能量代谢与体温调节课件

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1、第七章第七章 能量代谢与体温调节能量代谢与体温调节（Energy metabolism and Temperature regulation）第一节第一节 能量代谢能量代谢第二节第二节 体温调节体温调节第一节第一节 能量代谢能量代谢同化作用同化作用（合成代谢）（合成代谢）异化作用异化作用（分解代谢）（分解代谢）合成自身合成自身 分解自身分解自身 （物质代谢）（物质代谢）转移贮存能量转移贮存能量 释放利用能量释放利用能量 （能量代谢）（能量代谢）新陈代谢新陈代谢(metabolism):(metabolism):生命物质或机体与周围生命物质或机体与周围环境间所进行的环境间所进行的物质交换物质交换

2、和和能量转换能量转换的过程。的过程。能量代谢能量代谢(energy metabolism):(energy metabolism):生物体内伴随物质生物体内伴随物质代谢而发生能量的代谢而发生能量的释放释放、转移转移、贮存贮存和和利用利用的过程。的过程。机体能量的来源及利用机体能量的来源及利用能量的来源：能量的来源：1、糖：机体的主要能源、糖：机体的主要能源 70%2、脂肪：提供大约、脂肪：提供大约 30%的能量的能量 3、蛋白质（氨基酸）：提供少、蛋白质（氨基酸）：提供少量的能量量的能量能量的利用：能量的利用：1、热量、热量 2、ATP ADP+无机磷酸无机磷酸能量代谢的测定方法能量代谢的测定

3、方法一、直接测热法一、直接测热法 利用特殊的测量装置直接测量整个机体在单位时利用特殊的测量装置直接测量整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。间内向外界环境散发的总热量。设备复杂，操作繁琐，应用受限。设备复杂，操作繁琐，应用受限。二、间接测热法二、间接测热法1 1、间接测热法的原理、间接测热法的原理 定比定律定比定律：同一化学反应无论中间过程和条件差异：同一化学反应无论中间过程和条件差异多大，释放的能量是一定的。多大，释放的能量是一定的。产物一致产物一致：食物在体内外的氧化，其最终产物是一：食物在体内外的氧化，其最终产物是一样的。样的。基本原理：基本原理：利用化学反应的对比关系，查出一定时

4、利用化学反应的对比关系，查出一定时间内机体中氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各有多少，间内机体中氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各有多少，据此计算该段时间内机体所释放出的总热量。据此计算该段时间内机体所释放出的总热量。能量代谢的测定能量代谢的测定食物的食物的热价热价（caloric value）：）：1g食物氧化（或在体外食物氧化（或在体外燃烧）时释放出来的能量。燃烧）时释放出来的能量。物理热价物理热价 指食物在体外燃烧时释放的热量。指食物在体外燃烧时释放的热量。生物热价生物热价 指食物在体内经过生物氧化所产生的热量。指食物在体内经过生物氧化所产生的热量。食物的食物的氧热价氧热价（thermal equi

5、valent of oxygen）：）：某种某种营养物质氧化时，消耗营养物质氧化时，消耗1L氧所产生的热量。氧所产生的热量。呼吸商呼吸商（respiratory quotient，RQ）：）：在一定时间在一定时间内，机体的内，机体的CO2产生量和消耗产生量和消耗O2量的比值。量的比值。生理意义：生理意义：糖（糖（1）、脂肪（）、脂肪（0.71）、蛋白质（）、蛋白质（0.8）根据呼吸商的大小可以推测机体能量供应的主要来源。根据呼吸商的大小可以推测机体能量供应的主要来源。非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商（NPRQ）：）：糖和脂肪氧化的糖和脂肪氧化的CO2产产生量和消耗生量和消耗O2量的比值。用于估测非蛋白

6、代谢中量的比值。用于估测非蛋白代谢中糖和脂肪的相对量。糖和脂肪的相对量。能量代谢的测定能量代谢的测定2、间接测热法的方法和测算原则、间接测热法的方法和测算原则（1）氧耗量和）氧耗量和CO2产生量的测定产生量的测定 闭合式测定法：肺量计、代谢仪闭合式测定法：肺量计、代谢仪 开放式测定法：化学分析开放式测定法：化学分析（2）尿氮测定）尿氮测定：可以计算出被氧化分解的蛋白量和蛋白产热量。可以计算出被氧化分解的蛋白量和蛋白产热量。蛋白质量：蛋白质量：P=6.25 尿氮量尿氮量（克）（克）非蛋白呼吸商（非蛋白呼吸商（NPRQ）=(CO2-0.76P)/(O2-0.95P）蛋白质产热量蛋白质产热量=17.

