八年制《生理學》第三版---緒論

1、第一篇第一篇 緒緒 論論Chapter 1 Introduction學學 習習 要要 點點 掌握: 熟悉： 了解： 1. 內(nèi)環(huán)境、穩(wěn)態(tài)和生物節(jié)律的定義2. 體液調(diào)節(jié)、神經(jīng)調(diào)節(jié)、自身調(diào)節(jié)的概念、特點和意義及其相互 之間的關系3. 人體自動控制系統(tǒng)的類別、功能意義及它們之間的的異同1. 生理學與醫(yī)學的關系； 生理學的研究方法2. 生命活動的基本特征； 生理學的發(fā)展歷程，明確發(fā)展方向1. 生理學的研究對象和任務 2. 生理學的研究層次，立足局部把握整體第一章第一章 機體的功能活動、內(nèi)環(huán)境及其穩(wěn)態(tài)機體的功能活動、內(nèi)環(huán)境及其穩(wěn)態(tài)第一節(jié) 生理學研究的對象和任務第二節(jié) 生理學的常用研究方法第三節(jié) 生命活動的

2、基本特征第七節(jié) 生理學發(fā)展的回顧和展望第六節(jié) 人體內(nèi)自動控制系統(tǒng)第五節(jié) 機體生理功能的調(diào)節(jié)第四節(jié) 機體的內(nèi)環(huán)境、穩(wěn)態(tài)和生物節(jié)律生生 理理 學學( (physiologyphysiology) )：是一門研究機體生命活動各種現(xiàn)象及其功能活動規(guī)律的科學。第一節(jié)第一節(jié) 生理學的研究對象和任務生理學的研究對象和任務 (The object and mission of physiological study) 一、生理學的研究對象一、生理學的研究對象 1 1. . 生理學分支：生理學分支： 按研究對象分動物生理學(animal physiology) 植物生理學(plant physiology)人體

3、生理學(human physiology)按所處環(huán)境分太空生理學(space physiology) 潛水生理學(diving physiology)高原生理學(plateau physiology)2 2. . 與生理學有關的新興學科：與生理學有關的新興學科： 電生理學(electrophysiology)、生理心理學( physiologic psychology)、神經(jīng)生物學 (neurobiology)和神經(jīng)科學 (neuroscience)等。按研究系統(tǒng)、器官分神經(jīng)生理學(animal physiology) 心血管生理學(cardiovascular physiology)消化生理

4、學(digestive physiology)腎臟生理學(kidney physiology) .二、生理學的研究任務二、生理學的研究任務 通常所講的生理學指的是人體生理學，人體生理學人體生理學(human physiology)是研究人體機能活動及其規(guī)律的科學。 1. 研究人體各細胞、組織、器官和系統(tǒng)的正常功能活動現(xiàn)象和規(guī)律及其內(nèi)在機制 2. 立足整體，研究各系統(tǒng)、器官、細胞乃至基因分子之間的相互聯(lián)系三、機體各系統(tǒng)的功能互相配合構成生命活動的總三、機體各系統(tǒng)的功能互相配合構成生命活動的總和和 醫(yī)學是關于疾病的科學，而生理學是關于生命的科學. Medical science is a scie

5、nce about disease, while physiology is a science about life.四、生理學與醫(yī)學的關系四、生理學與醫(yī)學的關系 (The relationship between physiology and medicine) 諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獎章正面和背面基礎理論科學樞紐課程五、從不同層面認識生理學五、從不同層面認識生理學OrgansCell and tissueHuman system 生理學研究的三層面 (The three levels of physiological study) 1. 從器官和系統(tǒng)層面研究生理學3. 從整體層面研究生理學

6、2. 從細胞和分子層面研究生理學1. 1. 從器官和系統(tǒng)層面研究生理學從器官和系統(tǒng)層面研究生理學 闡明器官和系統(tǒng)的功能活動規(guī)律以及影響因素2. 2. 從細胞和分子層面研究生理學從細胞和分子層面研究生理學 分子、細胞層面的研究有助于對器官功能的深入了解。 如2014年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎得主J.OKeefe和Moser夫婦研究發(fā)現(xiàn)大腦海馬區(qū)存在“位置細胞”和“網(wǎng)格細胞”，從而發(fā)揮大腦的定位功能。中心法則3. 3. 從整體層面研從整體層面研究生理學究生理學 以完整的機體為研究對象，分析在各種生理條件下不同器官、系統(tǒng)之間相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的規(guī)律。第二節(jié)第二節(jié) 生理學的常用研究方法生理學的常用研究方法 （

