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第七章体温调节（Temperatureregulation）第一节能量代谢第二节体温及其调节目的要求：通过对能量代谢与体温内容的讲授，要求掌握：能量代谢水平的间接测定、机体的产热与散热、等热范围和体温调节等理论知识。本章共分二节，计3学时。重点讲授：能量代谢水平的间接测定、产热与散热和体温调节。概念：是指体内伴随物质代谢所发生的能量释放、转化和利用的过程。一、能量的来源机体所表现的各种形式的能量，都来自饲料的营养物质（蛋白质、脂肪、糖类），当其分解时，潜能转变为化学能、热能、机械能、电能和光能，最终变为热能释放出体外。第一节能量代谢术语和定义饲料的总能：饲料燃烧时所释放的热量称之（又称粗能,可消化能和+粪能）。粪能：饲料中未消化的成分及体内进入胃肠道而又未被吸收的物质。可消化能：分为代谢能、发酵能和尿能。代谢能：是糖类、脂类和蛋白质的化学能在动物体内经氧化作用而释放出的能量。是动物体可利用的能量。发酵能：草食动物胃肠道中因发酵而丢失的能量。尿能：尿中未完全氧化物质的能量。代谢能可再细分为：净能和特种动力作用能。特种动力作用能（HE）：是营养物质参与代谢时，不可避免地以热的形式损失的能量。净能（NE）：指从代谢能中扣除体增热后剩余的能值部分。用来维持家畜本身的基础代谢、随意活动、调节体温和生产。即包括维持净能（NEm）和生产净能（NEp）。粪能总能可消化能代谢能特种动力作用能维持净能生产净能发酵能和尿能净能饲料总能量的去路二、能量代谢的测定能量平衡：随同食物进入机体的能量与机体释放到外界的全部能量之间的对比关系称之。研究能量平衡必须测定食物中的全部能量以及食物在体内经历各种生物化学变化时所释放出来的能量。（－）食物的能量计算根据日粮组成和进食量，可以计算出动物每日进食的糖、脂肪和蛋白质的数量，再根据1g糖、脂肪、蛋白质在体内氧化时释放的能量，即可计算出动物每日随食物摄取的总能量。定义：1g营养物质在体内氧化或在体外燃烧所释放的热量，前者称生物热价，后者称物理热价。（二）与能量代谢测定有关的概念1.食物的热价糖、脂肪，生物热价=物理热价蛋白质，生物热价＜物理热价营养物质产热量（KJ/g）氧热价（KJ/L）CO2产量（L/g）耗氧量（L/g）呼吸商（RQ）物理生物热价热价糖17.1517.1521.000.830.831.00蛋白质23.4317.9918.800.760.950.80脂肪39.7539.7519.701.432.030.712.食物的氧热价某种营养物质氧化时，每消耗1升氧所产生的热量称为该物质的氧热价。3.呼吸商（respiratoryquotient，RQ）机体在单位时间内CO2产生量与耗O2量的比值称之（CO2/O2），为混合呼吸商。糖的呼吸商为1，脂肪和蛋白质分别为0.71和0.8。例如：呼吸商为1时，能量主要来自糖的氧化。糖尿病：因葡萄糖的利用发生障碍，主要靠脂肪供能，其呼吸商可接近0.7。长期饥饿：能量主要来自自身蛋白质的分解时，呼吸商接近0.8。正常人：能量主要来自混合食物，呼吸商一般在0.85左右。如果蛋白质分解供能忽略不计，其糖、脂肪混合时的呼吸商称为非蛋白呼吸商（NPRQ）。实际工作中，混合呼吸商约等于NPRQ。（三）能量代谢测定原理和方法能量代谢率：通常以单位时间内每平方米体表面积的产热量，即以KJ/（m2·h）表示。测定能量代谢率通常用两类方法：直接测热法和间接测热法1.直接测热法（directcalorimetry）将动物置于测热室中，直接测定机体在一定时间内所发散的热量，然后换算成单位时间的能量代谢量，即为能量代谢率。直接测热法装置复杂，操作不便，实际工作中已很少采用。人：主要用来研究肥胖和内分泌系统障碍等。2.间接测热法（indirectcalorimetry）间接测热法的原理：在一般化学反应中，反应物的量与产物之间呈一定的比例关系，即所谓的定比定律。例如：氧化1mol葡萄糖，需要6molO2，同时产生6molCO2和6molH2O，并且释放一定的能量（△H）。用下列反应式来表明这种定比关系：C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+△H间接测热法的装置有多种，可分为两类：（1）开放式回路呼吸装置将动物禁闭于呼吸室内，动物不断地吸入外界大气，呼出气体于呼吸室内。可从呼吸室排出的气体计量并取样分析气体成分，得出呼吸商。（2）密闭式回路呼吸装置动物带上面罩，吸入的气体与呼出的气体都进出在同一容器内，容器内放置有适量的吸收CO2的吸收剂。由使用前后吸收剂称重得出CO2产生量。动物不断利用氧，使容器内的混合气体体积减小，体积减小的量可作为耗氧量。（图6—1）①测出呼吸商和尿氮排出量②计算蛋白质的氧化量和蛋白质食物的产热量，耗氧量和二氧化碳产量，计算NPRQ③据表（P217）查出对应的氧热价，计算非蛋白食物的产热量④计算总产热量蛋白食物的产热量+非蛋白食物的产热量间接测热法的步骤：计算如下：⑴蛋白质代谢：氧化量=12×6.25g=75g产热量=18KJ/g（生物热价）×75g=1350KJ耗氧量=0.95L/g×75g=71.25LCO2产量=0.76L/g×75g=57L⑵非蛋白代谢：耗氧量=400L-71.25L=328.75LCO2产量=340L–57L=283LNPRQ=283L÷328.75L=0.86实例：受试者24小时耗氧量是400L，CO2产量为340L。另经测定尿氮排出量为12g（蛋白质分子中含16%的N，完全由尿排出）。⑶根据NPRQ的氧热价计算非蛋白代谢的产热量查表NPRQ为0.86时，氧热价为20.40KJ/L。