能量代谢和体温调节.ppt

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1、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

2、所作的功能量贮存,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),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

3、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,能量代谢率(EMR)：单位时间内人或动物的全都能量消耗。单位为kJ(m2h)-1。,能量代谢测定的方法和原理,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。,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：

4、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。,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,肌肉活动对能量代谢的影响最大。,劳动或运动时的能量代谢率 状态 产热量(KJ/m2.min)躺卧 2.73开会 3.40擦窗子 8.30洗衣 9.89扫地 11.37打排球 17.50打篮球 24.22踢足球 24.98持重机

5、枪跃进 42.39,环境温度,哺乳动物安静时，其能量代谢在2030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。,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1820，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

6、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kJm-2h-1(人)和kJ/hW0.75(动物)。,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,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

7、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(3542)。生理性体温调节：恒温动物主要是通过调节体内生理过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。,体 温,

8、是指身体深部的平均温度。,肛温：36.937.9。口温：36.737.7。腋温：36.037.4。,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,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。,寒颤性

9、产热：骨骼肌不随意的节律性收缩，节律为9-11次/分。,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。,产热形式：,蝙蝠和野兔的褐色脂肪,主：皮肤,面积大与外界接触血流丰富有汗腺,次：呼出气体、尿、粪,动物以传导、辐射、对流、蒸发等物理方式散热。,散热过程,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

10、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。,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。,蒸发散热（thermal evapora

11、tion）,水分：99,固体：,大部分为NaCl,其余为KCl、尿素等,汗 液,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。,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 tem

12、perature receptor)中枢温度感受器(central temperature receptor),外周温度感受器,分布：皮肤、粘膜和内脏 类型：热感受器和冷感受器 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。,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 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。,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。,中枢温度感受器,

13、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。,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。,