動物生理學(xué)第六章

1、動物生理學(xué)第六章第1頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一6.1 能量代謝機(jī)體需要原料來構(gòu)固和更新自身，更需要能量來驅(qū)動各項生命活動。機(jī)體正是通過糖、蛋白質(zhì)和脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)分解與合成代謝獲得能量和“建筑材料”。機(jī)體能量的提供來源是食物(營養(yǎng)物質(zhì))。機(jī)體活動所需要的能量(熱能、機(jī)械能、電能等)需要通過不斷的物質(zhì)交換、代謝獲得，因此，體內(nèi)物質(zhì)分解與合成必然伴有能量的轉(zhuǎn)移。第2頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一能量代謝：生物體在物質(zhì)代謝過程中伴隨的能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用。1. 能量來源：食物(糖、脂肪和蛋白質(zhì))糖：主要的供能物質(zhì)脂肪：貯存和供給能量蛋白

2、質(zhì)：細(xì)胞自我更新材料，也可供能6.1.1 能量代謝的概念及能量轉(zhuǎn)化第3頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一能量轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵物質(zhì)：ATP第4頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一2. 能量去路：50%轉(zhuǎn)為熱能第5頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一第6頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一6.1.2 能量代謝的測定原理和方法 根據(jù)能量守恒定律，機(jī)體分解營養(yǎng)物質(zhì)所釋放的總能量即能量輸入=能量輸出+能量貯存；或能量輸入=輸出的熱能+肌肉對外作的功+能量貯存如果能量輸入輸出，則有能量貯存，表現(xiàn)為體重增加。如果無能量

3、輸入(禁食/安靜時)和能量輸出(對外作功)，則0=輸出的熱能+能量貯存輸出的熱能= -能量貯存 實踐證明，機(jī)體在不對外做功的前提下，單位時間內(nèi)向外散發(fā)的熱量即能代表機(jī)體的能量代謝水平。第7頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一1）測熱方法直接測熱法：用熱量計直接測量機(jī)體在一定時間內(nèi)釋放的熱量。此法常用于鳥類和高代謝率的小動物的能量代謝測定。 間接測熱法：在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)底物的量與反應(yīng)產(chǎn)物的量之間呈定比關(guān)系。如：C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + H （定比關(guān)系）因此，測定一定時間內(nèi)機(jī)體耗O2量、CO2產(chǎn)量/和尿氮排泄量，根據(jù)所消耗代謝物質(zhì)的成分和數(shù)量，

4、計算總產(chǎn)熱量。第8頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一直接測定法第9頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一間接測定法第10頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一1.食物的熱價：1g 營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化分解/體外燃燒時所釋放的熱量。單位：kcal/g（1kcal=4.187kJ），分物理卡價：食物在體外燃燒時釋放的能量。生物卡價：食物在體內(nèi)氧化分解釋放的能量。糖的物理卡價和生物卡價：17.2kJ/g（4.1kcal/g）脂肪的物理卡價和生物卡價：38.9kJ/g（9.5kcal/g）蛋白質(zhì)物理卡價：23.5kJ/g（5.6kcal/g

5、） 生物卡價：17.2kJ/g（4.3kcal/g）（部分以尿素排出）2）與間接測熱法有關(guān)的幾個概念第11頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一2.氧熱價：某種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時,消耗1 L O2 所產(chǎn)生的熱量。3.呼吸商：指一定時間內(nèi)機(jī)體的CO2產(chǎn)生量與耗O2量的比值。 呼吸商（RQ）= (CO2O2)體積比2）與間接測熱法有關(guān)的幾個概念第12頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一由于糖、脂肪、蛋白質(zhì)氧化時產(chǎn)生的CO2和耗O2量不同，其呼吸商也不同(如表)。如果從總的CO2產(chǎn)生量和耗O2量中減去相應(yīng)蛋白質(zhì)產(chǎn)生CO2量和耗O2量，其呼吸商為非蛋白氮呼吸商（糖

6、和脂肪）。第13頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一3）間接測熱法的能量代謝計算方法（1）第一步：測定機(jī)體一定時間內(nèi)吸入氣和呼出氣中CO2和O2量，求出單位時間內(nèi)耗O2量和CO2產(chǎn)生量。第二步：測定一定時間內(nèi)尿氮排出量，根據(jù)尿氮計算蛋白質(zhì)氧化量（1g尿氮=氧化分解6.25g蛋白質(zhì)），根據(jù)其生物卡價查表計算其產(chǎn)熱量、耗O2量和CO2產(chǎn)生量。第14頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一3）間接測熱法的能量代謝計算方法（1）第三步：計算非蛋白呼吸商：從總耗O2量和CO2產(chǎn)生量中減去蛋白質(zhì)的耗O2量和CO2產(chǎn)生量。計算非蛋白產(chǎn)熱量：從RQ和氧熱價表中查找相應(yīng)的

