【生理】第7章 能量代谢与体温调节

能量代谢测定原理和方法
呼吸商（respiratory quotient，RQ）：在一定时间 内，机体的CO2产生量和消耗O2量的比值。
生理意义：可以比较精确的反映体内营养物质氧化的比例。
非蛋白呼吸商（NPRQ）：糖和脂肪氧化的CO2产 生量和消耗O2量的比值。用于估测非蛋白代谢中 糖和脂肪的相对量。
体温调节
三、机体的产热和散热过程
产热多于散热，体温升高，而散热超过产 热则引起体温下降。
畜禽正常体温的维持，有赖于产热和散热 之间的动态平衡。
体温调节
三、机体的产热和散热过程
主要产热器官
组织器官 脑 内脏 骨骼肌 其他 占体重百分 比（%） 2.5 34.0 56.0 7.5 产热量（%） 安静状态 劳动或运动 16 1 56 8 18 90 10 1
ATP ADP+无机磷酸
能量代谢测定原理和方法
概念：
食物的热价（caloric value）：1g食物氧化 （或在体外燃烧）时释放出来的能量。
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。
能量代谢测定原理和方法
概念：
食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen）：某种营养物质氧化时，消耗1L 氧所产生的热量。
4、精神紧张活动 精神紧张、情绪激动时，由于无意识骨骼肌紧 张度增加和促使物质代谢的激素（肾上腺素、甲 状腺素等）增多，使产热量增加。
基础代谢（basal metabolism）
基础代谢：动物在清晨静卧、空腹和气温为20℃情 况下的代谢，称为基础代谢（动物在维持基本生 命活动条件下的能量代谢水平）。 基本条件：清醒、肌肉出于安静状态、适宜的外界 环境温度、消化道处于空虚状态。 静止能量代谢（resting energy metabolism）： 动物在一般的畜舍或实验室条件下，早晨饲喂前 休息时（以卧下为宜）的能量代谢水平。
能量代谢测定原理和方法
（4）计算总热量：蛋白质代谢的产热量与非蛋白代 谢的产热量之和
例：受试者24小时的耗氧量为400L，CO2产量为 340L（已换算成标准状态的气体容积）。另经测 定尿氮排出量为12g。根据这些数据和查表，计算 24小时产热量。
（1）蛋白质氧化量=12×6.25=75g 产热量=18×75=1350kJ 耗氧量=0.95×75=71.25L CO2产量=0.76×75=57L
牛（水浴）
猪的耐热能力较弱，尤其是仔猪更弱。
家畜的抗寒能力一般较强。
体温调节
（三）家畜对高温与低温的适应：
1.惯习（acclimation）
动物短期（通常数月）生活在 超常环境温度（寒冷或炎热）中所 发生的适应性反应。
体温调节
（三）家畜对高温与低温的适应：
2.风土驯化（acclimatization）
体温调节
机体产热的形式：
① 战栗产热（shivering thermogenesis）： 骨骼肌同时发生不随意的 节律性收缩。屈肌和伸肌同时 收缩，不做外功，但产热量很 高。代谢率可增加4-5倍。
体温调节
机体产热的形式：
② 非战栗产热（non-shivering thermogenesis）： 又称代谢产热，指体内发 生广泛的代谢产热增加。以褐 色脂肪组织的产热量最大，约 占非战栗产热总量的70％。
能量代谢测定原理和方法
二、间接测热法
2、间接测热法的方法和测算原则
（1）氧耗量和CO2产生量的测定
闭合式测定法：肺量计、代谢仪 开放式测定法：化学分析
能量代谢测定原理和方法
（2）尿氮测定：可以计算出被氧化分解的蛋白量和 蛋白产热量。 蛋白质量：P = 6.25 × 尿氮量 （克） 非蛋白呼吸商（NPRQ） = (CO2 - 0.76P) / (O2 0.95P） （3）计算非蛋白食物的产热量：根据非蛋白呼吸商 查表得出相应的非蛋白呼吸商的氧热价，进而计 算非蛋白食物的产热量
体温调节
体温调节中枢：
体温调节的基本 中枢位于下丘脑。 视前区-下丘脑 前部 (preoptic-anterior
hypothalamus area ， PO/AH)是体温调节中
枢的关键部位。
体温调节
信号传出途径与效应器：
1.植物性神经系统 主要通过对血管、呼吸、皮肤、汗腺和代谢 的影响。 2.躯体神经系统 主要控制骨骼肌的紧张性和运动。 3.内分泌系统 通过分泌甲状腺激素和肾上腺皮质激素等。
体温调节
二、动物体温的生理波动
种别 年龄 性别 生理状况 肌肉活动 日周期波动
体温调节
二、动物体温的生理波动
家禽的体温比家畜高 幼畜的体温比成年家畜略高 公畜较母畜略高 发情期、妊娠期体温较高，排卵时体温降低 肌肉活动时体温升高 采食后体温升高0.2～1℃，持续2～5h之久 清晨2～6时体温最低，午后1～6时最高
