動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第1頁(yè)6.1能量代謝機(jī)體需要原料來構(gòu)固和更新本身，更需要能量來驅(qū)動(dòng)各項(xiàng)生命活動(dòng)。機(jī)體正是經(jīng)過糖、蛋白質(zhì)和脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)分解與合成代謝取得能量和“建筑材料”。機(jī)體能量提供起源是食物(營(yíng)養(yǎng)物質(zhì))。機(jī)體活動(dòng)所需要能量(熱能、機(jī)械能、電能等)需要經(jīng)過不停物質(zhì)交換、代謝取得，所以，體內(nèi)物質(zhì)分解與合成必定伴有能量轉(zhuǎn)移。動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第2頁(yè)能量代謝：生物體在物質(zhì)代謝過程中伴隨能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用。1.能量起源：食物(糖、脂肪和蛋白質(zhì))糖：主要供能物質(zhì)脂肪：貯存和供給能量蛋白質(zhì)：細(xì)胞自我更新材料，也可供能6.1.1能量代謝概念及能量轉(zhuǎn)化動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第3頁(yè)能量轉(zhuǎn)化和利用關(guān)鍵物質(zhì)：ATP動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第4頁(yè)2.能量去路：50%轉(zhuǎn)為熱能動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第5頁(yè)動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第6頁(yè)6.1.2能量代謝測(cè)定原理和方法

依據(jù)能量守恒定律，機(jī)體分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所釋放總能量即能量輸入=能量輸出+能量貯存；或能量輸入=輸出熱能+肌肉對(duì)外作功+能量貯存假如能量輸入＞輸出，則有能量貯存，表現(xiàn)為體重增加。假如無能量輸入(禁食/平靜時(shí))和能量輸出(對(duì)外作功)，則0=輸出熱能+能量貯存輸出熱能=-能量貯存實(shí)踐證實(shí)，機(jī)體在不對(duì)外做功前提下，單位時(shí)間內(nèi)向外散發(fā)熱量即能代表機(jī)體能量代謝水平。動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第7頁(yè)1）測(cè)熱方法直接測(cè)熱法：用熱量計(jì)直接測(cè)量機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)釋放熱量。此法常見于鳥類和高代謝率小動(dòng)物能量代謝測(cè)定。間接測(cè)熱法：在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)底物量與反應(yīng)產(chǎn)物量之間呈定比關(guān)系。如：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△H（定比關(guān)系）所以，測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)機(jī)體耗O2量、CO2產(chǎn)量/和尿氮排泄量，依據(jù)所消耗代謝物質(zhì)成份和數(shù)量，計(jì)算總產(chǎn)熱量。動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第8頁(yè)直接測(cè)定法動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第9頁(yè)間接測(cè)定法動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第10頁(yè)1.食物熱價(jià)：1g營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化分解/體外燃燒時(shí)所釋放熱量。單位：kcal/g（1kcal=4.187kJ），分物理卡價(jià)：食物在體外燃燒時(shí)釋放能量。生物卡價(jià)：食物在體內(nèi)氧化分解釋放能量。糖物理卡價(jià)和生物卡價(jià)：17.2kJ/g（4.1kcal/g）脂肪物理卡價(jià)和生物卡價(jià)：38.9kJ/g（9.5kcal/g）蛋白質(zhì)物理卡價(jià)：23.5kJ/g（5.6kcal/g）生物卡價(jià)：17.2kJ/g（4.3kcal/g）（個(gè)別以尿素排出）2）與間接測(cè)熱法相關(guān)幾個(gè)概念動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第11頁(yè)2.氧熱價(jià)：某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化時(shí),消耗1LO2所產(chǎn)生熱量。3.呼吸商：指一定時(shí)間內(nèi)機(jī)體CO2產(chǎn)生量與耗O2量比值。呼吸商（RQ）=(CO2／O2)體積比2）與間接測(cè)熱法相關(guān)幾個(gè)概念動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第12頁(yè)因?yàn)樘恰⒅?、蛋白質(zhì)氧化時(shí)產(chǎn)生CO2和耗O2量不一樣，其呼吸商也不一樣(如表)。假如從總CO2產(chǎn)生量和耗O2量中減去對(duì)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（糖和脂肪）。動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第13頁(yè)3）間接測(cè)熱法能量代謝計(jì)算方法（1）第一步：測(cè)定機(jī)體一定時(shí)間內(nèi)吸入氣和呼出氣中CO2和O2量，求出單位時(shí)間內(nèi)耗O2量和CO2產(chǎn)生量。第二步：測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)尿氮排出量，依據(jù)尿氮計(jì)算蛋白質(zhì)氧化量（1g尿氮=氧化分解6.25g蛋白質(zhì)），依據(jù)其生物卡價(jià)查表計(jì)算其產(chǎn)熱量、耗O2量和CO2產(chǎn)生量。動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第14頁(yè)3）間接測(cè)熱法能量代謝計(jì)算方法（1）第三步：計(jì)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)耗O2量和CO2產(chǎn)生量。計(jì)算非蛋白產(chǎn)熱量：從RQ和氧熱價(jià)表中查找對(duì)應(yīng)非蛋白氧熱價(jià)，用該段時(shí)間內(nèi)糖和脂肪耗O2量×對(duì)應(yīng)氧熱價(jià)來計(jì)算。第四步：計(jì)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)熱量動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第15頁(yè)間接測(cè)熱法能量代謝計(jì)算方法（1）1.測(cè)定受試者一定時(shí)間內(nèi)耗O2量和CO2產(chǎn)生量，及尿氮排出量：假如24h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=12g×6.25=75g產(chǎn)熱量=17.2kJ/g×75g=1290kJ耗O2量=0.94L/g×75g=70.5LCO2產(chǎn)生量=0.75L/g×75g=56.25L動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第16頁(yè)間接測(cè)熱法能量代謝計(jì)算方法（1）3.非蛋白代謝：耗氧量=400L－70.5L=329.5LCO2產(chǎn)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氧熱價(jià)為20.3426kJ/L非蛋白代謝產(chǎn)熱量=20.3426kJ/L×329.5L=6702.87kJ4.24h產(chǎn)熱量：24h產(chǎn)熱量=1290kJ+6702.87kJ=7992.87kJ動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第17頁(yè)間接測(cè)熱法能量代謝計(jì)算方法（2）通常將蛋白質(zhì)消耗量忽略不計(jì)，只測(cè)單位時(shí)間內(nèi)耗O2量和CO2產(chǎn)生量，計(jì)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(cè)出單位時(shí)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(jià)表中查找出對(duì)應(yīng)氧熱價(jià)。一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)熱量＝氧熱價(jià)×對(duì)應(yīng)耗氧量動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第18頁(yè)舉例：一匹蒙古馬在6小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生CO2量為208.487L，消耗O2量為291.875L，求出6小時(shí)產(chǎn)熱量。

