能量代谢与体温调

能量代谢：生物体在物质代谢过程中伴随的能量释放、转移和利用。1.能量来源：食物(糖、脂肪和蛋白质)糖：主要的供能物质脂肪：贮存和供给能量蛋白质：细胞自我更新材料，也可供能一、能量代谢的概念及能量转化当前第1页\共有37页\编于星期四\22点能量转化和利用的关键物质：ATP当前第2页\共有37页\编于星期四\22点2.能量去路：50%转为热能当前第3页\共有37页\编于星期四\22点二、能量代谢的测定原理和方法

根据能量守恒定律，机体分解营养物质所释放的总能量即能量输入=能量输出+能量贮存；或能量输入=输出的热能+肌肉对外作的功+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。如果无能量输入(禁食/安静时)和能量输出(对外作功)，则0=输出的热能+能量贮存输出的热能=-能量贮存实践证明，机体在不对外做功的前提下，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。当前第4页\共有37页\编于星期四\22点（一）测热方法1.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。此法常用于鸟类和高代谢率的小动物的能量代谢测定。2.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。如：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△H（定比关系）因此，测定一定时间内机体耗O2量、CO2产量/和尿氮排泄量，根据所消耗代谢物质的成分和数量，计算总产热量。当前第5页\共有37页\编于星期四\22点直接测定法当前第6页\共有37页\编于星期四\22点间接测定法当前第7页\共有37页\编于星期四\22点1.食物的热价：1g营养物质在体内氧化分解/体外燃烧时所释放的热量。单位：kcal/g（1kcal=4.187kJ），分物理卡价：食物在体外燃烧时释放的能量。生物卡价：食物在体内氧化分解释放的能量。糖的物理卡价和生物卡价：17.2kJ/g（4.1kcal/g）脂肪的物理卡价和生物卡价：38.9kJ/g（9.5kcal/g）蛋白质物理卡价：23.5kJ/g（5.6kcal/g）生物卡价：17.2kJ/g（4.3kcal/g）（部分以尿素排出）（二）与间接测热法有关的几个概念当前第8页\共有37页\编于星期四\22点2.氧热价：某种营养物质氧化时,消耗1LO2所产生的热量。3.呼吸商：指一定时间内机体的CO2产生量与耗O2量的比值。呼吸商（RQ）=(CO2／O2)体积比（二）与间接测热法有关的几个概念当前第9页\共有37页\编于星期四\22点由于糖、脂肪、蛋白质氧化时产生的CO2和耗O2量不同，其呼吸商也不同(如表)。如果从总的CO2产生量和耗O2量中减去相应蛋白质产生CO2量和耗O2量，其呼吸商为非蛋白氮呼吸商（糖和脂肪）。测机体一定时间内的耗O2和CO2产生量，求出混合呼吸商,查出相应的氧热价，乘以耗氧量，得出该时间内的产热量。当前第10页\共有37页\编于星期四\22点（三）间接测热法的能量代谢计算方法（1）第一步：测定机体一定时间内吸入气和呼出气中CO2和O2量，求出单位时间内耗O2量和CO2产生量。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（1g尿氮=氧化分解6.25g蛋白质），根据其生物卡价查表计算其产热量、耗O2量和CO2产生量。当前第11页\共有37页\编于星期四\22点（三）间接测热法的能量代谢计算方法（1）第三步：计算非蛋白呼吸商：从总耗O2量和CO2产生量中减去蛋白质的耗O2量和CO2产生量。计算非蛋白产热量：从RQ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耗O2量×相应氧热价来计算。第四步：计算出总产热量总产热量=蛋白质产热量＋非蛋白产热量当前第12页\共有37页\编于星期四\22点间接测热法的能量代谢计算方法（1）1.测定受试者一定时间内耗O2量和CO2产生量，及尿氮排出量：假如24h的耗O2量为400l,CO2产生量为340l,尿氮排出量为12g.2.蛋白质代谢：蛋白质分解量=12g×6.25=75g产热量=17.2kJ/g×75g=1290kJ耗O2量=0.94L/g×75g=70.5LCO2产生量=0.75L/g×75g=56.25L当前第13页\共有37页\编于星期四\22点间接测热法的能量代谢计算方法（1）3.非蛋白代谢：耗氧量=400L－70.5L=329.5LCO2产生量=340－56.25L=283.75L非蛋白呼吸商=283.75L÷329.5L=0.86查表，非蛋白呼吸商0.86的氧热价为20.3426kJ/L非蛋白代谢产热量=20.3426kJ/L×329.5L=6702.87kJ4.24h的产热量：24h产热量=1290kJ+6702.87kJ=7992.87kJ当前第14页\共有37页\编于星期四\22点间接测热法的能量代谢计算方法（2）通常将蛋白质的消耗量忽略不计，只测单位时间内的耗O2量和CO2产生量，计算非蛋白呼吸商。第一步：分析吸入气和呼出气中CO2和O2量，测出单位时间内耗O2量和CO2产生量，求出RQ值。第二步：从RQ和氧热价表中查找出相应的氧热价。一定时间内的产热量＝氧热价×相应耗氧量当前第15页\共有37页\编于星期四\22点举例：一匹蒙古马在6小时内产生CO2量为208.487L，消耗O2量为291.875L，求出6小时的产热量。

