动物生理学第六章能量代谢及体温要点

1、卜 第六章能量代谢与体温机体要维持体温和新陈代谢的不断进行，生命活 动的每时每刻都需要能量。第一节能量代谢定义：生物体内在物质代谢过程中所伴随 着的能量的释放、贮存、转移和利用等称 为能量代谢。_ 一、机体能量的来源及利用（-）来源:食物中蕴藏的化学能（C-H键）oATP既是体内重要的储能物质，又是直接供 能物质；1 mol ATP 一ADP （释放33.47kJ能量）。磷酸肌酸（CP）是ATP的储存库。能源物质：其分解过程中能产生ATP的物质（糖、脂 肪、蛋白质）1、糖(GS)机体的主要能量来源(50-70%) 司用形式：葡萄糖.储能形式肝糖元:维持血糖肌糖元：骨骼肌运动需要供能途径有氧氧化

2、：1 mo IGS 38 mo I ATP无氧酵解：如剧烈运动时2 mo IGS -2 mo I ATP(脑只有有氧氧化，红细胞只有无氧酵解) 脑组织所需能量则完全来源于糖的有氧氧化。缺氧和血糖水平过低，均 可导致意识障碍、否迷以及抽搐。3 .脂肪(fat)存和供给能量(饥饿时 我为机体的主要供能物质)。特点：氧化时释放的能 量多(1g脂肪氧化放能量 为糖有氧氧化释放能量的 不诵 形式:甘油和脂肪酸供能途径：直接氧化或转化为糖而提供能量O一#蛋白质（protein）基本组成单位：氨基酸（amino acid）特点：主要功能为重新合成蛋白质，供能为次 要功能；只有在优先供能的糖和脂肪缺乏时，才

3、通过糖异生和生成酮体（生酮作用）参与能量代谢。如：长期不能进食或体力极度消耗在体内氧化不彻底，较体外燃烧供能少。(-)能量的利用#营养物质在体内氧化时所释放的能量约50% 直接转化为热能，用于维持体温。其余的50% 是可被机体利用的自由能，它以化学能的形 式储存在ATP的高能磷酸键内，供机体利用， 如合成、生长、肌肉收缩、腺体分泌、神 经传导、主动转运等。T二、能量代谢测定的原理和方法原理根据能量守恒定律食物的化学能=热能+外功+热储备能量代谢=热能+外功+热储备()直接测热法(Direct calorimetry)测定整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。 因设备复杂，操作繁琐，故极少

4、应用。(二)间接测热法(Indirect calorimetry)定比定律+能量守恒定律测定受试者在一定时间内所消耗的氧量和 产生的二氧化碳量，再根据有关理化原 则及数据计算出单位时间内的产热量C6H6O6+ 6O2-6CO2+ 6H2O + E气由A比£8 548气体从叱费人”7-1-4与能量代谢测定有关的几个概念：，食物的热价一厂1g食物氧化（或在体外燃烧）所释放的能量叫热 价。2 .食物的氧热价某营养物氧化时，消耗1升氧所产生的能量。根据在一定时间内的耗氧量，参照氧热价可以推算 出机体的能量代谢率。3 .呼吸商 respi ratory quotient, RQ十机体一定时间内

5、，CO2呼出量与。2吸入量的比值m0。2产生量（mol或ml数）RQ= 2。2消耗量（mol或ml数）（相同温度和气压条件下 根据RQ的大小推测能 量的主要来源糖=1 ；蛋白质=0. 80；脂肪二0. 71；混合食=0. 85表 三种营养物质氧化时的有关数据热价(kJ/g)5耗里 （L/g）CO?产 JQ. 里 (L/g)呼吸商氧热价（kJ/L）物理热 价生理热 价糖17.217.20.830.831.0020.9脂肪39.739.72.031.430.7118.8蛋臼质23.418.00.950.760.8019.7三、影响能量代谢的因素（一）肌肉活动：最为显著。木体任何轻微的活动都可提高代