RQ＝CO2/O2≈0.71查表RQ為0.71時(shí)氧熱價(jià)為19.60kJ/L

氧6h產(chǎn)熱量＝氧熱價(jià)×耗氧量＝19.60kJ×291.875L≈5720.75kJ動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第19頁(yè)6.1.3影響能量代謝主要原因動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第20頁(yè)6.1.4運(yùn)動(dòng)和代謝率

1)基礎(chǔ)代謝率(BMR)：指機(jī)體在基礎(chǔ)條件下能量代謝率基礎(chǔ)條件包含：清醒而平靜、平臥、空腹、室溫20-25℃，單位：kJ/（m2·h）2）代謝率與體重關(guān)系（表）動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第21頁(yè)6.1.5運(yùn)動(dòng)和代謝率

2）代謝率與體重關(guān)系（圖）動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第22頁(yè)6.1.4運(yùn)動(dòng)和代謝率

靜止能量代謝運(yùn)動(dòng)與代謝關(guān)系不一樣種動(dòng)物因?yàn)樘厥庑误w和生理適應(yīng)，有最適能量消耗和代謝率。陸生動(dòng)物：行走、奔跑時(shí)代謝率與體重呈線性關(guān)系。鳥類：最適飛行速度時(shí)耗氧量最低。水生動(dòng)物：流線形體使能量降至最低。動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第23頁(yè)

6.2動(dòng)物體溫及體溫調(diào)整

6.2.1概念變溫動(dòng)物：恒溫動(dòng)物：異溫動(dòng)物：冬眠型動(dòng)物在非冬眠季節(jié)中,其體溫是恒定,而在冬眠季節(jié)體溫是可變,故特稱為異溫動(dòng)物行為性體溫調(diào)整生理性體溫調(diào)整動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第24頁(yè)動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第25頁(yè)6.2.1概念體溫體表溫度體核溫度動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第26頁(yè)6.2.2體內(nèi)熱平衡

