動物生理學(xué)：第六章 能量代謝與體溫調(diào)節(jié)

第六章能量代謝與體溫調(diào)節(jié)（EnergyMetabolismandTemperatureRegulation）

能量代謝體溫及其調(diào)節(jié)能量代謝（一）新陳代謝新陳代謝物質(zhì)代謝（同化作用，異化作用）能量代謝（吸熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)）第一節(jié)能量代謝（energymetabolism）

機體內(nèi)伴隨物質(zhì)代謝過程中所伴隨著的能量貯存、釋放、轉(zhuǎn)移和利用的過程。（二）能量的來源與利用1、能量的來源植物：光合作用動物：飼料化學(xué)能2、飼料中主要營養(yǎng)物質(zhì)飼料玉米豆粕魚粉小麥植物油氨基酸預(yù)混料…礦物預(yù)混料維生素預(yù)混料功能性添加劑能量類：小麥、大麥、碎米、次粉、麩皮、植物油蛋白質(zhì)類：魚粉、豆粕、花生粕、棉粕、菜粕、酵母粉、肉骨粉3、物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化

機體所需要的能量主要來源于食物中的三大營養(yǎng)物質(zhì)，即糖、脂肪和蛋白質(zhì)。糖70%以上，有氧氧化，無氧酵解1/18；脂肪

30%，是體內(nèi)各種能源物質(zhì)貯存的主要形式；蛋白質(zhì)主要用以構(gòu)成機體組織的成分，也可作為能源，但意義不大(長期饑餓或極度消耗時，才成為主要能量來源)。三大營養(yǎng)物質(zhì)的消化4、三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝4.1糖類的代謝氧化完全氧化：1Glu38ATP酵解：1Glu2ATP4.2蛋白質(zhì)的代謝4.3脂類的代謝4.4三羧酸循環(huán)1g脂肪在體內(nèi)儲存所占的體積是1g糖原的1/5，但1g脂肪氧化分解所釋放的能量是1g糖原的2倍多。6、機體能量的來源和儲存

機體能量來源貯存糖

：70%脂肪：40—50%（包括糖轉(zhuǎn)化的脂肪）蛋白質(zhì)：數(shù)量很少糖原:1%供神經(jīng)代謝和劇烈運動脂肪:75%能量儲存的主要形式蛋白質(zhì):構(gòu)成細胞的成分及合成酶和激素等生物活性物質(zhì)，長期饑餓時動用。7、能量的來源與利用（三）飼料總能量的去路總能可消化能糞能代謝能發(fā)酵能和尿能凈能特種動力效應(yīng)能用于維持、做功和生產(chǎn)1、基本概念食物的熱價：1g食物氧化時所釋放出來的能量稱為該種

食物的熱價。物理熱價：體外物理燃燒時釋放的熱量。生物熱價：在動物體內(nèi)生物氧化時釋放的熱量。氧熱價：某種營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化時消耗一升氧所產(chǎn)生

的能量稱為該物質(zhì)的氧熱價。

（四）能量代謝測定

呼吸商（RQ）：一定時間內(nèi)機體呼出CO2的量與吸入的O2消耗量的比值，稱為呼吸商。以RQ表示：RQ=CO2產(chǎn)生量(ml)

氧耗量(ml)糖＝1.0，脂肪＝0.71，蛋白質(zhì)＝0.80三種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時的幾種數(shù)據(jù)營養(yǎng)物質(zhì)糖蛋白質(zhì)脂肪物理熱價(kJ/g)17.223.439.8生物熱價(kJ/g)17.218.039.8耗氧量(L/g)0.830.952.03CO2產(chǎn)量(L/g)0.830.761.43氧熱價(kJ/L)21.118.919.6呼吸商(RQ)1.000.800.71

