動(dòng)物生理學(xué)能量代謝與體溫調(diào)節(jié)ppt課件

1、能量代謝和體溫調(diào)節(jié)能量代謝和體溫調(diào)節(jié)Energy metabolism and Energy metabolism and thermoregulationthermoregulation 物質(zhì)代謝過程中所伴隨的能量的釋放、物質(zhì)代謝過程中所伴隨的能量的釋放、轉(zhuǎn)移、貯存和利用統(tǒng)稱為能量代謝轉(zhuǎn)移、貯存和利用統(tǒng)稱為能量代謝energy energy metabolismmetabolism）。）。 能量的來源及利用能量的來源及利用能能 量量 代代 謝謝 Energy metabolism 第一節(jié)第一節(jié)糖糖 carbohydrate 脂肪脂肪 fat 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) protein 糖是體內(nèi)基本的供能物

2、質(zhì)，是機(jī)體的重要能源糖是體內(nèi)基本的供能物質(zhì)，是機(jī)體的重要能源 脂肪也是重要的供能物質(zhì)，更是體內(nèi)主要的貯能物質(zhì)脂肪也是重要的供能物質(zhì)，更是體內(nèi)主要的貯能物質(zhì)食物脂肪食物脂肪葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸貯存脂肪貯存脂肪消化消化吸收吸收氧化氧化分解分解供能供能食物糖食物糖葡萄糖葡萄糖供能供能儲(chǔ)存儲(chǔ)存肌糖原肌糖原肝糖原肝糖原消化消化骨骼肌骨骼肌血糖血糖吸收吸收氧化氧化分解分解 在特殊情況下蛋白質(zhì)也參與供能在特殊情況下蛋白質(zhì)也參與供能 食物蛋白質(zhì)食物蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸生物活性物質(zhì)生物活性物質(zhì)消化消化吸收吸收機(jī)體蛋白質(zhì)機(jī)體蛋白質(zhì)氧化氧化分解分解供能供能體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的分解、釋放的能量體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的分解、釋放的能

3、量 機(jī)體散發(fā)的熱能所做的機(jī)械功化學(xué)貯備能機(jī)體散發(fā)的熱能所做的機(jī)械功化學(xué)貯備能 能量代謝的測定能量代謝的測定 直接測熱法直接測熱法 direct calorimetry 通過收集機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)散發(fā)的總熱量求得能量代通過收集機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)散發(fā)的總熱量求得能量代謝率的方法。謝率的方法。 食物的熱價(jià)食物的熱價(jià) thermal equivalent of foodthermal equivalent of food 間接測熱法間接測熱法 indirect calorimetry 指指1g食物氧化分解或在體外燃燒時(shí)所釋放的熱量，也叫食物氧化分解或在體外燃燒時(shí)所釋放的熱量，也叫卡價(jià)卡價(jià)caloric v

4、alue of food）。）。 食物在體外燃燒時(shí)釋放的熱量稱物理熱價(jià)；在體內(nèi)氧化食物在體外燃燒時(shí)釋放的熱量稱物理熱價(jià)；在體內(nèi)氧化所產(chǎn)生的熱量，稱生物熱價(jià)。所產(chǎn)生的熱量，稱生物熱價(jià)。 前往 食物的氧熱價(jià)食物的氧熱價(jià) thermal equivalent thermal equivalent of oxygen of oxygen 熱價(jià)熱價(jià)耗耗O2O2量量 指某種物質(zhì)氧化時(shí)，消耗指某種物質(zhì)氧化時(shí)，消耗1L氧氧所產(chǎn)生的熱量。所產(chǎn)生的熱量。 氧熱價(jià)氧熱價(jià) 指一定時(shí)間內(nèi)機(jī)體的指一定時(shí)間內(nèi)機(jī)體的CO2產(chǎn)量與耗產(chǎn)量與耗O2量的比值量的比值 。 呼吸商呼吸商 respiratory respiratory

