生理学（physiology绪论

生理学（physiology),何谓生理学？,生理学是研究机体正常生命活动现象和规律的一门实验性科学。生理学的基本内容人体生理学的基本内容是正常状态下人体及其各部分的功能，包括生命活动的现象、过程、规律机制以及影响因素。,两个内涵：活的个体、实验性科学,何谓生理学,“判天地之美，析万物之理。”-庄子“判机体之美，析生命之理”-王志钧,第一章绪论,第一节：生理学简介第二节：生命活动的基本特征第三节：内环境及其稳态第四节：机体功能活动的调节,绪论,生理学：一门研究机体生命现象和规律的科学,生理学的内容功能功能活动的调节功能和调节的机理。,正常调节生理学调节失代偿病理生理学临床干预药理学,生理学是基础医学的基础,在阅读的1分钟内，你的机体发生的变化,近代生理学的发展,公元前300-400年黄帝内经古希腊年代，Aristotle亚里斯多德(古希腊大哲学家,科学家，284-322,BC),血压和体温调节文艺复兴时期GalenC.,130-201，AD灵物学VesaliusA.,1514-1564，解剖学的奠基人WilliamHarvey(15781657)，是的公认近代生理学的创始人心血运动论RobertHooke（1635-1703）提出“细胞”的理论法国哲学家Descartes,笛卡尔提出“反射”的概念Gavani发现生物组织的电活动，促进了神经科学的早期发展19世纪BenardC与Cannon1939年提出“稳态”的概念20世纪中期Hodgkin与Huxley提出离子通道概念20世纪科学技术的飞速发展，提供了新的理论和技术,威廉哈维经过十二年的努力，采用八十余种动物进行实验研究，最后，将他多年来的研究成果写成论动物的心脏与血液运动的解剖学研究,于1628年公之于世。1651年发表论动物的生殖，恩格斯对哈维的发现给予了高度的评价，曾说：“由于哈维发现血液循环，而把生理学确定为一门科学。”动脉是从心脏输出血液的血管，静脉是运回血液到心脏的血管，血液能从动脉透入静脉，动脉与静脉的移行是在四肢及身体的远端部分；心脏是一种肌肉，其瓣膜阻止了血液的逆流，心脏运动是血液循环的唯一原因。,Discoveryofthecell,1665年，英国物理学家罗伯特虎克（RobertHooke）设计了首个显微镜，并发现细胞。,1660年和1668年，Malpighi和Leunwenhock分别用显微镜看到了蛙的肺的毛细血管和蝌蚪尾部血液通过毛细血管的实际循环过程，证实了Harvery的推论。恩格斯对哈维的发现给予了高度的评价：“哈维由于发现了血液循环而把生理学(人体生理学和动物生理学)确立为科学。”后人将1628年视为近代生理学的起点。,invitro：分离出的器官、细胞,invivo：完整动物身上进行,Acuteexperiment：家兔血压调节（生理）药物对心血管活动影响（药理）休克（病生理）Chronicexperiment：中药治疗糖尿病,蛙心灌流、小肠平滑肌活动,生理学的研究方法,人体研究,动物实验,正常数据、病生理状态下数据药物进入临床应用前进行试验（再次体现生理、病生理、药理之间有千丝万缕的联系）,生理学的研究层次,细胞和分子水平,器官和系统水平,整体水平,细胞受刺激时离子通道的改变,卧位立位，心血管系统对血压的调节,寒冷时机体能量变化,细胞、构成细胞的分子,器官和系统的功能活动,机体内部各器官系统的相互联系和相互影响，以及机体与环境之间的相互联系和影响的研究,从基因组到蛋白质组,OneGenome,DifferentProtomes!,microscopy,蛋白质组研究现状,第二节生命活动的基本特征(BasicPropertiesoftheLivingBody),新陈代谢(Metabolism)兴奋性(Excitability)适应性(Adaptation)生殖(Reproduction),一、新陈代谢(Metabolism),合成代谢（anabolism）：机体不断的从环境中摄取营养物质并合成为自身物质的过程。