能量代謝和體溫調(diào)節(jié)

第一節(jié)能量代謝將生物體內(nèi)物質(zhì)代謝過程中所伴伴隨能量釋放、轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存和利用過程，稱為能量代謝。新陳代謝:維持生命各種活動(dòng)過程中化學(xué)改變總稱。新陳代謝包含：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)）能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第1頁機(jī)體能量起源是糖、脂肪和蛋白質(zhì)在體內(nèi)氧化分解時(shí)釋放出來能量。在普通生理情況下，機(jī)體主要利用糖(70%)和脂肪(30%)供能，少許能量依靠蛋白質(zhì)分解供給。一、能量起源與利用能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第2頁能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第3頁

測(cè)定整個(gè)機(jī)體在單位時(shí)間內(nèi)向外界環(huán)境發(fā)散熱量來計(jì)算能量代謝率方法，是準(zhǔn)確可靠。體內(nèi)物質(zhì)分解所釋放能量，50%以上快速轉(zhuǎn)化為熱能，用于維持體溫。其余不到50%能量轉(zhuǎn)移儲(chǔ)存在ATP。機(jī)體利用ATP能量完成各種生命活動(dòng)。

二、能量代謝測(cè)定能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第4頁1.直接測(cè)熱法

將動(dòng)物置于熱量計(jì)中，就可搜集和直接測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)機(jī)體散發(fā)總熱量，此熱量就是能量代謝率，這種方法稱為直接測(cè)熱法。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第5頁2.間接測(cè)熱法(indirectcalorimetry)測(cè)定機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)耗氧量和二氧化碳排出量來計(jì)算機(jī)體產(chǎn)熱量。間接測(cè)熱法比較簡(jiǎn)便易行，而且準(zhǔn)確，是研究動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境生理和內(nèi)分泌一個(gè)試驗(yàn)方法。

間接測(cè)熱法原理:定比定律C6H1206+602

→6CO2+6H20+熱量能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第6頁間接測(cè)熱法能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第7頁（1）食物熱價(jià)

每克營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)完全氧化時(shí)所釋放熱量，叫做該物質(zhì)熱價(jià)（caloricvalue）。

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體外燃燒時(shí)釋放熱量稱物理熱價(jià)；在體內(nèi)氧化分解到最終產(chǎn)物CO2和H2O時(shí)產(chǎn)生熱稱生物熱價(jià)。V糖(物理)=V糖(生物)V脂肪(物理)=V脂肪(生物)V蛋白質(zhì)(物理)＞V蛋白質(zhì)(生物)3.與能量代謝測(cè)定相關(guān)幾個(gè)基本概念能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第8頁能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第9頁（2）氧熱價(jià)

某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化時(shí)，消耗1升氧所產(chǎn)生熱量，叫做該物質(zhì)氧熱價(jià)。

氧熱價(jià)在能量代謝測(cè)算方面有著主要意義，按照定比關(guān)系，測(cè)知了氧熱價(jià)，即依據(jù)機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)耗氧量，就能夠推算出能量消耗率。

能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第10頁(3)呼吸商

生理學(xué)上把機(jī)體在單位時(shí)間內(nèi)CO2排出量與耗氧量比值稱為呼吸商（respiratoryquotient,簡(jiǎn)稱RQ）。

CO2排出量（L）呼吸商RQ＝───────耗O2量（L）能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第11頁糖呼吸商為1.0，脂肪為0.71，蛋白質(zhì)為0.80假如測(cè)得呼吸商靠近于1，則體內(nèi)氧化利用主要物質(zhì)是糖。假如呼吸商靠近0.71，則氧化利用主要物質(zhì)是脂肪。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第12頁價(jià)能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第13頁1.食物特殊動(dòng)力效應(yīng)

動(dòng)物在采食后，雖處于平靜狀態(tài)，而其產(chǎn)熱量卻比采食前有顯著增加，這種因?yàn)閿z食使機(jī)體產(chǎn)生“額外熱量”現(xiàn)象，叫做食物特殊動(dòng)力效應(yīng)。

若吃全是蛋白質(zhì)食物，則額外產(chǎn)生熱量可達(dá)30%；以糖和脂肪為主，生熱可增加4%～6%，普通混合食物可增加10%左右。

三、影響能量代謝幾個(gè)原因能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第14頁2.肌肉活動(dòng)肌肉活動(dòng)對(duì)能量代謝影響最大。勞動(dòng)或運(yùn)動(dòng)時(shí)能量代謝率───────────────狀態(tài)產(chǎn)熱量(KJ/m2.min)───────────────躺臥2.73開會(huì)3.40擦窗子8.30洗衣9.89掃地11.37打排球17.50打籃球24.22踢足球24.98持重機(jī)槍躍進(jìn)42.39───────────────能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第15頁3.精神活動(dòng)精神處于擔(dān)心狀態(tài)(煩躁、恐懼、情緒激動(dòng)等)時(shí)，因?yàn)闀?huì)造成無意識(shí)肌肉擔(dān)心性增強(qiáng)、交感神經(jīng)興奮及促進(jìn)代謝內(nèi)分泌激素釋放增多等原因，產(chǎn)熱量可顯著增加。4.環(huán)境溫度