二、间接测热法
1、间接测热法的原理 定比定律：同一化学反应无论中间过程和条件差 异多大，释放的能量是一定的。 产物一致：食物在体内外的氧化，其最终产物是 一样的。 基本原理：利用化学反应的对比关系，查出一定 时间内机体中氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各 有多少，据此计算该段时间内机体所释放出的 总热量。
（4）计算24小时产热量 24小时产热量＝1350+6709.8=8059.8kJ
影响能量代谢的因素
1、肌肉活动：最为显著 劳动强度∝耗氧量∝产 热量 劳 动 或 运 动 时耗 氧 量 和能量代谢显著增加 ， 可达安静时的10-20倍， 因此能量代谢可作为 劳动或运动时肌肉活 动强度的指标。
2、环境温度 20～30oC: 最稳定，肌肉松弛 <20 oC: ↑ 骨骼肌紧张性增强 <10 oC: ↑↑寒颤 >30 oC: ↑ 新陈代谢↑ 3、食物的特殊动力效应 食物刺激机体产生“额外”热量的作用 蛋白质: 30%，糖和脂肪：4%-6%，混合性食物: 10%
在环境温度为21℃时人体散热方式及其所占比例
在气温接近或超过 体温时，蒸发散热 成为唯一有效的散 热方式。
体温调节
四、体温恒定的调节
动物机体体温的调节主要有两种形式： 行为调节— 指动物通过自身行为的改变以控制散 热和产热的程度，维持体温的恒定。 自主调节— 下丘脑的体温调节中枢通过对产热 和散热的调节而使体温维持恒定。
能量代谢测定原理和方法
原理：
能量代谢率（energy metabolic rate）：单位时 间内机体的产热量。 能量守衡： 食物的化学能 = 热能 + 外功 能量代谢 = 热能 + 外功 + 热储备
能量代谢测定原理和方法
方法：
一、直接测热法
利用特殊的测量装置直接测量整个机体在单位时 间内向外界环境散发的总热量。 设备复杂，操作繁琐，应用受限。
第七章 能量代谢与体温调节 （Energy metabolism and Temperature regulation）
第一节tabolism): 生命物质或机体与周围 环境间所进行的物质交换和能量转换的过程。
合成自身 同化作用
（合成代谢）
分解自身 释放利用能量
（物质代谢）
异化作用
（分解代谢）
转移贮存能量
（能量代谢）
能量代谢(energy metabolism): 生物体内伴随物质 代谢而发生能量的释放、转移、贮存和利用的过程。
能量代谢
太阳
机体能量的来源
能量的来源： 1、糖：机体的主要能源 70% 2、脂肪：提供大约 30%的能量 3、蛋白质（氨基酸）：提供少 量的能量
意义：诊断甲状腺疾病
甲亢：高出标准的20～80%（+20～+80%） 甲减：低于标准的20～40%（-20～-40%）
体温调节
影响基础代谢率和静止代谢率的主要因素
个体大小 年龄 性别 品种 生理状体 营养状态 季节 气候
第二节 体温调节（Temperature regulation）
体 温
动物体温的生理波动
体温调节
体温调定点学说：
在PO/AH区中有 一个控制体温的调定 点，而PO/AH区的温 度敏感神经元可能起 调定点的结构基础。 当体温处于调定点时，机体的产热和散热过程 处于平衡状态，体温维持在调定点设定的水平。
体温调节
五、外界温度对动物体温的影响
等热范围或代谢稳定区 家畜的耐热与抗寒 家畜对高温与低温的适应
散热方式
传导（conduction）散热
机体的热量直接传给同它接触的 较冷物体。 影响因素：接触面积、温度差、 物体的导热性
散热方式
对流（convection）散热
机体与体表接触的气体或液体流动 来交换和散发热量的方式。 影响因素：空气或液体的对流速度 畜牧生产上的应用
散热方式
蒸发（evaporation）散热
等热范围或代谢稳定区
动 物 动物的代谢强度和产热 量可保持在生理最低 水平而体温仍能维持 恒定时的外界环境温 度。 临界温度：等热范围的 低限温度 生产意义： 牛 羊 等热范围(℃) 16—24 10—20
猪
狗 兔
20—23
15—25 15—25
体温调节
（一）等热范围或代谢稳定区：
外界温度 在等热范围内 饲养家畜最为 适宜，在经济 上最为有利。
体温调节
主要散热途径：
动物的主要散 热部位是皮肤； （75～85%） 其他的散热途径 还有呼吸器官、消化 器官和排尿等。
散热方式
辐射（radiation）散热
机体热以热射线（红外线）的形 式向外界发散体热的方式，常 温和安静状态下，占总散热量 的60％。 影响因素：皮肤和外界的温度差、 有效辐射面积
（2）计算非蛋白呼吸商 非蛋白代谢耗氧量=400-71.25=328.75L 非蛋白代谢CO2产量=340-57=283L 非蛋白呼吸商=283/328.75=0.86