能量代谢与体温调节精选文档.ppt
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1、能量代谢与体温调节本讲稿第一页,共五十六页能量代谢与体温调节本讲稿第二页,共五十六页v将生物体内物质代谢过程中所伴随着的能量释放、转移、将生物体内物质代谢过程中所伴随着的能量释放、转移、储存和利用过程,称为储存和利用过程,称为能量代谢能量代谢。v新陈代谢新陈代谢:维持生命各种活动过程中化学变化的总称。维持生命各种活动过程中化学变化的总称。v新陈代谢包括:新陈代谢包括:v物质代谢(同化作用,异化作用)物质代谢(同化作用,异化作用)v能量代谢(吸热反应,放热反应)能量代谢(吸热反应,放热反应)第一节第一节 能量代谢能量代谢本讲稿第三页,共五十六页 机体能量的来源是机体能量的来源是糖、脂肪和蛋白质糖
2、、脂肪和蛋白质在体内氧化分在体内氧化分解时释放出来的能量,在一般生理情况下,机体主要解时释放出来的能量,在一般生理情况下,机体主要利用糖利用糖(70%)和脂肪和脂肪(30%)供能,少量的能量依靠蛋白质分供能,少量的能量依靠蛋白质分解供给。解供给。一、能量的来源与利用一、能量的来源与利用 既然机体消耗的能量都是来源于食物,是否可以用每既然机体消耗的能量都是来源于食物,是否可以用每天摄取食物中所含的能量来估测机体能量的消耗率呢天摄取食物中所含的能量来估测机体能量的消耗率呢?本讲稿第四页,共五十六页本讲稿第五页,共五十六页本讲稿第六页,共五十六页 测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的热量测定整个
3、机体在单位时间内向外界环境发散的热量来计算能量代谢率的方法,是准确可靠的。来计算能量代谢率的方法,是准确可靠的。体内物质分解所释放的能量,体内物质分解所释放的能量,50%50%以上迅速转化为以上迅速转化为热能,用于维持体温。热能,用于维持体温。其余不到其余不到50%50%的能量转移储存在的能量转移储存在ATPATP。机体利用。机体利用ATPATP的能量的能量完成各种生命活动。完成各种生命活动。二二 能量代谢的测定能量代谢的测定本讲稿第七页,共五十六页(一)直接测热法(一)直接测热法 将动物置于热量计中,就可收集和直接测定将动物置于热量计中,就可收集和直接测定一定时间内机体散发的总热量,此热量就
4、是能量一定时间内机体散发的总热量,此热量就是能量代谢率,这种方法称为代谢率,这种方法称为直接测热法直接测热法。本讲稿第八页,共五十六页直接测热法图直接测热法图Douglas chambre calorimeter本讲稿第九页,共五十六页(二)间接测热法(二)间接测热法(indirect calorimetry)是测定机体在一定时间内的耗氧量和二氧化是测定机体在一定时间内的耗氧量和二氧化碳排出量来计算机体的产热量。碳排出量来计算机体的产热量。间接测热法比较简便易行,并且准确,是研究动物间接测热法比较简便易行,并且准确,是研究动物营养、环境生理和内分泌的一种实验方法。营养、环境生理和内分泌的一种实
5、验方法。本讲稿第十页,共五十六页间接测热法的原理间接测热法的原理 依据是化学中的依据是化学中的定比定律定比定律,即在一般化学,即在一般化学反应中,反应物的量与产物的量之间成一定的反应中,反应物的量与产物的量之间成一定的比例关系。比例关系。C6H1206 +602 6CO2 +6H20 +热量热量 本讲稿第十一页,共五十六页间间接接测测热热法法本讲稿第十二页,共五十六页(1)食物的热价)食物的热价 每每克克营营养养物物质质完完全全氧氧化化时时所所释释放放的的热热量量,叫叫做做该该物物质质的的热热价价(caloric valuecaloric value)。)。营养物质在体外燃烧时释放的热量称营养