7、非蛋白氧熱價，用該段時間內(nèi)糖和脂肪的耗O2量相應(yīng)氧熱價來計算。第四步：計算出總產(chǎn)熱量總產(chǎn)熱量=蛋白質(zhì)產(chǎn)熱量非蛋白產(chǎn)熱量第15頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一間接測熱法的能量代謝計算方法（1）1.測定受試者一定時間內(nèi)耗O2量和CO2產(chǎn)生量，及尿氮排出量：假如24h的耗O2量為400l, CO2產(chǎn)生量為340l, 尿氮排出量為12g.2.蛋白質(zhì)代謝：蛋白質(zhì)分解量 = 12g6.25 = 75g產(chǎn)熱量 = 17.2kJ/g75g = 1290kJ耗O2量 = 0.94L/g75g = 70.5LCO2產(chǎn)生量 = 0.75L/g75g = 56.25L 第16頁，共42頁，2

8、022年，5月20日，15點39分，星期一間接測熱法的能量代謝計算方法（1）3.非蛋白代謝：耗氧量 = 400L70.5L = 329.5LCO2產(chǎn)生量 = 34056.25L = 283.75L非蛋白呼吸商 = 283.75L329.5L = 0.86查表，非蛋白呼吸商0.86的氧熱價為 20.3426kJ/L非蛋白代謝產(chǎn)熱量 = 20.3426kJ/L329.5L = 6702.87kJ4. 24h的產(chǎn)熱量：24h 產(chǎn)熱量 = 1290kJ + 6702.87kJ = 7992.87kJ第17頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一間接測熱法的能量代謝計算方法（2）通常將

9、蛋白質(zhì)的消耗量忽略不計，只測單位時間內(nèi)的耗O2量和CO2產(chǎn)生量，計算非蛋白呼吸商。第一步：分析吸入氣和呼出氣中CO2和O2量，測出單位時間內(nèi)耗O2量和CO2產(chǎn)生量，求出RQ值。第二步：從RQ和氧熱價表中查找出相應(yīng)的氧熱價。一定時間內(nèi)的產(chǎn)熱量氧熱價相應(yīng)耗氧量第18頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一舉例：一匹蒙古馬在6小時內(nèi)產(chǎn)生CO2量為208.487L，消耗O2量為291.875L，求出6小時的產(chǎn)熱量。 RQCO2 / O2 0.71查表RQ為0.71時的氧熱價為19.60kJ/L 氧6h產(chǎn)熱量氧熱價耗氧量 19.60kJ291.875L 5720.75kJ 第19頁，共

10、42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一6.1.3 影響能量代謝的主要因素第20頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一6.1.4 運動和代謝率 1)基礎(chǔ)代謝率(BMR)：指機(jī)體在基礎(chǔ)條件下的能量代謝率基礎(chǔ)條件包括：清醒而安靜、平臥、空腹、室溫20-25，單位：kJ /（m2h）2）代謝率與體重的關(guān)系（表）第21頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一6.1.5 運動和代謝率 2）代謝率與體重的關(guān)系（圖）第22頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一6.1.4 運動和代謝率 靜止能量代謝運動與代謝的關(guān)系不同種動物由于特殊形體和生

11、理適應(yīng)，有最適的能量消耗和代謝率。陸生動物：行走、奔跑時的代謝率與體重呈線性關(guān)系。鳥 類：最適飛行速度時耗氧量最低。水生動物：流線形體使能量降至最低。第23頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一 6.2 動物的體溫及體溫調(diào)節(jié) 6.2.1 概念變溫動物：恒溫動物 ：異溫動物：冬眠型動物在非冬眠季節(jié)中,其體溫是恒定的,而在冬眠季節(jié)體溫是可變的,故特稱為異溫動物 行為性體溫調(diào)節(jié)生理性體溫調(diào)節(jié)第24頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一第25頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一6.2.1 概念體溫體表溫度體核溫度第26頁，共42頁，2022

12、年，5月20日，15點39分，星期一6.2.2 體內(nèi)熱的平衡 1）產(chǎn)熱過程 主要產(chǎn)熱器官：安靜時內(nèi)臟(肝臟)、脂肪(包括褐色脂肪)運動時骨骼肌產(chǎn)熱的調(diào)節(jié)反應(yīng)：非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱代謝產(chǎn)熱戰(zhàn)栗(寒顫)產(chǎn)熱骨骼肌不隨意收縮，產(chǎn)熱效率最高產(chǎn)熱活動的調(diào)節(jié)：體液調(diào)節(jié)：甲狀腺激素、腎上腺素和去甲腎上腺素神經(jīng)調(diào)節(jié)：交感神經(jīng)興奮第27頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一第28頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一散熱部位皮膚、呼吸道、尿、糞便1. 輻射散熱：以熱射線向較冷物體散熱的形式，占60%。散熱量取決于皮溫與外界溫度差及有效輻散面積。2. 傳導(dǎo)散熱：熱量直接傳給與之接觸的