2、能量代謝的測定方法能量代謝的測定有直接測熱法和間接測熱法兩種。

直接測熱法：直接測出機體在一定時間內(nèi)發(fā)散的總熱量，再換算成單位時間的能量代謝率。

間接測熱法：測出單位時間內(nèi)氧化分解的糖、脂肪和蛋白質(zhì)各占多少，再算出該段時間內(nèi)釋放出的能量。

2.1直接測熱法

呼吸空氣的條件下測定耗氧量和CO2產(chǎn)生量。

收集受試者一定時間內(nèi)的呼氣量，分析呼出氣中的O2與CO2

容積百分比。

已知空氣中的O2與CO2

容積百分比。

求兩者的差值，計算該時間內(nèi)的耗氧量和CO2產(chǎn)生量。

2.2開放式測定法（氣體分析法）2.3閉合式測定法一般使用能量代謝率測定器械（五）基礎(chǔ)代謝基礎(chǔ)代謝:指基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝基礎(chǔ)代謝率(BMR):單位時間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝

1、概念

基本生命活動清醒肌肉處于安靜狀態(tài)最適于該動物的外界環(huán)境溫度消化道內(nèi)空虛2、基礎(chǔ)代謝率的測定和其正常值基礎(chǔ)代謝率=耗氧量

氧熱價體表面積100%呼吸商為0.82時的氧熱價為20.19KJ

基礎(chǔ)代謝率與年齡、性別及大小有關(guān)（六）影響能量代謝的因素1、肌肉活動肌肉活動對能量代謝的影響最大運動或勞動的強度消耗的能量

能量代謝值可作為評價勞動強度的指標(biāo)人勞動或運動時的能量代謝值肌肉活動形式平均產(chǎn)熱量[kJ/(m2.min)]靜臥休息出席會議擦窗洗衣物掃地打排球踢足球2.733.408.309.8911.3717.5024.98

精神緊張、情緒激動能量代謝

骨骼肌的緊張性交感神經(jīng)興奮兒茶酚胺釋

放代謝率2、精神活動

進食后一段時間內(nèi)（從進食后1h開始持續(xù)到7-8h），機體處于安靜狀態(tài)，產(chǎn)熱量比進食前有所增加，食物這種使機體產(chǎn)生額外的熱量作用，稱為食物的特殊動力效應(yīng)。3、食物的特殊動力效應(yīng)蛋白質(zhì)：25-30％糖和脂肪：4-5％

a.160C~240C：穩(wěn)定

b.>240C或<160C：

>240C代謝率逐漸增加，體內(nèi)化學(xué)過程的反應(yīng)速度增加，發(fā)汗、呼吸、循環(huán)機能增強

<160C代謝率開始增加，寒冷刺激反射性地引起寒戰(zhàn)以及肌肉緊張度增加；

4、環(huán)境溫度（七）影響基礎(chǔ)代謝率的因素1、個體大小2、年齡3、性別4、品種5、生理狀態(tài)6、營養(yǎng)狀態(tài)7、季節(jié)8、氣候體核溫度(coretemperature)

生理學(xué)上的體溫（bodytemperature）是指身體深部（如內(nèi)臟）的平均溫度。通常用直腸溫度來代表。體表溫度(shelltemperature)（一）體溫恒溫動物（homeothermicanimal）體溫調(diào)節(jié)第二節(jié)體溫調(diào)節(jié)（TemperatureRegulation）（二）動物體溫的生理波動

家禽的體溫比家畜高幼畜的體溫比成年家畜略高公畜較母畜略高發(fā)情期、妊娠期體溫較高，排卵時體溫降低肌肉活動時體溫升高采食后體溫升高0.2～1℃，持續(xù)2～5h之久清晨2～6時體溫最低，午后1～6時最高體溫調(diào)節(jié)產(chǎn)熱多于散熱，體溫升高，而散熱超過產(chǎn)熱則引起體溫下降。組織器官占體重百分比（%）產(chǎn)熱量（%）安靜狀態(tài)勞動或運動腦2.5161內(nèi)臟34.0568骨骼肌56.01890其他7.5101體溫調(diào)節(jié)（三）機體的產(chǎn)熱和散熱過程機體產(chǎn)熱的其它形式：

又稱代謝產(chǎn)熱，指體內(nèi)發(fā)生廣泛的代謝產(chǎn)熱增加。以褐色脂肪組織的產(chǎn)熱量最大，約占非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱總量的70％。①戰(zhàn)栗產(chǎn)熱（shiveringthermogenesis）

