112 高普考高考二級 動物技術 家畜營養學 考古題詳解
第 一 題25 分
水是重要的營養素,除參與代謝外,另有一重要功能,那就是體溫調節。請說明:
(一) 水如何進行動物體溫調節?(15 分)
(二) 一般情形下,禽類比哺乳類的需水量較低,且對暫時性缺乏較不敏感的原因?(10 分)
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核心觀念
水調節體溫,主要靠吸收、運送與散失熱量。體內水分含量高、比熱大,能吸收代謝產生的熱而不致使體溫劇烈變動;血液則將深部器官的熱帶到皮膚或呼吸道,再透過散熱機制排出。
動物散熱可分為:
- 非蒸發散熱:傳導、對流與輻射。當皮膚表面溫度高於周遭環境時,可將熱傳至外界;環境溫度高於皮膚溫度時,這些途徑反而可能使動物吸熱。
- 蒸發散熱:汗液由皮膚蒸發,或呼吸道水分蒸發。水由液態轉為水蒸氣時吸收大量熱,是炎熱環境下的重要散熱方式。
- 禽類特有的散熱特性:禽類汗腺不發達,主要靠張口喘氣、加快呼吸,使呼吸道表面水分蒸發散熱。
解題方法
(一) 可依「體內熱量如何移動,再如何排出」作答:先說明水的蓄熱與運熱功能,再分述非蒸發散熱和蒸發散熱,最後說明水分不足對散熱的影響。
(一)水如何進行動物體溫調節?(15 分)
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吸收代謝熱,緩衝體溫變化 水在體內含量高且比熱大,可吸收組織代謝所產生的熱量,使體溫不會因短時間熱量增加而急遽上升。
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透過血液輸送熱量 血液以水為主要成分,可將深部器官產生的熱帶往皮膚及呼吸道。熱環境下,皮膚血管擴張、皮膚血流增加,有利於把熱帶至體表散失;寒冷時則可藉由減少皮膚血流降低散熱。
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藉非蒸發方式散熱 體表與環境間有溫度差時,熱可經由傳導、對流及輻射散失。風速增加可加強對流散熱;周遭物體溫度及體表溫度則影響輻射散熱。當環境很熱、體表與環境的溫度差縮小時,這些散熱途徑的效果降低;環境溫度高於體表時,甚至會造成熱量進入動物體內。
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藉水分蒸發散熱 動物可使汗液或呼吸道表面的水分蒸發,利用水蒸發時吸收熱量來降低體溫。哺乳類主要依物種而以出汗或喘氣增加蒸發散熱;禽類則主要以喘氣、加快呼吸增加呼吸道蒸發。
第 二 題25 分
在豬和牛的飼糧中,最主要的脂質分別為何?兩種家畜如何消化、吸收和利用這些脂質?哪些因素會影響豬隻對脂質的消化率?
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核心觀念
本題考查單胃動物與反芻動物的飼糧脂質組成,以及脂質經消化道處理後的吸收與利用。關鍵差異在於:豬的脂質主要在小腸經胰脂酶消化;牛的脂質則先在瘤胃經微生物脂解與生物氫化,再於小腸消化吸收。
飼料中的脂質包括三酸甘油酯、磷脂、醣脂、游離脂肪酸及固醇等。豬飼糧中最主要的脂質通常是三酸甘油酯;牛飼糧中最主要的脂質通常是醣脂,尤其是青草、牧草等植物葉片中的半乳糖脂。實際比例會隨飼料原料改變:牛若攝取較多穀物或添加油脂,三酸甘油酯所占比例也會增加。
解題方法:分別沿消化道說明
作答時可依序寫出「飼糧脂質型態 → 消化部位與作用 → 吸收形式 → 體內利用」。豬與牛最大的分野是瘤胃:豬沒有瘤胃微生物的脂質改質過程;牛的飼糧脂肪酸會先受到瘤胃微生物作用,進入小腸時的脂質組成已不同於原始飼料。
一、豬的脂質消化、吸收與利用
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消化 豬攝取的脂質以三酸甘油酯為主。脂質進入小腸後,膽汁鹽協助乳化,增加脂質與酵素接觸的表面積;胰脂酶在輔脂酶協助下,主要水解三酸甘油酯,形成游離脂肪酸及單酸甘油酯。磷脂則主要由胰磷脂酶水解。
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吸收 游離脂肪酸、單酸甘油酯及其他脂溶性消化產物與膽汁鹽形成混合微粒,移至小腸黏膜表面後進入腸細胞。長鏈脂肪酸在腸細胞內重新合成三酸甘油酯,並包裝成乳糜微粒,主要經淋巴系統進入血液;較短鏈脂肪酸則較易直接進入門脈循環。
