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1、动物生理学教学幻灯片制作人：杨雪峰河南科技学院2009年1第七章能量代谢和体温1能量代谢2体温及其调节2一、机体能量的来源及利用一、机体能量的来源及利用(一一)能量的来源能量的来源食物中蕴藏的化学能食物中蕴藏的化学能(C-H(C-H键键)。机体能量储存和转化的载体机体能量储存和转化的载体ATPATP和和 CPCPATPATP：既是体内重要的储能物质，又是直接供能物质；：既是体内重要的储能物质，又是直接供能物质；1molATPADP(1molATPADP(释放释放33.47kJ33.47kJ能量能量)。磷酸肌酸磷酸肌酸(creatinephosphate,CP)(creatinephosphat
2、e,CP)是是ATPATP的储存库。的储存库。1能量代谢（energymetabolism）能量代谢的定义：31、糖(carbohydrateglucose,GS)体内主要能源，供能占70以上。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。无氧酵解，如剧烈运动时。2、脂肪（fat）特点：体内各种能源物质贮存的主要形式，短期饥饿时供能。氧化时释放的能量多(1g脂肪氧化放能为糖2倍)4 3 3、蛋白质（、蛋白质（proteinprotein）基本组成单位：氨基酸基本组成单位：氨基酸(aminoacid)(aminoacid)特点：特点：主要功能为重新合成蛋白质，主要功能为重新
3、合成蛋白质，供能为次要功供能为次要功能；能；特殊情况如长期不能进食或体力极度消耗时供能特殊情况如长期不能进食或体力极度消耗时供能在体内氧化不彻底，较体外燃烧供能少。在体内氧化不彻底，较体外燃烧供能少。5(二)能量的利用6二、能量代谢测定的原理和方法二、能量代谢测定的原理和方法二、能量代谢测定的原理和方法二、能量代谢测定的原理和方法 (一一一一)直接测热法直接测热法直接测热法直接测热法 (Direct calorimetry)(Direct calorimetry)(二二二二)间接测热法间接测热法间接测热法间接测热法 (Indirect calorimetry)(Indirect calorim
4、etry)定比定律能量守恒定律定比定律能量守恒定律定比定律能量守恒定律定比定律能量守恒定律 C C6 6HH6 6OO6 6+6O+6O2 2 6CO 6CO2 2+6H+6H2 2O+EO+E7与能量代谢测定有关的几个概念：1、食物的热价Thermalequivalentoffood定义：分物理热价和生物热价糖、脂肪：物理热价=生物热价1克蛋白质的物理热价约23.43KJ生物热价约为18KJ，说明蛋白质在体内是不能被完全氧化的2、食物的氧热价Thermalequivalentofoxygen定义：8*3*3、呼吸商、呼吸商(respiratoryquotient,RQ(respiratory
5、quotient,RQ）概念：概念：RQ=RQ=糖糖=1=1蛋白质蛋白质=0.80=0.80脂肪脂肪=0.71=0.71混合食混合食=0.85=0.85COCO2 2产生量（产生量（molmol或或mLmL数）数）O O2 2消耗量（消耗量（molmol或或mLmL数）数）非蛋白呼吸商（NPRQ）9*三、影响能量代谢的基本因素（一）肌肉活动（见下图）肌肉活动特别是骨骼肌的活动对于能量代谢的影响最为显著。骨骼肌是能量的主要产热器官。（安静时20%，运动和使役时90%）氧债*（二）食物的特殊动力效应概念蛋白质的食物特殊动力效应最为显著，可达30%；糖为6%；脂肪约为4%，混合食物的约为10%。10
6、11（三）精神活动（神经内分泌的影响）精神处于紧张状态肌紧张增强、激素（如甲状腺素）等释放增加产热量增加。甲状腺素（T4）的产热作用缓慢而持久。E的产热作用迅速而短暂。（四）环境温度的影响安静时，在20-30的环境温度最为稳定，主要是肌肉松弛。12四、基础代谢和静止能量代谢（一）基础代谢*定义：条件：基础代谢率（BMR）：通常用kJ/m2.h表示。BMR异常：BMR：甲亢；发热，体温1，BMR13%；糖尿病；RBC增多症。BMR：甲低；病理性饥饿；肾上腺皮质低功；肾病综合征；脑垂体肥胖BMR不是机体最低的能量代谢13(二)静止能量代谢在家畜常用静止能量代谢来代替基础代谢。一般在畜舍或实验室条件