6、物质在体外燃烧时释放的热量称物理热价物理热价;在体内氧化;在体内氧化分解到最终产物分解到最终产物COCO2 2和和H H2 2O O时产生的热称时产生的热称生物热价生物热价。V糖糖(物理物理)=V糖糖(生物生物)V脂肪脂肪(物理物理)=V脂肪脂肪(生物生物)V蛋白质蛋白质(物理物理)V蛋白质蛋白质(生物生物)本讲稿第十三页,共五十六页本讲稿第十四页,共五十六页(2 2)氧热价)氧热价 某种营养物质氧化时,消耗某种营养物质氧化时,消耗1 1升氧所产生的热量,升氧所产生的热量,叫做该物质的叫做该物质的氧热价氧热价。氧热价在能量代谢测算方面有着重要意义,按照定氧热价在能量代谢测算方面有着重要意义,按
7、照定比关系,测知了氧热价,即根据机体在一定时间内的耗比关系,测知了氧热价,即根据机体在一定时间内的耗氧量,就可以推算出能量消耗率。氧量,就可以推算出能量消耗率。本讲稿第十五页,共五十六页(3)(3)呼吸商呼吸商 生理学上把机体在单位时间内生理学上把机体在单位时间内COCO2 2排出量与耗氧量排出量与耗氧量的比值称为呼吸商(的比值称为呼吸商(respiratory quotient,respiratory quotient,简称简称RQRQ)。)。CO2排出量(排出量(L)呼吸商呼吸商RQ 耗耗O2量(量(L)本讲稿第十六页,共五十六页糖的呼吸商为糖的呼吸商为1.01.0,脂肪为,脂肪为0.71
8、0.71,蛋白质为,蛋白质为0.800.80 如果测得的呼吸商接近于如果测得的呼吸商接近于1 1,则体内氧化利用的,则体内氧化利用的主要物质是糖;主要物质是糖;如果呼吸商接近如果呼吸商接近0.710.71,则氧化利用的主要物质是脂,则氧化利用的主要物质是脂肪。肪。如果测得的呼吸商接近于如果测得的呼吸商接近于0.800.80则氧化利用的主要物则氧化利用的主要物质是质是?本讲稿第十七页,共五十六页价价本讲稿第十八页,共五十六页间接测热法计算步骤:间接测热法计算步骤:测定CO2产生量和耗O2量;测定尿氮量;计算出NPRQ;查出非蛋白食物氧热价;计算出非蛋白食物的产热量;计算能量代谢。本讲稿第十九页,
9、共五十六页蛋蛋白白质质的的产产热热量量:蛋蛋白白质质平平均均含含氮氮量量为为16%16%,如如有有1 1克克尿尿氮氮产产生生,则则有有6.256.25克克蛋蛋白白质质被被氧氧化化分分解解。求求出出蛋蛋白白质质的的量量乘乘上上蛋白质的生物热价,即得到蛋白质的产热量。蛋白质的生物热价,即得到蛋白质的产热量。计算糖和脂肪的产热量。计算糖和脂肪的产热量。非非蛋蛋白白呼呼吸吸商商:计计算算方方法法是是从从总总耗耗氧氧量量中中减减去去蛋蛋白白质质氧氧化化时时的的耗耗氧氧量量,从从COCO2 2的的排排出出量量中中减减去去蛋蛋白白质质分分解解时时COCO2 2产产生生量量,然然后后计计算算的的呼呼吸吸商商即
10、即为为非非蛋蛋白白质质呼呼吸吸商商,具具体体计计算算过程如下:过程如下:本讲稿第二十页,共五十六页蛋白质耗氧量蛋白质耗氧量蛋白蛋白质质COCO2 2产产生量生量尿氮量尿氮量6.250.95(每克蛋白质氧化耗氧量)(每克蛋白质氧化耗氧量)尿氮量尿氮量6.250.76(每克蛋白(每克蛋白质质氧化氧化COCO2 2产产生量)生量)本讲稿第二十一页,共五十六页非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商总总CO2产生量产生量 蛋白质蛋白质CO2产生量产生量总耗氧量总耗氧量 蛋白质耗氧量蛋白质耗氧量本讲稿第二十二页,共五十六页价价本讲稿第二十三页,共五十六页应用呼吸商测算能量代谢时应注意几点:应用呼吸商测算能量代谢时应注意
11、几点:()体体内内糖糖、脂脂肪肪和和蛋蛋白白质质在在代代谢谢时时的的互互相相转转化化可可影影响呼吸商数值响呼吸商数值。如糖在体内转化为脂肪时,呼吸商变大,甚至超过如糖在体内转化为脂肪时,呼吸商变大,甚至超过1.01.0。如如畜畜禽禽育育肥肥时时,体体内内积积累累脂脂肪肪,呼呼吸吸商商常常高高于于1.01.0;反反之之,如如果果脂肪转化为糖,呼吸商可能低于脂肪转化为糖,呼吸商可能低于0.70.7。本讲稿第二十四页,共五十六页()()反刍动物呼吸商的测定值要校正反刍动物呼吸商的测定值要校正从从总总产产热热量量中中减减去去发发酵酵产产生生的的热热量量,即即为为真真正正代代谢谢产产热热。瘤瘤胃胃中中每
