能量代謝和體溫調(diào)節(jié)課件

1、能量代謝和體溫調(diào)節(jié)能量代謝與體溫調(diào)節(jié)能量代謝與體溫調(diào)節(jié)能量代謝和體溫調(diào)節(jié)能量代謝與體溫調(diào)節(jié)能量代謝與體溫調(diào)節(jié)生物體的基本特征是生物體的基本特征是新陳代謝新陳代謝。v新陳代謝新陳代謝物質(zhì)代謝（物質(zhì)代謝（material metabolism）能量代謝（能量代謝（energy metabolism）能量代謝：生物體內(nèi)物質(zhì)代謝中伴隨著的能能量代謝：生物體內(nèi)物質(zhì)代謝中伴隨著的能量的釋放、轉(zhuǎn)移和利用，稱為能量代謝。量的釋放、轉(zhuǎn)移和利用，稱為能量代謝。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)能量代謝與體溫調(diào)節(jié)能量代謝與體溫調(diào)節(jié)v第一節(jié)第一節(jié) 能量代謝能量代謝一、能量的來源與消耗一、能量的來源與消耗 二、能量代謝的測定二、能量代

2、謝的測定三、影響能量代謝的因素三、影響能量代謝的因素四、基礎(chǔ)代謝和靜止能量代謝四、基礎(chǔ)代謝和靜止能量代謝v第二節(jié)體溫及其調(diào)節(jié)第二節(jié)體溫及其調(diào)節(jié)一、動物的體溫一、動物的體溫二、體溫恒定的維持二、體溫恒定的維持 三、體溫調(diào)節(jié)三、體溫調(diào)節(jié)能量代謝和體溫調(diào)節(jié)動物體內(nèi)的能量代謝圖解動物體內(nèi)的能量代謝圖解 能量代謝和體溫調(diào)節(jié)能量平衡能量平衡v根據(jù)能量守恒定律，輸入的能量應(yīng)等于輸出根據(jù)能量守恒定律，輸入的能量應(yīng)等于輸出的能量與貯存的能量之和。的能量與貯存的能量之和。 即：能量輸入即：能量輸入=能量輸出能量輸出+能量貯存能量貯存 或或 能量輸入能量輸入=輸出的熱能所作的功能量貯存輸出的熱能所作的功能量貯存能量

3、代謝和體溫調(diào)節(jié)三磷酸腺苷是體內(nèi)能量轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵物質(zhì)三磷酸腺苷是體內(nèi)能量轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵物質(zhì) 三磷酸三磷酸腺苷腺苷(ATP) 既是重要的既是重要的貯能物質(zhì)，貯能物質(zhì)，又是直接的又是直接的供能物質(zhì)。供能物質(zhì)。 能量代謝和體溫調(diào)節(jié)能量代謝的測定能量代謝的測定v與能量代謝測定有關(guān)的幾個概念與能量代謝測定有關(guān)的幾個概念v能量代謝測定的方法和原理能量代謝測定的方法和原理能量代謝和體溫調(diào)節(jié)與能量代謝測定有關(guān)的幾個概念與能量代謝測定有關(guān)的幾個概念能量代謝和體溫調(diào)節(jié)食物的熱價食物的熱價（thermal equivalent of food)食物的熱價：食物的熱價：1g食物在體內(nèi)氧化（或在體外燃燒）食物在體內(nèi)

4、氧化（或在體外燃燒）時所釋放出來的熱量。時所釋放出來的熱量。物理熱價：指食物在體外燃燒時釋放的熱量。物理熱價：指食物在體外燃燒時釋放的熱量。 生物熱價：指食物在體內(nèi)經(jīng)過生物氧化所產(chǎn)生的熱量。生物熱價：指食物在體內(nèi)經(jīng)過生物氧化所產(chǎn)生的熱量。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)食物的氧熱價食物的氧熱價 （thermal equivalent of oxygen) 食物的氧熱價：某種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時消食物的氧熱價：某種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時消耗耗1 L氧所產(chǎn)生的熱量。氧所產(chǎn)生的熱量。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)呼吸商呼吸商(respiratory quotient，RQ) 呼吸商：呼吸商：一定時間內(nèi)機體的一定時間內(nèi)機體的CO2產(chǎn)生產(chǎn)生量

