動物生理學(xué)第六章能量代謝及體溫要點

1、卜 第六章能量代謝與體溫機體要維持體溫和新陳代謝的不斷進行，生命活 動的每時每刻都需要能量。第一節(jié)能量代謝定義：生物體內(nèi)在物質(zhì)代謝過程中所伴隨 著的能量的釋放、貯存、轉(zhuǎn)移和利用等稱 為能量代謝。_ 一、機體能量的來源及利用（-）來源:食物中蘊藏的化學(xué)能（C-H鍵）oATP既是體內(nèi)重要的儲能物質(zhì)，又是直接供 能物質(zhì)；1 mol ATP 一ADP （釋放33.47kJ能量）。磷酸肌酸（CP）是ATP的儲存庫。能源物質(zhì)：其分解過程中能產(chǎn)生ATP的物質(zhì)（糖、脂 肪、蛋白質(zhì)）1、糖(GS)機體的主要能量來源(50-70%) 司用形式：葡萄糖.儲能形式肝糖元:維持血糖肌糖元：骨骼肌運動需要供能途徑有氧氧化

2、：1 mo IGS 38 mo I ATP無氧酵解：如劇烈運動時2 mo IGS -2 mo I ATP(腦只有有氧氧化，紅細胞只有無氧酵解) 腦組織所需能量則完全來源于糖的有氧氧化。缺氧和血糖水平過低，均 可導(dǎo)致意識障礙、否迷以及抽搐。3 .脂肪(fat)存和供給能量(饑餓時 我為機體的主要供能物質(zhì))。特點：氧化時釋放的能 量多(1g脂肪氧化放能量 為糖有氧氧化釋放能量的 不誦 形式:甘油和脂肪酸供能途徑：直接氧化或轉(zhuǎn)化為糖而提供能量O一#蛋白質(zhì)（protein）基本組成單位：氨基酸（amino acid）特點：主要功能為重新合成蛋白質(zhì)，供能為次 要功能；只有在優(yōu)先供能的糖和脂肪缺乏時，才

3、通過糖異生和生成酮體（生酮作用）參與能量代謝。如：長期不能進食或體力極度消耗在體內(nèi)氧化不徹底，較體外燃燒供能少。(-)能量的利用#營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化時所釋放的能量約50% 直接轉(zhuǎn)化為熱能，用于維持體溫。其余的50% 是可被機體利用的自由能，它以化學(xué)能的形 式儲存在ATP的高能磷酸鍵內(nèi)，供機體利用， 如合成、生長、肌肉收縮、腺體分泌、神 經(jīng)傳導(dǎo)、主動轉(zhuǎn)運等。T二、能量代謝測定的原理和方法原理根據(jù)能量守恒定律食物的化學(xué)能=熱能+外功+熱儲備能量代謝=熱能+外功+熱儲備()直接測熱法(Direct calorimetry)測定整個機體在單位時間內(nèi)向外界環(huán)境散發(fā)的總熱量。 因設(shè)備復(fù)雜，操作繁瑣，故極少

4、應(yīng)用。(二)間接測熱法(Indirect calorimetry)定比定律+能量守恒定律測定受試者在一定時間內(nèi)所消耗的氧量和 產(chǎn)生的二氧化碳量，再根據(jù)有關(guān)理化原 則及數(shù)據(jù)計算出單位時間內(nèi)的產(chǎn)熱量C6H6O6+ 6O2-6CO2+ 6H2O + E氣由A比£8 548氣體從叱費人”7-1-4與能量代謝測定有關(guān)的幾個概念：，食物的熱價一廠1g食物氧化（或在體外燃燒）所釋放的能量叫熱 價。2 .食物的氧熱價某營養(yǎng)物氧化時，消耗1升氧所產(chǎn)生的能量。根據(jù)在一定時間內(nèi)的耗氧量，參照氧熱價可以推算 出機體的能量代謝率。3 .呼吸商 respi ratory quotient, RQ十機體一定時間內(nèi)

