畜禽生理學(xué)能量代謝與體溫恒定

1、第七章 能量代謝與體溫恒定,第一節(jié) 能量代謝,新陳代謝(metabolism)包括物質(zhì)代謝(material metabolism)和能量代謝(energy metabolism)能量代謝： 生物體新陳代謝活動(dòng)中伴隨物質(zhì)代謝所發(fā)生的能量的釋放、轉(zhuǎn)移和利用等過(guò)程。,一、動(dòng)物體能量的來(lái)源與消耗,6-1 能量代謝,一、動(dòng)物體能量的來(lái)源與消耗 100% 95% 45%

2、 43% 日糧總能 → 可消化能 → 代謝能 →凈能 ↓ ↓ ↓ 糞能5% 發(fā)酵能 特殊動(dòng)力作用能 尿能（5%）特殊動(dòng)力作用能(specific dynamic action)：機(jī)體的代謝因進(jìn)食而稍有增加。作用。蛋白質(zhì)最顯著。蛋白30%，糖、脂肪4~6%，混合10%左右。機(jī)制不清。肥胖病人在飯后特殊動(dòng)力作用消耗多余能量方面可能存在缺

3、陷凈能(net energy)——可轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中高能磷酸鍵的能量，維持,運(yùn)動(dòng),生產(chǎn),二、能量代謝的測(cè)定方法,機(jī)體用于各種生命活動(dòng)所消耗的能量最終將轉(zhuǎn)變成熱能向體外發(fā)散（熱力學(xué)第一定律——能量守恒定律）。所以，測(cè)定機(jī)體在單位時(shí)間內(nèi)所散發(fā)出的熱量可以了解其能量消耗狀況。 直接法：代謝產(chǎn)熱，測(cè)熱室（水） 間接法：測(cè)定機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)消耗的氧氣量和排出的CO2量，求出該段時(shí)間內(nèi)整個(gè)機(jī)體釋放的熱量及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被氧化的量。,名詞,

4、食物的熱價(jià)(thermal equivalent of food)：1克物質(zhì)氧化釋放的能量。物理熱價(jià)：物質(zhì)在體外燃燒時(shí)釋放的能量。生物熱價(jià)：物質(zhì)在體內(nèi)氧化時(shí)釋放的能量。 糖物理熱價(jià)=生物熱價(jià)，17.16 KJ 脂肪物理熱價(jià)=生物熱價(jià)，38.93 KJ 蛋白質(zhì)生物熱價(jià)=17.25 KJ 物理熱價(jià)=22.18 KJ,,食物的氧熱價(jià)(thermal equivalent of ox

5、ygen)：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化時(shí)，消耗1升氧氣產(chǎn)生的熱量。 糖，蛋白，脂肪分別為 20.93，18.8，19.7 L/g 呼吸商(respiratory quotient, RQ)：機(jī)體代謝過(guò)程中產(chǎn)生的CO2量與耗氧量之比。糖的呼吸商=1脂肪的呼吸商=0.7蛋白質(zhì)=0.8。,間接測(cè)熱法的計(jì)算,蛋白質(zhì)產(chǎn)熱量=尿氮量×6.25×0.80。蛋白質(zhì)平均重量組成：N 16%(完全隨尿排出), C 53%

6、，O 23%，S 1%蛋白質(zhì)耗氧量=尿氮量×6.25×0.95（每克蛋白質(zhì)氧化的耗氧量）蛋白質(zhì)CO2產(chǎn)生量=尿氮量×6.25×0.76（每克蛋白質(zhì)的CO2產(chǎn)生量）,非蛋白質(zhì)呼吸商=（總CO2產(chǎn)生量—蛋白質(zhì)CO2產(chǎn)生量）/（總耗氧量—蛋白質(zhì)耗氧量）糖和脂肪產(chǎn)熱量=查表得氧熱價(jià)×耗氧量幾部分相加=機(jī)體一定時(shí)間的總產(chǎn)熱量。簡(jiǎn)化法：因蛋白質(zhì)消耗較少，可忽略，即用混合呼吸商查出相應(yīng)的

7、氧熱價(jià)，乘以耗氧量=一段時(shí)間內(nèi)動(dòng)物機(jī)體的總產(chǎn)熱量 與精確測(cè)定法相比，簡(jiǎn)化法誤差僅在1~2 %，簡(jiǎn)便。（人，混合呼吸商=0.82，氧熱價(jià)20.1878 KJ，合4.825千卡）。,應(yīng)用呼吸商進(jìn)行能量代謝測(cè)算時(shí)，還須注意：體內(nèi)糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝時(shí)可相互轉(zhuǎn)化，影響RQ。反芻動(dòng)物胃發(fā)酵產(chǎn)生大量CO2，其RQ要校正。動(dòng)物劇烈運(yùn)動(dòng)或重度使役時(shí)會(huì)影響RQ的測(cè)定值。（CH4產(chǎn)熱9.42KJ）。,三、基礎(chǔ)代謝和靜止能量代謝,㈠基礎(chǔ)代謝（bas

8、al metabolism） 指動(dòng)物在清晨、清醒、靜臥、空腹，未作肌肉活動(dòng)，無(wú)神經(jīng)緊張等狀態(tài)下的能量代謝。 基礎(chǔ)代謝率（basal metabolism rate，BMR）在基礎(chǔ)狀態(tài)下單位時(shí)間的能量代謝㈡靜止能量代謝(resting energy metabolism) 在畜舍或?qū)嶒?yàn)條件下，家畜在清晨進(jìn)食前，處于靜臥狀態(tài)時(shí)的能量代謝水平。它包括食物的特殊動(dòng)力作用產(chǎn)生的能量以及可能用于生產(chǎn)和調(diào)節(jié)

