動物生理學醫(yī)學知識講座

動物生理學醫(yī)學知識講座動物生理學醫(yī)學知識講座第1頁6.1能量代謝機體需要原料來構(gòu)固和更新本身，更需要能量來驅(qū)動各項生命活動。機體正是經(jīng)過糖、蛋白質(zhì)和脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)分解與合成代謝取得能量和“建筑材料”。機體能量提供起源是食物(營養(yǎng)物質(zhì))。機體活動所需要能量(熱能、機械能、電能等)需要經(jīng)過不停物質(zhì)交換、代謝取得，所以，體內(nèi)物質(zhì)分解與合成必定伴有能量轉(zhuǎn)移。動物生理學醫(yī)學知識講座第2頁能量代謝：生物體在物質(zhì)代謝過程中伴隨能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用。1.能量起源：食物(糖、脂肪和蛋白質(zhì))糖：主要供能物質(zhì)脂肪：貯存和供給能量蛋白質(zhì)：細胞自我更新材料，也可供能6.1.1能量代謝概念及能量轉(zhuǎn)化動物生理學醫(yī)學知識講座第3頁能量轉(zhuǎn)化和利用關(guān)鍵物質(zhì)：ATP動物生理學醫(yī)學知識講座第4頁2.能量去路：50%轉(zhuǎn)為熱能動物生理學醫(yī)學知識講座第5頁動物生理學醫(yī)學知識講座第6頁6.1.2能量代謝測定原理和方法

依據(jù)能量守恒定律，機體分解營養(yǎng)物質(zhì)所釋放總能量即能量輸入=能量輸出+能量貯存；或能量輸入=輸出熱能+肌肉對外作功+能量貯存假如能量輸入＞輸出，則有能量貯存，表現(xiàn)為體重增加。假如無能量輸入(禁食/平靜時)和能量輸出(對外作功)，則0=輸出熱能+能量貯存輸出熱能=-能量貯存實踐證實，機體在不對外做功前提下，單位時間內(nèi)向外散發(fā)熱量即能代表機體能量代謝水平。動物生理學醫(yī)學知識講座第7頁1）測熱方法直接測熱法：用熱量計直接測量機體在一定時間內(nèi)釋放熱量。此法常見于鳥類和高代謝率小動物能量代謝測定。間接測熱法：在化學反應(yīng)中，反應(yīng)底物量與反應(yīng)產(chǎn)物量之間呈定比關(guān)系。如：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+△H（定比關(guān)系）所以，測定一定時間內(nèi)機體耗O2量、CO2產(chǎn)量/和尿氮排泄量，依據(jù)所消耗代謝物質(zhì)成份和數(shù)量，計算總產(chǎn)熱量。動物生理學醫(yī)學知識講座第8頁直接測定法動物生理學醫(yī)學知識講座第9頁間接測定法動物生理學醫(yī)學知識講座第10頁1.食物熱價：1g營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化分解/體外燃燒時所釋放熱量。單位：kcal/g（1kcal=4.187kJ），分物理卡價：食物在體外燃燒時釋放能量。生物卡價：食物在體內(nèi)氧化分解釋放能量。糖物理卡價和生物卡價：17.2kJ/g（4.1kcal/g）脂肪物理卡價和生物卡價：38.9kJ/g（9.5kcal/g）蛋白質(zhì)物理卡價：23.5kJ/g（5.6kcal/g）生物卡價：17.2kJ/g（4.3kcal/g）（個別以尿素排出）2）與間接測熱法相關(guān)幾個概念動物生理學醫(yī)學知識講座第11頁2.氧熱價：某種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時,消耗1LO2所產(chǎn)生熱量。3.呼吸商：指一定時間內(nèi)機體CO2產(chǎn)生量與耗O2量比值。呼吸商（RQ）=(CO2／O2)體積比2）與間接測熱法相關(guān)幾個概念動物生理學醫(yī)學知識講座第12頁因為糖、脂肪、蛋白質(zhì)氧化時產(chǎn)生CO2和耗O2量不一樣，其呼吸商也不一樣(如表)。假如從總CO2產(chǎn)生量和耗O2量中減去對應(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）。動物生理學醫(yī)學知識講座第13頁3）間接測熱法能量代謝計算方法（1）第一步：測定機體一定時間內(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，依據(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)），依據(jù)其生物卡價查表計算其產(chǎn)熱量、耗O2量和CO2產(chǎn)生量。動物生理學醫(yī)學知識講座第14頁3）間接測熱法能量代謝計算方法（1）第三步：計算非蛋白呼吸商：從總耗O2量和CO2產(chǎn)生量中減去蛋白質(zhì)耗O2量和CO2產(chǎn)生量。計算非蛋白產(chǎn)熱量：從RQ和氧熱價表中查找對應(yīng)非蛋白氧熱價，用該段時間內(nèi)糖和脂肪耗O2量×對應(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)熱量動物生理學醫(yī)學知識講座第15頁間接測熱法能量代謝計算方法（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：假如24h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=12g×6.25=75g產(chǎn)熱量=17.2kJ/g×75g=1290kJ耗O2量=0.94L/g×75g=70.5LCO2產(chǎn)生量=0.75L/g×75g=56.25L動物生理學醫(yī)學知識講座第16頁間接測熱法能量代謝計算方法（1）3.非蛋白代謝：耗氧量=400L－70.5L=329.5LCO2產(chǎn)生量=340－56.25L=283.75L非蛋白呼吸商=283.75L÷329.5L=0.86查表，非蛋白呼吸商0.86氧熱價為20.3426kJ/L非蛋白代謝產(chǎn)熱量=20.3426kJ/L×329.5L=6702.87kJ4.24h產(chǎn)熱量：24h產(chǎn)熱量=1290kJ+6702.87kJ=7992.87kJ動物生理學醫(yī)學知識講座第17頁間接測熱法能量代謝計算方法（2）通常將蛋白質(zhì)消耗量忽略不計，只測單位時間內(nèi)耗O2量和CO2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CO2和O2量，測出單位時間內(nèi)耗O2量和CO2產(chǎn)生量，求出RQ值。第二步：從RQ和氧熱價表中查找出對應(yīng)氧熱價。一定時間內(nèi)產(chǎn)熱量＝氧熱價×對應(yīng)耗氧量動物生理學醫(yī)學知識講座第18頁舉例：一匹蒙古馬在6小時內(nèi)產(chǎn)生CO2量為208.487L，消耗O2量為291.875L，求出6小時產(chǎn)熱量。

