動物生理學(xué)-第六章課件

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1、 書式設(shè)定,書式設(shè)定,第 2,第 3,第 4,第 5,*,能量代謝與體溫調(diào)節(jié),6.1,能量代謝,機(jī)體需要原料來構(gòu)固和更新自身，更需要能量來驅(qū)動各項生命活動。機(jī)體正是通過糖、蛋白質(zhì)和脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)分解與合成代謝獲得能量和“建筑材料。,機(jī)體能量的提供來源是食物(營養(yǎng)物質(zhì))。,機(jī)體活動所需要的能量(熱能、機(jī)械能、電能等)需要通過不斷的物質(zhì)交換、代謝獲得，因此，體內(nèi)物質(zhì)分解與合成必然伴有能量的轉(zhuǎn)移。,能量代謝：生物體在物質(zhì)代謝過程中伴隨的能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用。,1.能量來源：食物(糖、脂肪和蛋白質(zhì)),糖：主要的供能物質(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

2、謝的概念及能量轉(zhuǎn)化,能量轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵物質(zhì)：,ATP,2.,能量去路：,50%,轉(zhuǎn)為熱能,6.1.2,能量代謝的測定原理和方法,根據(jù)能量守恒定律，機(jī)體分解營養(yǎng)物質(zhì)所釋放的總能量即,能量輸入=能量輸出+能量貯存；或,能量輸入=輸出的熱能+肌肉對外作的功+能量貯存,如果能量輸入輸出，那么有能量貯存，表現(xiàn)為體重增加。,如果無能量輸入(禁食/安靜時)和能量輸出(對外作功)，那么,0=輸出的熱能+能量貯存,輸出的熱能=-能量貯存,實踐證明，機(jī)體在不對外做功的前提下，單位時間內(nèi)向外散發(fā)的熱量即能代表機(jī)體的能量代謝水平。,1測熱方法,直接測熱法：用熱量計直接測量機(jī)體在一定時間內(nèi)釋放的熱量。此法常用于鳥類和

3、高代謝率的小動物的能量代謝測定。,間接測熱法：在化學(xué)反響中，反響底物的量與反響產(chǎn)物的量之間呈定比關(guān)系。如：,C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+H 定比關(guān)系,因此，測定一定時間內(nèi)機(jī)體耗O2量、CO2產(chǎn)量/和尿氮排泄量，根據(jù)所消耗代謝物質(zhì)的成分和數(shù)量，計算總產(chǎn)熱量。,直接測定法,間接測定法,1.食物的熱價：1g 營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化分解/體外燃燒時所釋放的熱量。單位：kcal/g1kcal=4.187kJ，分,物理卡價：食物在體外燃燒時釋放的能量。,生物卡價：食物在體內(nèi)氧化分解釋放的能量。,糖的物理卡價和生物卡價：17.2kJ/g4.1kcal/g,脂肪的物理卡價和生物卡價：38.9kJ/

4、g9.5kcal/g,蛋白質(zhì)物理卡價：23.5kJ/g5.6kcal/g,生物卡價：17.2kJ/g4.3kcal/g局部以尿素排出,2與間接測熱法有關(guān)的幾個概念,2.氧熱價：某種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時,消耗1 L O2 所產(chǎn)生的熱量。,3.呼吸商：指一定時間內(nèi)機(jī)體的CO2產(chǎn)生量與耗O2量的比值。,呼吸商RQ=(CO2O2)體積比,2與間接測熱法有關(guān)的幾個概念,由于糖、脂肪、蛋白質(zhì)氧化時產(chǎn)生的CO2和耗O2量不同，其呼吸商也不同(如表)。,如果從總的CO2產(chǎn)生量和耗O2量中減去相應(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。,3間接測熱法的能量代謝計算方法1,第一步：測定機(jī)體一定時