7、下，测定家畜在早饲前休息（卧下为宜）时的产热量作为静止能量代谢。静止能量代谢率用公式表示为：Q=KW0.73常用公式：Q=KW0.75*代谢体重：体重的0.73次方。14（三）影响基础代谢和静止能量代谢的主要因素1.个体大小2.性别3.年龄幼年成年4.营养状况好不良5.生理状态妊娠后期发情期休情期泌乳期干乳期瘦肉型肥肉型6.品种7.季节8.气候15作业填空：1.在糖、脂肪和蛋白质中，以（）呼吸熵最大。2若非蛋白呼吸熵=0.71，则意味着代谢消耗的全部为（）。若为1.0，则意味着代谢消耗的全部为（）。思考题：*影响能量代谢的基本因素有哪些？16一、体温一、体温（一）体表体温（一）体表体温(She
8、ll temperature)和体核体温和体核体温(Core temperature）1、概念、概念 2、差别：、差别：1）体核温度相对稳定，各部位之间差异小）体核温度相对稳定，各部位之间差异小肝温度肝温度 38（最高）（最高）2）体表温度体核温度，由表及里，存在较明显的温）体表温度体核温度，由表及里，存在较明显的温 度梯度。体表最外层皮肤各部位的温度差也大。度梯度。体表最外层皮肤各部位的温度差也大。3）生理学所说的体温是指体核温度生理学所说的体温是指体核温度。2 体温及其调节体温及其调节Body temperature and its regulation17体温的测定部位：直肠、口腔、腋窝
9、18二、动物的体温及其正常变动*（一）动物的正常体温一般通用直肠温度作为家畜深部体温的指标（二）体温的生理波动1昼夜波动白夜，早晨2-6时最低，午后1-6时最高,波动幅度不超过10。2年龄幼畜成畜3性别，与雌性动物的性周期有关，发情时体温高；排卵时体温下降，而后又升高。女性男性0.34.肌肉活动5.地理、气候、情绪激动、精神紧张、采食等情况对体温也可产生影响。19三、机体的产热和散热过程（一）产热(heat production)过程*1主要产热器官骨骼肌（运动和使役时）、内脏（安静时56%，尤其是肝脏）、腺体等草食动物：微生物的发酵分解作用也是体热的重要来源。202产热形式1)基础代谢产热2
10、)食物特殊动力效应产热3)战栗产热（即寒战）：是骨骼肌发生不随意的节律性收缩的表现。寒战可增加产热，但并不一定能使体温升高。非战栗产热：又称代谢产热或非寒战性产热，发生在细胞水平。以褐色脂肪组织的产热量为最大。寒战性产热非寒战性产热213等热范围（代谢稳定区或温度适中范围）*概念：等热范围的温度体温临界温度：幼畜成畜生产实践中在等热范围内饲养畜禽最为适宜和经济。224、产热活动的调节：（1）体液调节：甲状腺激素（甲状腺激素（T3、T4）：）：产热作用缓慢而持久。产热作用缓慢而持久。动物长时间处在寒冷环境中，甲状腺激素分泌增加，动物长时间处在寒冷环境中，甲状腺激素分泌增加，以适应低温环境。以适应
11、低温环境。肾上腺素肾上腺素(E)和去甲肾上腺素和去甲肾上腺素(NE)：产热作用迅速而：产热作用迅速而短暂。短暂。当动物突然进入冷环境时，当动物突然进入冷环境时，E和和NE 分泌增加，主分泌增加，主要是使动物应付环境温度的急剧变化，保持体温恒定。要是使动物应付环境温度的急剧变化，保持体温恒定。（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23（二）散热（heatloss）过程1.途径四条，以前两种途径最为重要（1）体表皮肤散热，占75-85%；（2）经呼吸器官散热；（3）使吸入气、饮水、食物升温而散热；（4）通过粪尿排泄散热。2.*皮肤
12、散热的方式（1）传导(conduction)（2）对流(convection)（3）辐射(radiation)*（4）蒸发(evaporation)24 汗腺活动的调节汗腺活动的调节 发汗是反射性活动；下丘脑有发汗中枢发汗是反射性活动；下丘脑有发汗中枢 温热性发汗：全身；参与体温调节温热性发汗：全身；参与体温调节 精神性发汗：掌精神性发汗：掌,跖跖,额局部额局部 25（1）不显汗蒸发non-sweating perspiration：概念（又叫不感蒸发），与汗腺活动无关。不显汗蒸发是一种很有效的散热途径。（2）显汗蒸发sweating perspiration：概念，又称可感蒸发。当外界环境温
