动物生理学医学知识讲座

动物生理学医学知识讲座动物生理学医学知识讲座第1页6.1能量代谢机体需要原料来构固和更新本身，更需要能量来驱动各项生命活动。机体正是经过糖、蛋白质和脂肪等营养物质在体内分解与合成代谢取得能量和“建筑材料”。机体能量提供起源是食物(营养物质)。机体活动所需要能量(热能、机械能、电能等)需要经过不停物质交换、代谢取得，所以，体内物质分解与合成必定伴有能量转移。动物生理学医学知识讲座第2页能量代谢：生物体在物质代谢过程中伴随能量释放、转移和利用。1.能量起源：食物(糖、脂肪和蛋白质)糖：主要供能物质脂肪：贮存和供给能量蛋白质：细胞自我更新材料，也可供能6.1.1能量代谢概念及能量转化动物生理学医学知识讲座第3页能量转化和利用关键物质：ATP动物生理学医学知识讲座第4页2.能量去路：50%转为热能动物生理学医学知识讲座第5页动物生理学医学知识讲座第6页6.1.2能量代谢测定原理和方法

依据能量守恒定律，机体分解营养物质所释放总能量即能量输入=能量输出+能量贮存；或能量输入=输出热能+肌肉对外作功+能量贮存假如能量输入＞输出，则有能量贮存，表现为体重增加。假如无能量输入(禁食/平静时)和能量输出(对外作功)，则0=输出热能+能量贮存输出热能=-能量贮存实践证实，机体在不对外做功前提下，单位时间内向外散发热量即能代表机体能量代谢水平。动物生理学医学知识讲座第7页1）测热方法直接测热法：用热量计直接测量机体在一定时间内释放热量。此法常见于鸟类和高代谢率小动物能量代谢测定。间接测热法：在化学反应中，反应底物量与反应产物量之间呈定比关系。如：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△H（定比关系）所以，测定一定时间内机体耗O2量、CO2产量/和尿氮排泄量，依据所消耗代谢物质成份和数量，计算总产热量。动物生理学医学知识讲座第8页直接测定法动物生理学医学知识讲座第9页间接测定法动物生理学医学知识讲座第10页1.食物热价：1g营养物质在体内氧化分解/体外燃烧时所释放热量。单位：kcal/g（1kcal=4.187kJ），分物理卡价：食物在体外燃烧时释放能量。生物卡价：食物在体内氧化分解释放能量。糖物理卡价和生物卡价：17.2kJ/g（4.1kcal/g）脂肪物理卡价和生物卡价：38.9kJ/g（9.5kcal/g）蛋白质物理卡价：23.5kJ/g（5.6kcal/g）生物卡价：17.2kJ/g（4.3kcal/g）（个别以尿素排出）2）与间接测热法相关几个概念动物生理学医学知识讲座第11页2.氧热价：某种营养物质氧化时,消耗1LO2所产生热量。3.呼吸商：指一定时间内机体CO2产生量与耗O2量比值。呼吸商（RQ）=(CO2／O2)体积比2）与间接测热法相关几个概念动物生理学医学知识讲座第12页因为糖、脂肪、蛋白质氧化时产生CO2和耗O2量不一样，其呼吸商也不一样(如表)。假如从总CO2产生量和耗O2量中减去对应蛋白质产生CO2量和耗O2量，其呼吸商为非蛋白氮呼吸商（糖和脂肪）。动物生理学医学知识讲座第13页3）间接测热法能量代谢计算方法（1）第一步：测定机体一定时间内吸入气和呼出气中CO2和O2量，求出单位时间内耗O2量和CO2产生量。第二步：测定一定时间内尿氮排出量，依据尿氮计算蛋白质氧化量（1g尿氮=氧化分解6.25g蛋白质），依据其生物卡价查表计算其产热量、耗O2量和CO2产生量。动物生理学医学知识讲座第14页3）间接测热法能量代谢计算方法（1）第三步：计算非蛋白呼吸商：从总耗O2量和CO2产生量中减去蛋白质耗O2量和CO2产生量。计算非蛋白产热量：从RQ和氧热价表中查找对应非蛋白氧热价，用该段时间内糖和脂肪耗O2量×对应氧热价来计算。第四步：计算出总产热量总产热量=蛋白质产热量＋非蛋白产热量动物生理学医学知识讲座第15页间接测热法能量代谢计算方法（1）1.测定受试者一定时间内耗O2量和CO2产生量，及尿氮排出量：假如24h耗O2量为400l,CO2产生量为340l,尿氮排出量为12g.2.蛋白质代谢：蛋白质分解量=12g×6.25=75g产热量=17.2kJ/g×75g=1290kJ耗O2量=0.94L/g×75g=70.5LCO2产生量=0.75L/g×75g=56.25L动物生理学医学知识讲座第16页间接测热法能量代谢计算方法（1）3.非蛋白代谢：耗氧量=400L－70.5L=329.5LCO2产生量=340－56.25L=283.75L非蛋白呼吸商=283.75L÷329.5L=0.86查表，非蛋白呼吸商0.86氧热价为20.3426kJ/L非蛋白代谢产热量=20.3426kJ/L×329.5L=6702.87kJ4.24h产热量：24h产热量=1290kJ+6702.87kJ=7992.87kJ动物生理学医学知识讲座第17页间接测热法能量代谢计算方法（2）通常将蛋白质消耗量忽略不计，只测单位时间内耗O2量和CO2产生量，计算非蛋白呼吸商。第一步：分析吸入气和呼出气中CO2和O2量，测出单位时间内耗O2量和CO2产生量，求出RQ值。第二步：从RQ和氧热价表中查找出对应氧热价。一定时间内产热量＝氧热价×对应耗氧量动物生理学医学知识讲座第18页举例：一匹蒙古马在6小时内产生CO2量为208.487L，消耗O2量为291.875L，求出6小时产热量。