5、與耗量與耗O2量容積的比值量容積的比值(CO2/O2) 。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)三種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時幾種數(shù)據(jù)三種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時幾種數(shù)據(jù) 能量代謝和體溫調(diào)節(jié) 能量代謝率能量代謝率(EMR)：單位時間內(nèi)人或動：單位時間內(nèi)人或動物的全都能量消耗。單位為物的全都能量消耗。單位為kJ(m2h)-1。能量代謝測定的方法和原理能量代謝測定的方法和原理v測定整個機體在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的總熱量通測定整個機體在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的總熱量通常有兩類方法：常有兩類方法：直接測熱法直接測熱法和和間接測熱法間接測熱法。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)直接測熱法直接測熱法v直接測熱法：直接測定直接測熱法：直接測定整個機體在一定時間內(nèi)整個機體在一定時

6、間內(nèi)產(chǎn)生的總熱量?？偀崃慨a(chǎn)生的總熱量。總熱量與時間的比值就是能量與時間的比值就是能量代謝率，即單位時間內(nèi)代謝率，即單位時間內(nèi)所消耗的能量。所消耗的能量。如果在測定時間內(nèi)做一如果在測定時間內(nèi)做一定的外功，應(yīng)將外功定的外功，應(yīng)將外功(機機械功械功)折算為熱量一并計折算為熱量一并計入。入。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)間接測熱法間接測熱法v間接測熱法：間接測熱法又稱氣體代間接測熱法：間接測熱法又稱氣體代謝測定法。利用定比關(guān)系計算出單位時謝測定法。利用定比關(guān)系計算出單位時間內(nèi)整個機體所釋放的熱量及營養(yǎng)物質(zhì)間內(nèi)整個機體所釋放的熱量及營養(yǎng)物質(zhì)被氧化的量。被氧化的量。 v定比定律：在一般化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)定比定律：在一般

7、化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物與產(chǎn)物的量之間呈一定的比例關(guān)系。物與產(chǎn)物的量之間呈一定的比例關(guān)系。 能量代謝和體溫調(diào)節(jié)影響能量代謝的因素影響能量代謝的因素v食物的特殊動力效應(yīng)食物的特殊動力效應(yīng)(SDA)v肌肉活動肌肉活動v環(huán)境溫度環(huán)境溫度v精神活動（神經(jīng)精神活動（神經(jīng)-內(nèi)分泌的影響）內(nèi)分泌的影響）能量代謝和體溫調(diào)節(jié)食物的特殊動力效應(yīng)食物的特殊動力效應(yīng)(SDA) 食物的特殊動力效應(yīng)食物的特殊動力效應(yīng)(SDA)：由食物：由食物刺激機體產(chǎn)生額外熱量消耗的作用。刺激機體產(chǎn)生額外熱量消耗的作用。 能量代謝和體溫調(diào)節(jié)肌肉活動肌肉活動v肌肉活動對能量肌肉活動對能量代謝的影響最大。代謝的影響最大。勞動或運動時的能量代謝率勞

8、動或運動時的能量代謝率 狀態(tài)狀態(tài) 產(chǎn)熱量產(chǎn)熱量(KJ/m(KJ/m2 2.min) .min) 躺臥躺臥 2.732.73開會開會 3.403.40擦窗子擦窗子 8.308.30洗衣洗衣 9.899.89掃地掃地 11.3711.37打排球打排球 17.5017.50打籃球打籃球 24.2224.22踢足球踢足球 24.9824.98持重機槍躍進持重機槍躍進 42.3942.39能量代謝和體溫調(diào)節(jié)環(huán)境溫度環(huán)境溫度v哺乳動物安靜時，其能量代謝在哺乳動物安靜時，其能量代謝在2030的環(huán)境中最穩(wěn)定。當(dāng)環(huán)境溫度低于的環(huán)境中最穩(wěn)定。當(dāng)環(huán)境溫度低于20時時可反射性地引起寒戰(zhàn)和肌肉緊張性增強而可反射性地引起