12、每产产生生1L1L甲甲烷烷,就就有有9.42KJ9.42KJ(2.25kcal2.25kcal)热热量量释释放放,故测定发酵过程中甲烷产生量,即可算出发酵产热量。故测定发酵过程中甲烷产生量,即可算出发酵产热量。从从二二氧氧化化碳碳排排出出总总量量中中减减去去发发酵酵产产生生的的COCO2 2量量:根根据据体体外外发发酵酵产产生生COCO2 2和和甲甲烷烷的的比比为为2.62.6:1 1,测测定定甲甲烷烷产产生生量量就就可可计算计算COCO2 2产生量。产生量。本讲稿第二十五页,共五十六页()()动物剧烈运动或重度使役时可影响呼吸商测定值动物剧烈运动或重度使役时可影响呼吸商测定值 强强度度肌肌肉
13、肉收收缩缩活活动动,氧氧一一时时供供应应不不足足,糖糖酵酵解解增增多多,将将有有大大量量乳乳酸酸进进入入血血液液,乳乳酸酸可可和和碳碳酸酸盐盐缓缓冲冲系系统统起起反反应应,产生大量产生大量COCO2 2从肺排出,呼吸商变大。从肺排出,呼吸商变大。本讲稿第二十六页,共五十六页(二)(二)肌肉活动的影响肌肉活动的影响(三)(三)神经神经内分泌的影响内分泌的影响(一)(一)食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应三、影响能量代谢的几个因素三、影响能量代谢的几个因素(四)(四)环境温度的影响环境温度的影响本讲稿第二十七页,共五十六页食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应 动物在采食后,虽处在安静状态,而其产
14、热量却动物在采食后,虽处在安静状态,而其产热量却比采食前有明显增加,这种由于摄食使机体产生比采食前有明显增加,这种由于摄食使机体产生“额额外热量外热量”的现象,叫做的现象,叫做食物的特殊动力效应食物的特殊动力效应。若吃的全是蛋白质食物,则额外产生的热量可达若吃的全是蛋白质食物,则额外产生的热量可达30%30%;以糖和脂肪为主,生热可增加以糖和脂肪为主,生热可增加4%4%6%6%,一般混合食物可增,一般混合食物可增加加10%10%左右。左右。本讲稿第二十八页,共五十六页四、基础代谢和静止能量代谢四、基础代谢和静止能量代谢(一)(一)基础代谢基础代谢 人在基础状况下的代谢,称为基础代谢。单位时间内
15、的基础人在基础状况下的代谢,称为基础代谢。单位时间内的基础代谢称为基础代谢率。通常以每小时每平方米体表面积的产热量代谢称为基础代谢率。通常以每小时每平方米体表面积的产热量(KJ/mKJ/m2 2/h/h)来表示。)来表示。规定受试者至少规定受试者至少1212小时未吃食物,在室温小时未吃食物,在室温2020,静卧休息半小,静卧休息半小时,保持清醒状态,不进行脑力和体力活动的条件下测定的代谢率时,保持清醒状态,不进行脑力和体力活动的条件下测定的代谢率称为基础代谢率。基础代谢率意味着在单位时间内维持清醒状态,称为基础代谢率。基础代谢率意味着在单位时间内维持清醒状态,生命活动所需要的最低能量消耗。生命
16、活动所需要的最低能量消耗。本讲稿第二十九页,共五十六页(二)(二)静止能量代谢静止能量代谢 在在家家畜畜,用用静静止止能能量量代代谢谢来来代代替替基基础础代代谢谢。其其条条件件是是要要求求动动物物安安静静休休息息(伏伏卧卧);早早饲饲前前在在普普通通畜畜舍舍或实验室内进行测定;环境温度适中。或实验室内进行测定;环境温度适中。静静止止能能量量代代谢谢和和基基础础代代谢谢的的实实际际测测定定结结果果证证明明,差异并不大。差异并不大。本讲稿第三十页,共五十六页 在哺乳动物中,代谢率和体表面积相关。如以在哺乳动物中,代谢率和体表面积相关。如以单位体表面积来表示单位体表面积来表示2424小时的产热量,每
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