13、較冷物體的形式，散熱量取決于皮膚與導(dǎo)熱體的接觸面積、皮溫與接觸物的溫差及導(dǎo)熱性。3. 對流散熱：通過氣體或液體流動交換熱量,受風(fēng)速影響4. 蒸發(fā)散熱：環(huán)境溫度高于皮溫的唯一散熱方式，分: 不感蒸發(fā)：體液在未形成水滴之前就被蒸發(fā)掉；可感蒸發(fā)：通過汗腺主動分泌，形成明顯汗滴而蒸發(fā)。 汗液成分：水占99%、NaCl、KCl、尿素等，為低滲液。1g 水蒸發(fā)可帶走2.43kJ的熱量，散熱效率很高。發(fā)汗速度受環(huán)境溫度和濕度影響。2）散熱的途徑與方式第29頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一動物體內(nèi)熱平衡過程概括下圖 第30頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一1.

14、發(fā)汗的調(diào)節(jié)：發(fā)汗是機(jī)體有效的散熱機(jī)制。屬反射性活動，受交感膽堿能神經(jīng)支配，Ach促進(jìn)發(fā)汗，中樞在下丘腦。四肢末端及額頭的汗腺受腎上腺素能神經(jīng)支配，溫?zé)岽碳ず途窬o張可引起發(fā)汗溫?zé)岚l(fā)汗、精神發(fā)汗。機(jī)體通過交感神經(jīng)系統(tǒng)控制皮膚血管口徑、增減皮膚血流量，來改變皮膚溫度，從而控制體熱的發(fā)散。環(huán)境溫度通過皮膚溫度感受器 視前區(qū)-下丘腦前部熱敏神經(jīng)元興奮發(fā)汗中樞 通過交感膽堿能神經(jīng) 汗腺分泌汗液。3）散熱的調(diào)節(jié)反應(yīng)第31頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一2.皮膚血液循環(huán)的特點及調(diào)節(jié)：散熱量的多少取決于皮膚與環(huán)境之間的溫度差，而皮膚的溫度又取決于皮膚的血流量。特點：分布到皮膚的動脈穿

15、透隔熱層在乳頭下層形成動脈網(wǎng)。皮下的毛細(xì)血管網(wǎng)迂曲延續(xù)形成豐富的靜脈叢。皮下有豐富的A-V吻合支。調(diào)節(jié)：機(jī)體可通過交感神經(jīng)系統(tǒng)控制皮膚血管口徑以改變皮膚血流量(皮膚血管的功能狀態(tài)),使散熱符合當(dāng)時條件下的體熱平衡要求.第32頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一1.寒冷時交感神經(jīng)緊張皮膚血管收縮A-V吻合支關(guān)閉皮膚血流量散熱量（熱量保存）2.炎熱時交感神經(jīng)緊張皮膚小血管舒張 A-V吻合支開放皮膚血流量散熱量；此時汗腺活動增強(qiáng)，促進(jìn)散熱。3.環(huán)境適中時通過調(diào)節(jié)皮膚血管口徑調(diào)節(jié)皮膚血流量控制皮溫增減散熱量達(dá)到體熱“收支”平衡。既不發(fā)汗，不寒戰(zhàn)，以減少能量消耗是機(jī)體最節(jié)能的調(diào)節(jié)方

16、式。皮膚散熱的調(diào)節(jié)反應(yīng)第33頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一皮膚溫度在體溫調(diào)節(jié)中的作用第34頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一6.2.3 體溫調(diào)節(jié) 1）溫度感受器第35頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一根據(jù)在腦組織溫度升高/降低時放電頻率增加分為：熱敏神經(jīng)元：在視前區(qū)-下丘腦前部為主冷敏神經(jīng)元：在腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、下丘腦為主第36頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一體溫調(diào)節(jié)中樞體溫調(diào)節(jié)基本中樞位于下丘腦（視前區(qū)-下丘腦前部）加溫視前區(qū)-下丘腦前部熱敏神經(jīng)元興奮促進(jìn)散熱、抑制產(chǎn)熱冷卻視前區(qū)-下丘腦前部冷敏神經(jīng)元興奮產(chǎn)熱增強(qiáng)、散熱抑制第37頁，共42頁，2022年，5月20日，15點39分，星期一體溫恒定的調(diào)定點學(xué)說恒溫動物下丘腦中存在調(diào)定點機(jī)制，冷敏和熱敏神經(jīng)元的活動隨溫度改變而呈“鐘形”反應(yīng)曲線。兩鐘形曲線相交，相交點所在的溫度值（37）就是體溫