9、寒戰(zhàn)和肌肉緊張性增強而使代謝率增加。環(huán)境溫度升高到使代謝率增加。環(huán)境溫度升高到30以上以上時，代謝率也會增加，這與體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)時，代謝率也會增加，這與體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)加速及發(fā)汗、循環(huán)、呼吸機能加強有關(guān)。加速及發(fā)汗、循環(huán)、呼吸機能加強有關(guān)。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)精神活動精神活動(神經(jīng)神經(jīng)-內(nèi)分泌的影響內(nèi)分泌的影響)v機體在驚慌、恐懼、憤怒、焦急等機體在驚慌、恐懼、憤怒、焦急等精神緊張狀況下，能量代謝將顯著精神緊張狀況下，能量代謝將顯著升高。升高。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 代代 謝謝（basal metabolism）v基礎(chǔ)代謝基礎(chǔ)代謝：機體處于基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。：機體處于基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。v

10、基礎(chǔ)狀態(tài)基礎(chǔ)狀態(tài)：指在室溫：指在室溫20(或為熱中性區(qū)或為熱中性區(qū)1820，即對動物能量代謝沒有明顯影響的環(huán)境溫度范圍即對動物能量代謝沒有明顯影響的環(huán)境溫度范圍)、清晨空腹清晨空腹(受試者至少受試者至少12h未進食未進食)、靜臥、靜臥(至少半小至少半小時時)、清醒而又極其安靜狀態(tài)，即排除了肌肉活動、清醒而又極其安靜狀態(tài)，即排除了肌肉活動、食物特殊動力效應(yīng)、精神緊張和環(huán)境溫度等因素影食物特殊動力效應(yīng)、精神緊張和環(huán)境溫度等因素影響的狀態(tài)。響的狀態(tài)。v基礎(chǔ)代謝率基礎(chǔ)代謝率(BMR)：基礎(chǔ)狀態(tài)下單位時間內(nèi)的基：基礎(chǔ)狀態(tài)下單位時間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝。以單位時間內(nèi)每平方米體表面積的產(chǎn)熱量礎(chǔ)代謝。以單位時間內(nèi)每平

11、方米體表面積的產(chǎn)熱量為單位，即為單位，即kJm-2h-1(人人)和和kJ/hW0.75(動物動物) 。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)不同動物的基礎(chǔ)代謝率不同動物的基礎(chǔ)代謝率 能量代謝和體溫調(diào)節(jié)靜止能量代謝靜止能量代謝（resting energy metabolism）v靜止能量代謝：靜止能量代謝：要求動物禁食、處在靜要求動物禁食、處在靜止?fàn)顟B(tài)止?fàn)顟B(tài)(通常是伏臥狀態(tài)通常是伏臥狀態(tài))時作為標(biāo)準(zhǔn)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。中、使用間接測熱法得到。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)動物的體溫動物的體溫v變溫、異溫和恒溫動物變溫、異溫和恒溫

