第七章 能量代谢与体温恒定

第七章 能量代谢与体温恒定目的要求：

1 ．了解能量代谢的概念，能量代谢的测定；2．理解影响能量代谢的因素，基础代谢率及其测定；3．明确体温的概念，产热与散热的方式和部位，体温 相对恒定的意义及体温调节机制。 重点及难点： 1 ．基础代谢和静止能量代谢；2．影响能量代谢的因素；3．机体产热和散热的不同方式及体温调节机制。

第一节 能量代谢 能量代谢概念 将生物体内物质代谢过程中所伴随着的能量释放、转移和利用，称为～。一、动物体能量的来源与利用

营养物质 提供能量 (%) 特 点 糖类 60-70 有氧氧化时 ,产能多 ,是主要供能方式。 无氧酵解时，产能少，缺氧时急需。 脂肪 30-40 能量物质贮存的主要形式，放能多。蛋白质 通常很少 主要用于合成细胞成分或生物活性物质

( 一）机体主要的能量来源

( 二）机体能量储存和转化的载体 三磷酸腺苷 (ATP) 磷酸肌酸 (CP)

饲料的总能（ GE）

可消化能（ DE）

代谢能（ME）

净能（ NE）

粪便含能量（ FE）

来自饲料 来自机体组织

特殊动力作用 (SDE)

排泄能（ EE）

尿中能量（ UE） 发酵能（ Eg）

维持能量（ NEm）

生产能量（ NEp）

基础代谢活动代谢

生长繁殖

代谢能（ ME）＝ GE － FE －UE-Eg, 意即可被吸收供代谢的三大营养素所含的能量。

可消化能（ DE）＝ GE －FE ，即已消化吸收养分所含总能量能量。

净能（ NE ） = ME - SOE

特殊动力作用（叫体增热），是动物摄食后机体产热的增加量。

总能（ GE）是指一定量饲料或饲料原料中所含的全部能量，即饲料中三大能源物质完全氧化所释放出来的全部能量。

（三）饲料总能量的去路（三）饲料总能量的去路

二、能量代谢的测定原理及方法

（一） 直接测热法 原理：能量守恒定律

因为机体消耗的能量是以热能的形式散发于体外，所以，将机体置于热量计（如测热室）中，就可收集和直接测定一定时间内机体散发的总热量，此热量就是能量代谢率，这就是直接测热法。

（二）间接测热法 C6H1206 + 6 02 → 6 C02 + 6 H20 + 热量 原理：定比定律。 是测定机体在一定时间内的耗氧量和二氧化碳排出量来计算机体的产热量。

1、与间接测热法有关的几个概念 热价——1g某种营养物质氧化时释放的热量。 氧热价——某种营养物质在氧化分解时每消耗1L氧所 产生的热量。 呼吸商（RQ)——一定时间内机体呼出的CO2与消耗的 氧的比值。 非蛋白呼吸商(NPRQ)——能源物质除去蛋白质外的呼 吸商。

RQ ：糖： 1.0 蛋白质： 0.8 脂肪： 0.71 混合食物：0.85

(1). 测出机体一定时间内的耗氧量和 CO2产量，测出尿氮排出量。

(2). 据尿氮排出量计算蛋白质氧化产热量和 NPRQ 。(1g 尿氮相当于氧化分解 6.25g 蛋白质，查表计算蛋白质的产热量、耗氧量、 CO2产生量）

(3). 根据 NPRQ 查出对应的非蛋白食物产热量。(4). 算出总的产热量 (即蛋白质食物产热量 +非蛋白食物产热量 )。

2 间接测热法一般步骤：

(1) 测定机体在一定时间内的耗 O2 量和 CO2 产生量 方法：闭合式测定法

开放式测定法：条件：呼吸空气；测定：呼出气的量及其中 O2 及 CO2 的容积百分比。

假定某受试者 24小时的耗 O2 量是 400L ， CO2 产量 为 340L 。经测定尿氮排出量为 12g ，计算该受试 者 24 小时的能量代谢值。

(1) 蛋白质代谢：氧化量 =12×6.25g=75g 产热量 =18kJ/g （生物热价）×75g =1350kJ 耗氧量 =0.95L/g×75g=71.25L CO2 产量 =0.76L/g×75g=57L (2) 非蛋白代谢：耗 O2 量 =400L-71.25L=328.75L CO2 产量 =340L-57L=283L PRQ=283L÷328.75=0.86