5、，CO2呼出量與。2吸入量的比值m0。2產(chǎn)生量（mol或ml數(shù)）RQ= 2。2消耗量（mol或ml數(shù)）（相同溫度和氣壓條件下 根據(jù)RQ的大小推測能 量的主要來源糖=1 ；蛋白質(zhì)=0. 80；脂肪二0. 71；混合食=0. 85表 三種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時的有關(guān)數(shù)據(jù)熱價(kJ/g)5耗里 （L/g）CO?產(chǎn) JQ. 里 (L/g)呼吸商氧熱價（kJ/L）物理熱 價生理熱 價糖17.217.20.830.831.0020.9脂肪39.739.72.031.430.7118.8蛋臼質(zhì)23.418.00.950.760.8019.7三、影響能量代謝的因素（一）肌肉活動：最為顯著。木體任何輕微的活動都可提高代

6、謝率。劇烈運動 時其耗氧量可增加1020倍。（二）精神活動（精神緊張狀態(tài)時，產(chǎn)熱量可顯著增 加。）（三）食物的特殊動力效應(yīng):進食后lh始，延續(xù)78h, 所產(chǎn)生的熱量比未進食時有所增加的現(xiàn)象。食物這 種刺激機體產(chǎn)生額外能量消耗的作用稱食物的特殊 動力作用。（四）環(huán)境溫度：安靜時2030° C的環(huán)境中能量代 謝最穩(wěn)定，低于20 ° C或高于30 ° C時都可使能量 代謝增加。四、基礎(chǔ)代謝(Basal metabolism)1 .基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。2.基礎(chǔ)狀態(tài)：指畜體處在室溫20、清晨空腹、清醒而又非常安靜、靜臥、不受肌肉活動、環(huán) 境溫度、食物及精神緊張等因素的影響

7、時的狀態(tài)3.基礎(chǔ)代謝率(Basal metabolism rate,BMR):在以上狀態(tài)下，機體只維持最基礎(chǔ)(血液循環(huán)、 呼吸)的代謝狀態(tài)，此時所測量的機體單位時間內(nèi) 的能量代謝.，即為基礎(chǔ)代謝率。BMR不是機體最低的能量代謝。 基礎(chǔ)代謝率還受年齡、性別、體長、身體質(zhì)量、體表面積、生長、妊娠、 哺乳、疾病、體溫、長期禁食、激素水平、睡眠等因素的影響。表示法：實測絕對值：Kcal或Kj/m2h；臨床測定BMR可幫助診斷某些代謝性疾?。? 甲亢時，BMR比正常值高25%80%# 甲減時，BMR比正常值低20%40%# 糖尿病、紅細胞增多癥、白血病、發(fā)熱BMR升高井體溫每升高1° C, B

8、MR升高約13%# 腎病綜合征、腦垂體性肥胖、病理性饑餓BMR降低靜止能量代謝對動物而言一般用靜止代謝代替基礎(chǔ) 代謝。條件是要求動物禁食、處在靜止 狀態(tài)（通常是伏臥狀態(tài)）時作為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài), 在普通畜舍或?qū)嶒炇覘l件下、環(huán)境溫度 適中、使用間接測熱法得到。第二節(jié)體溫及其調(diào)節(jié)體溫的相對恒定是機體新陳代謝和一切生命活動 正常進行的必需條件。體溫過高、過低都會影響 酶的活性，導(dǎo)致生理功能的障礙，甚至造成死亡。一、動物的體溫及其正常變動b部位變異肛溫(36. 5-37. 5) ； 口溫小于肛溫:腋溫小 于口溫:腋溫(36. 0 37. 4)；肝最高38。畜 牧獸醫(yī)實踐中，多以肛溫代表體溫,接近且穩(wěn)定。晝夜波

