能量代谢和体温调节

蝙蝠和野兔的褐色脂肪
散热过程
动物以传导、辐射、对流、蒸发等物
理方式散热。
面积大 与外界接触 血流丰富 有汗腺
主：皮肤
次：呼出气体、尿、粪
辐射散热（thermal
radiation）：由温度较高 的物体表面(一般为皮肤)发射红外线，由温度较 低的物体接收的散热方式。辐射散热是机体散 热的主要方式，散发的热量约占总散热量的 70%～85％。 传导散热（thermal conduction） ：将体热 直接传给与机体相接触的较冷的物体。传导散 热量与物体接触面积、温差大小和物体的导热 性能密切相关。 对流散热（thermal convection） ：紧贴身 体的空气由于辐射的结果温度升高，体积膨胀 而上升，冷空气接着来补充，体表又与新移动 过来的较冷空气进行热量交换，因而不断带走 热量。
食物的热价：1g食物在体内氧化（或在体外燃烧） 时所释放出来的热量。
物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量。
生物热价：指食物在体内经过生物氧化所产生的热量。
食物的氧热价
（thermal equivalent of oxygen)
食物的氧热价：某种营养物质氧化时消 耗1 L氧所产生的热量。
呼吸商
(respiratory quotient，RQ)
呼吸商：一定时间内机体的CO2产生 量与耗O2量容积的比值(CO2/O2) 。
三种营养物质氧化时几种数据
能量代谢测定的方法和原理
能量代谢率(EMR)：单位时间内人或动 物的全都能量消耗。单位为kJ· (m2· h)-1。
测定整个机体在一定时间内产生的总热量通
常有两类方法：直接测热法和间接测热法。
体温调节的自动控制机理
体温调节的基本中枢在下丘脑。
温度感受器
(temperature receptor)
根据温度感受器存在的部位不同，可将
其分为两类：
外周温度感受器(peripheral temperature
receptor) 中枢温度感受器(central temperature receptor)
动物的产热和散热过程
正常体温的维持有赖于机体的产热过程
和散热过程的动态平衡。
等热范围
在适当的环境温度范围内,动物的代谢强度和 产热量可保持在生理的最低水平,而体温仍能维持 恒定,这种环境温度称动物的等热范围或代谢稳定 区。
主要产热器官及产热形式
产热器官：安静状态：内脏（肝脏）； 活动状态：骨骼肌。 产热形式： ⑴寒颤性产热：骨骼肌不随意的节律性收缩， 节律为9-11次/分。 ⑵非寒颤性产热：又称代谢产热，机体所有 的组织器官都能进行代谢产热，其中尤以BFT 的产热量最大。

重 点
(1)影响能量代谢的因素。 (2)体热的产生和散失及其调节。

复习思考题



名词解释：能量代谢；氧热价；呼吸商；耗氧量；基础 代谢；调定点；食物的特殊动力效应；自主性体温调节； 体表温度；体核温度；不感蒸发；行为性体温调节 简述机体能量的来源和去路。 简述间接测热法的基本原理。 叙述影响能量代谢的因素。 测定基础代谢率应注意哪些条件? 简述散热基本方式和循环系境在散热过程中的作用。 试述在寒冷和炎热的环境中体温保持恒定的机理。 简述体温的体液调节。 试述冬眠的机理和生物学意义。
影响能量代谢的因素
食物的特殊动力效应(SDA) 肌肉活动 环境温度 精神活动（神经-内分泌的影响）

食物的特殊动力效应(SDA)
食物的特殊动力效应(SDA)：由食物 刺激机体产生额外热量消耗的作用。
肌肉活动
肌肉活动对能量
劳动或运动时的能量代谢率
─────────────── 状态 产热量(KJ/m2.min) ───────────────
体
温
是指身体深部的平均温度。 肛温：36.9～37.9℃。 口温：36.7～37.7℃。 腋温：36.0～37.4℃。
动物体温的生理波动
体温的生理性波动：在生理情况下，机
体的体温可在一定范围内变动。 体温的生理性波动的影响因素： 体温的昼夜波动 年龄 性别 肌肉活动 地理气候、精神紧张、采食和环境温 度变化、麻醉等因素
猫下丘脑热敏神经元在不同温度下的放电频率
调定点学说
(set-point theory)
恒温动物的下丘脑存在调定点机制，体温调节类
似恒温器的调节机制。
温度敏感神经元活动强度与温度的关系
内分泌腺对体温的调节作用
最主要和最直接参与体温调节的激
素是甲状腺素和肾上腺素。
基本内容
能量的来源和转化、能量代谢的测定 方法、呼吸熵、基础代谢率、静止能 量代谢、影响能量的因素。 内温动物和外温动物、体温及其变动 范围、产热和散热过程、体温的神经 和激素调节、外界高温及低温条件下 机体的调节过程。
精神活动(神经-内分泌的影响)
机体在惊慌、恐惧、愤怒、焦急等
精神紧张状况下，能量代谢将显著 升高。
基 础 代 谢
（basal metabolism）
基础代谢：机体处于基础状态下的能量代谢。
基础状态：指在室温20℃(或为热中性区18～20℃，
即对动物能量代谢没有明显影响的环境温度范围)、 清晨空腹(受试者至少12h未进食)、静卧(至少半小 时)、清醒而又极其安静状态，即排除了肌肉活动、 食物特殊动力效应、精神紧张和环境温度等因素影 响的状态。 基础代谢率(BMR)：基础状态下单位时间内的基 础代谢。以单位时间内每平方米体表面积的产热量 为单位，即kJ· m-2· h-1(人)和kJ/h· W0.75(动物) 。
代谢的影响最大。
躺卧 开会 擦窗子 洗衣 扫地 打排球 打篮球 踢足球 持重机枪跃进
2.73 3.40 8.30 9.89 11.37 17.50 24.22 24.98 42.39
───────────────
环境温度
哺乳动物安静时，其能量代谢在20～30℃
的环境中最稳定。当环境温度低于20℃时 可反射性地引起寒战和肌肉紧张性增强而 使代谢率增加。环境温度升高到30℃以上 时，代谢率也会增加，这与体内化学反应 加速及发汗、循环、呼吸机能加强有关。
程来维持相对稳定的体温，又称自主性体温调节。
异温动物：体温调节机制介于变温动物与恒温
动物之间的动物。