骨骼肌同時發(fā)生不隨意的節(jié)律性收縮。屈肌和伸肌同時收縮，不做外功，但產(chǎn)熱量很高。代謝率可增加4-5倍。②非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱（non-shiveringthermogenesis）體溫調(diào)節(jié)

其他的散熱途徑還有呼吸器官、消化器官和排尿等。主要散熱途徑：動物的主要散熱部位是皮膚（75～85%）；體溫調(diào)節(jié)散熱方式輻射（radiation）散熱傳導(dǎo)（conduction）散熱對流（convection）散熱蒸發(fā)（evaporation）散熱體表水分蒸發(fā)。體熱以紅外線的形式傳給外界溫度較低物體。機體的熱量直接傳給同它接觸的較冷物體。與體表接觸的氣體或液體流動來交換和散發(fā)熱量。在氣溫接近或超過體溫時，蒸發(fā)散熱成為唯一有效的散熱方式。體溫調(diào)節(jié)（四）體溫恒定的調(diào)節(jié)體溫調(diào)節(jié)動物機體體溫的調(diào)節(jié)主要有兩種形式：自主調(diào)節(jié)——行為調(diào)節(jié)——下丘腦的體溫調(diào)節(jié)中樞通過對產(chǎn)熱和散熱的調(diào)節(jié)而使體溫維持恒定。指動物通過自身行為的改變以控制散熱和產(chǎn)熱的程度，維持體溫的恒定。①外周溫度感受器體溫調(diào)節(jié)溫度感受器：②中樞溫度感受器脊髓、延髓、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等處。廣泛分布于皮膚、粘膜和內(nèi)臟。冷感受器熱感受器熱敏神經(jīng)元(warm-sensitiveneuron)冷敏神經(jīng)元(cold-sensitiveneuron)

視前區(qū)-下丘腦前部

(preoptic-anteriorhypothalamusarea，PO/AH)是體溫調(diào)節(jié)中樞的關(guān)鍵部位。體溫調(diào)節(jié)體溫調(diào)節(jié)中樞：

體溫調(diào)節(jié)的基本中樞位于下丘腦。通過分泌甲狀腺激素和腎上腺皮質(zhì)激素等。體溫調(diào)節(jié)信號傳出途徑與效應(yīng)器：1.植物性神經(jīng)系統(tǒng)主要通過對血管、呼吸、皮膚、汗腺和代謝的影響。2.軀體神經(jīng)系統(tǒng)主要控制骨骼肌的緊張性和運動。3.內(nèi)分泌系統(tǒng)

在PO/AH區(qū)中有一個控制體溫的調(diào)定點，而PO/AH區(qū)的溫度敏感神經(jīng)元可能起調(diào)定點的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。體溫調(diào)節(jié)體溫調(diào)定點學(xué)說：

當(dāng)體溫處于調(diào)定點時，機體的產(chǎn)熱和散熱過程處于平衡狀態(tài)，體溫維持在調(diào)定點設(shè)定的水平。（五）外界溫度對動物體溫的影響體溫調(diào)節(jié)等熱范圍或代謝穩(wěn)定區(qū)家畜的耐熱與抗寒家畜對高溫與低溫的適應(yīng)體溫調(diào)節(jié)1、等熱范圍或代謝穩(wěn)定區(qū)環(huán)境溫度低高體溫降低體溫升高體熱產(chǎn)生正常體溫化學(xué)性調(diào)節(jié)物理性調(diào)節(jié)等熱范圍

外界溫度在等熱范圍內(nèi)飼養(yǎng)家畜最為適宜，在經(jīng)濟上最為有利。體溫調(diào)節(jié)2、家畜的耐熱與抗寒：各種動物對炎熱和寒冷的耐受能力不同；駱駝（體表的蒸發(fā)散熱和體溫升高）綿羊（喘息）馬（出汗散熱）豬的耐熱能力較弱，尤其是仔豬更弱。牛（水?。┘倚蟮目购芰σ话爿^強。體溫調(diào)節(jié)3、家畜對高溫與低溫的適應(yīng)：①慣習(xí)(