1）產(chǎn)熱過程主要產(chǎn)熱器官：平靜時(shí)——內(nèi)臟(肝臟)、脂肪(包含褐色脂肪)運(yùn)動(dòng)時(shí)——骨骼肌產(chǎn)熱調(diào)整反應(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(dòng)調(diào)整：體液調(diào)整：甲狀腺激素、腎上腺素和去甲腎上腺素神經(jīng)調(diào)整：交感神經(jīng)興奮動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第27頁(yè)動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第28頁(yè)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較冷物體形式，散熱量取決于皮膚與導(dǎo)熱體接觸面積、皮溫與接觸物溫差及導(dǎo)熱性。3.對(duì)流散熱：經(jīng)過氣體或液體流動(dòng)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)：經(jīng)過汗腺主動(dòng)分泌，形成顯著汗滴而蒸發(fā)。汗液成份：水占99%、NaCl、KCl、尿素等，為低滲液。1g水蒸發(fā)可帶走2.43kJ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）散熱路徑與方式動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第29頁(yè)動(dòng)物體內(nèi)熱平衡過程概括下列圖動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第30頁(yè)1.發(fā)汗調(diào)整：發(fā)汗是機(jī)體有效散熱機(jī)制。屬反射性活動(dòng)，受交感膽堿能神經(jīng)支配，Ach促進(jìn)發(fā)汗，中樞在下丘腦。四肢末端及額頭汗腺受腎上腺素能神經(jīng)支配，溫?zé)岽碳ず途駬?dān)心可引發(fā)發(fā)汗——溫?zé)岚l(fā)汗、精神發(fā)汗。機(jī)體經(jīng)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，從而控制體熱發(fā)散。環(huán)境溫度→經(jīng)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→經(jīng)過交感膽堿能神經(jīng)→汗腺分泌汗液。3）散熱調(diào)整反應(yīng)動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第31頁(yè)2.皮膚血液循環(huán)特點(diǎn)及調(diào)整：散熱量多少取決于皮膚與環(huán)境之間溫度差，而皮膚溫度又取決于皮膚血流量。特點(diǎn)：①分布到皮膚動(dòng)脈穿透隔熱層在乳頭下層形成動(dòng)脈網(wǎng)。②皮下毛細(xì)血管網(wǎng)迂曲延續(xù)形成豐富靜脈叢。③皮下有豐富A-V吻合支。調(diào)整：機(jī)體可經(jīng)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(皮膚血管功效狀態(tài)),使散熱符合當(dāng)初條件下體熱平衡要求.動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第32頁(yè)1.嚴(yán)寒時(shí)→交感神經(jīng)擔(dān)心↑→皮膚血管收縮→A-V吻合支關(guān)閉→皮膚血流量↓→散熱量↓（熱量保留）2.酷熱時(shí)→交感神經(jīng)擔(dān)心↓→皮膚小血管舒張→A-V吻合支開放→皮膚血流量↑→散熱量↑；此時(shí)汗腺活動(dòng)增強(qiáng)，促進(jìn)散熱。3.環(huán)境適中時(shí)→經(jīng)過調(diào)整皮膚血管口徑→調(diào)整皮膚血流量→控制皮溫→增減散熱量→到達(dá)體熱“收支”平衡。既不發(fā)汗，不寒戰(zhàn)，以降低能量消耗——是機(jī)體最節(jié)能調(diào)整方式。皮膚散熱調(diào)整反應(yīng)動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第33頁(yè)皮膚溫度在體溫調(diào)整中作用動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第34頁(yè)6.2.3體溫調(diào)整

1）溫度感受器動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第35頁(yè)依據(jù)在腦組織溫度升高/降低時(shí)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)、下丘腦為主動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第36頁(yè)體溫調(diào)整中樞體溫調(diào)整基礎(chǔ)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)、散熱抑制動(dòng)物生理學(xué)醫(yī)學(xué)知識(shí)講座第37頁(yè)體溫恒定調(diào)定點(diǎn)學(xué)說恒溫動(dòng)物下丘腦中存在調(diào)