第七章能量代谢与体温调节

第七章能量代谢与体温调节第1页，课件共55页，创作于2023年2月将生物体内物质代谢过程中所伴随着的能量释放、转移、储存和利用过程，称为能量代谢。新陈代谢:维持生命各种活动过程中化学变化的总称。新陈代谢包括：物质代谢（同化作用，异化作用）能量代谢（吸热反应，放热反应）第一节能量代谢第2页，课件共55页，创作于2023年2月

机体能量的来源是糖、脂肪和蛋白质在体内氧化分解时释放出来的能量，在一般生理情况下，机体主要利用糖(70%)和脂肪(30%)供能，少量的能量依靠蛋白质分解供给。一、能量的来源与利用

既然机体消耗的能量都是来源于食物，是否可以用每天摄取食物中所含的能量来估测机体能量的消耗率呢？第3页，课件共55页，创作于2023年2月第4页，课件共55页，创作于2023年2月第5页，课件共55页，创作于2023年2月

测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的热量来计算能量代谢率的方法，是准确可靠的。体内物质分解所释放的能量，50%以上迅速转化为热能，用于维持体温。其余不到50%的能量转移储存在ATP。机体利用ATP的能量完成各种生命活动。

二能量代谢的测定第6页，课件共55页，创作于2023年2月（一）直接测热法将动物置于热量计中，就可收集和直接测定一定时间内机体散发的总热量，此热量就是能量代谢率，这种方法称为直接测热法。第7页，课件共55页，创作于2023年2月直接测热法图Douglaschambrecalorimeter第8页，课件共55页，创作于2023年2月（二）间接测热法(indirectcalorimetry)

是测定机体在一定时间内的耗氧量和二氧化碳排出量来计算机体的产热量。

间接测热法比较简便易行，并且准确，是研究动物营养、环境生理和内分泌的一种实验方法。

第9页，课件共55页，创作于2023年2月间接测热法的原理

依据是化学中的定比定律，即在一般化学反应中，反应物的量与产物的量之间成一定的比例关系。C6H1206+602

→6CO2+6H20+热量第10页，课件共55页，创作于2023年2月间接测热法第11页，课件共55页，创作于2023年2月（1）食物的热价

每克营养物质完全氧化时所释放的热量，叫做该物质的热价（caloricvalue）。

营养物质在体外燃烧时释放的热量称物理热价；在体内氧化分解到最终产物CO2和H2O时产生的热称生物热价。V糖(物理)=V糖(生物)V脂肪(物理)=V脂肪(生物)V蛋白质(物理)＞V蛋白质(生物)第12页，课件共55页，创作于2023年2月第13页，课件共55页，创作于2023年2月（2）氧热价

某种营养物质氧化时，消耗1升氧所产生的热量，叫做该物质的氧热价。※

氧热价在能量代谢测算方面有着重要意义，按照定比关系，测知了氧热价，即根据机体在一定时间内的耗氧量，就可以推算出能量消耗率。

第14页，课件共55页，创作于2023年2月(3)呼吸商※

生理学上把机体在单位时间内CO2排出量与耗氧量的比值称为呼吸商（respiratoryquotient,简称RQ）。

CO2排出量（L）呼吸商RQ＝───────耗O2量（L）第15页，课件共55页，创作于2023年2月糖的呼吸商为1.0，脂肪为0.71，蛋白质为0.80

如果测得的呼吸商接近于1，则体内氧化利用的主要物质是糖；如果呼吸商接近0.71，则氧化利用的主要物质是脂肪。如果测得的呼吸商接近于0.80则氧化利用的主要物质是?※

第16页，课件共55页，创作于2023年2月价第17页，课件共55页，创作于2023年2月间接测热法计算步骤：①测定CO2产生量和耗O2量;②测定尿氮量;③计算出NPRQ;④查出非蛋白食物氧热价;⑤计算出非蛋白食物的产热量;⑥计算能量代谢。第18页，课件共55页，创作于2023年2月蛋白质的产热量:蛋白质平均含氮量为16%，如有1克尿氮产生，则有6.25克蛋白质被氧化分解。求出蛋白质的量乘上蛋白质的生物热价，即得到蛋白质的产热量。计算糖和脂肪的产热量。非蛋白呼吸商:计算方法是从总耗氧量中减去蛋白质氧化时的耗氧量，从CO2的排出量中减去蛋白质分解时CO2产生量，然后计算的呼吸商即为非蛋白质呼吸商，具体计算过程如下：第19页，课件共55页，创作于2023年2月蛋白质耗氧量＝蛋白质CO2产生量＝尿氮量×6.25×0.95（每克蛋白质氧化耗氧量）尿氮量×6.25×0.76（每克蛋白质氧化CO2产生量）

第20页，课件共55页，创作于2023年2月非蛋白呼吸商＝总CO2产生量―蛋白质CO2产生量总耗氧量―蛋白质耗氧量第21页，课件共55页，创作于2023年2月价第22页，课件共55页，创作于2023年2月应用呼吸商测算能量代谢时应注意几点：