7、99 P能量代谢测定原理和方法能量代谢测定原理和方法（3 3）计算非蛋白食物的产热量）计算非蛋白食物的产热量：根据非蛋白呼吸商查表得出相应的非蛋白呼吸商的氧热价。根据非蛋白呼吸商查表得出相应的非蛋白呼吸商的氧热价。非蛋白食物的产热量非蛋白食物的产热量=氧热价氧热价非蛋白物质耗氧量非蛋白物质耗氧量（4 4）计算总热量）计算总热量：蛋白质代谢的产热量与非蛋白代谢的产热量之和蛋白质代谢的产热量与非蛋白代谢的产热量之和 影响能量代谢的因素影响能量代谢的因素1 1、肌肉活动、肌肉活动：最为显著：最为显著 劳动或运动时耗氧量和能量代谢劳动或运动时耗氧量和能量代谢显著增加，可达安静时的显著增加，可达安静时的

8、10-2010-20倍，因此能量代谢可作为劳动倍，因此能量代谢可作为劳动或运动时肌肉活动强度的指标。或运动时肌肉活动强度的指标。2 2、精神紧张活动、精神紧张活动精神紧张、情绪激动时，由于无意识骨骼肌紧张度增加和促精神紧张、情绪激动时，由于无意识骨骼肌紧张度增加和促使物质代谢的激素（肾上腺素、甲状腺素等）增多，使产热使物质代谢的激素（肾上腺素、甲状腺素等）增多，使产热量增加。量增加。3、环境温度、环境温度 2030oC:最稳定，肌肉松弛最稳定，肌肉松弛 20 oC:骨骼肌紧张性增强骨骼肌紧张性增强 30 oC:新陈代谢新陈代谢4、食物的特殊动力效应、食物的特殊动力效应 食物刺激机体产生食物刺激

9、机体产生“额外额外”热量的作用热量的作用 蛋白质蛋白质:30%，糖和脂肪：，糖和脂肪：4%-6%，混合性食，混合性食物物:10%基础代谢（基础代谢（basal metabolismbasal metabolism）基础代谢基础代谢：动物在清晨静卧、空腹和气温为：动物在清晨静卧、空腹和气温为2020情情况下的代谢，称为基础代谢（动物在维持基本生况下的代谢，称为基础代谢（动物在维持基本生命活动条件下的能量代谢水平）。命活动条件下的能量代谢水平）。基本条件基本条件：清醒、肌肉出于安静状态、适宜的外界：清醒、肌肉出于安静状态、适宜的外界环境温度、消化道处于空虚状态。环境温度、消化道处于空虚状态。静止能

10、量代谢（静止能量代谢（resting energy metabolismresting energy metabolism）：动物在一般的畜舍或实验室条件下，早晨饲喂前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。休息时（以卧下为宜）的能量代谢水平。基础代谢率（基础代谢率（basal metabolic ratebasal metabolic rate，BMR BMR）：在基本生命活动条件下（清醒、空腹、静卧、在基本生命活动条件下（清醒、空腹、静卧、室温室温2030 oC），单位时间内每平方米体表面），单位时间内每平方米体表面积的代谢能量。积的代谢能量。人：以平

11、方米体表面积所产生或散发的能量人：以平方米体表面积所产生或散发的能量KJ/1h*M2为单位。为单位。动物：以代谢体重计算：动物：以代谢体重计算：KJ/1h*W0.75第二节第二节 体温调节体温调节机体的产热和散热过程机体的产热和散热过程动物体温的生理波动动物体温的生理波动体温恒定的调节体温恒定的调节体体 温温外界温度对动物体温的影响外界温度对动物体温的影响体核温度体核温度（core temperature）较高，相对稳定较高，相对稳定 生理学上的生理学上的体温体温（body temperaturebody temperature）是指）是指身体深部的平均温度。通常用身体深部的平均温度。通常用直