環(huán)境溫度超出30℃，溫度升高能量代謝率增加。當(dāng)環(huán)境溫度低于20℃時(shí)，伴隨溫度不停下降，能量代謝率增加。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第16頁1.基礎(chǔ)代謝

人在基礎(chǔ)情況下代謝，稱為基礎(chǔ)代謝。通常以每小時(shí)每平方米體表面積產(chǎn)熱量（KJ/m2/h）來表示。受試者最少12小時(shí)未吃食物，在室溫20℃，靜臥休息半小時(shí)，保持清醒狀態(tài)，不進(jìn)行腦力和體力活動(dòng)條件下測(cè)定代謝率稱為基礎(chǔ)代謝率?；A(chǔ)代謝率意味著在單位時(shí)間內(nèi)維持清醒狀態(tài)，生命活動(dòng)所需要最低能量消耗。四、基礎(chǔ)代謝和靜止能量代謝能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第17頁2.靜止能量代謝條件是要求動(dòng)物平靜休息（伏臥）；早飼前在普通畜舍或試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)定；環(huán)境溫度適中。靜止能量代謝和基礎(chǔ)代謝實(shí)際測(cè)定結(jié)果證實(shí)，差異并不大。在家畜，用靜止能量代謝來代替基礎(chǔ)代謝。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第18頁3.影響基礎(chǔ)代謝原因個(gè)體大小(袖狗)性別年紀(jì)營(yíng)養(yǎng)情況能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第19頁能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第20頁3.基礎(chǔ)代謝率臨床意義

阿狄森病、腎病綜合征、病理性饑餓、垂體性肥胖等診療一些疾病甲低：-40％--20％甲亢：+25%-+80%基礎(chǔ)代謝率

發(fā)燒、糖尿病、紅細(xì)胞增多癥、白血病、腎上腺皮質(zhì)功效亢進(jìn)、呼吸困難心臟病基礎(chǔ)代謝率

能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第21頁第二節(jié)體溫及其調(diào)整體溫:機(jī)體深部平均溫度。體溫恒定維持有賴于機(jī)體產(chǎn)熱和散熱過程平衡。體表溫度:包含皮膚、皮下組織和肌肉等機(jī)體表層溫度，又稱表層溫度。體核溫度比體表溫度高，且比較穩(wěn)定。

體核溫度:包含心、肺、腦和腹部器官等機(jī)體深部溫度，又稱深部溫度。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第22頁1.體溫體溫調(diào)整正常體溫對(duì)于生命活動(dòng)含有主要意義，也是機(jī)體健康情況主要指標(biāo)。

正常新陳代謝要求在一定溫度條件下進(jìn)行。哺乳動(dòng)物體溫超出42℃或低于25℃，將引發(fā)代謝嚴(yán)重障礙甚至死亡。一、動(dòng)物體溫及其正常變動(dòng)能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第23頁2.動(dòng)物體溫生理波動(dòng)

家禽體溫比家畜高幼畜體溫比成年家畜略高母畜較公畜略高發(fā)情期、妊娠期體溫較高，排卵時(shí)體溫降低肌肉活動(dòng)時(shí)體溫升高采食后體溫升高0.2～1℃，連續(xù)2～5h之久清晨2～6時(shí)體溫最低，午后1～6時(shí)最高體溫調(diào)整能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第24頁動(dòng)物平均溫度℃范圍℃黃牛、肉牛38.336.7~39.7豬39.238.7~39.8綿羊39.138.3~39.9山羊39.138.5~39.7狗38.938.5~39.7兔39.538.6~40.1各種家畜正常體溫（肛溫）（二）各種家畜正常體溫能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第25頁組織器官占體重百分比（%）產(chǎn)熱量（%）平靜狀態(tài)勞動(dòng)或運(yùn)動(dòng)腦2.5161內(nèi)臟34.0568骨骼肌56.01890其它7.5101體溫調(diào)整平靜時(shí)：內(nèi)臟器官，尤其是肝臟運(yùn)動(dòng)或勞動(dòng)時(shí)：骨骼肌占90％

1.主要產(chǎn)熱器官：內(nèi)臟器官、骨骼肌、腦二、機(jī)體產(chǎn)熱和散熱過程能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第26頁2.機(jī)體產(chǎn)熱其它形式

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

骨骼肌同時(shí)發(fā)生不隨意節(jié)律性收縮。屈肌和伸肌同時(shí)收縮，不做外功，但產(chǎn)熱量很高。代謝率可增加4-5倍。

非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱（non-shiveringthermogenesis）體溫調(diào)整能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第27頁