RQ＝CO2/O2≈0.71查表RQ为0.71时的氧热价为19.60kJ/L氧6h产热量＝氧热价×耗氧量＝19.60kJ×291.875L≈5720.75kJ当前第16页\共有37页\编于星期四\22点三、影响能量代谢的主要因素当前第17页\共有37页\编于星期四\22点四、运动和代谢率

(一)基础代谢率(BMR)：指机体在基础条件下的能量代谢率基础条件包括：清醒而安静、平卧、空腹、室温20-25℃，单位：kJ/（m2·h）（二）代谢率与体重的关系（表）当前第18页\共有37页\编于星期四\22点四、运动和代谢率

（二）代谢率与体重的关系（图）当前第19页\共有37页\编于星期四\22点四、运动和代谢率

运动与代谢的关系不同种动物由于特殊形体和生理适应，有最适的能量消耗和代谢率。陆生动物：行走、奔跑时的代谢率与体重呈线性关系。鸟类：最适飞行速度时耗氧量最低。水生动物：流线形体使能量降至最低。当前第20页\共有37页\编于星期四\22点

第二节体温调节

一、概念变温动物：恒温动物：异温动物：冬眠型动物在非冬眠季节中,其体温是恒定的,而在冬眠季节体温是可变的,故特称为异温动物行为性体温调节生理性体温调节当前第21页\共有37页\编于星期四\22点当前第22页\共有37页\编于星期四\22点二、体内热的平衡

（一）产热过程1.主要产热器官：安静时——内脏(肝脏)、脂肪(包括褐色脂肪)运动时——骨骼肌2.产热的调节反应：非战栗产热——代谢产热战栗(寒颤)产热——骨骼肌不随意收缩，产热效率最高3.产热活动的调节：体液调节：甲状腺激素、肾上腺素和去甲肾上腺素神经调节：交感神经兴奋当前第23页\共有37页\编于星期四\22点当前第24页\共有37页\编于星期四\22点当前第25页\共有37页\编于星期四\22点散热部位——皮肤、呼吸道、尿、粪便1.辐射散热：以热射线向较冷物体散热的形式，占60%。散热量取决于皮温与外界温度差及有效辐散面积。2.传导散热：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、皮温与接触物的温差及导热性。3.对流散热：通过气体或液体流动交换热量,受风速影响4.蒸发散热：环境温度高于皮温的唯一散热方式，分:不感蒸发：体液在未形成水滴之前就被蒸发掉；可感蒸发：通过汗腺主动分泌，形成明显汗滴而蒸发。汗液成分：水占99%、NaCl、KCl、尿素等，为低渗液。1g水蒸发可带走2.43kJ的热量，散热效率很高。发汗速度受环境温度和湿度影响。（二）散热的途径与方式当前第26页\共有37页\编于星期四\22点动物体内热平衡过程概括下图当前第27页\共有37页\编于星期四\22点1.发汗的调节：发汗是机体有效的散热机制。属反射性活动，受交感胆碱能神经支配，Ach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，温热刺激和精神紧张可引起发汗——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，来改变皮肤温度，从而控制体热的发散。环境温度→通过皮肤温度感受器→视前区-下丘脑前部热敏神经元→兴奋发汗中枢→通过交感胆碱能神经→汗腺分泌汗液。（三）散热的调节反应当前第28页\共有37页\编于星期四\22点2.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，而皮肤的温度又取决于皮肤的血流量。特点：①分布到皮肤的动脉穿透隔热层在乳头下层形成动脉网。②皮下的毛细血管网迂曲延续形成丰富的静脉丛。③皮下有丰富的A-V吻合支。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流量(皮肤血管的功能状态),使散热符合当时条件下的体热平衡要求.当前第29页\共有37页\编于星期四\22点1.寒冷时→交感神经紧张↑→皮肤血管收缩→A-V吻合支关闭→皮肤血流量↓→散热量↓（热量保存）2.炎热时→交感神经紧张↓→皮肤小血管舒张→A-V吻合支开放→皮肤血流量↑→散热量↑；此时汗腺活动增强，促进散热。3.环境适中时→通过调节皮肤血管口径→调节皮肤血流量→控制皮温→增减散热量→达到体热“收支”平衡。既不发汗，不寒战，以减少能量消耗——是机体最节能的调节方式。皮肤散热的调节反应当前第30页\共有37页\编于星期四\22点皮肤温度在体温调节中的作用当前第31页\共有37页\编于星期四\22点三、体温调节

（一）温度感受器当前第32页\共有37页\编于星期四\22点根据在脑组织温度升高/降低时放电频率增加分为：热敏神经元：在视前区-下丘脑前部为主冷敏神经元：在脑干网状结构、下丘脑为主当前第33页\共有37页\编于星期四\22点当前第34页\共有37页\编于星期四\22点体温调节中枢体温调节基本中枢位于下丘脑（视前区-下丘脑前部）加温视前区-下丘脑前部→热敏神经元兴奋→促进散热、抑制产热冷