动物生理学8能量代谢与体温调节

第一节 能量代谢
➢ Atwater-Rosa呼吸热量计(引自教材）
第一节 能量代谢
拉瓦锡冰套热量计（引自教材）
第一节 能量代谢
2. 间接测热法(indirect calorimetry) 2.1 测量原理 葡萄糖氧化定比关系：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△H。不 论经过什么样中间步骤，也不论反应条件差异多大，定比关 系不变，是能量代谢间接测热法的重要依据。 原理：利用定比关系，查出一定时间内整个机体氧化分解的 糖、脂肪、蛋白质各多少，据此计算出该段时间内整个机体 所释放出热量。必须解决两个问题：一是每种营养物质氧化 分解时产生的能量有多少(食物热价)；二是分清三种营养物 质各氧化了多少。
第八章 能量代谢与体温调节
❖ 目的要求：掌握人体能量代谢与体温调节的基本 原理，能够采用间接法测算代谢率。
❖ 主要内容：能量代谢、体温及其调节。 ❖ 本章重点：重点掌握基本概念、间接法测定代谢
率的原理步骤，影响能量代谢的因素、人体的产 热和散热机制、体温调节机制。
第一节 能量代谢
一、概述： 能量代谢：生物体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转
17.0 17.0 16.7
耗氧量 CO2 氧热价 RQ (L/g) 产量 (kJ/L)
(L/g)
0.83 0.83 21.0 1.00
蛋白质 23.5 18.0 16.7 0.95 0.76 18.8 0.80 脂肪 39.8 39.8 37.7 2.03 1.43 19.7 0.71
第一节 能量代谢
移和利用。1卡=4.187焦耳 。 来源：糖、脂肪和蛋白质在氧化过程中生成CO2和 H2O，同
时释放能量。其中50%以上迅速转化为热能(散发)，维持体温， 其余不足50%以高能磷酸键的形式贮存于体内供利用。 能量利用形式： ATP提供合成各种细胞组成分子、物质主动 转运、维持细胞膜电位、肌肉收缩和舒张等的能量。除骨骼 肌运动所完成的机械功以外，其余的能量最后都转变为热能。 热能是最“低级”形式能，不能转化、不能作功。
第一节 能量代谢
弹式热量计（引自教材）
第一节 能量代谢
各种物质RQ ➢ 糖的RQ：糖氧化消耗O2和产生CO2分子数相等，呼吸商为1。 ➢ 脂肪RQ：甘油三酯： C57H104O6+80O2=57CO2+52H2O，RQ =
57molCO2/80molO2=0.71。 ➢ 蛋白质RQ：间接计算出蛋白质的呼吸商为0.80。 ➢ 混合食物RQ：混合膳食呼吸商常变动于0.71~1.00之间。若能源
算出非蛋白呼吸商。 非蛋白呼吸商表查得相应氧热价，计算非蛋白代谢产热量。 24h产热量为蛋白质产热量与非蛋白代谢的产热量之和。
第一节 能量代谢
2.5 间接测热法的计算方法实例 受试者24h耗氧量为400L，CO2产量为340L，尿氮排出量为12g， 计算24h产热量。
1.00
100
0
氧热价(千卡/L) 4.686 4.739 4.801 4.862 4.924 4.985 5.047
第一节 能量代谢
2.4 间接测热法计算原则 实验测得机体24h内的耗氧量和CO2产量以及尿氮量。 由尿氮量算出被氧分解的蛋白质量减去蛋白质耗氧量和CO2产量，计
第一节 能量代谢
2.2 食物热价与氧热价： 1g食物氧化时所释放出来的能量。消 耗1LO2氧化食物所产生的热量为氧热价(kJ/L)。 ➢ 物理热价：食物在体外燃烧时释放的热量。 ➢ 生物热价：食物经过生物氧化所产生的热量。糖(或脂肪)的物 理热价和生物热价相等，蛋白质的生物热价小于物理热价。蛋 白质在体内不能被彻底氧化分解，部分以尿素形式排泄。 2.3 呼吸商(RQ)：一定时间内机体CO2产量与耗O2量的比值。 各种营养物质氧化时的CO2产量与耗氧量的比值称为某物质的 呼吸商。理论上营养物质的呼吸商都可以根据它的氧化成终产 物(CO2和H2O)化学反应式计算。
第一节 能量代谢
鱼类的能量平衡 摄取能量（100％）
排泄能量（10％） 吸收能量（90％）
维持能量36％ 基础代谢和特殊动力作用
生长利用能量（54％） 活动能量（50.3%) 贮存能量（3.7%)
发热量（86.3%)
体重6克金鱼能量平衡表
第一节 能量代谢
二、能量代谢测定的原理和方法 在能量转化过程中，食物中的化学能与最终转化成的热能和所作 的外功，遵循能量守恒定律。测定单位时间内机体所消耗食物或 所产生热量与所做的外功，可测算出整个机体的能量代谢率。 1. 直接测热法(direct calormetry) 测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的总热 量。采用呼吸 热量计测定，在隔热密封房间中设一个铜制的受试者居室，控制 隔热壁与居室之间空气的温度，受试者所散发的大部分热量便被 居室内管道中流动的水所吸收，测出水所吸收的热量。
查表：根据非蛋白呼吸商的计算值，查出糖和脂肪氧化的各 自百分比以及氧热价。
第一节 能量代谢
➢ 表8－2 非蛋白呼吸商与氧热价
非蛋白呼吸商 糖氧化的%
0.71
0
脂肪氧化的% 100
0.75
14.7
85.3
0.80
31.7
68.3
0.85
48.8
51.2
0.90
65.9
34.1
0.95
82.9
17.1
主要是糖类，则呼吸商接近于1.00；若主要是脂肪，则呼吸商 接近于0.71。在长期饥饿情况下，能源主要来自蛋白质和脂肪， 则呼吸商接近于0.80。一般情况下，摄取混合食物时，呼吸商 常在0.85左右。
第一节 能量代谢
➢ 表8－1 三种营养物质氧化时的几种参数
营养 物质
糖
产热量(kJ/g) 物理 生物 营养 热价 热价 热价
非蛋白呼吸商(NPRQ)：首先将蛋白质所消耗氧量和所产生的 CO2从总耗氧量和总CO2产量中减去，算出糖和脂肪氧化CO2 产量和耗氧量比值。再计算糖和脂肪的氧化量。
蛋白质氧化量的计算：可以通过尿氮来估算体内被氧化蛋白 质的数量。蛋白质平均重量组成是：C：50%，O2：23%，N： 16%，S：1%。蛋白质中16%的N是完全随尿排出。所以，1g 尿氮相当于氧分解6.25g蛋白质，测得尿氮g数乘以6.25， 相当 于体内氧分解的白质量。