12、動物v體表溫度和體核溫度體表溫度和體核溫度v動物體溫的生理波動動物體溫的生理波動能量代謝和體溫調(diào)節(jié)變溫、異溫和恒溫動物變溫、異溫和恒溫動物v變溫動物（冷血動物、外溫動物）：指在一個變溫動物（冷血動物、外溫動物）：指在一個狹小的溫度范圍內(nèi)，體溫隨環(huán)境溫度的改變而改狹小的溫度范圍內(nèi)，體溫隨環(huán)境溫度的改變而改變的一類動物。變的一類動物。v行為性體溫調(diào)節(jié)：行為性體溫調(diào)節(jié)：通過動物的行為來調(diào)節(jié)體溫的方式。通過動物的行為來調(diào)節(jié)體溫的方式。v恒溫動物（溫血動物、內(nèi)溫動物）恒溫動物（溫血動物、內(nèi)溫動物）：能在較大：能在較大的氣溫變化范圍內(nèi)保持相對恒定的體溫的氣溫變化范圍內(nèi)保持相對恒定的體溫(3542)。v生理

13、性體溫調(diào)節(jié)：生理性體溫調(diào)節(jié)：恒溫動物主要是通過調(diào)節(jié)體內(nèi)生理過恒溫動物主要是通過調(diào)節(jié)體內(nèi)生理過程來維持相對穩(wěn)定的體溫，又稱自主性體溫調(diào)節(jié)。程來維持相對穩(wěn)定的體溫，又稱自主性體溫調(diào)節(jié)。v異溫動物：體溫調(diào)節(jié)機制介于變溫動物與恒溫異溫動物：體溫調(diào)節(jié)機制介于變溫動物與恒溫動物之間的動物。動物之間的動物。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)蜥蜥蜴蜴通通過過行行為為調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)體體溫溫 能量代謝和體溫調(diào)節(jié)體表溫度和體核溫度體表溫度和體核溫度v體表溫度體表溫度(shell temperature)：指機體表層，包括皮膚、皮下組織和肌肉等的溫度，又稱表層溫度表層溫度。v體核溫度體核溫度(core temperature)：指機體深部

14、，包括心、肺、腦和腹部器官的溫度，又稱深部溫度深部溫度。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)體體 溫溫是指身體深部的平均溫度。是指身體深部的平均溫度。肛溫：肛溫：36.936.937.937.9?？跍兀嚎跍兀?6.736.737.737.7。腋溫：腋溫：36.036.037.437.4。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)動物體溫的生理波動動物體溫的生理波動v體溫的生理性波動：體溫的生理性波動：在生理情況下，機體的體溫可在一定范圍內(nèi)變動。v體溫的生理性波動的影響因素：體溫的晝夜波動體溫的晝夜波動年齡年齡性別性別肌肉活動肌肉活動地理氣候地理氣候、精神緊張精神緊張、采食采食和環(huán)境溫環(huán)境溫度變化度變化、麻醉麻醉等因素能量代謝和體溫調(diào)節(jié)

15、動物的產(chǎn)熱和散熱過程動物的產(chǎn)熱和散熱過程v正常體溫的維持有賴于機體的正常體溫的維持有賴于機體的產(chǎn)熱產(chǎn)熱過過程和程和散熱散熱過程的動態(tài)平衡。過程的動態(tài)平衡。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)等熱范圍等熱范圍 在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度范圍內(nèi)在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度范圍內(nèi), ,動物的代謝強度和動物的代謝強度和產(chǎn)熱量可保持在生理的最低水平產(chǎn)熱量可保持在生理的最低水平, ,而體溫仍能維持而體溫仍能維持恒定恒定, ,這種環(huán)境溫度稱動物的這種環(huán)境溫度稱動物的等熱范圍等熱范圍或或代謝穩(wěn)定代謝穩(wěn)定區(qū)區(qū)。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)主要產(chǎn)熱器官及產(chǎn)熱形式主要產(chǎn)熱器官及產(chǎn)熱形式產(chǎn)熱器官：產(chǎn)熱器官：安靜狀態(tài)：內(nèi)臟（肝臟）；安靜狀態(tài)：內(nèi)臟（肝臟）； 活動狀態(tài)：