分解代谢（catabolism）：机体分解和破坏自身原有的物质的过程。,物质代谢,分解代谢,能量代谢,合成代谢,新陈代谢,机体不断破坏和清除衰老的结构，重建新的结构的吐故纳新的过程。,Catabolism（分解代谢),Anabolism（合成代谢),物质代谢,能量代谢,合成物质,贮存能量,分解物质,释放能量,环境,机体,二兴奋性(Excitability),兴奋性(Excitability)是指组织细胞对刺激产生动作电位的能力。兴奋性是机体生命活动的基本特性之一。是生物体生存的必要条件。,刺激(Stimulus),定义能引起机体发生一定反应的内外环境条件变化称为刺激。分类物理性刺激：声、光、电、机械、温度等化学性刺激：酸、碱、盐生物性刺激：细菌、病毒社会心理性刺激：情绪等,刺激(Stimulus),作为刺激，要引起机体产生反应，必须具备三个条件：足够的刺激的强度足够的刺激的作用时间刺激的强度的变化率：单位时间内刺激强调的变化幅度，即强度变化的速度。,兴奋性的衡量指标阈强度,兴奋性的高低主要以所接受刺激的强度大小来衡量。兴奋性=1/阈强度。即：兴奋性与阈强度呈反变关系阈强度（阈值）引起组织细胞产生反应的最小刺激强度。阈刺激、阈上刺激、阈下刺激机体中神经组织、肌组织、腺组织一般兴奋性都较高，所需刺激的强度较小，故常被称为可兴奋组织。在生理学的研究中经常使用这些组织。,反应（reaction）,定义反应是指在人体或其组成部分接受刺激后，出现的理化过程和生理功能的变化。表现为人体功能状态的改变，如：肌肉收缩、腺体分泌、神经冲动传导等。表现形式兴奋：指刺激引起机体由相对静止状态转为活动状态或活动状态的加强。抑制：指刺激引起机体由相对活动状态转为相对静止状态或活动状态的减弱。,组织兴奋及其恢复过程中兴奋性的变化,过程绝对不应期(Absoluterefractoryperiod)：对任何刺激均不起反应的时期。相对不应期(Relativerefractoryperiod)：刺激强度必须大于阈值（较强刺激）才能引起反应的时期。超常期(supranormalperiod)：刺激强度低于阈值（刺激）就能引起组织反应的时期，即兴奋性高于正常。低常期(subnormalperiod)：刺激强度须高于阈值才能引起反应的时期，即兴奋性低于正常。,组织兴奋及其恢复过程中兴奋性的变化,时间组织兴奋时兴奋性变化所经历的时间是短暂的，各类组织各不相同，一般都在100ms以内。意义绝对不应期的长短决定了组织两次兴奋的最短时间间隔。,适应性：根据内外环境的变化调整机体内各部分活动和相互关系的功能.,躯体活动改变，本能性行为寒冷时来回踱步,机体内部的协调性反应长期高原生活，红细胞、血红蛋白增加,生理性适应：,行为性适应：,疾病状态下无法完成生理性适应,三适应性(adaptability),四生殖（Reproduciton）,生物体产生与自己相似的子代个体的过程。,单细胞通过分裂成两个子细胞,人类复杂的社会活动（计划生育）、心理活动（恋爱、结婚）和生殖生理活动（性交、怀孕、分娩）等,人类的生殖,第三节内环境及其稳态,人体与外环境,外环境,自然环境,物理因素,化学因素,生物因素,社会因素,心理因素,社会环境,机体所直接接触的外界环境，包括温度、湿度、阳光等自然环境和种族、人群、国度等社会环境。,外环境（Externalenvironment）,体内细胞所直接生存的环境，即细胞外液。主要由组织液和血浆所组成。,内环境（Internalenvironment）,内环境（Internalenvironment）,细胞外液是细胞所直接生存的体内环境，称为机体的内环境。意义：它是细胞直接进行新陈代谢的场所；又是细胞生活与活动的地方。体液：体内液体的总称。,40%是固体成分包括肌肉、脂肪、骨骼等,体液占体重60%,细胞内液(2/3),细胞外液(1/3)血浆、组织液、淋巴液和脑脊液,机体器官、组织间的内环境,稳态(homeostasis),生理学最重要的概念之一1859年BernardC.首先提出：“机体所表现的的与外界环境的独立性”。