举例：

(3) 根据 NPRQ 的氧热价计算非蛋白代谢的产热量 查表 7-2 ， NPRQ 为 0.86 ，氧热价为 20.40kJ/L 。 所以，非蛋白代谢产热量 =328.75L×20.40kJ/L

=6706.5kJ (4) 24 小时产热量 =1350+6706.5=8056.5 （ kJ ）

1.劳役或运动（肌肉活动）氧债：当骨骼肌的耗氧量显著增加，而呼吸、循环等功能活动的加强不能很快地满足机体对氧的需要时，造成骨骼肌的相对缺氧，产生氧债。

三、影响代谢率的因素三、影响代谢率的因素

2 精神活动：精神处于紧张状态——肌紧张增强、激素（如甲状腺激素）等释放增——产热量增加。

3 、食物的特殊动力作用 蛋白质为 30% ，糖和脂肪约为 4-6% ，混合食物为 10% 。

4 、环境温度：安静时，在 20-30℃的环境温度最为稳定— 主要是肌肉松弛。

四、基础代谢和静止能量代谢 （一）基础代谢 指动物在清晨、清醒、静卧、空腹，未作肌肉活动，无精神紧张，测定前至少禁食 12小时；室温保持在 20-25℃ 等状态下的能量代谢。

基础代谢率（ BMR ）指在基础状态下单位时间的 能量代谢。 测定：临床用代谢测定仪——耗氧量 用体表面积为尺度来衡量。 S = KWS = KW2/32/3

举例： 某受试者，男性， 20岁，在基础状态下 1 小时的耗氧量 15L ，其体表面积为 1.5m2 ，计算基础代谢率。 将呼吸商设定为 0.82 ，其相对应的氧热价为 20.18kJ/L故： BMR= 20.18kJ/L×15L/h ÷1.5m2=201.8kJ/ （ m2.h）

（二）静止能量代谢静止能量代谢 在畜舍或实验条件下，在畜舍或实验条件下，环境温度适中环境温度适中，家畜在，家畜在清晨清晨进食前进食前，处于，处于静卧状态静卧状态时的能量代谢水平。它包括有食时的能量代谢水平。它包括有食物的特殊动力作用产生的能量以及可能用于生产和调节物的特殊动力作用产生的能量以及可能用于生产和调节体温产生的热量等。体温产生的热量等。 Q[KJ/(KgQ[KJ/(Kg﹣﹣d)]= KWd)]= KW0.750.75

（三） 影响基础代谢的因素1 ．个体大小 2 ．性别 3 ．年龄 4 ．营养状况 5. 品种 6. 生理状况 7. 季节 8. 气候

一、体温（一）体表体温和体核体温 1、概念 体表温度 :机体体表的温度。 体核温度 :机体深部的温度。 2、差别： 1 ）体核温度相对稳定，各部位之间差异小——肝温度 380C （最高） 2）体表温度要低于体核温度，由表及里，存在比较明显的温度梯度。体表最外层皮肤各部位的温度差也大。

第二节 体温及其调节

3 ）随着环境温度的变化，体核与体表两者相对的比例可出现大幅度的变动。

3 体温：生理学所说的体温是指体核温度。

（二）体温的测定直肠温度、口腔温度、腋窝温度

概念：在生理状况下，体温会随着昼夜、年龄、性别、肌肉活动及机能状况在一定范围内波动，称生理波动。1、体温的昼夜周期性变化： 2-6 am:体温最低， Pm:1-6 时最高 ;波动幅度不超过 10C 2 、性别的影响：雌性动物与其性周期有关 ,发情时体温高 ;排卵时体温下降 , 而后又升高。3、年龄的影响：幼畜 >成年动物4、情绪和运动等其它因素的影响