9、動自然界光線、環(huán)境溫度、喂料、生活方式、肌肉 工作等周期性變化。通常是白晝逐漸升溫至午后 達到高峰，然后逐漸下降至清晨最低。年齡性別幼畜成年、雌性雄性。(4)生理狀況母畜發(fā)情、妊娠,排卵。其他品種：乳牛黃牛；采食；神經(jīng)激動；地理氣候 (溫帶、寒帶熱帶)等。二、機體的產(chǎn)熱和散熱過程T體溫是產(chǎn)熱、散熱對比的結(jié)果是一個恒定的動態(tài) 平衡。（1）產(chǎn)熱通普蘇境中安靜時，主要產(chǎn)熱器官內(nèi)臟（特別是肝臟）運動時：骨骼肌草食動物消化道內(nèi)微生物發(fā)酵為主。寒冷環(huán)境中機體通過寒顫性（戰(zhàn)栗）產(chǎn)熱和非寒顫性（非戰(zhàn) 栗）產(chǎn)熱兩種形式，增加產(chǎn)熱量以維持體溫。I .寒顫性（戰(zhàn)栗）產(chǎn)熱 戰(zhàn)栗是骨骼肌發(fā)生不隨意的節(jié)律性收縮的表現(xiàn),

10、可使代謝率增加45倍。II .非寒顫性（非戰(zhàn)栗）產(chǎn)熱（又稱代謝產(chǎn)熱） 以褐色脂肪組織（含豐富的線粒體，分布于腹股 溝、腋窩等處）的產(chǎn)熱量為最大，約占非戰(zhàn)栗產(chǎn) 熱總量的70%。影響產(chǎn)熱的因素+1.基礎(chǔ)代謝率；III .肌肉運動；III .神經(jīng)的緊張程度（肌肉血管）；IV .內(nèi)分泌激素（E、NE、T4.T3）；V .環(huán)境溫度；在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度范圍內(nèi)，動物的 代謝強度和產(chǎn)熱量可保持在生理的最低水平而體溫 仍能維持穩(wěn)定，這種環(huán)境溫度稱為動物的等熱范圍 或代謝穩(wěn)定區(qū)。VI食物的特殊動力作用。（2）散熱卑途徑底膚75% （面積大、與外界接觸、血流豐富、 有汗腺）、呼吸、排糞、排尿皮膚散熱方式皮膚散熱的方式

11、：I.輻射皆體學(xué)以熱射線形式傳給溫度較低的周圍環(huán)境 咕?暨卜由、+工j機體的有效輻射面積 辭身整步堇的多少取決于皮膚與環(huán)境的溫度差I(lǐng)I.對流指體熱憑借空氣流動交換熱量的散熱方式。對流散熱是傳導(dǎo)散熱的一種特殊形式，受風(fēng)速影響。m.傳導(dǎo)指體熱直接傳給與機體相接觸的低溫物體的散熱方式。散熱量與物體的導(dǎo)熱有關(guān)。IV. 拓發(fā)： （不咸拓發(fā)和可咸范發(fā)）揖體法的水分在法靛和粘膜套窗由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)， 同時帶走大量熱量的散熱方式。不顯汗蒸發(fā)一體液的水分直接透出皮膚和粘膜表面, 在未積聚成明顯汗滴前被蒸發(fā)掉；不感蒸發(fā)是持續(xù) 進行的。人體不感蒸發(fā)量約1000ml/日。顯汗蒸發(fā)一指通過汗腺的主動分泌,汗液在皮膚表

12、面形成明顯的汗滴而蒸發(fā)。當(dāng)氣溫，體溫時，蒸發(fā)是唯一的散熱途徑汗液流經(jīng)汗腺排出管的起始部時，有一部分NaCl可被重吸收，從而 使最終排出的汗液成為低滲。機體大量出汗可造成高滲性脫水，要補充大量的水份和適量的NaCl。棄、體溫恒定的調(diào)節(jié)(II)體溫調(diào)節(jié)中樞調(diào)節(jié)體溫的重要中樞位于下丘腦。通常下丘腦前部 產(chǎn)熱中樞，后部散熱中樞。溫度感受器外周感受器位于皮膚、某些粘膜、內(nèi)臟等。中樞感受器位于脊髓、延髓、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和下丘腦視前區(qū)一一下丘腦前部存在熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元 體溫中樞調(diào)節(jié)機理一調(diào)定點學(xué)說調(diào)定點學(xué)說卡丘腦的熱敏神經(jīng)元起著調(diào)定點的重要作用。調(diào)定點是指熱敏神經(jīng)元對溫?zé)岬母惺芙?限即閾值(通常是38左

