《生理学》第七章-能量代谢与体温调节
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依据是化学中的定比定律，即在一般化 学反应中，反应物的量与产物的量之间成一 定的比例关系。
C6H1206 + 602 → 6CO2 + 6H20 + 热量
间 接 测 热 法
（1）食物的热价
每克营养物质完全氧化时所释放的热量，叫做该物 质的热价（caloric value）。
营养物质在体外燃烧时释放的热量称物理热价；在体 内氧化分解到最终产物CO2和H2O时产生的热称生物热价。
Douglas chambre calorimeter
直接测热法图
（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 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 动物营养、环境生理和内分泌的一种实验方法。
间接测热法的原理
计算糖和脂肪的产热量。
非蛋白呼吸商 : 计算方法是从总耗氧量中减去蛋白 质氧化时的耗氧量，从 CO2 的排出量中减去蛋白质分 解时 CO2 产生量，然后计算的呼吸商即为非蛋白质呼 吸商，具体计算过程如下：
蛋白质耗氧量＝
尿氮量×6.25×0.95（每克蛋白质氧化耗氧量）
蛋白质CO2产生量＝
尿氮量×6.25×0.76（每克蛋白质氧化CO2产生量）
0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00
20.397 20.447 20.497 20.548 20.602 20.652 20.702 20.575 20.808 20.857 20.912 20.962 21.012 21.066 21.117
L╱ g
二氧化 氧热价 碳产量
L╱ g KJ╱ LO2
呼吸商
RQ
0.83 0.95 2.03
0.83 0.76 1.43
20.93 18.84 19.68
1.00 0.88 0.71
※营养学上通常采用概数来计算食物的热价
（2）氧热价
某种营养物质氧化时，消耗1升氧所产生的热 量，叫做该物质的氧热价。※ 氧热价在能量代谢测算方面有着重要意义，按 照定比关系，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。
价
氧热价Hale Waihona Puke Baidu(KL╱LO2)
占总热量的百分比 （%） 糖类 脂肪 5.41 57.5 60.8 64.2 67.5 70.8 74.1 77.4 80.7 84.0 87.2 90.4 93.6 96.8 100.0 45.9 42.5 39.2 35.8 32.5 29.2 25.9 22.6 19.3 16.0 12.8 9.58 6.37 3.18 0.00
三、影响能量代谢的几个因素
（一） 食物的特殊动力效应※
（二） 肌肉活动的影响
（三） 神经—内分泌的影响
（四） 环境温度的影响
食物的特殊动力效应※
动物在采食后，虽处在安静状态，而其产热量 却比采食前有明显增加，这种由于摄食使机体产生 “额外热量”的现象，叫做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30%；以糖和脂肪为主，生热可增加4%～6%，一 般混合食物可增加10%左右。
间接测热法计算步骤：
①测定CO2产生量和耗O2量; ②测定尿氮量; ③计算出NPRQ; ④查出非蛋白食物氧热价; ⑤计算出非蛋白食物的产热量; ⑥计算能量代谢。
蛋白质的产热量 : 蛋白质平均含氮量为 16%，如有1 克尿氮产生，则有6.25克蛋白质被氧化分解。求出蛋 白质的量乘上蛋白质的生物热价，即得到蛋白质的产 热量。
二
能量代谢的测定
测定整个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。 体内物质分解所释放的能量，50%以上迅速转化 为热能，用于维持体温。
其余不到50%的能量转移储存在ATP。机体利用 ATP的能量完成各种生命活动。
（一）直接测热法
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 就是能量代谢率，这种方法称为直接测热法。
第七章 能量代谢与体温调节 （Temperature regulation）
能量代谢 动物体温的生理波动 机体的产热和散热过程
体温恒定的调节 外界温度对动物体温的影响
第一节
能量代谢
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，称为能量代谢。
新陈代谢:维持生命各种活动过程中化学变化的总称。 新陈代谢包括： 物质代谢（同化作用，异化作用） 能量代谢（吸热反应，放热反应）
（三） 影响基础代谢的因素 1．个体大小 (袖狗)
2．性别 3．年龄
4．营养状况
第二节
体温及其调节
体温: 机体深部的平均温度。 体温恒定的维持有赖于机体产热和散热过程的平衡。 （1）体表温度: 包括皮肤、皮下组织和肌肉等机体表 层的温度，又称表层温度。 （2）体核温度: 包括心、肺、脑和腹部器官等机体深 部的温度，又称深部温度。 体核温度比体表温度高，且比较稳定.