（三）体温的生理性波动

（一）产热 1、主要产热器官：安静—肝、脑； 运动—骨骼肌。 2、机体的产热形式 1 ）基础代谢产热 2 ）食物特殊动力效应产热 3 ）战栗产热：是骨骼肌发生不随意的节律性收缩的 表现。 2 ）非战栗产热：又称代谢产热，发生在细胞水平。 以褐色脂肪组织的产热量为最大。

二、机体的产热与散热

3 等热范围（代谢稳定区或温度适中范围）概念：在适当的环境温度范围内，动物的代谢强度和产热量在生理的最低水平而体温仍能维持恒定，这个环境温度范围称～。

4 、产热活动的调节： 1 ）体液调节： A 、甲状腺激素：作用缓慢，但持续时间长。 B、肾上腺素和去甲肾上腺素以及生长激素：作用迅 速，维持时间短。 2 ）神经调节： 寒冷刺激—交感神经系统—肾上腺髓质——NE、 E释 放增加。 寒冷—中枢神经系统—下丘脑— TRH释放— TSH释 放。

（二）散热过程 1 、机体的散热途径 皮肤 ;呼吸 ;消化 ;排尿 2 、机体散热的方式 辐射 ;传导 ;对流 ; 蒸发 (环境温度≧机体温度 ) 机体温度 > 环境温度 不感蒸发：机体在低温环境中，皮肤和呼吸道不断有 水份渗出而被蒸发不显汗，与汗腺活动无关。 发汗（可感蒸发）：汗腺主动分泌汗液的过程。

蒸发

皮肤散热

炎热环境

寒冷环境－逆流交换

3 、发 汗 （ 1）汗腺的分类 1 ）大汗腺——腋窝、乳头、阴部 2 ）小汗腺 ——全身皮肤 交感胆碱能神经 ——（一些）掌心、足底 肾上腺素能神经 （ 2）温热性发汗 ——小汗腺分泌——蒸发散热、调节体温 精神性发汗 ——交感胆碱能——与体温调节无关 肾上腺素能神经

（ 3）成分：水——99% 固体成分——不到 1% （大部分为 NaCl) （ 4）汗液分泌 ——主动分泌 ——醛固酮调节——低渗汗液 ——大量发汗——高渗性脱水。

三、体温调节自主性调节行为性调节

体温调节系统是一个自动控制环路 (负反馈 )

（一）温度感受器 1 、外周温度感受器：游离的神经末梢 分布：皮肤、粘膜、内脏；冷感受器为主。 2 、中枢温度感受器：神经元； 分布：脊髓、延髓、脑干网状结构、下丘脑等； 冷敏神经元、热敏神经元； 视前区 -下丘脑前部（ PO/AH）： ——能感受局部脑温的变化， ——能对其以外部位传来的温度变化信息发生 反应。

（二）体温调节中枢 1 、中枢： 下丘脑——体温调节的基本中枢 PO/AH——体温调节中枢整合的关键部位。调 节产热和散热。 2 、传出途径： 躯体神经——行为性体温调节，骨骼肌紧张性 交感神经——皮肤血流量、汗腺分泌、寒战产热 内分泌腺——机体代谢

3 、体温调节中枢维持体温相对稳定的机制：调定点学说：

1 ） PO/AH 区中温度敏感神经元——调定点作用的结构基础

2 ）调定点——即机体设定的温度值，当体温处于该值，热敏神经元与冷敏神经元处于平衡。

四、恒温动物对环境的适应 （一）动物对高温和低温的耐受能力　　　通过出汗或热性喘息不同的动物对高温耐受有一定差异。　　　家畜一般具有较强的耐寒力。（二）动物对高温和低温的适应习服：指动物对短期（数月）超常温度的适应。 风土驯化：指动物随季节变化产生的对环境温度变化的适应。

气候适应：指经过长期选择，动物的遗传发生变化，从而适应当地的环境温度。

（三）动物的休眠