13、右)。調(diào)定點學(xué)說認為視前區(qū)一下丘腦前部有一調(diào) 定點，若體溫偏離調(diào)定點，則反饋系統(tǒng)可將 偏差信息傳到控制系統(tǒng)。經(jīng)過整合，調(diào)整產(chǎn) 熱和散熱過程，從而維持體溫相對恒定。調(diào)節(jié)過程當(dāng)中樞的溫度升高A調(diào)定點時，熱敏神經(jīng)元 沖動發(fā)放的頻率t,使散熱過程興奮而產(chǎn)熱 抑制，則使體溫不致過高；當(dāng)中樞的溫度降 低V調(diào)定點時，熱敏神經(jīng)元沖動發(fā)放的頻率I,使散熱過程抑制而產(chǎn)熱興奮，則使體溫 不致過低。另外，5羥色胺刺激散熱，而乙酰膽堿刺激 產(chǎn)熱，去甲腎上腺素在高溫時抑制熱性喘息, 在低溫時，則抑制寒顫。 體溫調(diào)節(jié)的外周機理CD軀體神經(jīng)瘞制骨骼肌的緊張性和運動，引起機體的非寒顫 和寒顫產(chǎn)熱。植物性神經(jīng)寒冷時，交感神經(jīng)興奮

14、，引起代謝加強，增加產(chǎn) 熱，同時使皮膚血管收縮，動一靜脈吻合支關(guān)閉, 皮膚血流量減少，皮膚溫度下降，散熱量減少。 熱應(yīng)激時，支配皮膚的交感興奮降低，代謝產(chǎn)熱 減少，皮膚血管擴張，動一靜脈吻合支開放，皮 膚血流量增加，散熱量增加。汗腺分泌汗液，使散熱增加，同時交感神經(jīng)興奮 使唾液腺分泌加強有利于蒸發(fā)散熱。體液調(diào)節(jié)J.甲狀腺素一代謝率提高一緩慢而持久地加強 產(chǎn)熱；II瞽上腺素和去甲腎上腺素一糖、脂肪分解一 迅速而短暫對付急劇變化。行為性體溫調(diào)節(jié)是大腦皮層參與下有意識的活動，卷縮姿勢和積 聚以減小散熱面積，躺在向陽背風(fēng)處；長期冷環(huán) 境f被毛生長加厚、皮下脂肪蓄積絕熱作用, 反之，伸展，躺臥，懶于活動

15、，躲在陰涼處、落 毛、脂肪薄。1冬I 76 產(chǎn)：依汨*皮膚或（-）.丘腦下: 心臟感受器熱敏N元神經(jīng)體液：/熱敏N元低血溫冷敏N元交感N皮膚血f血流量T散熱1 '管收縮1軀體，骨骼肌1 運動緊張性f腎上腺卜腎上腺素一加速細胞甲狀腺甲狀朦素f代謝環(huán)境溫度降低時體溫的神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)-病理情況下，如臨床上的發(fā)熱，由于致熱原的作用使熱敏神經(jīng) 元的興奮性下降而閾值升高，使調(diào)定點上移，機體在高水平上 進行休溫調(diào)節(jié)的結(jié)果。如調(diào)定點從37升高到39。時，首先出 現(xiàn)寒戰(zhàn)等產(chǎn)熱反應(yīng)，直到體溫升高與新的調(diào)定點相適應(yīng)時才轉(zhuǎn) 為散熱反應(yīng)。只要致熱因素不消除，產(chǎn)熱與散熱兩個過程就繼 續(xù)在此新的水平上保持平衡。因此，發(fā)熱并不是由于體溫調(diào)節(jié) 機能障礙引起，而是由于調(diào)定點上移的結(jié)果，屬于主動性體溫 升高。還有一類病理性高體溫，其體溫高于正常是被動性的， 是體溫調(diào)節(jié)障礙所致，如體溫調(diào)節(jié)中樞損傷（腦外傷等）：散 熱障礙（先天性汗腺缺乏，環(huán)境高溫所致的中暑）；產(chǎn)熱異常 增多（如甲狀腺機能亢進），因此，體溫及調(diào)節(jié)不僅具有生理 意義，也具有重要的臨床意義。邛- 家畜對高溫和低溫的耐受能力與適應(yīng)家畜的耐熱與抗寒外