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利用 脂肪酸可被氧化供能,也可重新合成三酸甘油酯,儲存在脂肪組織,或用於合成細胞膜及其他脂質。脂質同時提供必需脂肪酸,並協助脂溶性維生素吸收。
二、牛的脂質消化、吸收與利用
- 瘤胃中的微生物作用 植物性飼料的醣脂與三酸甘油酯先在瘤胃受到微生物脂解,釋出甘油及脂肪酸。甘油可被微生物發酵;不飽和脂肪酸則大多經微生物生物氫化,轉為較飽和的脂肪酸。因此,流入小腸的脂肪酸組成與原飼料並不相同。部分脂質也會納入微生物細胞成分,隨食糜進入後段消化道。
第 三 題25 分
何謂第一限制胺基酸?以玉米和大豆粕為主之商業飼糧餵飼雞和豬時,其第一限制胺基酸通常分別為何?請說明原因。
請說明胺基酸不足時,會出現哪些缺乏症?及其與蛋白質缺乏症之關係。
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核心觀念
本題考查限制胺基酸的定義、玉米-大豆粕日糧在雞與豬的胺基酸供應特性,以及胺基酸缺乏與蛋白質缺乏的關係。
第一限制胺基酸是指:在特定日糧中,相對於動物需求量而言,供應最不足的必需胺基酸。它會先限制蛋白質合成與生產表現;即使其他胺基酸充足,仍不能完全補償此胺基酸的不足。補足第一限制胺基酸後,原本次不足的胺基酸便可能成為新的第一限制胺基酸。
判斷時須比較的是各胺基酸相對於該動物、該生長階段需求量的供應程度,而不是只看某一原料中哪種胺基酸含量最低。
解題方法:由日糧原料組成判斷
玉米提供能量,但蛋白質中的胺基酸組成不完全符合雞、豬的需求;大豆粕可補充蛋白質與多種必需胺基酸,但仍有其不足。將玉米與大豆粕混合,可改善單一原料的胺基酸不平衡,但仍須按動物種類檢視日糧供應量與需求量。
- **雞:甲硫胺酸(含硫胺基酸)通常為第一限制胺基酸。**玉米與大豆粕混合後,含硫胺基酸的供應相對於雞的需求仍常不足,因此商業雞飼糧常補充甲硫胺酸。
- **豬:離胺酸通常為第一限制胺基酸。**豬的玉米-大豆粕日糧以玉米提供大量能量,但玉米離胺酸含量低;大豆粕雖能補充離胺酸,按常見日糧比例及豬的需求量衡量,離胺酸仍通常最先不足,因此常補充離胺酸。
這是一般商業日糧的典型排序。實際排序仍受動物生長階段、原料比例、胺基酸消化率及配方方式影響;若已補足原本的第一限制胺基酸,其他胺基酸便可能接續成為限制因子。
胺基酸不足的缺乏症
必需胺基酸供應不足會限制體蛋白合成,常見表現包括:
- **生長與飼料利用下降:**幼畜生長遲緩、增重減少、飼料效率變差;體蛋白沉積減少,嚴重時體重下降、肌肉量減少。
- **攝食與代謝受影響:**可能出現食慾下降、整體營養攝取減少;不足的胺基酸無法充分參與蛋白質合成,其他多出的胺基酸則會被分解利用。
第 四 題25 分
骨骼生長包含有機基質(bone organic matrix)的形成和鈣化,請說明下列營養素如何參與骨骼生長及/或鈣化。(每小題 5 分,共 25 分)
(一) 錳
(二) 維生素 D
(三) 維生素 K
(四) 鋅
(五) 銅
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核心觀念
骨骼由有機基質與無機礦物質構成。有機基質以第一型膠原蛋白為主,並含蛋白聚醣及非膠原蛋白;無機部分則主要是磷酸鈣結晶,形成羥磷灰石。骨骼生長因此需要先形成適當的基質,再讓鈣、磷沉積並成熟。
本題考查五種營養素在骨骼生長中的不同作用:錳與軟骨基質合成有關;維生素 D 維持鈣、磷供應並促進骨骼鈣化;維生素 K 參與骨基質蛋白的活化;鋅支持成骨細胞功能及基質生成;銅則參與膠原蛋白交聯。
解題方法
依序從「有機基質形成」與「礦物質鈣化」兩個階段切入,說明各營養素的作用位置、相關機制,以及缺乏時的骨骼影響。作答時要區分直接參與基質合成的營養素,與維持鈣、磷吸收或活化骨蛋白的營養素。
各營養素作用
(一)錳
錳是多種酵素的輔因子,參與蛋白聚醣及醣胺聚醣的合成。這些物質是軟骨細胞外基質的重要成分,有助於生長板軟骨形成與正常發育,並為後續骨化提供基礎。
錳也與骨骼基質形成及骨骼生長所需的代謝反應有關。缺錳會妨礙軟骨與骨骼正常發育,造成骨骼生長不良或畸形。
(二)維生素 D
維生素 D 經肝臟及腎臟轉化為活性型 1,25-二羥維生素 D₃(骨化三醇)後,促進腸道吸收鈣與磷,並協助維持血液中鈣、磷濃度,使骨骼具有足夠的礦物質來源。
維生素 D 也參與骨骼重塑及成骨細胞功能調節。若維生素 D 缺乏,鈣、磷供應與吸收受影響,骨骼鈣化不足;幼畜可發生佝僂病,成年動物則可能發生骨軟化。
(三)維生素 K
維生素 K 是 γ-麩胺醯羧化酶的輔因子,可使骨鈣素(osteocalcin)等維生素 K 依賴性蛋白中的麩胺酸殘基羧化,形成 γ-羧基麩胺酸(Gla)殘基。