1929年Canon：“稳态概念指的是一种状态，一种可变的,但又是相对稳定的一种状态”。内环境稳态(homeostasis)：内环境的化学成分及理化性质（化学成分、含氧量、pH值、温度、渗透压等）保持相对稳定的状态,内环境与稳态(InternalEnvironmentandHomeostasis),意义细胞外液理化性质总在一定水平上保持相对恒定，不随外环境的变动而明显变化。这个恒定状态不是完全固定不变的，而是一个动态平衡，是在微小波动中保持相对恒定的。,指机体在内外界环境发生改变时，体内各器官、组织的功能活动及相互关系发生相应的改变，使机体能适应环境的变化，并维持内环境的稳态，人体各器官功能的这种适应性反应称为调节。,调节（regulation）,第四节机体功能的调节,人体功能的调节方式神经调节(Nervousregulation)体液调节(Humoralregulation)自身调节(Autoregulation),Regulation,NervousRegulation(reflex),HumoralRegulation,Autoregulation,神经调节(Nervousregulation),定义通过神经系统的活动对机体功能进行的调节称为神经调节，它在整个调节中起主导作用。基本方式：反射(reflex)反射是指在中枢神经系统参与下，机体对刺激产生的规律性反应。完成反射的结构基础是反射弧：包括5部分，即感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。（图1-2）,反射弧（Reflexarc）,感受器,传入N,中枢,传出N,效应器,减压反射,神经调节,分类条件反射和非条件反射。非条件反射是先天遗传的，反射弧和反射方式都比较固定的反射，多为人和动物维持生命的本能活动。唾液分泌反射角膜反射条件反射是后天获得的，是个体在生活过程中建立起来的反射，是一种高级神经活动。,体液调节(Humoralregulation),定义：通过体液中化学物质的作用对机体功能进行调节称为体液调节。在人体主要是激素参与的调节。特点：缓慢起效、作用广泛、时间持久、,“Hormonesaregenerallyconsideredtobesubstances(1)secretedintothebloodin(2)verysmallamounts(3)byspecializedcellsorglandsand(4)carriesbythebloodstream(5)tootherpartsofthebody,wheretheyinteractwithspecificreceptorsintargettissuecells(6)toproduceaparticularbiologicalresponse.”-Rhoades而葡萄糖被小肠上皮或肾小管上皮重吸收时则是通过与Na+泵耦联形成继发性主动转运.易化扩散的转运特点：高度特异性具饱和现象有竞争性抑制作用主动转运：它是逆电-化学递度进行的转运。通过膜上的特殊蛋白，消耗供能转运物质的过程。分为原发性主动转运（Na+-K+-ATP酶）和继发性主动转运两种。,第二节细胞的跨膜信号转导,离子通道型受体是一种同时具有受体和离子通道功能的蛋白质分子，它们接受的化学信号绝大多数都是神经递质，也称递质门控通道。又由于激活后可引起离子跨膜流动，又称促离子型受体。通过离子流引起突触后神经元或效应器细胞膜电位改变，实现神经信号的跨膜转运。特点：路径简单，速度快。电压门控和机械门控的离子通道也是另外一种形式的受体，即电信号和机械信号的“受体”。,细胞的跨膜信号转导,G蛋白耦联受体介导的信号传导由脂质双层中以及膜内侧的包括G蛋白等一系列信号蛋白分子之间级联式的复杂的相互作用来完成信号跨膜转导的，也称为促代谢型受体。,细胞的跨膜信号转导,心房钠尿肽和脑钠尿肽是重要配体。NO：受体也是一种GC。可使胞内cGMP和PKG活性升高，引起血管平滑肌松弛。,第三节细胞的生物电现象,正常细胞膜内、外存在着跨膜电位。