12、肠温度直肠温度来代表。来代表。体表温度体表温度（shell temperature）较低，易受环境影响较低，易受环境影响一、体一、体 温温恒温动物恒温动物（homothermal animal）体温调节二、动物体温的生理波动二、动物体温的生理波动 年龄：年龄：幼畜的体温比成年家畜略高幼畜的体温比成年家畜略高性别：性别：公畜较母畜略高公畜较母畜略高 肌肉活动时体温升高肌肉活动时体温升高 昼夜变化：昼夜变化：清晨清晨2 26 6时体温最低，午后时体温最低，午后1 16 6时最高。时最高。生理状态、情绪波动、地理气候等也会影响体温生理状态、情绪波动、地理气候等也会影响体温体温调节产热多于散热，体温升

13、高，而散热超过产热产热多于散热，体温升高，而散热超过产热则引起体温下降。则引起体温下降。畜禽正常体温的维持，有赖于产热和散热之畜禽正常体温的维持，有赖于产热和散热之间的动态平衡。间的动态平衡。体温调节三、机体的产热和散热过程三、机体的产热和散热过程体温调节机体的产热机体的产热组织器官组织器官占体重百分占体重百分比（比（%）产热量（产热量（%）安静状态安静状态劳动或运动劳动或运动脑脑2.52.516161 1内脏内脏34.034.056568 8骨骼肌骨骼肌56.056.018189090其他其他7.57.510101 1其他的散热途径还有其他的散热途径还有呼吸器官呼吸器官、消化器官消化器官和和

14、排尿排尿等。等。机 体 的 散 热 途机 体 的 散 热 途径：径：动物的主要散热部位是动物的主要散热部位是皮肤皮肤；（；（757585%85%）体温调节散热方式散热方式辐射散热辐射散热 机体热以热射线（红外线）的形式向外界发散体热机体热以热射线（红外线）的形式向外界发散体热的方式，常温和安静状态下占总散热量的的方式，常温和安静状态下占总散热量的7070。影影响因素响因素：皮肤和外界的温度差、有效辐射面积。：皮肤和外界的温度差、有效辐射面积。保温伞保温伞传导散热传导散热 机体的热量直接传给同它接触的较冷物体。机体的热量直接传给同它接触的较冷物体。影响因素：影响因素：接触面积、温度差、物体的导热

15、性接触面积、温度差、物体的导热性散热方式散热方式对流散热对流散热机体与体表接触的气体或液体流动来交换和散发热量机体与体表接触的气体或液体流动来交换和散发热量的方式。的方式。影响因素：影响因素：空气或液体的对流速度空气或液体的对流速度蒸发散热蒸发散热 机体通过体表水分蒸发来发散体热的方式。机体通过体表水分蒸发来发散体热的方式。影响因素：影响因素：环境温度、空气对流速度、空气湿度。环境温度、空气对流速度、空气湿度。水帘降温水帘降温在气温接近或超过在气温接近或超过体温时，体温时，蒸发散热蒸发散热成为唯一有效的散成为唯一有效的散热方式。热方式。四、体温恒定的调节四、体温恒定的调节 体温调节动物机体体温

16、的调节主要有两种形式：动物机体体温的调节主要有两种形式：自主调节自主调节 行为调节行为调节下丘脑的下丘脑的体温调节中枢体温调节中枢通过对产热通过对产热和散热的调节而使体温维持恒定。和散热的调节而使体温维持恒定。指动物通过指动物通过自身行为的改变自身行为的改变以控制散以控制散热和产热的程度，维持体温的恒定。热和产热的程度，维持体温的恒定。在在PO/AH区中区中有一个控制体温的有一个控制体温的调调定点定点，而，而PO/AH区的区的温度敏感神经元温度敏感神经元可能可能起调定点的结构基础。起调定点的结构基础。体温调节 当体温处于调定点时，机体的产热和散热过程当体温处于调定点时，机体的产热和散热过程处于