0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85
19.606 19.623 19.673 19.723 19.778 19.828 19.878 19.933 19.983 20.033 20.087 20.138 20.188 20.242 20.292 20.343
应用呼吸商测算能量代谢时应注意几点：
（１）体内糖、脂肪和蛋白质在代谢时的互相转化可 影响呼吸商数值。
如糖在体内转化为脂肪时，呼吸商变大，甚至超过1.0。 如畜禽育肥时，体内积累脂肪，呼吸商常高于1.0；反 之，如果脂肪转化为糖，呼吸商可能低于0.7。※
（２）反刍动物呼吸商的测定值要校正
从总产热量中减去发酵产生的热量，即为真正代谢 产热。瘤胃中每产生 1L甲烷，就有 9.42KJ（ 2.25kcal ） 热量释放，故测定发酵过程中甲烷产生量，即可算出 发酵产热量。
四、基础代谢和静止能量代谢
（一） 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（KJ/m2/h）来表示。
规定受试者至少12小时未吃食物，在室温20℃，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。
0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85
19.606 19.623 19.673 19.723 19.778 19.828 19.878 19.933 19.983 20.033 20.087 20.138 20.188 20.242 20.292 20.343
(3) 呼吸商 ※
生理学上把机体在单位时间内CO2排出量与耗 氧量的比值称为呼吸商（respiratory quotient , 简称RQ）。 CO2排出量（L） 呼吸商RQ ＝ ─────── 耗O2量（L）
糖的呼吸商为1.0，脂肪为0.71，蛋白质为0.80
如果测得的呼吸商接近于1，则体内氧化利 用的主要物质是糖； 如果呼吸商接近0.71，则氧化利用的主要物 质是脂肪。 如果测得的呼吸商接近于0.80则氧化利用的 主要物质是
非蛋白呼吸商＝
总CO2产生量 ― 蛋白质CO2产生量 总耗氧量 ― 蛋白质耗氧量
表 6-2 非蛋白呼吸商和氧热
RQ 占总热量的百分比 （%） 糖类 脂肪 0.00 1.10 4.76 8.40 12.0 15.6 19.2 22.8 26.3 29.9 33.4 36.9 40.3 43.8 47.2 50.7 100.0 98.9 95.2 91.6 88.0 84.4 80.8 77.2 73.7 70.1 66.6 63.1 59.7 56.2 52.8 49.3 氧热价 （KJ╱LO2） RQ
从二氧化碳排出总量中减去发酵产生的 CO2量: 根据 体外发酵产生CO2和甲烷的比为2.6：1，测定甲烷产生 量就可计算CO2产生量。
（３）动物剧烈运动或重度使役时可影响呼吸商测定值
强度肌肉收缩活动，氧一时供应不足，糖酵解增多， 将有大量乳酸进入血液，乳酸可和碳酸盐缓冲系统起反 应，产生大量CO2从肺排出，呼吸商变大。※
一、能量的来源与利用
机体能量的来源是糖、脂肪和蛋白质在体内氧 化分解时释放出来的能量，在一般生理情况下，机 体主要利用糖(70%)和脂肪(30%)供能，少量的能量 依靠蛋白质分解供给。 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
？
0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00
20.397 20.447 20.497 20.548 20.602 20.652 20.702 20.575 20.808 20.857 20.912 20.962 21.012 21.066 21.117
体温调节
一、动物的体温及其正常变动
(一 ) 体 温
正常新陈代谢要求在一定 的温度条件下进行。哺乳动物 的体温超过 42℃或低于 25℃， 将引起代谢严重障碍甚至死亡。 所以，正常的体温对于生 命活动具有重要意义，也是机 体健康状况的重要指标。
体温调节
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
三、机体的产热和散热过程
组织器官 脑 内脏 骨骼肌 其他 占体重百分 比（%） 2.5 34.0 56.0 7.5 产热量（%） 安静状态 劳动或运动 16 1 56 8 18 90 10 1
体温调节
机体产热的其它形式：
① 战栗产热（shivering thermogenesis）：
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。
?
