能量代谢与体温调节

1、主讲教师：范春艳主讲教师：范春艳基基 本本 要要 求求掌握掌握1.能量的来源、利用形式及储存形式；能量的来源、利用形式及储存形式；2.食物的热价、氧热价及呼吸商；能量代谢测定的原理；基础食物的热价、氧热价及呼吸商；能量代谢测定的原理；基础代谢和静止代谢；代谢和静止代谢；3.恒温动物的产热、散热途径及体温调节。恒温动物的产热、散热途径及体温调节。第一节第一节 能量代谢能量代谢通常把生物体内伴随物质代谢而发生的能量的贮存、通常把生物体内伴随物质代谢而发生的能量的贮存、释放、转移和利用的过程，称为能量代谢。释放、转移和利用的过程，称为能量代谢。 一、能量的来源、利用及去向一、能量的来源、利用及去向二

2、、能量代谢的测定二、能量代谢的测定三、影响能量代谢的主要因素三、影响能量代谢的主要因素四、基础代谢和静止能量代谢四、基础代谢和静止能量代谢一、能量的来源、利用及去向一、能量的来源、利用及去向太阳能是所以生物最根本的能量来源。太阳能是所以生物最根本的能量来源。2.2.能量的转移和利用能量的转移和利用分解代谢中，捕获和储存能量的分子是三磷酸腺苷（分解代谢中，捕获和储存能量的分子是三磷酸腺苷（ATP）；）；严格讲，严格讲，ATP并非能量储存形式，而是一种传递能量的分子；并非能量储存形式，而是一种传递能量的分子； 磷酸肌酸（磷酸肌酸（CP）可看做）可看做 是是ATP的储存库，但不能直接提供细胞生的储存

3、库，但不能直接提供细胞生命活动所需的能量。命活动所需的能量。1.1.能量的来源能量的来源3.3.饲料总能量的去路饲料总能量的去路饲料饲料总能总能量量可消化能可消化能发酵能和尿能发酵能和尿能粪能粪能代谢能代谢能净能净能特殊动力效应特殊动力效应用于维持、用于维持、做功和生产做功和生产二、能量代谢的测定二、能量代谢的测定 1、几个概念、几个概念 2 2、能量代谢的测定原理和方法、能量代谢的测定原理和方法1、几个概念、几个概念 指指1g某种食物氧化某种食物氧化(或在体外燃烧或在体外燃烧)时所释放的热量时所释放的热量。热价有生物热价和。热价有生物热价和物理热价之分，它们分别指食物在体内氧化和体外燃烧时释

4、放的热量。物理热价之分，它们分别指食物在体内氧化和体外燃烧时释放的热量。 （1）食物的热价）食物的热价 食物氧化要消耗氧，氧的消耗和物质氧化的产热量之间有一定的关系。食物氧化要消耗氧，氧的消耗和物质氧化的产热量之间有一定的关系。通常把通常把某种食物氧化时消耗某种食物氧化时消耗1L氧所产生的热量氧所产生的热量，称为该种食物的氧热价。，称为该种食物的氧热价。 （2）食物的氧热价）食物的氧热价 机体通过呼吸从外界环境中摄取氧，以满足生理活动的需要，同时机体通过呼吸从外界环境中摄取氧，以满足生理活动的需要，同时将二氧化碳排除体外。将二氧化碳排除体外。一定时间内机体呼出的一定时间内机体呼出的CO2的量与

5、吸入的的量与吸入的O2的的量的比值量的比值，称为呼吸商。，称为呼吸商。 （3）呼吸商）呼吸商测定整个机体在单位时间内发散的总热量，通常用测定整个机体在单位时间内发散的总热量，通常用两种方法两种方法：直接测：直接测热法和间接测热法。热法和间接测热法。 2 2、能量代谢的测定原理和方法、能量代谢的测定原理和方法原理：原理：遵循能量守恒定律。遵循能量守恒定律。测定机体在一定时间内所消耗的食物，或者测定机体所产生的热量测定机体在一定时间内所消耗的食物，或者测定机体所产生的热量与所做的外功，即可测算出整个机体的能量代谢率。与所做的外功，即可测算出整个机体的能量代谢率。能量代谢率通常以单位时间内每平方米体