RQ＝CO2/O2≈0.71查表RQ為0.71時氧熱價為19.60kJ/L

氧6h產(chǎn)熱量＝氧熱價×耗氧量＝19.60kJ×291.875L≈5720.75kJ動物生理學醫(yī)學知識講座第19頁6.1.3影響能量代謝主要原因動物生理學醫(yī)學知識講座第20頁6.1.4運動和代謝率

1)基礎(chǔ)代謝率(BMR)：指機體在基礎(chǔ)條件下能量代謝率基礎(chǔ)條件包含：清醒而平靜、平臥、空腹、室溫20-25℃，單位：kJ/（m2·h）2）代謝率與體重關(guān)系（表）動物生理學醫(yī)學知識講座第21頁6.1.5運動和代謝率

2）代謝率與體重關(guān)系（圖）動物生理學醫(yī)學知識講座第22頁6.1.4運動和代謝率

靜止能量代謝運動與代謝關(guān)系不一樣種動物因為特殊形體和生理適應(yīng)，有最適能量消耗和代謝率。陸生動物：行走、奔跑時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。動物生理學醫(yī)學知識講座第23頁

6.2動物體溫及體溫調(diào)整

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,而在冬眠季節(jié)體溫是可變,故特稱為異溫動物行為性體溫調(diào)整生理性體溫調(diào)整動物生理學醫(yī)學知識講座第24頁動物生理學醫(yī)學知識講座第25頁6.2.1概念體溫體表溫度體核溫度動物生理學醫(yī)學知識講座第26頁6.2.2體內(nèi)熱平衡