7、the method of physiological study）q一、動物實驗按其進程通常可分為急性實驗和慢性實驗一、動物實驗按其進程通常可分為急性實驗和慢性實驗q1 1. .急性實驗急性實驗(Acute experiment) 在體 (in vivo) 實驗 離體 (in vitro) 實驗 如：去大腦僵直 如：骨骼肌實驗裝置圖q2 2. .慢性實驗慢性實驗(Chronic experiment) 如研究動物的胃液分泌，采用假飼的實驗方法食管瘺食管瘺胃瘺胃瘺 二、人體生理研究采用直接或間接的方法二、人體生理研究采用直接或間接的方法 對人體功能的研究對人體功能的研究 1. 1. 直接方法：

8、人體身高、體重、血壓、心率、肺活量、直接方法：人體身高、體重、血壓、心率、肺活量、血細胞數(shù)量等生理參數(shù)的記錄。血細胞數(shù)量等生理參數(shù)的記錄。 2. 2. 間接方法：心電圖、腦電圖、間接方法：心電圖、腦電圖、B B超技術為人體生物電和器超技術為人體生物電和器官形態(tài)功能的研究提供了條件。官形態(tài)功能的研究提供了條件。 腦電圖心電圖三、科學方法是進入生理學研究領域的鑰匙三、科學方法是進入生理學研究領域的鑰匙 科學方法包括研究技術和方法論。v 物理學和化學方法、技術生理學常用研究方法；v 統(tǒng)計學和數(shù)學方法；v 電子儀器和微電極的應用推動了電生理學的發(fā)展；v 信息論、控制論以及系統(tǒng)論等的應用，計算機的技術

9、的發(fā)展與廣泛運用； v 現(xiàn)代分子生物學的發(fā)展；現(xiàn)代科學技術為人體研究開辟了 新的途徑 ：如仿真學，數(shù)學建模等 第三節(jié)第三節(jié) 生命活動的基本特征生命活動的基本特征 (Basic properties of the living body) v 新 陳 代 謝(metabolism)v 興 奮 性(excitability)v 適 應 性(adaptability)v 生 殖(reproduction)新陳代謝新陳代謝(Metabolism) 生物體不斷與環(huán)境進行物質(zhì)和能量交換，攝取營養(yǎng)物質(zhì)以合成自身的物質(zhì)，同時不斷分解自身衰老退化物質(zhì)，并將其分解產(chǎn)物排出體外的自我更新過程稱為新陳代謝。 一、新陳

10、代謝是生命活動最基本的特征一、新陳代謝是生命活動最基本的特征刺激刺激(stimulus)：作用于機體的內(nèi)外環(huán)境：作用于機體的內(nèi)外環(huán)境變化。反應反應(response)：機體對刺激所產(chǎn)生 的應答性變化?？膳d奮組織可興奮組織：接受刺激后能迅速產(chǎn)生 某種特定生理反應的組織。 興奮性興奮性(Excitability)二、興奮性反映組織細胞接受刺激產(chǎn)生反應的能力二、興奮性反映組織細胞接受刺激產(chǎn)生反應的能力興奮興奮(excitation)： 由相對靜止變?yōu)轱@著的運動狀態(tài)， 或原有的活動由弱變強。抑制抑制(inhibition)： 由運動轉(zhuǎn)為相對靜止，或活動由強變?nèi)?。閾強度閾強?threshold int

