第04章猪能量代谢概述.doc

第四章 能量代谢 1. 基本概念 1.1 能量的概念 1.2 能量的度量单位 1.3 能量代谢的概念 2. 能量的代谢过程 2.1 能量代谢的生化基础 2.2 能量的转化与传递 2.3 能量的贮备 3. 能量代谢的调控 4. 研究能量代谢的方法 3.1 比较屠宰试验 3.2 能量平衡试验 5. 能值的分类及其测定 5.1 总能及其测定 5.2 消化能及其测定 5.3 代谢能及其测定 5.4 净能及其测定 猪的能量需要 参考文献 基本概念 1.1 能量的概念 在动物的整个生命过程中，当进行食物消化和代谢时，都涉及到能量的变化。因此，很好地理解能量的概念，有助于研究这些变化过程。“能量”一词来源于古希腊语“en-ergon”，意思是“做功”，描述和反映物质做功的能力。在自然界中，能量的存在形式是多种多样的，如太阳能、机械能、动能、电能、化学能、辐射能、热能等。这些不同形式的能可以互相转化，而且遵循能量守恒定律，即能量既不能创造，也不会消失，只能从一种形式的能转化成另一种形式的能。在生命科学里，将能量定义为有机分子氧化时产生的、常常以热量形式释放或以高能键形式贮存的物质。 1.2 能量的度量单位 能量的基本单位是卡（cal），即1g的水从14.5℃升温到15.5℃所吸收的热能，称为1cal。为了使用的方便，实践中常常用千卡（kcal，1000卡，亦称大卡）或兆卡（Mcal，1000千卡，亦称热姆）。近年来，国际营养科学协会及国际生理科学协会认为衡量能的单位应以焦耳（J）表示较为确切，有的专家已采纳焦耳作为营养代谢及生理研究中的能量单位。卡与焦耳之间的换算关系如下： 1卡（cal ）= 4.184焦耳（J） 1千卡（kcal）= 4.184千焦耳（kJ） 1兆卡（Mcal）= 4.184兆焦耳（MJ） 1.3 能量代谢的概念 任何活的有机体在其生命活动过程中都要消耗能量。动物机体不能直接利用太阳能、电能和机械能，只能利用蕴藏在食物中的化学能。机体在摄取各种营养物质的同时，也就获得了各种营养成分中所含的能量，当营养物质在机体内分解时，这些能量就会释放出来，供给各种生命活动的需要。可见，物质在体内合成或分解时，伴随有能量的转移和释放，能量形式的变换也必然伴有物质的变化。物质的转化与能量的转化是紧密相连而不可分的。通常把机体在物质代谢过程中伴随着的能量释放、转移和利用，称为能量代谢（energy metabolism）。 2. 能量的代谢过程 2.1 能量代谢的生化基础 2.1.1 生物氧化 动物机体内的能量代谢是一个缓和而复杂的过程，其途径主要是生物氧化，即营养物质 在机体内氧化为二氧化碳和水并释放能量的过程。氧化的机质一般为碳水化合物和脂肪，有时也有氨基酸。生物体从氧化过程中获得能量，但氧化所释放的自由能（△G）并非全部被高能键所捕捉，一部分以热的形式散失。 氧化是分子与氧的化合或氢的逸失过程。概括地说，是电子从被氧化物体向被还原物体传递的过程。动物体内氧化彻底的标志是全部变为CO2 和H2O。组织内的电子传递是靠电子载体完成的。最主要的载体有： 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（即辅酶Ⅰ） Nicotinamide adenine dinucleotide （NAD）； 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（即辅酶Ⅱ） Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate（NADP）； 黄素腺嘌呤二核苷酸 Flavin adenine dinucleotide (FAD)。 它们的共同点是都含有腺嘌呤、核糖、磷酸和一种维生素。它们的电子传递是： NAD+ +H+ +e－ = NADH FAD+ +2H+ +2e－ = FADH2 即NAD或FAD接受了氢离子与电子而还原为NADH或FADH2 。 2.1.2 三磷酸腺苷（ATP） ATP是生物界能量转化的核心。它在传递能量方面起着转运站的作用，是能量的携带者和转运者。在生物体内，ATP是由ADP通过磷酸化作用生成的，即ADP与具有高能磷酸键的磷酸基结合的作用称为磷酸化作用。它分底物磷酸化和氧化磷酸化两种方式。当底物脱氢、脱水或分子内部发生原子重排时，可生成高能磷酸键，转移给ADP而生成ATP，此过程称为底物磷酸化作用。当氢和电子沿呼吸链逐步转移，最后传递给氧而生成水的氧化过程中，释放一定的能量。在此同时发生ADP转变为ATP的磷酸化过程。氧化作用释放能量，磷酸化作用则吸收其能量，两个反应耦联在一起，称为氧化磷酸化作用。 在线粒体内，生成的ATP在腺苷酸转位酶催化下，经交换转运而进入胞液，满足完成各种生理活动的能量需要，如维持细胞内外Na＋、K＋浓度梯度，生物大分子（糖原、蛋白质、核酸等）的合成，甚至象葡萄糖、脂肪酸和甘油等分解代谢的