※
表 6-2 非蛋白呼吸商和氧热 价
RQ 占总热量的百分比 （%） 糖类 脂肪 0.00 1.10 4.76 8.40 12.0 15.6 19.2 22.8 26.3 29.9 33.4 36.9 40.3 43.8 47.2 50.7 100.0 98.9 95.2 91.6 88.0 84.4 80.8 77.2 73.7 70.1 66.6 63.1 59.7 56.2 52.8 49.3 氧热价 （KJ╱LO2） RQ 占总热量的百分比 （%） 糖类 脂肪 5.41 57.5 60.8 64.2 67.5 70.8 74.1 77.4 80.7 84.0 87.2 90.4 93.6 96.8 100.0 45.9 42.5 39.2 35.8 32.5 29.2 25.9 22.6 19.3 16.0 12.8 9.58 6.37 3.18 0.00 氧热价 (KL╱LO2)
V糖(物理)=V糖(生物) V脂肪(物理)=V脂肪(生物) V蛋白质(物理) ＞V蛋白质(生物)
表 6-1 三种营养物质氧化时的几种数据
产热量（KJ╱g） 营养物质 糖 蛋白质 脂肪 物理热价 17.17 23.45 39.77 生物热价 17.17 18.00 39.77 营养学热价※ 16.75 16.75 37.68 耗氧量
（二） 静止能量代谢
在家畜，用静止能量代谢来代替基础代谢。其 条件是要求动物安静休息（伏卧）；早饲前在普通 畜舍或实验室内进行测定；环境温度适中。 静止能量代谢和基础代谢的实际测定结果证明， 差异并不大。
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24小时的产热量，每 平方米几乎都在4186.80KJ（1000kcal）左右。 这种基础代谢率和体表面积成正比的关系称为 体表面积定律。
C6H1206 + 602 → 6CO2 + 6H20 + 热量
间 接 测 热 法
（1）食物的热价
每克营养物质完全氧化时所释放的热量，叫做该物 质的热价（caloric value）。
营养物质在体外燃烧时释放的热量称物理热价；在体 内氧化分解到最终产物CO2和H2O时产生的热称生物热价。
Douglas chambre calorimeter
直接测热法图
（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 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 动物营养、环境生理和内分泌的一种实验方法。
间接测热法的原理
计算糖和脂肪的产热量。
非蛋白呼吸商 : 计算方法是从总耗氧量中减去蛋白 质氧化时的耗氧量，从 CO2 的排出量中减去蛋白质分 解时 CO2 产生量，然后计算的呼吸商即为非蛋白质呼 吸商，具体计算过程如下：
蛋白质耗氧量＝
尿氮量×6.25×0.95（每克蛋白质氧化耗氧量）
蛋白质CO2产生量＝
尿氮量×6.25×0.76（每克蛋白质氧化CO2产生量）
0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00
20.397 20.447 20.497 20.548 20.602 20.652 20.702 20.575 20.808 20.857 20.912 20.962 21.012 21.066 21.117
L╱ g
二氧化 氧热价 碳产量
L╱ g KJ╱ LO2
呼吸商
RQ
0.83 0.95 2.03
0.83 0.76 1.43
20.93 18.84 19.68
1.00 0.88 0.71
※营养学上通常采用概数来计算食物的热价
（2）氧热价
某种营养物质氧化时，消耗1升氧所产生的热 量，叫做该物质的氧热价。※ 氧热价在能量代谢测算方面有着重要意义，按 照定比关系，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。
价
氧热价Hale Waihona Puke Baidu(KL╱LO2)
占总热量的百分比 （%） 糖类 脂肪 5.41 57.5 60.8 64.2 67.5 70.8 74.1 77.4 80.7 84.0 87.2 90.4 93.6 96.8 100.0 45.9 42.5 39.2 35.8 32.5 29.2 25.9 22.6 19.3 16.0 12.8 9.58 6.37 3.18 0.00
三、影响能量代谢的几个因素
（一） 食物的特殊动力效应※