11、ensity) ：能引起活組織細胞產(chǎn)生反應 的最小刺激強度。興奮性興奮性(excitability)：活組織細胞接受刺激產(chǎn)生反應 （動作電位）的能力。閾值興奮性1適應適應(adaption)：機體按環(huán)境變化調(diào)整自身生 理功能的過程。適應性適應性(adaptability)：機體能根據(jù)內(nèi)外環(huán)境的變化調(diào)整體 內(nèi)各種活動，以適應變化的能力。 三、適應性是機體適應內(nèi)外環(huán)境變化的能力三、適應性是機體適應內(nèi)外環(huán)境變化的能力生理性適應/行為性適應四、生殖是機體繁衍后代、延續(xù)種系的基本能力四、生殖是機體繁衍后代、延續(xù)種系的基本能力 1. 生殖生殖(reproduction) 生物體繁殖后代、延續(xù)種系的一種特征

12、性活動。生物體繁殖后代、延續(xù)種系的一種特征性活動。成熟的個體通過無性或有性繁殖方式產(chǎn)生或形成與本身相似的子代個體。 2. 2. 輔助生殖技術：輔助生殖技術： 體外受精體外受精- -胚胎移植胚胎移植 (in vitro fertilization and embyo transfer,IVF-ET) 卵泡漿內(nèi)單精子顯微注射卵泡漿內(nèi)單精子顯微注射 (intra-cytoplasmic sperm injection,ICSI) 胚胎植入前遺傳學診斷胚胎植入前遺傳學診斷 (pre-implantation genetic diagnosis,PGD) 第四節(jié)第四節(jié) 機體的內(nèi)環(huán)境、穩(wěn)態(tài)和生物節(jié)律機體的

13、內(nèi)環(huán)境、穩(wěn)態(tài)和生物節(jié)律（the inner environment, homeostasis and biorythm）一、內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)是維持機體正常生命活動的必要條件一、內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)是維持機體正常生命活動的必要條件 1.1. 外環(huán)境外環(huán)境(external environment) ：機體生存的外界環(huán)境， 包括自然環(huán)境和社會環(huán)境。 2.2. 內(nèi)環(huán)境內(nèi)環(huán)境(internal environment)：體內(nèi)各種組織細胞 直接接觸并賴以生存的環(huán)境。細胞內(nèi)液細胞內(nèi)液(intracellular fluid)細胞外液細胞外液(extracellular fluid)3. 3. 體液體液(Body fl

14、uid)的組成的組成體液細胞內(nèi)液 2/32/3細胞外液 1/31/3血漿 1/4組織液 3/43/44. 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)(Homeostasis)v 定義： 內(nèi)環(huán)境并不是靜止不變的固定狀態(tài)，而是各種理化因素在變化中達到動態(tài)平衡的一種相對恒定狀態(tài)。內(nèi)環(huán)境的化學成分和理化特性保持相對恒定。v 意義：維持人的正常生命活動和新陳代謝的進行。生物節(jié)律(Biorhythm) q生物體內(nèi)的各種功能活動按一定的時間順序發(fā)生變化， 如果這種變化能按一定時間規(guī)律周而復始的出現(xiàn)，就叫節(jié)律性變化，而變化的節(jié)律就叫生物節(jié)律(biorhythm)。q日-月-年周期 q生物節(jié)律存在的意義 二、生物節(jié)律是機體對外部環(huán)境變化的主動

15、適應二、生物節(jié)律是機體對外部環(huán)境變化的主動適應(The regulation of physiological function)第五節(jié)第五節(jié) 機體生理功能的調(diào)節(jié)機體生理功能的調(diào)節(jié)v 神經(jīng)調(diào)節(jié)(nervous regulation)v 體液調(diào)節(jié)(humoral regulation)v 自身調(diào)節(jié)(autoregulation)一、神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本形式是反射一、神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本形式是反射q反射反射(reflex) q反射弧反射弧(reflex arc)1 1. .神經(jīng)調(diào)節(jié)神經(jīng)調(diào)節(jié)(Nervous regulation) 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)參與下，機體對外界刺激作出的有規(guī)律的適應性應答. 特點：反應迅速，