（１）体内糖、脂肪和蛋白质在代谢时的互相转化可影响呼吸商数值。如糖在体内转化为脂肪时，呼吸商变大，甚至超过1.0。如畜禽育肥时，体内积累脂肪，呼吸商常高于1.0；反之，如果脂肪转化为糖，呼吸商可能低于0.7。※第23页，课件共55页，创作于2023年2月（２）反刍动物呼吸商的测定值要校正从总产热量中减去发酵产生的热量，即为真正代谢产热。瘤胃中每产生1L甲烷，就有9.42KJ（2.25kcal）热量释放，故测定发酵过程中甲烷产生量，即可算出发酵产热量。从二氧化碳排出总量中减去发酵产生的CO2量:根据体外发酵产生CO2和甲烷的比为2.6：1，测定甲烷产生量就可计算CO2产生量。第24页，课件共55页，创作于2023年2月（３）动物剧烈运动或重度使役时可影响呼吸商测定值

强度肌肉收缩活动，氧一时供应不足，糖酵解增多，将有大量乳酸进入血液，乳酸可和碳酸盐缓冲系统起反应，产生大量CO2从肺排出，呼吸商变大。※第25页，课件共55页，创作于2023年2月（二）肌肉活动的影响（三）神经—内分泌的影响（一）食物的特殊动力效应※三、影响能量代谢的几个因素（四）环境温度的影响第26页，课件共55页，创作于2023年2月食物的特殊动力效应※

动物在采食后，虽处在安静状态，而其产热量却比采食前有明显增加，这种由于摄食使机体产生“额外热量”的现象，叫做食物的特殊动力效应。

若吃的全是蛋白质食物，则额外产生的热量可达30%；以糖和脂肪为主，生热可增加4%～6%，一般混合食物可增加10%左右。

第27页，课件共55页，创作于2023年2月四、基础代谢和静止能量代谢（一）基础代谢

人在基础状况下的代谢，称为基础代谢。单位时间内的基础代谢称为基础代谢率。通常以每小时每平方米体表面积的产热量（KJ/m2/h）来表示。规定受试者至少12小时未吃食物，在室温20℃，静卧休息半小时，保持清醒状态，不进行脑力和体力活动的条件下测定的代谢率称为基础代谢率。基础代谢率意味着在单位时间内维持清醒状态，生命活动所需要的最低能量消耗。第28页，课件共55页，创作于2023年2月（二）静止能量代谢

在家畜，用静止能量代谢来代替基础代谢。其条件是要求动物安静休息（伏卧）；早饲前在普通畜舍或实验室内进行测定；环境温度适中。静止能量代谢和基础代谢的实际测定结果证明，差异并不大。第29页，课件共55页，创作于2023年2月

在哺乳动物中，代谢率和体表面积相关。如以单位体表面积来表示24小时的产热量，每平方米几乎都在4186.80KJ（1000kcal）左右。这种基础代谢率和体表面积成正比的关系称为体表面积定律。第30页，课件共55页，创作于2023年2月（三）影响基础代谢的因素1．个体大小(袖狗)2．性别3．年龄4．营养状况第31页，课件共55页，创作于2023年2月第二节体温及其调节体温:机体深部的平均温度。体温恒定的维持有赖于机体产热和散热过程的平衡。（1）体表温度:包括皮肤、皮下组织和肌肉等机体表层的温度，又称表层温度。（2）体核温度:包括心、肺、脑和腹部器官等机体深部的温度，又称深部温度。体核温度比体表温度高，且比较稳定.

第32页，课件共55页，创作于2023年2月(一)体温体温调节一、动物的体温及其正常变动

正常新陈代谢要求在一定的温度条件下进行。哺乳动物的体温超过42℃或低于25℃，将引起代谢严重障碍甚至死亡。所以，正常的体温对于生命活动具有重要意义，也是机体健康状况的重要指标。第33页，课件共55页，创作于2023年2月二、动物体温的生理波动家禽的体温比家畜高幼畜的体温比成年家畜略高母畜较公畜略高发情期、妊娠期体温较高，排卵时体温降低肌肉活动时体温升高采食后体温升高0.2～1℃，持续2～5h之久清晨2～6时体温最低，午后1～6时最高体温调节第34页，课件共55页，创作于2023年2月组织器官占体重百分比（%）产热量（%）安静状态劳动或运动脑2.5161内脏34.0568骨骼肌56.01890其他7.5101体温调节三、机体的产热和散热过程第35页，课件共55页，创作于2023年2月机体产热的其它形式：又称代谢产热，指体内发生广泛的代谢产热增加。以褐色脂肪组织的产热量最大，约占非战栗产热总量的70％。①战栗产热（shiveringthermogenesis）：骨骼肌同时发生不随意的节律性收缩。屈肌和伸肌同时收缩，不做外功，但产热量很高。代谢率可增加4-5倍。②非战栗产热（non-shiveringthermogenesis）：体温调节第36页，课件共55页，创作于2023年2月其他的散热途径还有呼吸器官、消化器官和排尿等。主要散热途径：动物的主要散热部位是皮肤；（75～85%）体温调节第37页，课件共55页，创作于2023年2月散热方式