其它散熱路徑還有呼吸器官、消化器官和排尿等。3.主要散熱路徑

動(dòng)物主要散熱部位是皮膚；（75～85%）能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第28頁散熱方式

輻射（radiation）散熱傳導(dǎo)（conduction）散熱對(duì)流（convection）散熱蒸發(fā)（evaporation）散熱體表水分蒸發(fā)。體熱以紅外線形式傳給外界溫度較低物體。機(jī)體熱量直接傳給同它接觸較冷物體。與體表接觸氣體或液體流動(dòng)來交換和散發(fā)燒量。在氣溫靠近或超出體溫時(shí)，蒸發(fā)散熱成為唯一有效散熱方式。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第29頁汗液成份(Compositionofsweat)最終排出汗液是低滲液物質(zhì)

血漿(mmol/L)汗液(mmol/L)

鈉

14280

鉀

4.34.3

鈣

2.51

氯

10486.5尿素

5.55.5葡萄糖

5.60.1乳酸

1.53.5血漿和汗液成份比較能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第30頁4.環(huán)境溫度對(duì)散熱方式影響體溫

環(huán)境溫度：輻、傳、對(duì)（70%）+蒸發(fā)（30%）

體溫

環(huán)境溫度：100%經(jīng)過蒸發(fā)散熱

高溫、高濕、高勞動(dòng)強(qiáng)度散熱障礙中暑、熱痙攣奶牛熱應(yīng)激條件下反應(yīng)能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第31頁動(dòng)物機(jī)體體溫調(diào)整主要有兩種形式：自主調(diào)整——

行為調(diào)整——下丘腦體溫調(diào)整中樞經(jīng)過對(duì)產(chǎn)熱和散熱調(diào)整而使體溫維持恒定。指動(dòng)物經(jīng)過本身行為改變以控制散熱和產(chǎn)熱程度，維持體溫恒定。四、體溫恒定調(diào)整能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第32頁馬屬動(dòng)物:能大量出汗；出汗對(duì)調(diào)整散熱有顯著畜種差異:牛：有中等程度出汗能力；綿羊:可發(fā)汗，但熱喘呼吸是主要散熱方式；嚙齒動(dòng)物:即不熱喘呼吸也不發(fā)汗，它們向毛上吐抹唾液或水來蒸發(fā)散熱。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第33頁

熱喘呼吸是酷熱條件下增加蒸發(fā)散熱一個(gè)形式，即呼吸頻率升高到200～400次張口呼吸，呼吸深度減小，因而潮氣量降低，氣體在無效腔中快速流動(dòng)，唾液分泌有顯著增加，所以熱喘呼吸時(shí)，不會(huì)發(fā)生通氣過分和呼吸性堿中毒。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第34頁①外周溫度感受器1、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)能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第35頁

視前區(qū)-下丘腦前部

(PO/AH)是體溫調(diào)整中樞關(guān)鍵部位。體溫調(diào)整2、體溫調(diào)整中樞

體溫調(diào)整基本中樞位于下丘腦。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第36頁經(jīng)過分泌甲狀腺激素和腎上腺皮質(zhì)激素等。體溫調(diào)整3、信號(hào)傳出路徑與效應(yīng)器植物性神經(jīng)系統(tǒng)主要經(jīng)過對(duì)血管、呼吸、皮膚、汗腺和代謝影響。軀體神經(jīng)系統(tǒng)主要控制骨骼肌擔(dān)心性和運(yùn)動(dòng)。內(nèi)分泌系統(tǒng)能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第37頁產(chǎn)熱活動(dòng)調(diào)整⑴嚴(yán)寒刺激時(shí)↓交感-腎上腺髓質(zhì)↓NE、E↑↓產(chǎn)熱量↑特點(diǎn)：作用快速↑維持時(shí)間短。⑵長(zhǎng)久在嚴(yán)寒環(huán)境中↓甲狀腺↓T3、T4↑↓代謝率↑(增加4～5倍)↓產(chǎn)熱量↑特點(diǎn)：作用遲緩維持時(shí)間長(zhǎng)。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第38頁

能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第39頁

在PO/AH區(qū)中有一個(gè)控制體溫調(diào)定點(diǎn)，而PO/AH區(qū)溫度敏感神經(jīng)元可能起調(diào)定點(diǎn)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。體溫調(diào)整4.體溫調(diào)定點(diǎn)學(xué)說

當(dāng)體溫處于調(diào)定點(diǎn)時(shí)，機(jī)體產(chǎn)熱和散熱過程處于平衡狀態(tài)，體溫維持在調(diào)定點(diǎn)設(shè)定水平。能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第40頁能量代謝和體溫調(diào)節(jié)第41頁