16、骨骼肌?；顒訝顟B(tài)：骨骼肌。寒顫性產(chǎn)熱：骨骼肌不隨意的節(jié)律性收縮，寒顫性產(chǎn)熱：骨骼肌不隨意的節(jié)律性收縮，節(jié)律為節(jié)律為9-119-11次次/ /分。分。非寒顫性產(chǎn)熱：又稱代謝產(chǎn)熱，機體所有非寒顫性產(chǎn)熱：又稱代謝產(chǎn)熱，機體所有的組織器官都能進行代謝產(chǎn)熱，其中尤以的組織器官都能進行代謝產(chǎn)熱，其中尤以BFTBFT的產(chǎn)熱量最大。的產(chǎn)熱量最大。產(chǎn)熱形式：產(chǎn)熱形式：能量代謝和體溫調(diào)節(jié)蝙蝠和野兔的褐色脂肪蝙蝠和野兔的褐色脂肪能量代謝和體溫調(diào)節(jié)主：皮膚主：皮膚面積大面積大與外界接觸與外界接觸血流豐富血流豐富有汗腺有汗腺次：呼出氣體、尿、糞次：呼出氣體、尿、糞v動物以動物以傳導(dǎo)、輻射、對流、蒸發(fā)傳導(dǎo)、輻射、對流、蒸

17、發(fā)等物等物理方式散熱。理方式散熱。散熱過程散熱過程能量代謝和體溫調(diào)節(jié)v輻射散熱（輻射散熱（thermal radiation）：）：由溫度較高由溫度較高的物體表面的物體表面(一般為皮膚一般為皮膚)發(fā)射紅外線，由溫度較發(fā)射紅外線，由溫度較低的物體接收的散熱方式。輻射散熱是機體散低的物體接收的散熱方式。輻射散熱是機體散熱的主要方式，散發(fā)的熱量約占總散熱量的熱的主要方式，散發(fā)的熱量約占總散熱量的70%85。v傳導(dǎo)散熱（傳導(dǎo)散熱（thermal conduction） ：將體熱：將體熱直接傳給與機體相接觸的較冷的物體。傳導(dǎo)散直接傳給與機體相接觸的較冷的物體。傳導(dǎo)散熱量與物體接觸面積、溫差大小和物體的導(dǎo)

18、熱熱量與物體接觸面積、溫差大小和物體的導(dǎo)熱性能密切相關(guān)。性能密切相關(guān)。v對流散熱（對流散熱（thermal convection） ：緊貼身：緊貼身體的空氣由于輻射的結(jié)果溫度升高，體積膨脹體的空氣由于輻射的結(jié)果溫度升高，體積膨脹而上升，冷空氣接著來補充，體表又與新移動而上升，冷空氣接著來補充，體表又與新移動過來的較冷空氣進行熱量交換，因而不斷帶走過來的較冷空氣進行熱量交換，因而不斷帶走熱量。熱量。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)v蒸發(fā)散熱：體液的水分在皮膚和粘膜蒸發(fā)散熱：體液的水分在皮膚和粘膜(主主要是呼吸道粘膜要是呼吸道粘膜)表面由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，表面由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，帶走大量熱量的一種散熱方式。可分為不

19、帶走大量熱量的一種散熱方式?？煞譃椴伙@汗和發(fā)汗兩種。顯汗和發(fā)汗兩種。不顯汗：體液中少量水分直接從皮膚和呼吸不顯汗：體液中少量水分直接從皮膚和呼吸道粘膜等表面滲出，在未聚集成明顯的汗滴之道粘膜等表面滲出，在未聚集成明顯的汗滴之前即被蒸發(fā)的一種持續(xù)性的散熱形式，又稱前即被蒸發(fā)的一種持續(xù)性的散熱形式，又稱不不感蒸發(fā)感蒸發(fā)。發(fā)汗：汗腺主動分泌汗液的活動過程，汗液發(fā)汗：汗腺主動分泌汗液的活動過程，汗液的蒸發(fā)可有效地帶走熱量又稱為的蒸發(fā)可有效地帶走熱量又稱為可感蒸發(fā)可感蒸發(fā)。蒸發(fā)散熱蒸發(fā)散熱（thermal evaporation）能量代謝和體溫調(diào)節(jié)水分：水分：9999固體：固體：大部分為大部分為NaCl

