形式由高温向温度较低的散发。

Ⅱ.对流

气液流动——通风。

Ⅲ.传导

热量直接通过接触的方式由高温传给温度较低的物体。⑵散热

①途径

皮肤（75％）、呼吸、排粪、排尿51Ⅳ.蒸发

热量靠体表和呼吸道水分汽化吸热而散发。有两种形式，一种是：不显汗蒸发－体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未积聚成汗滴前被蒸发掉；另一种是：显汗蒸发－汗腺分泌汗液。当温度等于或高于体表温度时，蒸发是唯一的散热方式。

Ⅳ.蒸发

热量靠体表和呼吸道水分汽化吸热而散发。有两种形式523.※体温恒定的调节

⑴※体温调节中枢

调节体温的重要中枢位于下丘脑。通常，下丘脑前部产热中枢，后部散热中枢。

⑵温度感受器

分为外周和中枢感受器。

①外