6、表面积的产热量为单位。能量代谢率通常以单位时间内每平方米体表面积的产热量为单位。能量代谢率的高低能量代谢率的高低与体重并不成比例关系，而与体重并不成比例关系，而与体表面积成正比与体表面积成正比。三、能量代谢的主要影响因素三、能量代谢的主要影响因素 1 1、肌肉活动、肌肉活动 2 2、 精神活动精神活动3 3、 食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应4 4、 环境温度环境温度 四四 、 基础代谢和静止能量代谢基础代谢和静止能量代谢 1、基础代谢、基础代谢是指机体处于基础状态下的能量代谢。是指机体处于基础状态下的能量代谢。基础状态基础状态：清醒；肌肉处于安静状态；最适宜该动物的外界环境：清醒；肌肉处

7、于安静状态；最适宜该动物的外界环境温度；消化道内空虚。温度；消化道内空虚。人的基础状态是在室温人的基础状态是在室温20 25 、清晨空腹、静卧、清醒而又极、清晨空腹、静卧、清醒而又极其安静状态。此时，没有能量的输入，能量来源于体内贮存的物质。其安静状态。此时，没有能量的输入，能量来源于体内贮存的物质。机体所消耗的能量仅用于维持心脏、肝、肾、脑等内脏器官的活动。机体所消耗的能量仅用于维持心脏、肝、肾、脑等内脏器官的活动。基础代谢的高低通常用基础代谢率表示基础代谢的高低通常用基础代谢率表示。以单位时间内每平方米。以单位时间内每平方米体表面积的产热量为单位，家畜常以代谢体重计算。体表面积的产热量为单

8、位，家畜常以代谢体重计算。指动物在维持基本生命活动条件下的能量代谢水平。指动物在维持基本生命活动条件下的能量代谢水平。 条件是要求动物禁食（早晨饲喂前）、处在静止状态条件是要求动物禁食（早晨饲喂前）、处在静止状态( (通通常是伏卧状态常是伏卧状态) )时作为标准状态，在普通畜舍或实验室条件时作为标准状态，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。下、环境温度适中、使用间接测热法得到。 2 2、静止能量代谢、静止能量代谢 包括数量不定的特殊动力效应的能量、用于生产的能量包括数量不定的特殊动力效应的能量、用于生产的能量及可能用于体温调节的能量消耗。及可能用于体温调节的能量消耗。

9、动物在一般的畜舍或实验室条件下，早晨饲喂前休息时（以动物在一般的畜舍或实验室条件下，早晨饲喂前休息时（以卧下为宜）的能量代谢水平。卧下为宜）的能量代谢水平。 第二节第二节 动物的体温及其调节动物的体温及其调节 体温体温是指机体内部温度而言，它是机体不断代谢中产热与是指机体内部温度而言，它是机体不断代谢中产热与体热由体表向外散热的过程的平衡。体热由体表向外散热的过程的平衡。 体温既是新陈代谢的结果，又是进行新陈代谢和正常生体温既是新陈代谢的结果，又是进行新陈代谢和正常生命活动的重要条件。命活动的重要条件。 四、体温调节四、体温调节一、变温、异温和恒温动物一、变温、异温和恒温动物 二、家畜的体温及

10、其正常变动二、家畜的体温及其正常变动三、机体的产热与散热三、机体的产热与散热一、变温、异温和恒温动物一、变温、异温和恒温动物 变温动物变温动物又称冷血动物，系指在一个狭小的温度范围内体温随又称冷血动物，系指在一个狭小的温度范围内体温随环境温度的改变而改变的一类动物。环境温度的改变而改变的一类动物。恒温动物恒温动物又称为温血动物，能在较大又称为温血动物，能在较大的气温变化范围内保持相对恒定的体的气温变化范围内保持相对恒定的体温（温（3542）。）。恒温动物主要是通过调节体内生理过程恒温动物主要是通过调节体内生理过程来维持相对稳定的体温，这种调节方式来维持相对稳定的体温，这种调节方式称为称为生理性

11、体温调节生理性体温调节，又称自主性体温，又称自主性体温调节调节 。在变温动物与恒温动物之间还有一类为数很少的在变温动物与恒温动物之间还有一类为数很少的异温动物异温动物，包括很少几，包括很少几种鸟类和一些低等哺乳动物。它们的体温调节机制介于变温动物与恒温种鸟类和一些低等哺乳动物。它们的体温调节机制介于变温动物与恒温动物之间。动物之间。 通过动物的行为来调节体温的方式称为通过动物的行为来调节体温的方式称为行为性体温调节行为性体温调节。 指机体深部，包括心、肺、脑和腹部器官的温度，又称深部温指机体深部，包括心、肺、脑和腹部器官的温度，又称深部温度。体核温度比体表温度高，且比较稳定。生理学所说的体温度