20、NaCl其余為其余為KClKCl、尿素等、尿素等汗汗 液液能量代謝和體溫調(diào)節(jié)體體 溫溫 調(diào)調(diào) 節(jié)節(jié)v自主性體溫調(diào)節(jié)：自主性體溫調(diào)節(jié)：人和其他恒溫動物能通過人和其他恒溫動物能通過體溫調(diào)節(jié)機制調(diào)節(jié)體溫調(diào)節(jié)機制調(diào)節(jié)皮膚血流量皮膚血流量、出汗出汗、寒顫寒顫等等生理反應(yīng)，在正常情況下能維持產(chǎn)熱和散熱過生理反應(yīng)，在正常情況下能維持產(chǎn)熱和散熱過程的動態(tài)平衡，保持相對恒定的體溫。程的動態(tài)平衡，保持相對恒定的體溫。v行為性體溫調(diào)節(jié)：行為性體溫調(diào)節(jié)：機體機體(包括變溫動物包括變溫動物)在不同在不同溫度環(huán)境下可通過調(diào)整溫度環(huán)境下可通過調(diào)整姿勢姿勢和和行為行為，特別是采，特別是采取人為的保溫或降溫措施，如創(chuàng)設(shè)人工氣候

21、環(huán)取人為的保溫或降溫措施，如創(chuàng)設(shè)人工氣候環(huán)境等以保持當(dāng)時的體熱平衡。境等以保持當(dāng)時的體熱平衡。 能量代謝和體溫調(diào)節(jié)體溫調(diào)節(jié)的自動控制機理體溫調(diào)節(jié)的自動控制機理 體溫調(diào)節(jié)的基本中樞在下丘腦。體溫調(diào)節(jié)的基本中樞在下丘腦。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)溫度感受器溫度感受器(temperature receptor)v根據(jù)根據(jù)溫度感受器溫度感受器存在的部位不同，可將存在的部位不同，可將其分為兩類：其分為兩類：外周溫度感受器外周溫度感受器(peripheral temperature receptor)中樞溫度感受器中樞溫度感受器(central temperature receptor) 能量代謝和體溫調(diào)節(jié)外周溫

22、度感受器外周溫度感受器 分布：皮膚、粘膜和內(nèi)臟分布：皮膚、粘膜和內(nèi)臟 類型：熱感受器和冷感受器類型：熱感受器和冷感受器 作用：溫度感受器傳入沖動到達作用：溫度感受器傳入沖動到達中樞后，除產(chǎn)生溫覺之外，還能引起中樞后，除產(chǎn)生溫覺之外，還能引起體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)。體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)。能量代謝和體溫調(diào)節(jié) 分類：熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元分類：熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元局部組織溫度局部組織溫度熱敏神經(jīng)元沖動發(fā)放頻率熱敏神經(jīng)元沖動發(fā)放頻率局部組織溫度局部組織溫度冷敏神經(jīng)元沖動發(fā)放頻率冷敏神經(jīng)元沖動發(fā)放頻率 分布：分布： 冷敏神經(jīng)元冷敏神經(jīng)元腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、下丘腦弓狀核腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、下丘腦弓狀核 熱敏神經(jīng)元熱敏神經(jīng)元視前區(qū)視前區(qū)- -下丘腦前部（下丘腦前部（PO/AHPO/AH）vPO/AH區(qū)是體溫調(diào)節(jié)中樞整合機構(gòu)的關(guān)鍵部位。區(qū)是體溫調(diào)節(jié)中樞整合機構(gòu)的關(guān)鍵部位。v中樞溫度感受器：分布在脊髓、延髓、腦干網(wǎng)中樞溫度