17、平衡状态，体温维持在调定点设定的水平。处于平衡状态，体温维持在调定点设定的水平。外周温度感受器外周温度感受器体温调节广泛分布于皮肤、粘膜和内脏广泛分布于皮肤、粘膜和内脏 中枢温度感受器中枢温度感受器视前区视前区-下丘脑前部（下丘脑前部（PO/AHPO/AH）、脑干网状结构）、脑干网状结构及下丘脑的弓状核等处及下丘脑的弓状核等处热敏神经元、冷敏神经元热敏神经元、冷敏神经元：冷感受器、热感受器冷感受器、热感受器 视前区视前区-下丘脑下丘脑前部前部(preoptic-anterior hypothalamus area，PO/AH)是体温调节中是体温调节中枢的关键部位。枢的关键部位。体温调节 体温调

18、节的基本体温调节的基本中枢位于中枢位于下丘脑下丘脑。通过分泌通过分泌甲状腺激素甲状腺激素和和肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素等。等。体温调节1.1.植物性神经系统植物性神经系统主要通过对主要通过对血管血管、呼吸呼吸、皮肤皮肤、汗腺和代谢汗腺和代谢的影响。的影响。2.2.躯体神经系统躯体神经系统主要控制主要控制骨骼肌骨骼肌的紧张性和运动。的紧张性和运动。3.3.内分泌系统内分泌系统五、外界温度对动物体温的影响五、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等热范围或代谢稳定区家畜的耐热与抗寒家畜的耐热与抗寒家畜对高温与低温的适应家畜对高温与低温的适应等热范围或代谢稳定区等热范围或代谢稳定区

19、动物的代谢强度和产热动物的代谢强度和产热量可保持在生理最低量可保持在生理最低水平而体温仍能维持水平而体温仍能维持恒定时的外界环境温恒定时的外界环境温度。度。临界温度临界温度：等热范围的：等热范围的低限温度低限温度生产意义生产意义动动 物物 等热范围等热范围()()牛牛161624 24 羊羊101020 20 猪猪202023 23 狗狗151525 25 兔兔151525 25 体温调节环境温度环境温度低低高高体体温温降降低低体体温温升升高高体体热热产产生生正常体温正常体温化学性调节化学性调节物理性调节物理性调节等热范围等热范围 外界温度外界温度在在等热范围等热范围内内饲养家畜最为饲养家畜最

20、为适宜，在经济适宜，在经济上最为有利。上最为有利。体温调节各种动物对炎热和寒冷的耐受能力不同；各种动物对炎热和寒冷的耐受能力不同；骆驼骆驼（体表的蒸发散热和体温升高）（体表的蒸发散热和体温升高）绵羊绵羊（喘息）（喘息）马马（出汗散热）（出汗散热）体温调节各种动物对炎热和寒冷的耐受能力不同；各种动物对炎热和寒冷的耐受能力不同；猪猪的耐热能力较弱，尤其是仔猪更弱。的耐热能力较弱，尤其是仔猪更弱。牛牛（水浴）（水浴）家畜的抗寒能力一般较强。家畜的抗寒能力一般较强。体温调节1.惯习惯习 动物动物短期短期（通常数月）生活在超常环境温度（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。（寒

21、冷或炎热）中所发生的适应性反应。2.风土驯化风土驯化 随着随着季节性变化季节性变化机体发生的对环境温度的适应。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。机体对外界温度变化的适应能力。体温调节 经过经过几代自然选择和人工几代自然选择和人工选择选择，动物的遗传特性发生变，动物的遗传特性发生变化，不仅本身对当地的温度环化，不仅本身对当地的温度环境表现良好的适应能力，而且境表现良好的适应能力，而且能传给后代。能传给后代。3.气候适应气候适应机体的产热和散热过程机体的产热和散热过程动物体温的生理波动动物体温的生理波动体温恒定的调节体温恒定的调节体表温度、体核温度体表温度、体核温度等热范围等热范围家畜对高低温的适应家畜对高低温的适应非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商呼吸商、基础代谢呼吸商、基础代谢能量代谢的测定方法能量代谢的测定方法热价、氧热价热价、氧热价机体能量的来源机体能量的来源影响能量代谢的因素影响能量代谢的因素