（二） 肌肉活动的影响
（三） 神经—内分泌的影响
（四） 环境温度的影响
食物的特殊动力效应※
动物在采食后，虽处在安静状态，而其产热量 却比采食前有明显增加，这种由于摄食使机体产生 “额外热量”的现象，叫做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30%；以糖和脂肪为主，生热可增加4%～6%，一 般混合食物可增加10%左右。
间接测热法计算步骤：
①测定CO2产生量和耗O2量; ②测定尿氮量; ③计算出NPRQ; ④查出非蛋白食物氧热价; ⑤计算出非蛋白食物的产热量; ⑥计算能量代谢。
蛋白质的产热量 : 蛋白质平均含氮量为 16%，如有1 克尿氮产生，则有6.25克蛋白质被氧化分解。求出蛋 白质的量乘上蛋白质的生物热价，即得到蛋白质的产 热量。
二
能量代谢的测定
测定整个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。 体内物质分解所释放的能量，50%以上迅速转化 为热能，用于维持体温。
其余不到50%的能量转移储存在ATP。机体利用 ATP的能量完成各种生命活动。
（一）直接测热法
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 就是能量代谢率，这种方法称为直接测热法。
第七章 能量代谢与体温调节 （Temperature regulation）
能量代谢 动物体温的生理波动 机体的产热和散热过程
体温恒定的调节 外界温度对动物体温的影响
第一节
能量代谢
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，称为能量代谢。
新陈代谢:维持生命各种活动过程中化学变化的总称。 新陈代谢包括： 物质代谢（同化作用，异化作用） 能量代谢（吸热反应，放热反应）
（三） 影响基础代谢的因素 1．个体大小 (袖狗)
2．性别 3．年龄
4．营养状况
第二节
体温及其调节
体温: 机体深部的平均温度。 体温恒定的维持有赖于机体产热和散热过程的平衡。 （1）体表温度: 包括皮肤、皮下组织和肌肉等机体表 层的温度，又称表层温度。 （2）体核温度: 包括心、肺、脑和腹部器官等机体深 部的温度，又称深部温度。 体核温度比体表温度高，且比较稳定.
0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85
19.606 19.623 19.673 19.723 19.778 19.828 19.878 19.933 19.983 20.033 20.087 20.138 20.188 20.242 20.292 20.343
应用呼吸商测算能量代谢时应注意几点：
（１）体内糖、脂肪和蛋白质在代谢时的互相转化可 影响呼吸商数值。
如糖在体内转化为脂肪时，呼吸商变大，甚至超过1.0。 如畜禽育肥时，体内积累脂肪，呼吸商常高于1.0；反 之，如果脂肪转化为糖，呼吸商可能低于0.7。※
（２）反刍动物呼吸商的测定值要校正
从总产热量中减去发酵产生的热量，即为真正代谢 产热。瘤胃中每产生 1L甲烷，就有 9.42KJ（ 2.25kcal ） 热量释放，故测定发酵过程中甲烷产生量，即可算出 发酵产热量。
四、基础代谢和静止能量代谢
（一） 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（KJ/m2/h）来表示。
规定受试者至少12小时未吃食物，在室温20℃，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。
0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85
19.606 19.623 19.673 19.723 19.778 19.828 19.878 19.933 19.983 20.033 20.087 20.138 20.188 20.242 20.292 20.343
(3) 呼吸商 ※
生理学上把机体在单位时间内CO2排出量与耗 氧量的比值称为呼吸商（respiratory quotient , 简称RQ）。 CO2排出量（L） 呼吸商RQ ＝ ─────── 耗O2量（L）
糖的呼吸商为1.0，脂肪为0.71，蛋白质为0.80
如果测得的呼吸商接近于1，则体内氧化利 用的主要物质是糖； 如果呼吸商接近0.71，则氧化利用的主要物 质是脂肪。 如果测得的呼吸商接近于0.80则氧化利用的 主要物质是