13、度体表温度时，皮肤以辐射、传导、对流、蒸发等方式进行散热。当环境温度皮肤温度时，则只能以蒸发方式进行散热。26（三）动物对炎热的生理反应1.行为反应2.调整血液循环皮肤和表层血管舒张3.蒸发散热（1）出汗（2）呼吸次数增加和热喘呼吸，并伴以唾液分泌增加，使呼吸道蒸发散热大为增加。27（四）动物对寒冷的生理反应1.行为反应2.增加绝热性能短期暴露于寒冷中，竖毛肌收缩，被毛竖立；长期生活于寒冷环境中，则被毛增生，皮下脂肪蓄积，以增大身体的绝热效应，减少体热散失。3.调整血液循环皮肤和表层血管收缩4.寒战或非寒战产热28四、体温调节（thermoregulation）自主性体温调节autonomic
14、thermo-regulation：在中枢调控下，通过调节生理反应，维持体温稳定，如增减皮肤血流量、发汗、寒战等。行为性体温调节behavioralthermo-regulation：姿势，行为；保、散温措施。体温调节系统是一个自动控制环路(负反馈)29(一一)温度感受器温度感受器(thermoreceptor)(thermoreceptor)外外周周温温度度感感受受器器：是是游游离离的的神神经经末末梢梢，存存在在于于皮皮肤肤、粘粘膜膜、内内脏脏等等处处。热热、冷冷感感受受器器分分别别在在局局部部温温度度升升、降降时兴奋。时兴奋。中中枢枢温温度度感感受受器器：存存在在于于脊脊髓髓、延延髓髓、下
15、下丘丘脑脑、脑脑干干网状结构等处。网状结构等处。热敏神经元（热敏神经元（WSN)WSN)：脑局部：脑局部TT，放电，放电；启动散热过程。启动散热过程。冷敏神经元（冷敏神经元（CSN)CSN)：T T放电放电；产热。；产热。温度敏感神经元30(二二)体温调节中枢体温调节中枢 thermotaxiccenterthermotaxiccenter*1.1.体温调节中枢体温调节中枢下丘脑；下丘脑；2.2.体温调节的中枢整合中心体温调节的中枢整合中心下丘脑的视前下丘脑的视前区区-下丘脑前部（下丘脑前部（PO/AHPO/AH区）区）破坏破坏PO/AHPO/AH，与体温调节有关的产、散热反应消失，与体温调节
16、有关的产、散热反应消失 PO/AHPO/AH对影响体温的化学物质的反应与体温调节反对影响体温的化学物质的反应与体温调节反应一致应一致;PO/AHPO/AH输出的整合指令广泛：有自主神经、躯体输出的整合指令广泛：有自主神经、躯体神经及内分泌系统参与。神经及内分泌系统参与。*下丘脑的PO/AH是体温调节的中心部位，PO/AH中的热敏感神经元起着调定点的作用，它的高低决定着体温的水平。31(三)调定点(setpoint)学说1.PO/AH区神经元的活动设定的调定点37脑温37机体产热、散热平衡；脑温37 中枢的调节活动使产热活 动，散热活动。脑温37 中枢的调节活动使产热活 动，散热活动2.调定点是
17、由PO/AH区温度敏感神经元的工作特性决定的。323.致热原引起的发热是调定点重调定(resetting)而上移的结果：WSN温度反应阈值(3739,斜率变小)散热反应推迟。致热原CSN温度反应阈值(3739,斜率变大)产热反应提前。两类神经元活动的共同作用调定点上移(39)。3334五、家畜对高温与低温的适应（一）惯习（acclimation）定义：（二）风土驯化（acclimatization）定义：（三）气候适应（climaticadaptation）定义：35 作业判断：1寒战可增加产热，但不一定能使体温升高。2热喘呼吸时呼吸变得频浅。3家畜使役时，骨骼肌成为产热量最多的组织。4皮肤血
18、管口径的调节与散热有重要关系。5下丘脑是维持体温恒定时的必需中枢。正常体温的高低是由下丘脑体温调定点规定的。6寒战性产热量一般低于非寒战性产热量。7家畜的体温之所以恒定，是因为下丘脑的体温调节中枢起决定作用。8同一畜体各部位的温度不相同。9切断脊髓与其以上部位的联系，体温基本不变。10切断延髓与其以上部位的联系后，心搏和呼吸基本不变，体温失调。36选择：1狗的散热是以（）为主A蒸发B传导、对流、辐射C传导D对流2当环境温度高于皮肤温度时，（）成为唯一的散热方式。A传导B对流C辐射D蒸发3动物剧烈运动时，（）产热量最多。A心脏B肝脏C肾脏D骨骼肌4从畜牧业生产来看，外界温度在（）范围内饲养动物最经济。A高热B等热C低热D三者均可37肌肉生理（自学）基本概念：等张收缩、等长收缩、强直收缩、单收缩、运动单位、运动终板、终板电位、兴奋-收缩耦联思考题：1、简述骨骼肌的收缩及其机理。（P264-267）2、简要列举钙离子参与了机体哪些重要生理活动。383940