第六章 能量代谢和体温调节

第六章能量代谢和体温调节授课教师：刘宏第一节能量代谢•机体需要原料来构固和更新自身，更需要能量来驱动各项生命活动。机体正是通过糖、蛋白质和脂肪等营养物质在体内分解与合成代谢获得能量和“建筑材料”。•机体能量的提供来源是食物(营养物质)。•机体活动所需要的能量(热能、机械能、电能等)需要通过不断的物质交换、代谢获得，因此，体内物质分解与合成必然伴有能量的转移。•能量代谢：生物体在物质代谢过程中伴随的能量释放、转移和利用。•（一）能量来源：食物(糖、脂肪和蛋白质)–糖：主要的供能物质–脂肪：贮存和供给能量–蛋白质：细胞自我更新材料，也可供能一、能量的来源与利用能量转化和利用的关键物质：ATP（二）能量去路：50%转为热能二、基础代谢和静止能量代谢1、基础代谢概念：动物在维持基本生命活动条件下的能量代谢水平。基本生命活动条件为：清醒；肌肉处于安静状态；最适于该动物的外界环境温度；消化道内空虚，即要经过一段时间的饥饿。•一般基础代谢是在清醒，静卧，空腹12h以上，室温20-25℃条件下测定的，通常用基础代谢率来表示。•基础代谢率是指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。单位：kJ/（W0.75·h）2、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。6.1.4运动和代谢率•静止能量代谢•运动与代谢的关系–不同种动物由于特殊形体和生理适应，有最适的能量消耗和代谢率。–陆生动物：行走、奔跑时的代谢率与体重呈线性关系。–鸟类：最适飞行速度时耗氧量最低。–水生动物：流线形体使能量降至最低。三、影响能量代谢的主要因素（一）影响能量代谢的因素（二）影响基础代谢率和静止能量代谢率的主要因素1、个体大小2、年龄3、性别4、品种5、生理状态6、营养状态7、季节8、气候第二节体温•概念–变温动物–恒温动物–异温动物：冬眠型动物在非冬眠季节中,其体温是恒定的，而在冬眠季节体温是可变的,故特称为异温动物。•体表温度：身体表层的温度。•体核温度：身体深层组织的温度。•体温：机体深部的平均温度。临床上多以直肠深部温度代表体温。一、动物的正常体温及其生理变动二、机体的产热与散热•（一）产热1、主要产热器官：•安静时——内脏(肝脏)、脂肪(包括褐色脂肪)•运动时——骨骼肌2、产热形式：•寒战（战栗）产热——骨骼肌不随意收缩，产热效率最高•非寒战产热——代谢产热–产热活动的调节：•体液调节：甲状腺激素、肾上腺素和去甲肾上腺素•神经调节：交感神经兴奋机体的产热与散热3、等热范围或代谢稳定区（1）概念：可以使动物机体代谢强度和产热量保持在生理最低水平，而体温仍维持相对恒定时的环境温度范围。（2）等热范围的下限温度称为临界温度；高限温度为过高温度。•1、主要散热途径——皮肤、呼吸道、尿、粪便•2、散热方式–（1）辐射散热：以热射线向较冷物体散热的形式，占60%。散热量取决于皮温与外界温度差及有效辐散面积。–（2）传导散热：热量直接传给与之接触的较冷物体的形式，散热量取决于皮肤与导热体的接触面积、皮温与接触物的温差及导热性。–（3）对流散热：通过气体或液体流动交换热量,受风速影响–（4）蒸发散热：环境温度高于皮温的唯一散热方式，分:•不显汗蒸发：体液在未形成汗滴之前就被蒸发掉；•显汗蒸发：通过汗腺主动分泌，形成明显汗滴而蒸发。•汗液成分：水占99%、NaCl、KCl、尿素等，为低渗液。1g水蒸发可带走2.43kJ的热量，散热效率很高。发汗速度受环境温度和湿度影响。（二）散热动物体内热平衡过程概括下图•1.发汗的调节：发汗是机体有效的散热机制。属反射性活动，受交感胆碱能神经支配，Ach促进发汗，中枢在下丘脑。–四肢末端及额头的汗腺受肾上腺素能神经支配，温热刺激和精神紧张可引起发汗——温热发汗、精神发汗。–机体通过交感神经系统控制皮肤血管口径、增减皮肤血流量，来改变皮肤温度，从而控制体热的发散。–环境温度→通过皮肤温度感受器→视前区-下丘脑前部热敏神经元→兴奋发汗中枢→通过交感胆碱能神经→汗腺分泌汗液。3）散热的调节反应•2.皮肤血液循环的特点及调节：散热量的多少取决于皮肤与环境之间的温度差，而皮肤的温度又取决于皮肤的血流量。•特点：–①分布到皮肤的动脉穿透隔热层在乳头下层形成动脉网。–②皮下的毛细血管网迂曲延续形成丰富的静脉丛。–③皮下有丰富的A-V吻合支。•调节：–机体可通过交感神经系统控制皮肤血管口径以改变皮肤血流量(皮肤血管的功能状态),使散热符合当时条件下的体热平衡要求.•1.寒冷时→交感神经紧张↑→皮肤血管收缩→A-V吻合支关闭→皮肤血流量↓→散热量↓（热量保存）•2.炎热时→交感神经紧张↓→皮肤小血管舒张→A-V吻合支开放→皮肤血流量↑→散热量↑；此时汗腺活动增强，促进散热。•3.环境适中时→通过调节皮肤血管口径→调节皮肤血流量→控制皮温→增减散热量→达到体热“收支”平衡。既不发汗，不寒战，以减少能量消耗——是机体最节能的调节方式。皮肤散热的调节反应皮肤温度在体温调节中的作用三、体温恒定的调节1）温度感受器•根据在脑组织温度升高/降低时放电频率增加分为：–热敏神经元：在视前区-下丘脑前部为主–冷敏神经元：在脑干网状结构、下丘脑为主体温调节中枢•体温调节基本中枢位于下丘脑（视前区-下丘脑前部）•加温视前区-下丘脑前部→热敏神经元兴奋→促进散热、抑制产热•冷却视前区-下丘脑前部→冷敏神经元兴奋→产热增强、散热抑制体温恒定的调定点学说•恒温动物下丘脑中存在调定点机制，冷敏和热敏神经元的活动随温度改变而呈“钟形”反应曲线。•两钟形曲线相交，相交点所在的温度值（37℃）就是体温稳定的调定点。•当中枢温度＞37℃时→热敏神经元活动↑→冷敏神经元活动↓→散热过程↑，产热过程↓•当中枢温度＜37℃时→出现相反的变化。体温恒定的调定点学说：体温恒定的调定点学说：散热与产热的平衡：四、家畜对高温与低温的耐受能力和适应谢谢大家！