16、起作用快，調(diào)節(jié)精確。特點：反應迅速，起作用快，調(diào)節(jié)精確。2. 2. 反射反射神經(jīng)系統(tǒng)活動的基本形式神經(jīng)系統(tǒng)活動的基本形式 反射(reflex)分為條件反射條件反射(conditioned reflex)和非條件反非條件反射射(unconditioned reflex)。 3. 3. 反射弧反射弧 神經(jīng)系統(tǒng)活動的結構基礎神經(jīng)系統(tǒng)活動的結構基礎 二、體液調(diào)節(jié)是一種較為原始的調(diào)節(jié)方式 1. 1. 體液調(diào)節(jié)體液調(diào)節(jié)(Humoral regulation) 指機體的某些組織細胞所分泌的特殊的化學物質(zhì)，通過體液途徑到達并作用于靶器官，調(diào)節(jié)靶器官生理活動的一種調(diào)節(jié)方式。 2. 2. 特點特點：作用緩慢而持久

17、，作用面較廣泛，調(diào)節(jié)方式相對恒定，它對人體生命活動的調(diào)節(jié)和自身穩(wěn)態(tài)的維持起著重要作用。 3. 3. 特殊的化學物質(zhì)特殊的化學物質(zhì) 1）激素 2）其他化學物質(zhì)，如組胺、各種細胞因子、某些氣體分子(CO、H2S、NO等)，以及一些代謝產(chǎn)物(CO2等)。4. 4. 體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的比較體液調(diào)節(jié)與神經(jīng)調(diào)節(jié)的比較 三、自身調(diào)節(jié)是由某些細胞或組織器官內(nèi)在特性決定的三、自身調(diào)節(jié)是由某些細胞或組織器官內(nèi)在特性決定的 1. 1. 自身調(diào)節(jié)自身調(diào)節(jié)(autoregulation) 指某些細胞或組織器官憑借本身內(nèi)在特性，而不依賴神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)，對內(nèi)環(huán)境變化產(chǎn)生特定適應性反應的過程。 2. 2. 特點：特點：

18、調(diào)節(jié)強度較弱，影響范圍小，且靈敏度低 （局部代謝產(chǎn)物性自身調(diào)節(jié)、肌原性自身調(diào)節(jié)）局部代謝產(chǎn)物性自身調(diào)節(jié)、肌原性自身調(diào)節(jié)）第六節(jié)第六節(jié) 人體內(nèi)自動控制系統(tǒng)人體內(nèi)自動控制系統(tǒng)(Adaptive control system)1. 1. 背景背景q2 0 世 紀 3 0 年 代 ， 美 國 哈 佛 大 學 的 生 理 學 家A.Rosenblueth 和數(shù)學家 N.Wiener等，組織了每月的科學方法討論會。q矛盾：一方面分工過細； 另一方面各門學科相互交叉而走向綜合的趨勢。q1947年創(chuàng)了“控制論”這個嶄新的學科，1948年Wiener所著的控制論一書出版。q運用控制論原理分析人體的調(diào)節(jié)活動時，人

19、體的各種功能調(diào)節(jié)可分為三類控制系統(tǒng)。 v 非自動控制系統(tǒng)是一個開環(huán)系統(tǒng)（open-loop system），其控制部分不受受控部分影響，即受控部分不能反饋改變控制部分的活動。 v 這種控制系統(tǒng)無自動控制能力，在機體內(nèi)也不常見。 v1 1. .定義：閉環(huán)系統(tǒng)定義：閉環(huán)系統(tǒng)（closed-loop system），其控制部分不斷接受受控部分的影響，即受控部分不斷有反饋信息返回輸給控制部分，改變著它的活動。 一、反饋控制系統(tǒng)是機體維持穩(wěn)態(tài)的一、反饋控制系統(tǒng)是機體維持穩(wěn)態(tài)的 閉環(huán)自動控制系統(tǒng)閉環(huán)自動控制系統(tǒng)v2. 2. 具有自動控制的能力具有自動控制的能力反饋控制系統(tǒng)示意圖v負反饋負反饋(negati

20、ve feedback) 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，受控部分發(fā)出的反饋信息在比較器的參與下，影響控制部分并使其向相反方向調(diào)節(jié)受控部分的活動，這種反饋稱為負反饋。 通過負反饋調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。 3. 3. 負反饋控制系統(tǒng)負反饋控制系統(tǒng) （竇內(nèi)壓竇弓反射作用動脈血壓 ） TRH: 促甲狀腺激素釋放激素 T3、T4: 甲狀腺素TSH: 促甲狀腺素v正反饋(positive feedback) 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，受控部分發(fā)出的反饋信息在比較器的參與下，影響控制部分并使其向相同方向調(diào)節(jié)受控部分的活動，這種反饋稱為正反饋。 與負反饋相反，正反饋不可能維持系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)或平衡，而是打破原先的平衡狀態(tài)。 （例