1）產(chǎn)熱過程主要產(chǎn)熱器官：平靜時——內(nèi)臟(肝臟)、脂肪(包含褐色脂肪)運動時——骨骼肌產(chǎn)熱調(diào)整反應(yīng)：非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱——代謝產(chǎn)熱戰(zhàn)栗(寒顫)產(chǎn)熱——骨骼肌不隨意收縮，產(chǎn)熱效率最高產(chǎn)熱活動調(diào)整：體液調(diào)整：甲狀腺激素、腎上腺素和去甲腎上腺素神經(jīng)調(diào)整：交感神經(jīng)興奮動物生理學醫(yī)學知識講座第27頁動物生理學醫(yī)學知識講座第28頁散熱部位——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.傳導散熱：熱量直接傳給與之接觸較冷物體形式，散熱量取決于皮膚與導熱體接觸面積、皮溫與接觸物溫差及導熱性。3.對流散熱：經(jīng)過氣體或液體流動交換熱量,受風速影響4.蒸發(fā)散熱：環(huán)境溫度高于皮溫唯一散熱方式，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)：經(jīng)過汗腺主動分泌，形成顯著汗滴而蒸發(fā)。汗液成份：水占99%、NaCl、KCl、尿素等，為低滲液。1g水蒸發(fā)可帶走2.43kJ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）散熱路徑與方式動物生理學醫(yī)學知識講座第29頁動物體內(nèi)熱平衡過程概括下列圖動物生理學醫(yī)學知識講座第30頁1.發(fā)汗調(diào)整：發(fā)汗是機體有效散熱機制。屬反射性活動，受交感膽堿能神經(jīng)支配，Ach促進發(fā)汗，中樞在下丘腦。四肢末端及額頭汗腺受腎上腺素能神經(jīng)支配，溫熱刺激和精神擔心可引發(fā)發(fā)汗——溫熱發(fā)汗、精神發(fā)汗。機體經(jīng)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，從而控制體熱發(fā)散。環(huán)境溫度→經(jīng)過皮膚溫度感受器→視前區(qū)-下丘腦前部熱敏神經(jīng)元→興奮發(fā)汗中樞→經(jīng)過交感膽堿能神經(jīng)→汗腺分泌汗液。3）散熱調(diào)整反應(yīng)動物生理學醫(yī)學知識講座第31頁2.皮膚血液循環(huán)特點及調(diào)整：散熱量多少取決于皮膚與環(huán)境之間溫度差，而皮膚溫度又取決于皮膚血流量。特點：①分布到皮膚動脈穿透隔熱層在乳頭下層形成動脈網(wǎng)。②皮下毛細血管網(wǎng)迂曲延續(xù)形成豐富靜脈叢。③皮下有豐富A-V吻合支。調(diào)整：機體可經(jīng)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(皮膚血管功效狀態(tài)),使散熱符合當初條件下體熱平衡要求.動物生理學醫(yī)學知識講座第32頁1.嚴寒時→交感神經(jīng)擔心↑→皮膚血管收縮→A-V吻合支關(guān)閉→皮膚血流量↓→散熱量↓（熱量保留）2.酷熱時→交感神經(jīng)擔心↓→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，促進散熱。3.環(huán)境適中時→經(jīng)過調(diào)整皮膚血管口徑→調(diào)整皮膚血流量→控制皮溫→增減散熱量→到達體熱“收支”平衡。既不發(fā)汗，不寒戰(zhàn)，以降低能量消耗——是機體最節(jié)能調(diào)整方式。皮膚散熱調(diào)整反應(yīng)動物生理學醫(yī)學知識講座第33頁皮膚溫度在體溫調(diào)整中作用動物生理學醫(yī)學知識講座第34頁6.2.3體溫調(diào)整

1）溫度感受器動物生理學醫(yī)學知識講座第35頁依據(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)、下丘腦為主動物生理學醫(yī)學知識講座第36頁體溫調(diào)整中樞體溫調(diào)整基礎(chǔ)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、散熱抑制動物生理學醫(yī)學知識講座第37頁體溫恒定調(diào)定點學說恒溫動物下丘腦中存在調(diào)