能量与体温学习.pptx
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1、学习要求学习要求:1.1.了解食物的能量转化。了解食物的能量转化。2.2.掌握能量代谢定义及影响能量代谢的主要因素。掌握能量代谢定义及影响能量代谢的主要因素。3.3.掌握热价、氧热价、呼吸商等概念。掌握热价、氧热价、呼吸商等概念。4.4.熟悉能量代谢的测定原理、基础代谢的概念及意义。熟悉能量代谢的测定原理、基础代谢的概念及意义。5.5.了解动物运动与代谢率的关系。了解动物运动与代谢率的关系。6.6.熟悉机体的产热过程、散热方式及其调节。熟悉机体的产热过程、散热方式及其调节。7.7.掌握体温恒定的基本调节过程及机制(调定点学说)。掌握体温恒定的基本调节过程及机制(调定点学说)。8.8.熟悉动物的
2、冬眠。熟悉动物的冬眠。第1页/共34页l机体需要原料来构固和更新自身,更需要能量来驱动各项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体内分解与合成代谢获得能量和“建筑材料建筑材料”。l机体能量的提供来源是食物(营养物质)机体能量的提供来源是食物(营养物质)l机体活动所需要的能量(机体活动所需要的能量(热能、机械能、电能热能、机械能、电能等)需要通等)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
3、伴有能量的转移。成必然伴有能量的转移。第一节 能量代谢第2页/共34页 一、能量代谢的概念及能量转化:一、能量代谢的概念及能量转化:能量代谢:能量代谢:生物体在物质代谢过程中伴随的能量生物体在物质代谢过程中伴随的能量释放、转移和利用。释放、转移和利用。1.1.机体能量的来源和储存机体能量的来源和储存 糖糖 :70%70%来源来源 脂肪:脂肪:4050%4050%(包括糖转化的脂肪)(包括糖转化的脂肪)蛋白质:数量很少蛋白质:数量很少 糖原糖原:1%:1%供神经代谢和爆发式运动供神经代谢和爆发式运动储存储存 脂肪脂肪:75%:75%能量储存的主要形式能量储存的主要形式 蛋白质蛋白质:构成细胞的成
4、分及合成酶和构成细胞的成分及合成酶和 激素等生物活性物质,长期激素等生物活性物质,长期 饥饿时动用饥饿时动用 第3页/共34页第4页/共34页ATPATP是体内能量转化和利用的关键物质是体内能量转化和利用的关键物质 三磷酸腺苷(三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATPadenosine triphosphate,ATP)ATP ADP+Pi+33.47kJATP ADP+Pi+33.47kJATPATP是体内重要的储能物质、直接供能物质是体内重要的储能物质、直接供能物质高能磷酸键:高能磷酸键:ATP ATP 磷酸肌酸(磷酸肌酸(CPCP)第5页/共34页2.2.能量去路
5、:能量去路:50%50%转为转为热能热能 第6页/共34页二、能量代谢的测定原理和方法二、能量代谢的测定原理和方法新陈代谢新陈代谢(metabolism)(metabolism)生命的最基本特征生命的最基本特征,包括包括:物质代谢和物质代谢和能量代谢能量代谢(energy metabolism),(energy metabolism),并符合物质不灭和能量守恒定律。并符合物质不灭和能量守恒定律。根据能量守恒定律,机体分解营养物质所释放的根据能量守恒定律,机体分解营养物质所释放的总能量总能量即即 能量输入能量输入=能量输出能量输出+能量贮存能量贮存 或或 能量输入能量输入=输出的热能输出的热能+