非蛋白代谢的产热量=328.75L×20.40KJ=6706.5KJ⑷计算24小时产热量：24小时产热量=1350KJ+6706.5KJ=8056.5KJ即为该受试者24小时的能量代谢值。人临床简化方法：认为混合呼吸商≈NPRQ混合膳食NPRQ定为0.82，其氧热价为20.19KJ/L产热量/6分钟=VO2L×20.19KJ/L三、基础代谢和静止能量代谢（一）基础代谢（basalmatebolic）动物在维持基本生命活动条件下的能量代谢水平，称为基础代谢。条件：1.清醒；2.肌肉处于安静状态；3.最适于该动物的外界环境温度；4.消化道空虚，即要经过一段时间的饥饿。基础代谢的高低通常用基础代谢率表示。（二）基础代谢率（basalmatebolicrate）是动物在基本生命活动条件下单位时间内每平方米体表面积的能量代谢。动物用代谢体重计算。即kJ/1h.w0.75。家畜测定基础代谢有很大困难，如很难达到肌肉完全处于安静状态，尤其是在反刍动物即使经饥饿2～3d或更长时间也不出现消化道空虚。因此在实践中通常以测定静止能量代谢来代替基础代谢。（三）静止能量代谢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）的能量代谢水平称为静止能量代谢。静止能量代谢与基础代谢区别：静止能量代谢包括数量不定的特殊动力作用能、用于生产的能量以及可能用于调节体温的能量。（四）影响因素1.个体大小；2.年龄；3.性别；4.生理状态；5.营养状态；6.季节；7.气候。体核温度(coretemperature)生理学上的体温（bodytemperature）是指身体深部的平均温度。通常用直肠温度来代表。体表温度(shelltemperature)一、体温恒温动物（homeothermicanimal）第二节体温及其调节二、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母畜较公畜略高发情期、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时最高体温调节产热多于散热，体温升高，而散热超过产热则引起体温下降。组织器官占体重百分比（%）产热量（%）安静状态劳动或运动脑2.5161内脏34.0568骨骼肌56.01890其他7.5101体温调节三、机体的产热和散热过程机体产热的其它形式：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％。①战栗产热（shiveringthermogenesis）：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。②非战栗产热（non-shiveringthermogenesis）：体温调节其他的散热途径还有呼吸器官、消化器官和排尿等。主要散热途径：动物的主要散热部位是皮肤；（75～85%）体温调节散热方式辐射（radiation）散热传导（conduction）散热对流（convection）散热蒸发（evaporation）散热体表水分蒸发。体热以红外线的形式传给外界温度较低物体。机体的热量直接传给同它接触的较冷物体。与体表接触的气体或液体流动来交换和散发热量。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、体温恒定的调节体温调节动物机体体温的调节主要有两种形式：自主调节——行为调节——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。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。①外周温度感受器体温调节温度感受器：②中枢温度感受器脊髓、延髓、脑干网状结构等处。广泛分布于皮肤、粘膜和内脏。冷感受器热感受器热敏神经元(warm-sensitiveneuron)冷敏神经元(cold-sensitiveneuron)视前区-下丘脑前部(preoptic-anteriorhypothalamusarea，PO/AH)是体温调节中枢的关键部位。体温调节体温调节中枢：体温调节的基本中枢位于下丘脑。通过分泌甲状腺激素和肾上腺皮质激素等。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。体温调节体温调定点学说：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。五、外界温度对动物体温的影响体温调节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体温调节（一）等热范围或代谢稳定区：环境温度低高体温降低体温升高体热产生正常体温化学性调节物理性调节等热范围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（二）家畜的耐热与抗寒：各种动物对炎热和寒冷的耐受能力不同；骆驼（体表的蒸发散热和体温升高）绵羊（喘息）马（出汗散热）猪的耐热能力较弱，尤其是仔猪更弱。牛（水浴）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。2.风土驯化(accilimatization)随着季节性变化机体发生的对环境温度的适应。表现为被毛厚度和血管收缩性发生变化等，以增强机体对外界温度变化的适应能力。体温调节经过几代自然选择和人工选择，动物的遗传特性发生变化，不仅本身对当地的温度环境表现良好的适应能力，而且能传给后代。3.气候适应(climaticadaptation)