※辐射（radiation）散热传导（conduction）散热对流（convection）散热蒸发（evaporation）散热体表水分蒸发。体热以红外线的形式传给外界温度较低物体。机体的热量直接传给同它接触的较冷物体。与体表接触的气体或液体流动来交换和散发热量。在气温接近或超过体温时，蒸发散热成为唯一有效的散热方式。体温调节第38页，课件共55页，创作于2023年2月四、体温恒定的调节体温调节动物机体体温的调节主要有两种形式：自主调节——

行为调节——下丘脑的体温调节中枢通过对产热和散热的调节而使体温维持恒定。指动物通过自身行为的改变以控制散热和产热的程度，维持体温的恒定。第39页，课件共55页，创作于2023年2月马属动物:能大量出汗；牛”有中等程度的出汗能力；绵羊:可发汗，但热喘呼吸是主要散热方式；狗:几乎全部依靠热喘呼吸散热；啮齿动物:即不热喘呼吸也不发汗，它们向毛上吐抹唾液或水来蒸发散热。出汗对调节散热有明显的畜种差异:第40页，课件共55页，创作于2023年2月

热喘呼吸是炎热条件下增加蒸发散热的一种形式，即呼吸频率升高到200～400次的张口呼吸，呼吸深度减小，因而潮气量减少，气体在无效腔中快速流动，唾液分泌有明显增加，所以热喘呼吸时，不会发生通气过度和呼吸性碱中毒。第41页，课件共55页，创作于2023年2月①外周温度感受器体温调节1、温度感受器：②中枢温度感受器脊髓、延髓、脑干网状结构等处。广泛分布于皮肤、粘膜和内脏。冷感受器热感受器热敏神经元(warm-sensitiveneuron)冷敏神经元(cold-sensitiveneuron)第42页，课件共55页，创作于2023年2月视前区-下丘脑前部(preoptic-anteriorhypothalamusarea，PO/AH)是体温调节中枢的关键部位。※体温调节2、体温调节中枢：体温调节的基本中枢位于下丘脑。第43页，课件共55页，创作于2023年2月通过分泌甲状腺激素和肾上腺皮质激素等。体温调节3、信号传出途径与效应器：1.植物性神经系统主要通过对血管、呼吸、皮肤、汗腺和代谢的影响。2.躯体神经系统主要控制骨骼肌的紧张性和运动。3.内分泌系统第44页，课件共55页，创作于2023年2月产热活动的调节⑴寒冷刺激时↓交感-肾上腺髓质↓NE、E↑↓产热量↑特点：作用迅速↑维持时间短。⑵长期在寒冷环境中↓甲状腺↓T3、T4↑↓代谢率↑(增加4～5倍)↓产热量↑特点：作用缓慢维持时间长。第45页，课件共55页，创作于2023年2月在PO/AH区中有一个控制体温的调定点，而PO/AH区的温度敏感神经元可能起调定点的结构基础。hypothalamic体温调节体温调定点学说：当体温处于调定点时，机体的产热和散热过程处于平衡状态，体温维持在调定点设定的水平。第46页，课件共55页，创作于2023年2月第47页，课件共55页，创作于2023年2月五、外界温度对动物体温的影响体温调节等热范围或代谢稳定区家畜的耐热与抗寒家畜对高温与低温的适应第48页，课件共55页，创作于2023年2月体温调节（一）等热范围或代谢稳定区：环境温度低高体温降低体温升高体热产生正常体温化学性调节物理性调节等热范围适当的环境温度，就可以使动物的代谢强度和产热量保持在生理的最低水平，这种温度称为动物的等热范围或代谢稳定区。

第49页，课件共55页，创作于2023年2月体温调节（二）家畜的耐热与抗寒：各种动物对炎热和寒冷的耐受能力不同；骆驼（体表的蒸发散热和体温升高）绵羊（喘息）马（出汗散热）猪的耐热能力较弱，尤其是仔猪更弱。牛（水浴）家畜的抗寒能力一般较强。第50页，课件共55页，创作于2023年2月体温调节（三）家畜对高温与低温的适应：1.习服(acclimation)动物短期（通常数月）生活在超常环境温度（寒冷或炎热）中所发生的适应性反应。2.风土驯化(accilimatization)随着季节性变化机体发生的对环境温度的适应。表现为被毛厚度和血管收缩性发生变化等，以增强机体对外界温度变化的适应能力。第51页，课件共55页，创作于2023年2月体温调节经过几代自然选择和人工选择，动物的遗传特性发生变化，不仅本身对当地的温度环境表现良好的适应能力，而且能传给后代。3.气候适应(climaticadaptation)第52页，课件共55页，创作于2023年2月1.为什么发热病人常伴有寒战反应?

某些疾病引起发热时，由于细菌生长和组织