5、quotient, RQ quotient, RQ 呼吸商呼吸商產(chǎn)生的產(chǎn)生的CO2ml）消耗的消耗的O2ml） 某些情況下，呼吸商并不能完某些情況下，呼吸商并不能完全準(zhǔn)確地反映機(jī)體中三種營養(yǎng)物質(zhì)全準(zhǔn)確地反映機(jī)體中三種營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的比例：氧化分解的比例： 機(jī)體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化機(jī)體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化 反芻動(dòng)物瘤胃飼料發(fā)酵反芻動(dòng)物瘤胃飼料發(fā)酵 肌肉劇烈活動(dòng)肌肉劇烈活動(dòng) 非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商non-protein non-protein respiratory quotient, respiratory quotient, NPRQ NPRQ 在去除蛋白質(zhì)供能的情況下，測定一定時(shí)在去除蛋白質(zhì)

6、供能的情況下，測定一定時(shí)間內(nèi)氧化糖和脂肪所產(chǎn)生的間內(nèi)氧化糖和脂肪所產(chǎn)生的CO2量與耗量與耗O2量，并計(jì)算比值。量，并計(jì)算比值。前往 間接測熱法的依據(jù)間接測熱法的依據(jù) 間接測熱法的具體步驟間接測熱法的具體步驟 l 測出機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)耗測出機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)耗O2量和產(chǎn)生量和產(chǎn)生CO2的量，并測出尿的量，并測出尿中尿氮的排出量；中尿氮的排出量；在一般化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)底物的量與產(chǎn)物量之在一般化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)底物的量與產(chǎn)物量之間有一定的比例關(guān)系。間有一定的比例關(guān)系。 定比定律：定比定律：C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O H l 從尿氮排出量計(jì)算出蛋白質(zhì)氧化量及蛋白質(zhì)食物的產(chǎn)熱量從尿氮排出量計(jì)

7、算出蛋白質(zhì)氧化量及蛋白質(zhì)食物的產(chǎn)熱量1g尿氮相當(dāng)于氧化分解尿氮相當(dāng)于氧化分解6.25g蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì)） ；l 從總耗從總耗O2量和量和CO2產(chǎn)量中分別扣除蛋白質(zhì)氧化的耗產(chǎn)量中分別扣除蛋白質(zhì)氧化的耗O2量和量和CO2產(chǎn)量，計(jì)算出產(chǎn)量，計(jì)算出NPRQ，查出該，查出該NPRQ值對應(yīng)的氧熱價(jià)，并計(jì)值對應(yīng)的氧熱價(jià)，并計(jì)算出非蛋白食物的產(chǎn)熱量；算出非蛋白食物的產(chǎn)熱量；l 將蛋白質(zhì)食物與非蛋白食物的產(chǎn)熱量相加，得出總產(chǎn)熱量。將蛋白質(zhì)食物與非蛋白食物的產(chǎn)熱量相加，得出總產(chǎn)熱量。 則總產(chǎn)熱量數(shù)值則總產(chǎn)熱量數(shù)值8059.8kJ就是該受試者就是該受試者24小時(shí)內(nèi)的能量代謝率。小時(shí)內(nèi)的能量代謝率。 假設(shè)受試者假設(shè)受試

8、者2424小時(shí)的耗小時(shí)的耗O2O2量為量為400L400L， CO2CO2產(chǎn)量為產(chǎn)量為340L340L，收，收集的集的2424小時(shí)尿氮排出量為小時(shí)尿氮排出量為12g12g。蛋白質(zhì)代謝蛋白質(zhì)代謝 氧化量氧化量12g6.2575g 產(chǎn)熱量產(chǎn)熱量18kJ/g75g1350kJ 耗氧量耗氧量0.95L/g75g71.25L二氧化碳產(chǎn)量二氧化碳產(chǎn)量0.76L/g75g57L非蛋白代謝非蛋白代謝 耗氧量耗氧量400L71.25L328.75L二氧化碳產(chǎn)量二氧化碳產(chǎn)量340L57L283L非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商283L/328.75L0.86查表，當(dāng)查表，當(dāng)NPRQ等于等于0.86時(shí)，氧熱價(jià)為時(shí)，氧熱價(jià)為