6、肌肉对外作的功肌肉对外作的功+能量贮存能量贮存 如果能量输入输出,则有能量贮存,表现为体重增加。如果能量输入输出,则有能量贮存,表现为体重增加。如果无能量输入如果无能量输入(禁食禁食/安静时安静时)和能量输出和能量输出(对外作功对外作功),则,则 0=0=输出的热能输出的热能+能量贮存能量贮存 输出的热能输出的热能=-=-能量贮存能量贮存 实践证明,机体在不对外做功的前提下,单位时间实践证明,机体在不对外做功的前提下,单位时间内向外散发的热量即能代表机体的能量代谢水平。内向外散发的热量即能代表机体的能量代谢水平。第7页/共34页 (一)测热方法(一)测热方法 1.1.直接测热法直接测热法:用热
7、量计直接测量机体在一定时间内释放的热量。用热量计直接测量机体在一定时间内释放的热量。此法常用于鸟类和高代谢率的小动物的能量代谢测定。此法常用于鸟类和高代谢率的小动物的能量代谢测定。2.2.间接测热法间接测热法:在化学反应中,反应底物的量与反应产物的量之间呈定比关系。在化学反应中,反应底物的量与反应产物的量之间呈定比关系。如:如:CC6 6H H1212OO6 6+6O+6O2 2 6CO 6CO2 2+6H+6H2 2O+H O+H(定比关系)(定比关系)因此,测定一定时间内机体因此,测定一定时间内机体耗耗OO2 2量、量、COCO2 2产量产量/和尿氮排泄量和尿氮排泄量,根,根据所消耗代谢物
8、质的成分和数量,计算据所消耗代谢物质的成分和数量,计算总产热量总产热量。第8页/共34页l(二)与间接测热法有关的几个概念(二)与间接测热法有关的几个概念l 1.1.食物的热价:食物的热价:l1g 1g 营养物质在体内氧化分解营养物质在体内氧化分解/体外燃烧时所释放的热量。体外燃烧时所释放的热量。l 单位:单位:kcal/gkcal/g(1kcal=4.187kJ1kcal=4.187kJ),分),分 l 物理卡价:物理卡价:食物在体外燃烧时释放的能量。食物在体外燃烧时释放的能量。l 生物卡价:生物卡价:食物在体内氧化分解释放的能量。食物在体内氧化分解释放的能量。l 糖的物理卡价和生物卡价:糖
9、的物理卡价和生物卡价:17.2kJ/g17.2kJ/g(4.1kcal/g4.1kcal/g)l 脂肪的物理卡价和生物卡价:脂肪的物理卡价和生物卡价:38.9kJ/g38.9kJ/g(9.5kcal/g9.5kcal/g)l 蛋白质蛋白质物理卡价:物理卡价:23.5kJ/g23.5kJ/g(5.6kcal/g5.6kcal/g)l 生物卡价:生物卡价:17.2kJ/g17.2kJ/g(4.3kcal/g4.3kcal/g)(部分以尿素排出)(部分以尿素排出)l 2.2.氧热价:氧热价:某种营养物质氧化时某种营养物质氧化时,消耗消耗1 L O1 L O2 2 所产生的热量。所产生的热量。l 3.
10、3.呼吸商:呼吸商:指一定时间内机体的指一定时间内机体的COCO2 2产生量与耗产生量与耗OO2 2量的比值。量的比值。l 呼吸商(呼吸商(RQRQ)=(CO=(CO2 2OO2 2)体积比体积比第9页/共34页 由于糖、脂肪、蛋白质氧化时产生的由于糖、脂肪、蛋白质氧化时产生的COCO2 2和耗和耗OO2 2量不同,量不同,其呼吸商也不同。其呼吸商也不同。如果从总的如果从总的COCO2 2产生量和耗产生量和耗OO2 2量中减去相应蛋白质产生量中减去相应蛋白质产生COCO2 2量和耗量和耗OO2 2量,其呼吸商为量,其呼吸商为非蛋白氮呼吸商非蛋白氮呼吸商(糖和脂(糖和脂肪)肪)。测机体一定时间内
11、的耗测机体一定时间内的耗OO2 2和和COCO2 2产生量,求出产生量,求出混合呼吸商混合呼吸商,查出相应的氧热价,乘以耗氧量,得出该时间内的产热查出相应的氧热价,乘以耗氧量,得出该时间内的产热量。量。第10页/共34页(三)间接测热法的能量代谢计算方法(三)间接测热法的能量代谢计算方法(1 1)第一步:第一步:测定机体一定时间内吸入气和呼出气中测定机体一定时间内吸入气和呼出气中COCO2 2和和OO2 2量,量,求出单位求出单位时间内耗时间内耗OO2 2量和量和COCO2 2产生量。产生量。第二步:第二步:测定一定时间内尿氮排出量,根据尿氮计算蛋白质氧化量(测定一定时间内尿氮排出量,根据尿氮