9、體溫產(chǎn)生的熱量等部分。,四、影響能量代謝率的因素,1、肌肉活動(dòng) 肌肉活動(dòng)產(chǎn)熱量,2. 環(huán)境溫度，安靜20℃最低 3. 食物特殊動(dòng)力作用 4. 神經(jīng)—內(nèi)分泌：交感神經(jīng)興奮，Ad分泌，產(chǎn)熱。 5. 個(gè)體差異： 大小、性別、年齡、營(yíng)養(yǎng),第二節(jié) 體溫(body temperature),二、機(jī)體的產(chǎn)熱和散熱,㈠ 產(chǎn)熱 (thermogenisis)器官：肝臟，肌肉，發(fā)酵

10、熱影響因素：①基礎(chǔ)代謝率②肌肉運(yùn)動(dòng)③神經(jīng)的緊張程度④內(nèi)分泌激素（E、NE、T4、T3）⑤環(huán)境溫度⑥食物的特殊動(dòng)力作用。,㈡ 散熱,途徑：皮膚、呼吸、排糞、尿、采食、水方式： 輻射 對(duì)流，氣液流動(dòng)——通風(fēng) 傳導(dǎo)，灑水降溫 蒸發(fā)，不顯汗（不感蒸發(fā)）和顯汗 不感蒸發(fā)——皮膚、呼吸道。體液的水分直接透過(guò)皮膚和

11、粘膜表面，并在形成明顯的水滴前蒸發(fā)掉 顯汗：汗液。,三、體溫恒定的調(diào)節(jié),㈠ 神經(jīng)調(diào)節(jié) 溫度感受器： 外周（皮膚，粘膜，內(nèi)臟），中樞（脊髓、延髓、腦干網(wǎng)狀中樞、下丘腦） 調(diào)定點(diǎn)(set point)學(xué)說(shuō)：下丘腦視前區(qū)的熱敏神經(jīng)元具有調(diào)定點(diǎn)（set point）作用（下丘腦前部產(chǎn)熱中樞，后部散熱中樞）。致熱源→上調(diào)←阿斯匹林退熱,本周實(shí)驗(yàn)：1、胸內(nèi)負(fù)壓的觀察2、小腸的滲透壓與吸收（

12、9.12）時(shí)間：周二2:30 周三 7:00地點(diǎn)：三教二樓生理實(shí)驗(yàn)室,㈡體液調(diào)節(jié),①甲狀腺素→代謝率提高→緩慢而持久地加強(qiáng)產(chǎn)熱；②腎上腺素（←冷，交感神經(jīng)）→糖、脂肪分解→迅速而短暫對(duì)付急劇變化。,三、體溫恒定的調(diào)節(jié),㈢ 機(jī)體對(duì)冷或熱的體溫調(diào)節(jié)過(guò)程,①散熱的調(diào)節(jié)反應(yīng) 通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)和汗腺循環(huán)系統(tǒng)——皮膚、四肢動(dòng)、靜脈逆流交換。汗腺分泌：交感→Ach（馬為NA）。遇冷（氣溫5~15℃）小動(dòng)脈小靜脈平滑肌收縮，皮色發(fā)白，舒

13、張“復(fù)溫反應(yīng)”通紅的鼻頭或耳殼，易凍傷。寒冷：提高代謝率，寒顫，調(diào)節(jié)循環(huán)血量（皮溫），行為變化；炎熱：溫?zé)嵝园l(fā)汗，熱性喘息，調(diào)節(jié)循環(huán)血量。,②產(chǎn)熱的調(diào)節(jié)反應(yīng) 寒戰(zhàn)和非寒戰(zhàn)性產(chǎn)熱。寒戰(zhàn)性調(diào)節(jié)反應(yīng)在肌肉緊張基礎(chǔ)上屈肌伸肌10次/秒；非寒戰(zhàn)性調(diào)節(jié)反應(yīng)T3,4，Ad、NA→20%~30%。③行為性體溫調(diào)節(jié)機(jī)制（大腦皮層參與）卷縮姿勢(shì)以減小散熱面積，于向陽(yáng)背風(fēng)處；長(zhǎng)期冷環(huán)境→被毛生長(zhǎng)加厚、皮下脂肪蓄積——絕熱作用，反之，伸展，躺

14、臥，懶于活動(dòng)，躲在陰涼處、落毛、脂肪薄。熱喘息，水浴、泥浴,四、外界溫度影響動(dòng)物體溫,等熱范圍：使動(dòng)物的代謝強(qiáng)度和產(chǎn)熱量維持在生理的最低水平時(shí)的環(huán)境溫度，又稱代謝穩(wěn)定區(qū)。 等熱范圍低限溫度稱臨界溫度。高限溫度為過(guò)高溫度。,過(guò)熱區(qū)：物理性調(diào)節(jié)過(guò)冷區(qū)：化學(xué)性調(diào)節(jié)動(dòng)物在代謝穩(wěn)定區(qū)飼養(yǎng)飼料轉(zhuǎn)化率最高。,4．家畜長(zhǎng)期受冷的體溫調(diào)節(jié),（1）習(xí)服（acclimation, 慣習(xí)）：動(dòng)物在短時(shí)間內(nèi)生活在超常溫的環(huán)境中發(fā)生的適應(yīng)性反應(yīng)。冷習(xí)