9、20.41kJ/L。非蛋白代謝產(chǎn)熱量非蛋白代謝產(chǎn)熱量328.75L20.41kJ/L6709.8kJ 總產(chǎn)熱量總產(chǎn)熱量13506709.88059.8kJ 由于蛋白質(zhì)不是主要的供能由于蛋白質(zhì)不是主要的供能物質(zhì)，所以可以不考慮蛋白代謝物質(zhì)，所以可以不考慮蛋白代謝的影響，不測尿氮量，只測定受的影響，不測尿氮量，只測定受試者一定時(shí)間的耗試者一定時(shí)間的耗O2量和量和CO2產(chǎn)產(chǎn)量，并計(jì)算出呼吸商。那么：量，并計(jì)算出呼吸商。那么： 該值與前面得出的值該值與前面得出的值8059.8kJ很接近，誤差在很接近，誤差在12以內(nèi)。以內(nèi)。NPRQ340L/400L0.85查表，當(dāng)查表，當(dāng)NPRQ等于等于0.85時(shí)，氧

10、熱價(jià)時(shí)，氧熱價(jià)為為20.36kJ/L。產(chǎn)熱量產(chǎn)熱量40020.368144kJ 影響能量代謝的主要因素影響能量代謝的主要因素 食物的特殊動(dòng)力效應(yīng)食物的特殊動(dòng)力效應(yīng) specific dynamic action 骨骼肌收縮舒張骨骼肌收縮舒張 精神狀態(tài)精神狀態(tài) 環(huán)境溫度環(huán)境溫度 基礎(chǔ)代謝和靜止能量代謝基礎(chǔ)代謝和靜止能量代謝 基礎(chǔ)代謝基礎(chǔ)代謝 basal metabolism 基礎(chǔ)代謝率基礎(chǔ)代謝率 basal metabolic rate, BMR 靜止能量代謝靜止能量代謝體溫及其調(diào)節(jié)體溫及其調(diào)節(jié)第二節(jié)第二節(jié)深部溫度深部溫度core temperature表層溫度表層溫度shell tempera

11、ture較高較高較穩(wěn)定較穩(wěn)定各部位差異較小各部位差異較小 較低較低不穩(wěn)定不穩(wěn)定各部位差異較大各部位差異較大 體溫體溫 body temperature 體溫的生理性波動(dòng)體溫的生理性波動(dòng)l 晝夜變化晝夜變化l 性別差異性別差異 l 年齡差異年齡差異l 骨骼肌活動(dòng)和精神活動(dòng)骨骼肌活動(dòng)和精神活動(dòng) 在正常情況下，體溫可受晝夜、性別、年齡、精神和體在正常情況下，體溫可受晝夜、性別、年齡、精神和體力活動(dòng)、環(huán)境溫度等因素的影響而發(fā)生生理性波動(dòng)。力活動(dòng)、環(huán)境溫度等因素的影響而發(fā)生生理性波動(dòng)。 l 其它：進(jìn)食、環(huán)境溫度其它：進(jìn)食、環(huán)境溫度 產(chǎn)熱器官產(chǎn)熱器官 安靜狀態(tài)：內(nèi)臟器官為主安靜狀態(tài)：內(nèi)臟器官為主 產(chǎn)熱方式

12、產(chǎn)熱方式 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：骨骼肌為主運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：骨骼肌為主 基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱 食物的特殊動(dòng)力效應(yīng)食物的特殊動(dòng)力效應(yīng) 骨骼肌運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱骨骼肌運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱 寒戰(zhàn)產(chǎn)熱和非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱寒戰(zhàn)產(chǎn)熱和非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱 機(jī)體的產(chǎn)熱和散熱機(jī)體的產(chǎn)熱和散熱 指在寒冷環(huán)境中，機(jī)體通過升高代謝率而增加產(chǎn)熱的現(xiàn)象。指在寒冷環(huán)境中，機(jī)體通過升高代謝率而增加產(chǎn)熱的現(xiàn)象。 機(jī)理是一方面通過下丘腦腺垂體甲狀腺軸促進(jìn)甲狀腺激機(jī)理是一方面通過下丘腦腺垂體甲狀腺軸促進(jìn)甲狀腺激素的分泌，另一方面交感神經(jīng)興奮，腎上腺髓質(zhì)分泌腎上腺素增素的分泌，另一方面交感神經(jīng)興奮，腎上腺髓質(zhì)分泌腎上腺素增加。兩種激素都能促進(jìn)機(jī)體代謝，增加產(chǎn)熱。加。兩種激素都能促進(jìn)機(jī)體