6、谢率。剧烈运动 时其耗氧量可增加1020倍。（二）精神活动（精神紧张状态时，产热量可显著增 加。）（三）食物的特殊动力效应:进食后lh始，延续78h, 所产生的热量比未进食时有所增加的现象。食物这 种刺激机体产生额外能量消耗的作用称食物的特殊 动力作用。（四）环境温度：安静时2030° C的环境中能量代 谢最稳定，低于20 ° C或高于30 ° C时都可使能量 代谢增加。四、基础代谢(Basal metabolism)1 .基础状态下的能量代谢。2.基础状态：指畜体处在室温20、清晨空腹、清醒而又非常安静、静卧、不受肌肉活动、环 境温度、食物及精神紧张等因素的影响

7、时的状态3.基础代谢率(Basal metabolism rate,BMR):在以上状态下，机体只维持最基础(血液循环、 呼吸)的代谢状态，此时所测量的机体单位时间内 的能量代谢.，即为基础代谢率。BMR不是机体最低的能量代谢。 基础代谢率还受年龄、性别、体长、身体质量、体表面积、生长、妊娠、 哺乳、疾病、体温、长期禁食、激素水平、睡眠等因素的影响。表示法：实测绝对值：Kcal或Kj/m2h；临床测定BMR可帮助诊断某些代谢性疾病：# 甲亢时，BMR比正常值高25%80%# 甲减时，BMR比正常值低20%40%# 糖尿病、红细胞增多症、白血病、发热BMR升高井体温每升高1° C, B

8、MR升高约13%# 肾病综合征、脑垂体性肥胖、病理性饥饿BMR降低静止能量代谢对动物而言一般用静止代谢代替基础 代谢。条件是要求动物禁食、处在静止 状态（通常是伏卧状态）时作为标准状态, 在普通畜舍或实验室条件下、环境温度 适中、使用间接测热法得到。第二节体温及其调节体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活动 正常进行的必需条件。体温过高、过低都会影响 酶的活性，导致生理功能的障碍，甚至造成死亡。一、动物的体温及其正常变动b部位变异肛温(36. 5-37. 5) ； 口温小于肛温:腋温小 于口温:腋温(36. 0 37. 4)；肝最高38。畜 牧兽医实践中，多以肛温代表体温,接近且稳定。昼夜波

9、动自然界光线、环境温度、喂料、生活方式、肌肉 工作等周期性变化。通常是白昼逐渐升温至午后 达到高峰，然后逐渐下降至清晨最低。年龄性别幼畜成年、雌性雄性。(4)生理状况母畜发情、妊娠,排卵。其他品种：乳牛黄牛；采食；神经激动；地理气候 (温带、寒带热带)等。二、机体的产热和散热过程T体温是产热、散热对比的结果是一个恒定的动态 平衡。（1）产热通普苏境中安静时，主要产热器官内脏（特别是肝脏）运动时：骨骼肌草食动物消化道内微生物发酵为主。寒冷环境中机体通过寒颤性（战栗）产热和非寒颤性（非战 栗）产热两种形式，增加产热量以维持体温。I .寒颤性（战栗）产热 战栗是骨骼肌发生不随意的节律性收缩的表现,

10、可使代谢率增加45倍。II .非寒颤性（非战栗）产热（又称代谢产热） 以褐色脂肪组织（含丰富的线粒体，分布于腹股 沟、腋窝等处）的产热量为最大，约占非战栗产 热总量的70%。影响产热的因素+1.基础代谢率；III .肌肉运动；III .神经的紧张程度（肌肉血管）；IV .内分泌激素（E、NE、T4.T3）；V .环境温度；在适当的环境温度范围内，动物的 代谢强度和产热量可保持在生理的最低水平而体温 仍能维持稳定，这种环境温度称为动物的等热范围 或代谢稳定区。VI食物的特殊动力作用。（2）散热卑途径底肤75% （面积大、与外界接触、血流丰富、 有汗腺）、呼吸、排粪、排尿皮肤散热方式皮肤散热的方式

11、：I.辐射皆体学以热射线形式传给温度较低的周围环境 咕?暨卜由、+工j机体的有效辐射面积 辞身整步堇的多少取决于皮肤与环境的温度差II.对流指体热凭借空气流动交换热量的散热方式。对流散热是传导散热的一种特殊形式，受风速影响。m.传导指体热直接传给与机体相接触的低温物体的散热方式。散热量与物体的导热有关。IV. 拓发： （不咸拓发和可咸范发）揖体法的水分在法靛和粘膜套窗由液态转化为气态， 同时带走大量热量的散热方式。不显汗蒸发一体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面, 在未积聚成明显汗滴前被蒸发掉；不感蒸发是持续 进行的。人体不感蒸发量约1000ml/日。显汗蒸发一指通过汗腺的主动分泌,汗液在皮肤表