蜥 蜴 通 过 行 为 调 节 体 温
体表温度和体核温度
体表温度(shell
temperature)：指机体表 层，包括皮肤、皮下组织和肌肉等的温度， 又称表层温度。
体核温度(core
temperature)：指机体深 部，包括心、肺、脑和腹部器官的温度， 又称深部温度。
外周温度感受器
⑴分布：皮肤、粘膜和内脏 ⑵类型：热感受器和冷感受器 ⑶作用：温度感受器传入冲动到达 中枢后，除产生温觉之外，还能引起 体温调节反应。
中枢温度感受器
中枢温度感受器：分布在脊髓、延髓、脑干网
状结构及下丘脑中，与体温调节有关的中枢性温 度敏感神经元。 ⑴分类：热敏神经元和冷敏神经元 局部组织温度↑→热敏神经元冲动发放频率↑ 局部组织温度↓→冷敏神经元冲动发放频率↑ ⑵分布： 冷敏神经元→脑干网状结构、下丘脑弓状核 热敏神经元→视前区-下丘脑前部（PO/AH） PO/AH区是体温调节中枢整合机构的关键部位。
汗
水分：＞99％ 固体：＜１％
液
大部分为NaCl 其余为KCl、尿素等
体
温
调
节
自主性体温调节：人和其他恒温动物能通过
体温调节机制调节皮肤血流量、出汗、寒颤等 生理反应，在正常情况下能维持产热和散热过 程的动态平衡，保持相对恒定的体温。
行为性体温调节：机体(包括变温动物)在不同
温度环境下可通过调整姿势和行为，特别是采 取人为的保温或降温措施，如创设人工气候环 境等以保持当时的体热平衡。
变温、异温和恒温动物
变温动物（冷血动物、外温动物）：指在一个
狭小的温度范围内，体温随环境温度的改变而改 变的一类动物。
行为性体温调节：通过动物的行为来调节体温的方式。
恒温动物（温血动物、内温动物）：能在较大
的气温变化范围内保持相对恒定的体温(35℃～ 42℃)。
生理性体温调节：恒温动物主要是通过调节体内生理过
三、影响能量代谢的因素
四、基础代谢和静止能量代谢
第二节 体温及其调节 一、动物的体温 二、体温恒定的维持 三、体温调节
动物体内的能量代谢图解
能量平衡
根据能量守恒定律，输入的能量应等于输出
的能量与贮存的能量之和。 即：能量输入=能量输出+能量贮存 或 能量输入=输出的热能＋所作的功＋能量贮存
能量代谢与体温调节
能量代谢与体温调节
生物体的基本特征是新陈代谢。 新陈代谢
物质代谢（material metabolism）
能量代谢（energy metabolism）
能量代谢：生物体内物质代谢中伴随着的能 量的释放、转移和利用，称为能量代谢。
能量代谢与体温调节
第一节
能量代谢
一、能量的来源与消耗 二、能量代谢的测定
蒸发散热
（thermal evaporation）
蒸发散热：体液的水分在皮肤和粘膜(主
要是呼吸道粘膜)表面由液态转化为气态， 带走大量热量的一种散热方式。可分为不 显汗和发汗两种。
不显汗：体液中少量水分直接从皮肤和呼吸
道粘膜等表面渗出，在未聚集成明显的汗滴之 前即被蒸发的一种持续性的散热形式，又称不 感蒸发。 发汗：汗腺主动分泌汗液的活动过程，汗液 的蒸发可有效地带走热量又称为可感蒸发。
不同动物的基础代谢率
静止能量代谢
（resting energy metabolism）
静止能量代谢：要求动物禁食、处在静
止状态(通常是伏卧状态)时作为标准状态， 在普通畜舍或实验室条件下、环境温度适 中、使用间接测热法得到。
动物的体温
变温、异温和恒温动物
体表温度和体核温度
动物体温的生理波动
直接测热法
直接测热法：直接测定
整个机体在一定时间内 产生的总热量。总热量 与时间的比值就是能量 代谢率，即单位时间内 所消耗的能量。
如果在测定时间内做一
定的外功，应将外功(机 械功)折算为热量一并计 入。
间接测热法
间接测热法：间接测热法又称气体代
谢测定法。利用定比关系计算出单位时 间内整个机体所释放的热量及营养物质 被氧化的量。 定比定律：在一般化学反应中，反应 物与产物的量之间呈一定的比例关系。
三磷酸腺苷是体内能量转化和利用的关键物质
三磷酸 腺苷(ATP) 既是重要的 贮能物质， 又是直接的 供能物质。
ATP
能量代谢的测定


与能量代谢测定有关的几个概念 能量代谢测定的方法和原理
与能量代谢测定有关的几个概念
1.食物的热价
2.食物的氧热价
3.呼吸商
食物的热价
（thermal equivalent of food)