RQ＝CO2/O2≈0.71查表RQ为0.71时氧热价为19.60kJ/L

氧6h产热量＝氧热价×耗氧量＝19.60kJ×291.875L≈5720.75kJ动物生理学医学知识讲座第19页6.1.3影响能量代谢主要原因动物生理学医学知识讲座第20页6.1.4运动和代谢率

1)基础代谢率(BMR)：指机体在基础条件下能量代谢率基础条件包含：清醒而平静、平卧、空腹、室温20-25℃，单位：kJ/（m2·h）2）代谢率与体重关系（表）动物生理学医学知识讲座第21页6.1.5运动和代谢率

2）代谢率与体重关系（图）动物生理学医学知识讲座第22页6.1.4运动和代谢率

静止能量代谢运动与代谢关系不一样种动物因为特殊形体和生理适应，有最适能量消耗和代谢率。陆生动物：行走、奔跑时代谢率与体重呈线性关系。鸟类：最适飞行速度时耗氧量最低。水生动物：流线形体使能量降至最低。动物生理学医学知识讲座第23页

6.2动物体温及体温调整

6.2.1概念变温动物：恒温动物：异温动物：冬眠型动物在非冬眠季节中,其体温是恒定,而在冬眠季节体温是可变,故特称为异温动物行为性体温调整生理性体温调整动物生理学医学知识讲座第24页动物生理学医学知识讲座第25页6.2.1概念体温体表温度体核温度动物生理学医学知识讲座第26页6.2.2体内热平衡

1）产热过程主要产热器官：平静时——内脏(肝脏)、脂肪(包含褐色脂肪)运动时——骨骼肌产热调整反应：非战栗产热——代谢产热战栗(寒颤)产热——骨骼肌不随意收缩，产热效率最高产热活动调整：体液调整：甲状腺激素、肾上腺素和去甲肾上腺素神经调整：交感神经兴奋动物生理学医学知识讲座第27页动物生理学医学知识讲座第28页散热部位——皮肤、呼吸道、尿、粪便1.辐射散热：以热射线向较冷物体散热形式，占60%。散热量取决于皮温与外界温度差及有效辐散面积。2.传导散热：热量直接传给与之接触较冷物体形式，散热量取决于皮肤与导热体接触面积、皮温与接触物温差及导热性。3.对流散热：经过气体或液体流动交换热量,受风速影响4.蒸发散热：环境温度高于皮温唯一散热方式，分:不感蒸发：体液在未形成水滴之前就被蒸发掉；可感蒸发：经过汗腺主动分泌，形成显著汗滴而蒸发。汗液成份：水占99%、NaCl、KCl、尿素等，为低渗液。1g水蒸发可带走2.43kJ热量，散热效率很高。发汗速度受环境温度和湿度影响。2）散热路径与方式动物生理学医学知识讲座第29页动物体内热平衡过程概括下列图动物生理学医学知识讲座第30页1.发汗调整：发汗是机体有效散热机制。属反射性活动，受交感胆碱能神经支配，Ach促进发汗，中枢在下丘脑。四肢末端及额头汗腺受肾上腺素能神经支配，温热刺激和精神担心可引发发汗——温热发汗、精神发汗。机体经过交感神经系统控制皮肤血管口径、增减皮肤血流量，来改变皮肤温度，从而控制体热发散。环境温度→经过皮肤温度感受器→视前区-下丘脑前部热敏神经元→兴奋发汗中枢→经过交感胆碱能神经→汗腺分泌汗液。3）散热调整反应动物生理学医学知识讲座第31页2.皮肤血液循环特点及调整：散热量多少取决于皮肤与环境之间温度差，而皮肤温度又取决于皮肤血流量。特点：①分布到皮肤动脉穿透隔热层在乳头下层形成动脉网。②皮下毛细血管网迂曲延续形成丰富静脉丛。③皮下有丰富A-V吻合支。调整：机体可经过交感神经系统控制皮肤血管口径以改变皮肤血流量(皮肤血管功效状态),使散热符合当初条件下体热平衡要求.动物生理学医学知识讲座第32页1.严寒时→交感神经担心↑→皮肤血管收缩→A-V吻合支关闭→皮肤血流量↓→散热量↓（热量保留）2.酷热时→交感神经担心↓→皮肤小血管舒张→A-V吻合支开放→皮肤血流量↑→散热量↑；此时汗腺活动增强，促进散热。3.环境适中时→经过调整皮肤血管口径→调整皮肤血流量→控制皮温→增减散热量→到达体热“收支”平衡。既不发汗，不寒战，以降低能量消耗——是机体最节能调整方式。皮肤散热调整反应动物生理学医学知识讲座第33页皮肤温度在体温调整中作用动物生理学医学知识讲座第34页6.2.3体温调整

1）温度感受器动物生理学医学知识讲座第35页依据在脑组织温度升高/降低时放电频率增加分为：热敏神经元：在视前区-下丘脑前部为主冷敏神经元：在脑干网状结构、下丘脑为主动物生理学医学知识讲座第36页体温调整中枢体温调整基础中枢位于下丘脑（视前区-下丘脑前部）加温视前区-下丘脑前部→热敏神经元兴奋→促进散热、抑制产热冷却视前区-下丘脑前部→冷敏神经元兴奋→产热增强、散热抑制动物生理学医学知识讲座第37页体温恒定调定点学说恒温动物下丘脑中存在调