12、面形成明显的汗滴而蒸发。当气温，体温时，蒸发是唯一的散热途径汗液流经汗腺排出管的起始部时，有一部分NaCl可被重吸收，从而 使最终排出的汗液成为低渗。机体大量出汗可造成高渗性脱水，要补充大量的水份和适量的NaCl。弃、体温恒定的调节(II)体温调节中枢调节体温的重要中枢位于下丘脑。通常下丘脑前部 产热中枢，后部散热中枢。温度感受器外周感受器位于皮肤、某些粘膜、内脏等。中枢感受器位于脊髓、延髓、脑干网状结构和下丘脑视前区一一下丘脑前部存在热敏神经元和冷敏神经元 体温中枢调节机理一调定点学说调定点学说卡丘脑的热敏神经元起着调定点的重要作用。调定点是指热敏神经元对温热的感受界 限即阈值(通常是38左

13、右)。调定点学说认为视前区一下丘脑前部有一调 定点，若体温偏离调定点，则反馈系统可将 偏差信息传到控制系统。经过整合，调整产 热和散热过程，从而维持体温相对恒定。调节过程当中枢的温度升高A调定点时，热敏神经元 冲动发放的频率t,使散热过程兴奋而产热 抑制，则使体温不致过高；当中枢的温度降 低V调定点时，热敏神经元冲动发放的频率I,使散热过程抑制而产热兴奋，则使体温 不致过低。另外，5羟色胺刺激散热，而乙酰胆碱刺激 产热，去甲肾上腺素在高温时抑制热性喘息, 在低温时，则抑制寒颤。 体温调节的外周机理CD躯体神经瘗制骨骼肌的紧张性和运动，引起机体的非寒颤 和寒颤产热。植物性神经寒冷时，交感神经兴奋

14、，引起代谢加强，增加产 热，同时使皮肤血管收缩，动一静脉吻合支关闭, 皮肤血流量减少，皮肤温度下降，散热量减少。 热应激时，支配皮肤的交感兴奋降低，代谢产热 减少，皮肤血管扩张，动一静脉吻合支开放，皮 肤血流量增加，散热量增加。汗腺分泌汗液，使散热增加，同时交感神经兴奋 使唾液腺分泌加强有利于蒸发散热。体液调节J.甲状腺素一代谢率提高一缓慢而持久地加强 产热；II瞽上腺素和去甲肾上腺素一糖、脂肪分解一 迅速而短暂对付急剧变化。行为性体温调节是大脑皮层参与下有意识的活动，卷缩姿势和积 聚以减小散热面积，躺在向阳背风处；长期冷环 境f被毛生长加厚、皮下脂肪蓄积绝热作用, 反之，伸展，躺卧，懒于活动

15、，躲在阴凉处、落 毛、脂肪薄。1冬I 76 产：依汨*皮肤或（-）.丘脑下: 心脏感受器热敏N元神经体液：/热敏N元低血温冷敏N元交感N皮肤血f血流量T散热1 '管收缩1躯体，骨骼肌1 运动紧张性f肾上腺卜肾上腺素一加速细胞甲状腺甲状朦素f代谢环境温度降低时体温的神经内分泌调节-病理情况下，如临床上的发热，由于致热原的作用使热敏神经 元的兴奋性下降而阈值升高，使调定点上移，机体在高水平上 进行休温调节的结果。如调定点从37升高到39。时，首先出 现寒战等产热反应，直到体温升高与新的调定点相适应时才转 为散热反应。只要致热因素不消除，产热与散热两个过程就继 续在此新的水平上保持平衡。因此，发热并不是由于体温调节 机能障碍引起，而是由于调定点上移的结果，属于主动性体温 升高。还有一类病理性高体温，其体温高于正常是被动性的， 是体温调节障碍所致，如体温调节中枢损伤（脑外伤等）：散 热障碍（先天性汗腺缺乏，环境高温所致的中暑）；产热异常 增多（如甲状腺机能亢进），因此，体温及调节不仅具有生理 意义，也具有重要的临床意义。邛- 家畜对高温和低温的耐受能力与适应家畜的耐热与抗寒外