21、如：排尿、排便反射，分娩，凝血過程等） 4. 4. 正反饋控制系統(tǒng)正反饋控制系統(tǒng) 1. 1. 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)(feed-forward control system) 控制部分發(fā)出信號使受控部分進行某一活動，同時由某一監(jiān)測裝置發(fā)出前饋信號，作用于控制部分，使其及早做出適應性反應，及時調(diào)控受控部分的活動。2. 2. 特點特點：使系統(tǒng)活動快速、準確，避免負反饋調(diào)節(jié)產(chǎn)生的波動和反應滯后現(xiàn)象。二、前饋控制系統(tǒng)使機體的調(diào)節(jié)活動更富預見性和適應性二、前饋控制系統(tǒng)使機體的調(diào)節(jié)活動更富預見性和適應性控制部分受控部分監(jiān)測裝置比較器比較器前饋信息偏差信息反饋信息控制信息輸出變量前饋控制系統(tǒng)示意圖（例如：

22、進食時，血糖水平的調(diào)節(jié)；參加賽跑前，呼吸、循環(huán)活動發(fā)生的變化等）三、前饋控制與反饋控制的比較三、前饋控制與反饋控制的比較第七節(jié)第七節(jié) 生理學發(fā)展的回顧和展望生理學發(fā)展的回顧和展望希波克拉底（希波克拉底（HippocratesHippocrates，公元前，公元前459459377377年）：古希臘年）：古希臘 醫(yī)學之父醫(yī)學之父 四種體液理論四種體液理論蓋倫（蓋倫（Claudius GelenClaudius Gelen，130-201130-201）：古羅馬）：古羅馬 用氣質(zhì)代替了體液理論中的人格用氣質(zhì)代替了體液理論中的人格 血液的運動理論；三種靈魂學說血液的運動理論；三種靈魂學說 威廉威廉哈

23、維哈維 (William Harvey (William Harvey，157815781657)1657)：英國：英國 發(fā)明血液循環(huán)和心臟功能；動物心血運動解剖論發(fā)明血液循環(huán)和心臟功能；動物心血運動解剖論 十七世紀：生理學成為獨立學科的萌芽時期十七世紀：生理學成為獨立學科的萌芽時期一、生理學發(fā)展的回顧一、生理學發(fā)展的回顧(History of physiology) 哈勒（哈勒（HallerHaller，1708170817771777） 研究了骨的形成，胎兒的發(fā)育和呼吸生理，并通過實驗指出研究了骨的形成，胎兒的發(fā)育和呼吸生理，并通過實驗指出感官感受刺激由神經(jīng)纖維傳導，一切神經(jīng)又集中于大腦。

24、感官感受刺激由神經(jīng)纖維傳導，一切神經(jīng)又集中于大腦。 柏爾（柏爾（BellBell，1774177418421842，英國），英國） 通過急性動物實驗，證明了脊神經(jīng)前根傳導運動，后根通過急性動物實驗，證明了脊神經(jīng)前根傳導運動，后根纖維傳導感覺。纖維傳導感覺。 伯爾納（伯爾納（Claude BernardClaude Bernard，1834183418781878，法國），法國） 被譽稱為被譽稱為“歐洲生理學之父歐洲生理學之父”，研究了消化液分泌的機理，用著，研究了消化液分泌的機理，用著名的名的“伯爾納糖穿刺伯爾納糖穿刺”實驗證實了延髓中存在著血糖調(diào)節(jié)中樞，實驗證實了延髓中存在著血糖調(diào)節(jié)中樞，他還證明了交感神經(jīng)的縮血管機能，內(nèi)環(huán)境的概念也是他首先提他還證明了交感神經(jīng)的縮血管機能，內(nèi)環(huán)境的概念也是他首先提出的，他認為血液和淋巴無論在生物體內(nèi)外都會保持穩(wěn)定，當