5、間內(nèi)吸入氣和呼出氣中CO2和O2量，求出單位時間內(nèi)耗O2量和CO2產(chǎn)生量。,第二步：測定一定時間內(nèi)尿氮排出量，根據(jù)尿氮計算蛋白質(zhì)氧化量1g尿氮=氧化分解6.25g蛋白質(zhì)，根據(jù)其生物卡價查表計算其產(chǎn)熱量、耗O2量和CO2產(chǎn)生量。,3間接測熱法的能量代謝計算方法1,第三步：,計算,非蛋白呼吸商,：從總耗,O,2,量和,CO,2,產(chǎn)生量中減去蛋白質(zhì)的耗,O,2,量和,CO,2,產(chǎn)生量。,計算,非蛋白產(chǎn)熱量,：從,RQ,和氧熱價表中查找相應(yīng)的非蛋白氧熱價，用該段時間內(nèi)糖和脂肪的,耗,O,2,量,相應(yīng)氧熱價,來計算。,第四步：,計算出總產(chǎn)熱量,總產(chǎn)熱量,=,蛋白質(zhì)產(chǎn)熱量非蛋白產(chǎn)熱量,間接測熱法的能量代謝

6、計算方法1,1.測定受試者一定時間內(nèi)耗O2量和CO2產(chǎn)生量，及尿氮排出量：,假設(shè)24h的耗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=12g6.25=75g,產(chǎn)熱量=17.2kJ/g75g=1290kJ,耗O2量=0.94L/g75g=70.5L,CO2產(chǎn)生量=0.75L/g75g=56.25L,間接測熱法的能量代謝計算方法1,3.,非蛋白代謝：,耗氧量,=400L,70.5L=329.5L,CO,2,產(chǎn)生量,=340,56.25L=283.75L,非蛋白呼吸商,=283.75L329.5L=0.86,查表，非蛋白呼吸商,0.86,的氧熱價為

7、,20.3426kJ/L,非蛋白代謝產(chǎn)熱量,=20.3426kJ/L329.5L=6702.87kJ,4.24h,的產(chǎn)熱量：,24h,產(chǎn)熱量,=1290kJ+6702.87kJ=7992.87kJ,間接測熱法的能量代謝計算方法2,通常將蛋白質(zhì)的消耗量忽略不計，只測單位時間內(nèi)的耗,O,2,量和,CO,2,產(chǎn)生量，計算非蛋白呼吸商。,第一步：,分析吸入氣和呼出氣中,CO,2,和,O,2,量，測出單位時間內(nèi)耗,O,2,量和,CO,2,產(chǎn)生量，求出,RQ,值。,第二步：,從,RQ,和氧熱價表中查找出相應(yīng)的氧熱價。,一定時間內(nèi)的產(chǎn)熱量氧熱價,相應(yīng)耗氧量,舉例：,一匹蒙古馬在,6,小時內(nèi)產(chǎn)生,CO,2,量

8、為,208.487L,，消耗,O,2,量為,291.875L,，求出,6,小時的產(chǎn)熱量。,RQ,CO,2,/O,2,0.71,查表,RQ,為,0.71,時的氧熱價為,19.60kJ/L,氧,6h,產(chǎn)熱量氧熱價,耗氧量,19.60kJ291.875L 5720.75kJ,6.1.3,影響能量代謝的主要因素,6.1.4,運動和代謝率,1)根底代謝率(BMR)：指機(jī)體在根底條件下的能量代謝率,根底條件包括：清醒而安靜、平臥、空腹、室溫20-25，單位：kJ/m2h,2代謝率與體重的關(guān)系表,6.1.5,運動和代謝率,2代謝率與體重的關(guān)系圖,6.1.4,運動和代謝率,靜止能量代謝,運動與代謝的關(guān)系,不同

9、種動物由于特殊形體和生理適應(yīng)，有最適的能量消耗和代謝率。,陸生動物：行走、奔跑時的代謝率與體重呈線性關(guān)系。,鳥 類：最適飛行速度時耗氧量最低。,水生動物：流線形體使能量降至最低。,6.2,動物的體溫及體溫調(diào)節(jié),6.2.1,概念,變溫動物：,恒溫動物：,異溫動物：,冬眠型動物,在非冬眠季節(jié)中,其體溫是恒定的,而在冬眠季節(jié)體溫是可變的,故特稱為異溫動物,行為性體溫調(diào)節(jié),生理性體溫調(diào)節(jié),6.2.1,概念,體溫,體表溫度,體核溫度,6.2.2,體內(nèi)熱的平衡,1產(chǎn)熱過程,主要產(chǎn)熱器官：,安靜時內(nèi)臟(肝臟)、脂肪(包括褐色脂肪),運動時骨骼肌,產(chǎn)熱的調(diào)節(jié)反響：,非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱代謝產(chǎn)熱,戰(zhàn)栗(寒顫)產(chǎn)熱骨骼肌不