12、。体核温度比体表温度高，且比较稳定。生理学所说的体温是指机体深部体温的平均温度。是指机体深部体温的平均温度。动物一般用直肠温度代表动物一般用直肠温度代表。二、家畜的体温及其正常变动二、家畜的体温及其正常变动动物种别、年龄、生理状况和生活环境不同，体温有所不同。动物种别、年龄、生理状况和生活环境不同，体温有所不同。1、体表温度（、体表温度（shell temperature）2、体核温度（、体核温度（core temperature）指机体表层，包括皮肤、皮下组织和肌肉等的温度，又称表层温度。指机体表层，包括皮肤、皮下组织和肌肉等的温度，又称表层温度。在不同环在不同环境中，体境中，体核温度和核温

13、度和体表温度体表温度的分布会的分布会发生相对发生相对改变。改变。不同环境温度下人体体温的分布不同环境温度下人体体温的分布 A.环境温度环境温度20 ；B.环境温度环境温度35 臂动脉臂动脉“逆流逆流”热交换示意图热交换示意图前肢血管的逆流热量交换前肢血管的逆流热量交换体温在一昼夜之间常做周期性波动体温在一昼夜之间常做周期性波动三、机体的产热与散热三、机体的产热与散热（一）恒温动物产热过程（一）恒温动物产热过程（二）动物机体的散热过程（二）动物机体的散热过程当产热过程与散热过程达到动态平衡时，动物的体温就可维当产热过程与散热过程达到动态平衡时，动物的体温就可维持在一定的水平上。持在一定的水平上。

14、（一）恒温动物产热过程（一）恒温动物产热过程1、主要的产热器官、主要的产热器官2、机体产热的形式、机体产热的形式3 3、等热范围或代谢稳定区、等热范围或代谢稳定区骨骼肌、肝脏、腺体、瘤胃等骨骼肌、肝脏、腺体、瘤胃等2、机体产热的形式、机体产热的形式（1 1）寒颤性产热）寒颤性产热寒冷刺激可引起骨骼肌出现寒颤性收缩，使产热增加寒冷刺激可引起骨骼肌出现寒颤性收缩，使产热增加45倍，称倍，称为寒颤性产热。为寒颤性产热。（2 2）代谢性产热）代谢性产热 寒冷刺激引起的除寒颤性产热外，体内发生的广泛性代谢增强寒冷刺激引起的除寒颤性产热外，体内发生的广泛性代谢增强的产热。的产热。因为这部分产热与肌肉收缩无

15、关，称为非寒颤性产热，或代谢因为这部分产热与肌肉收缩无关，称为非寒颤性产热，或代谢性产热性产热 。（2 2）代谢性产热）代谢性产热 寒冷时体内糖皮质激素、肾上腺素、去甲肾上腺素、甲状腺激寒冷时体内糖皮质激素、肾上腺素、去甲肾上腺素、甲状腺激素分泌增多，促进机体（特别是肝脏）产热增多；全身脂肪代素分泌增多，促进机体（特别是肝脏）产热增多；全身脂肪代谢的酶系统也被激活，导致脂肪被分解、氧化，产生热量。谢的酶系统也被激活，导致脂肪被分解、氧化，产生热量。在哺乳动物的啮齿目、灵长目等在哺乳动物的啮齿目、灵长目等5 5个目中发现个目中发现褐色脂肪组织褐色脂肪组织，褐，褐色脂肪在细胞内氧化释放大量热量。色

16、脂肪在细胞内氧化释放大量热量。在低温时，由于交感神经系统的兴奋，褐色脂肪的代谢率可以在低温时，由于交感神经系统的兴奋，褐色脂肪的代谢率可以比平时增加一倍。可以给一些重要组织包括神经组织迅速提供比平时增加一倍。可以给一些重要组织包括神经组织迅速提供充分的热量，以保证正常的生命活动。充分的热量，以保证正常的生命活动。（2 2）代谢性产热）代谢性产热 褐色脂肪组织分布在颈部、两肩以及胸腔内的褐色脂肪组织分布在颈部、两肩以及胸腔内的一些器官旁，周围有丰富的血管供应。一些器官旁，周围有丰富的血管供应。3 3、等热范围或代谢稳定区、等热范围或代谢稳定区在适当的环境温度范围内，动物的在适当的环境温度范围内，