12、计算蛋白质氧化量(1g1g尿氮尿氮=氧化分解氧化分解6.25g6.25g蛋白质),蛋白质),根据其生物卡价查表计算其根据其生物卡价查表计算其产热量、产热量、耗耗OO2 2量和量和COCO2 2产生量产生量。第三步:第三步:计算计算非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商:从总耗从总耗OO2 2量和量和COCO2 2产生量中减去蛋白质的耗产生量中减去蛋白质的耗OO2 2量量和和COCO2 2产生量。产生量。计算计算非蛋白产热量非蛋白产热量:从从RQRQ和氧热价表中查找相应的非蛋白氧热价,用和氧热价表中查找相应的非蛋白氧热价,用该段时间内糖和脂肪的该段时间内糖和脂肪的耗耗OO2 2量量相应氧热价相应氧热价来计算。
13、来计算。第四步:第四步:计算出计算出总产热量总产热量 总产热量总产热量=蛋白质产热量非蛋白产热量蛋白质产热量非蛋白产热量第11页/共34页1.1.测定受试者一定时间内耗测定受试者一定时间内耗OO2 2量和量和COCO2 2产生量,及尿氮排出量:产生量,及尿氮排出量:假如假如,24h,24h的耗的耗OO2 2量为量为400l,CO400l,CO2 2产生量为产生量为340l,340l,尿氮排出量为尿氮排出量为12g.12g.2.2.蛋白质代谢:蛋白质代谢:蛋白质分解量蛋白质分解量 =12g6.25=75g=12g6.25=75g 产热量产热量 =17.2kJ/g75g=1290kJ=17.2kJ
14、/g75g=1290kJ 耗耗OO2 2量量 =0.94L/g75g=70.5L=0.94L/g75g=70.5L CO CO2 2产生量产生量 =0.75L/g75g=56.25L=0.75L/g75g=56.25L 3.3.非蛋白代谢:非蛋白代谢:耗氧量耗氧量 =400L=400L70.5L=329.5L 70.5L=329.5L CO CO2 2产生量产生量 =340=34056.25L=283.75L 56.25L=283.75L 非蛋白呼吸商非蛋白呼吸商 =283.75L329.5L=0.86=283.75L329.5L=0.86 查表,非蛋白呼吸商查表,非蛋白呼吸商0.860.86
15、的氧热价为的氧热价为 20.3426kJ/L 20.3426kJ/L 非蛋白代谢产热量非蛋白代谢产热量 =20.3426kJ/L329.5L=6702.87kJ=20.3426kJ/L329.5L=6702.87kJ 4.24h4.24h的产热量:的产热量:24h 24h 产热量产热量 =1290kJ+6702.87kJ=7992.87kJ=1290kJ+6702.87kJ=7992.87kJ第12页/共34页间接测热法的能量代谢计算方法(间接测热法的能量代谢计算方法(2 2)通常将蛋白质的消耗量忽略不计,只测单位时间内的耗通常将蛋白质的消耗量忽略不计,只测单位时间内的耗OO2 2量和量和CO
16、CO2 2产生产生量,计算非蛋白呼吸商。量,计算非蛋白呼吸商。第一步:第一步:分析吸入气和呼出气中分析吸入气和呼出气中COCO2 2和和OO2 2量,测出单位时间内耗量,测出单位时间内耗OO2 2量和量和COCO2 2产产生量,求出生量,求出RQRQ值。值。第二步:第二步:从从RQRQ和氧热价表中查找出相应的氧热价。和氧热价表中查找出相应的氧热价。一定时间内的一定时间内的产热量氧热价产热量氧热价相应耗氧量相应耗氧量第13页/共34页举例:举例:一匹蒙古马在一匹蒙古马在6 6小时内产生小时内产生COCO2 2量为量为208.487L208.487L,消耗,消耗OO2 2量量为为291.875L2
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