10、隨意收縮，產(chǎn)熱效率最高,產(chǎn)熱活動的調(diào)節(jié)：,體液調(diào)節(jié)：甲狀腺激素、腎上腺素和去甲腎上腺素,神經(jīng)調(diào)節(jié)：交感神經(jīng)興奮,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的形式，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的較冷物體的形式，散熱量取決于皮膚與導(dǎo)熱體的接觸面積、皮溫與接觸物的溫差及導(dǎo)熱性。,3.,對流散熱：,通過氣體或液體流動交換熱量,受風(fēng)速影響,4.,蒸發(fā)散熱：,環(huán)境溫度高于皮溫的唯一散熱方式，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)：通過汗腺主動分泌，形成明顯汗滴而蒸發(fā)。,汗液成分：水占

11、,99%,、,NaCl,、,KCl,、尿素等，為低滲液。,1g,水蒸發(fā)可帶走,2.43kJ,的熱量，散熱效率很高。發(fā)汗速度受環(huán)境溫度和濕度影響。,2散熱的途徑與方式,動物體內(nèi)熱平衡過程概括以下圖,1.發(fā)汗的調(diào)節(jié)：發(fā)汗是機(jī)體有效的散熱機(jī)制。屬反射性活動，受交感膽堿能神經(jīng)支配，Ach促進(jìn)發(fā)汗，中樞在下丘腦。,四肢末端及額頭的汗腺受腎上腺素能神經(jīng)支配，溫?zé)岽碳ず途窬o張可引起發(fā)汗溫?zé)岚l(fā)汗、精神發(fā)汗。,機(jī)體通過交感神經(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，從而控制體熱的發(fā)散。,環(huán)境溫度通過皮膚溫度感受器 視前區(qū)-下丘腦前部熱敏神經(jīng)元興發(fā)奮汗中樞 通過交感膽堿能神經(jīng) 汗腺分泌汗液。,3散

12、熱的調(diào)節(jié)反響,2.,皮膚血液循環(huán)的特點及調(diào)節(jié)：,散熱量的多少取決于皮膚與環(huán)境之間的溫度差，而皮膚的溫度又取決于皮膚的血流量。,特點：,分布到皮膚的動脈穿透,隔熱層,在乳頭下層形成動脈網(wǎng)。,皮下的毛細(xì)血管網(wǎng)迂曲延續(xù)形成豐富的靜脈叢。,皮下有豐富的,A-V,吻合支。,調(diào)節(jié)：,機(jī)體可通過交感神經(jīng)系統(tǒng)控制皮膚血管口徑以改變皮膚血流量,(,皮膚血管的功能狀態(tài),),使散熱符合當(dāng)時條件下的體熱平衡要求,.,1.寒冷時交感神經(jīng)緊張皮膚血管收縮A-V吻合支關(guān)閉皮膚血流量散熱量熱量保存,2.炎熱時交感神經(jīng)緊張皮膚小血管舒張 A-V吻合支開放皮膚血流量散熱量；此時汗腺活動增強(qiáng)，促進(jìn)散熱。,3.環(huán)境適中時通過調(diào)節(jié)皮膚

13、血管口徑調(diào)節(jié)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)，以減少能量消耗是機(jī)體最節(jié)能的調(diào)節(jié)方式。,皮膚散熱的調(diào)節(jié)反響,皮膚溫度在體溫調(diào)節(jié)中的作用,6.2.3,體溫調(diào)節(jié),1溫度感受器,根據(jù)在腦組織溫度升高,/,降低時放電頻率增加分為：,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,體溫調(diào)節(jié)中樞,體溫調(diào)節(jié)根本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,體溫恒定的,調(diào)定點,學(xué)說,恒溫動物下丘腦中存在調(diào)定點機(jī)制，冷敏和熱敏神經(jīng)元的活動隨溫度改變而呈“鐘形反響曲線。,兩鐘形曲線相交，相交點所在的溫度值37就是體溫穩(wěn)定的調(diào)定點。,當(dāng)中樞溫度 37 時熱敏神經(jīng)元活動冷敏神經(jīng)元活動散熱過程，產(chǎn)熱過程,當(dāng)中樞溫度37時出現(xiàn)相反的變化。,體溫恒定的調(diào)定點學(xué)說：,體溫恒定的調(diào)定點學(xué)說：,散熱與產(chǎn)熱的平衡：,