17、动物的代谢强度和产热量代谢强度和产热量可保持在可保持在生理的生理的最低水平最低水平而而体温体温仍能维持仍能维持恒定恒定。这种环境温度这种环境温度称为动物称为动物的等热范围或代谢稳定区。的等热范围或代谢稳定区。临界温度与过高温度临界温度与过高温度 环境温度与体热产生的关系环境温度与体热产生的关系（二）动物机体的散热过程（二）动物机体的散热过程1、主要的散热途径、主要的散热途径2、散热方式、散热方式1、主要的散热途径、主要的散热途径主要通过皮肤散热主要通过皮肤散热还可以通过呼吸器官、消化器官和排尿等途径散热。还可以通过呼吸器官、消化器官和排尿等途径散热。皮肤血液循环的特点皮肤血液循环的特点为什么？

18、为什么？机体以热射线（红外线）的形机体以热射线（红外线）的形式向外界发散体热的散热方式。式向外界发散体热的散热方式。常温和安静状态下是机体最主常温和安静状态下是机体最主要的散热方式，约占总散热量要的散热方式，约占总散热量的的70%70%85%85%。辐射散热与环境。辐射散热与环境温差及辐射面积有关。温差及辐射面积有关。指体热直接传给与机体相接触的较指体热直接传给与机体相接触的较冷的物体的散热方式。传导散热量冷的物体的散热方式。传导散热量除了与物体接触面积、温差大小有除了与物体接触面积、温差大小有关外，还与所接触物体的导热性能关外，还与所接触物体的导热性能密切相关。密切相关。是指体液的水分在皮肤

19、是指体液的水分在皮肤和粘膜（主要是呼吸道和粘膜（主要是呼吸道粘膜）表面由液态转化粘膜）表面由液态转化为气态，同时带走大量为气态，同时带走大量热量的一种散热方式。热量的一种散热方式。是指机体通过与周围是指机体通过与周围的流动空气来交换热的流动空气来交换热量的一种散热方式。量的一种散热方式。2、散热方式、散热方式人的主要散热方式（人的主要散热方式（21 ，不着衣），不着衣）不同环境温度下各种散热的百分比不同环境温度下各种散热的百分比 四、体温调节四、体温调节1、温度感受器、温度感受器2、体温调节中枢、体温调节中枢3、体温调定点（、体温调定点（set-point）学说）学说自主性调节：增减皮肤血流量

20、，发汗，战栗等生理调节。自主性调节：增减皮肤血流量，发汗，战栗等生理调节。行为性调节：增减衣着，开电扇空调等行为。行为性调节：增减衣着，开电扇空调等行为。 1 1、温度感受器、温度感受器（1）外周温度感受器）外周温度感受器（2）中枢性温度敏感神经元）中枢性温度敏感神经元温度感受器传入冲动到达中枢后，除产生温觉之温度感受器传入冲动到达中枢后，除产生温觉之外，还能引起体温调节反应。外，还能引起体温调节反应。（1）外周温度感受器）外周温度感受器a. 分布：分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。b. 类型：类型：温觉感受器和冷觉感受器温觉感受器和冷觉感受器c. 作用

21、：作用： （2）中枢性温度敏感神经元）中枢性温度敏感神经元a. 分类：分类： 血温血温热敏神经元冲动发放频率热敏神经元冲动发放频率； 血温血温冷敏神经元冲动发放频率冷敏神经元冲动发放频率。 b. 分布：分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处。下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处。局部脑温变动局部脑温变动0.1，若加温，若加温视前区视前区- -下丘脑前部下丘脑前部(PO/AH) PO/AH的热敏的热敏N元元+ 散热反应散热反应产热反应产热反应；若冷却；若冷却PO/AH PO/AH的冷敏的冷敏N元元+ 散热反应散热反应产热反应产热反应热敏神经元和冷敏神经元。热敏神经元和冷敏神经元。热敏神经元放电图热敏神经

22、元放电图 说明说明PO/AH具有具有体温调节整合中枢体温调节整合中枢的地位。的地位。 2 2、体温调节中枢体温调节中枢从脊髓到大脑皮层的整个从脊髓到大脑皮层的整个CNS中都存在调节体温的中枢结构。中都存在调节体温的中枢结构。调节体温的基本中枢位于下丘脑调节体温的基本中枢位于下丘脑。视前区视前区-下丘脑前部（下丘脑前部（PO/AH）还还能对中脑、延髓、脊髓、皮肤等处能对中脑、延髓、脊髓、皮肤等处传入的温度信息发生反应，以及能传入的温度信息发生反应，以及能直接对致热物质、直接对致热物质、5-HT、NE等物等物质发生反应。质发生反应。调定点按照调定点按照PO/AH温度敏感神经元的工作特性来调节体温的高低。温度敏感神经元的工作特性