13、代謝，增加產(chǎn)熱。 寒戰(zhàn)產(chǎn)熱寒戰(zhàn)產(chǎn)熱 shivering thermogenesisshivering thermogenesis 非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱 non-shivering non-shivering thermogenesisthermogenesis 機(jī)體受到寒冷刺激時(shí)，最初骨骼肌肌緊張?jiān)龈撸Q為寒戰(zhàn)前機(jī)體受到寒冷刺激時(shí)，最初骨骼肌肌緊張?jiān)龈?，稱為寒戰(zhàn)前肌緊張肌緊張pre-shivering tone），此時(shí)產(chǎn)熱量已有所增加。），此時(shí)產(chǎn)熱量已有所增加。 寒冷刺激持續(xù)作用時(shí)，骨骼肌將出現(xiàn)寒戰(zhàn)，表現(xiàn)為伸肌和屈寒冷刺激持續(xù)作用時(shí)，骨骼肌將出現(xiàn)寒戰(zhàn)，表現(xiàn)為伸肌和屈肌同時(shí)出現(xiàn)不隨意的節(jié)律性收縮

14、。此時(shí)骨骼肌的收縮不做機(jī)械外肌同時(shí)出現(xiàn)不隨意的節(jié)律性收縮。此時(shí)骨骼肌的收縮不做機(jī)械外功，但所耗能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此產(chǎn)熱量顯著增加。功，但所耗能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此產(chǎn)熱量顯著增加。 散熱途徑散熱途徑 皮膚為主皮膚為主 散熱方式散熱方式 輻射輻射 radiation 傳導(dǎo)傳導(dǎo) conduction 對流對流 convection 蒸發(fā)蒸發(fā) evaporation 發(fā)汗發(fā)汗 不感蒸發(fā)不感蒸發(fā) 體溫的調(diào)節(jié)體溫的調(diào)節(jié)自主性體溫調(diào)節(jié)自主性體溫調(diào)節(jié) autonomic thermoregulation 行為性體溫調(diào)節(jié)行為性體溫調(diào)節(jié) behavioral thermoregulation 當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生

15、變化時(shí)，首先由溫度感受器感受到這種變化，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，首先由溫度感受器感受到這種變化，再由相應(yīng)的傳導(dǎo)通路把溫度變化的信息傳輸?shù)襟w溫調(diào)節(jié)中樞，在再由相應(yīng)的傳導(dǎo)通路把溫度變化的信息傳輸?shù)襟w溫調(diào)節(jié)中樞，在中樞經(jīng)過整合后，通過自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)皮膚的血流量以及汗腺中樞經(jīng)過整合后，通過自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)皮膚的血流量以及汗腺的活動(dòng)，通過軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)調(diào)節(jié)骨骼肌的活動(dòng)，通過內(nèi)分泌系統(tǒng)的活動(dòng)，通過軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)調(diào)節(jié)骨骼肌的活動(dòng)，通過內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)體的代謝活動(dòng)，從而調(diào)節(jié)機(jī)體的產(chǎn)熱和散熱過程，維持體調(diào)節(jié)機(jī)體的代謝活動(dòng)，從而調(diào)節(jié)機(jī)體的產(chǎn)熱和散熱過程，維持體溫的相對恒定。溫的相對恒定。 外周溫度感受器外周溫度感受器

16、 peripheral thermoreceptor 中樞溫度感受器中樞溫度感受器 central thermoreceptor 溫度感受器溫度感受器 thermoreceptor/temperature receptor 體溫調(diào)節(jié)的基本中樞體溫調(diào)節(jié)的基本中樞 下丘腦的視前區(qū)下丘腦前部下丘腦的視前區(qū)下丘腦前部 preoptic anterior hypothalamus, PO/AH 調(diào)定點(diǎn)學(xué)說調(diào)定點(diǎn)學(xué)說 調(diào)定點(diǎn)調(diào)定點(diǎn) set point 發(fā)熱發(fā)熱 fever 重調(diào)定重調(diào)定 resetting 高溫或寒冷環(huán)境下，機(jī)體通過對產(chǎn)熱和散熱活動(dòng)高溫或寒冷環(huán)境下，機(jī)體通過對產(chǎn)熱和散熱活動(dòng) 進(jìn)行調(diào)節(jié)來維持體溫的相對恒定進(jìn)行調(diào)節(jié)來維持體溫的相對恒定軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)活動(dòng)變化軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)活動(dòng)變化交感神經(jīng)活動(dòng)變