非蛋白呼吸商＝
总CO2产生量 ― 蛋白质CO2产生量 总耗氧量 ― 蛋白质耗氧量
表 6-2 非蛋白呼吸商和氧热
RQ 占总热量的百分比 （%） 糖类 脂肪 0.00 1.10 4.76 8.40 12.0 15.6 19.2 22.8 26.3 29.9 33.4 36.9 40.3 43.8 47.2 50.7 100.0 98.9 95.2 91.6 88.0 84.4 80.8 77.2 73.7 70.1 66.6 63.1 59.7 56.2 52.8 49.3 氧热价 （KJ╱LO2） RQ
从二氧化碳排出总量中减去发酵产生的 CO2量: 根据 体外发酵产生CO2和甲烷的比为2.6：1，测定甲烷产生 量就可计算CO2产生量。
（３）动物剧烈运动或重度使役时可影响呼吸商测定值
强度肌肉收缩活动，氧一时供应不足，糖酵解增多， 将有大量乳酸进入血液，乳酸可和碳酸盐缓冲系统起反 应，产生大量CO2从肺排出，呼吸商变大。※
一、能量的来源与利用
机体能量的来源是糖、脂肪和蛋白质在体内氧 化分解时释放出来的能量，在一般生理情况下，机 体主要利用糖(70%)和脂肪(30%)供能，少量的能量 依靠蛋白质分解供给。 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
？
0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00
20.397 20.447 20.497 20.548 20.602 20.652 20.702 20.575 20.808 20.857 20.912 20.962 21.012 21.066 21.117
体温调节
一、动物的体温及其正常变动
(一 ) 体 温
正常新陈代谢要求在一定 的温度条件下进行。哺乳动物 的体温超过 42℃或低于 25℃， 将引起代谢严重障碍甚至死亡。 所以，正常的体温对于生 命活动具有重要意义，也是机 体健康状况的重要指标。
体温调节
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
三、机体的产热和散热过程
组织器官 脑 内脏 骨骼肌 其他 占体重百分 比（%） 2.5 34.0 56.0 7.5 产热量（%） 安静状态 劳动或运动 16 1 56 8 18 90 10 1
体温调节
机体产热的其它形式：
① 战栗产热（shivering thermogenesis）：
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。
?
※
表 6-2 非蛋白呼吸商和氧热 价
RQ 占总热量的百分比 （%） 糖类 脂肪 0.00 1.10 4.76 8.40 12.0 15.6 19.2 22.8 26.3 29.9 33.4 36.9 40.3 43.8 47.2 50.7 100.0 98.9 95.2 91.6 88.0 84.4 80.8 77.2 73.7 70.1 66.6 63.1 59.7 56.2 52.8 49.3 氧热价 （KJ╱LO2） RQ 占总热量的百分比 （%） 糖类 脂肪 5.41 57.5 60.8 64.2 67.5 70.8 74.1 77.4 80.7 84.0 87.2 90.4 93.6 96.8 100.0 45.9 42.5 39.2 35.8 32.5 29.2 25.9 22.6 19.3 16.0 12.8 9.58 6.37 3.18 0.00 氧热价 (KL╱LO2)
V糖(物理)=V糖(生物) V脂肪(物理)=V脂肪(生物) V蛋白质(物理) ＞V蛋白质(生物)
表 6-1 三种营养物质氧化时的几种数据
产热量（KJ╱g） 营养物质 糖 蛋白质 脂肪 物理热价 17.17 23.45 39.77 生物热价 17.17 18.00 39.77 营养学热价※ 16.75 16.75 37.68 耗氧量
（二） 静止能量代谢
在家畜，用静止能量代谢来代替基础代谢。其 条件是要求动物安静休息（伏卧）；早饲前在普通 畜舍或实验室内进行测定；环境温度适中。 静止能量代谢和基础代谢的实际测定结果证明， 差异并不大。
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24小时的产热量，每 平方米几乎都在4186.80KJ（1000kcal）左右。 这种基础代谢率和体表面积成正比的关系称为 体表面积定律。