静息电位：细胞在安静状态（未受刺激）时，存在于细胞膜两侧的电位差。表现为膜内为负、膜外为正的现象，称为极化状态。动作电位：可兴奋细胞在受到有效刺激作用下，在静息电位的基础上，爆发的一次迅速而又可扩布的电位变化。,静息电位形成的原理（条件）,一、静息电位,枪乌贼巨轴突细胞膜两侧主要离子浓度,静息电位的形成（离子基础）,电位形成的条件细胞膜两侧离子浓度分布不均膜内以K+、A-为主要正、负离子膜外以Na+、Cl-为主要正、负离子细胞膜对不同离子的通透性不同安静时膜对K+通透性最大，对A-几乎不通透细胞受刺激活动时膜对Na+透透性增大静息电位的形成就是安静时膜对K+通透性大，K+大量顺势，不耗能外流，最终形成的K+平衡电位。,（二）动作电位及其形成原理动作电位（actionpotential,AP）：指膜受刺激后在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原。AP是由锋电位和后电位组成的。,动作电位的形成机制,插图等,上升相：主要是Na+内流产生的Na+平衡电位。下降相：主要是K+外流产生。后电位：由Na+-K+泵启动，逆浓度转运Na+和K+，调整电位至极化状态。,膜电位变化中的几种不同状态,极化状态去极化超极化反极化（超射）复极化阈电位膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位。锋电位动作电位产生过程中，去极化与复极化快速转变，形成的尖锋状电位变化。是动作电位是否形成的指标之一,神经和骨骼肌纤维兴奋后兴奋性的改变，按时间顺序简述如下：绝对不应期（absoluterefractoryperiod）：在接受第一个刺激产生兴奋的一段极短的时间内，无论再给予多么强大的刺激，也不能使组织细胞产生第二次兴奋。此时组织的兴奋性为零。相对不应期（relativerefractoryperiod）：在绝对不应期后，第二个刺激有可能引起新的兴奋，但所用的刺激强度必须大于该组织细胞的阈强度，即必须使用阈上刺激。超常期（supranormalperiod）和低常期（subnormalperiod）：更精密的实验还说明，在相对不应期后，该组织细胞还要经历一段兴奋性先增高（超常期）继而又低于正常的（低常期）缓慢变化的时期。不应期的意义：在绝对不应期时，兴奋性为零，任何刺激均“无效”。因此理论上，细胞产生兴奋的最大频率不可能超过该细胞绝对不应期持续时间的倒数。,兴奋的周期性变化,局部电位与膜的兴奋性阈下刺激引起的膜局部去极化电位（未达到阈电位的膜电位）称为局部电位（Localpotential）。阈下刺激引起膜的去极化，膜上少量Na+通道开放，Na+内流形成局部电位。局部电位的特点：（与AP比较）是等级性的：局部电位值随刺激强度增强而增大，不“全或无”的。（AP为“全或无”）只局限在局部：局部电位可以电紧张性扩布的方式向周围传播，但随距离的增加而衰减。（AP为不衰减式传导）可以总和：同一膜位点上的连续局部电位可总和，称为时间总和；同时产生在膜上相距较近的X点和Y点的局部电位可总和，称为空间总和。（AP无总和现象）,（四）动作电位的传导及其原理只要细胞膜上的某一位点受到刺激产生AP，这个AP就会沿着细胞膜向周围传播，使整个细胞的膜都经历一次类似于受刺激部位的离子电导的改变，表现为AP沿整个细胞膜的传导。且在此传导过程中，AP的幅度随传导距离的增加而发生任何改变，即不衰减地传导。,第四节骨骼肌收缩活动（ContractionofSkeletalMuscle),骨骼肌的的兴奋与收缩骨骼肌的收缩的表现形式影响骨骼肌收缩的因素,骨骼肌收缩机制,一、神经-骨骼肌接头处的兴奋传递(Neuromusclartransmission)（一）神经-肌肉接头的结构突触前膜突触间隙突触后膜,（二）兴奋传递的接头前过程轴突末梢的轴浆中，含有大量囊泡，每个囊泡中储存有恒量的乙酰胆碱（ACh）分子，它们可通过出胞作用进行“量子式释放”。当有神经冲动传来时，轴突末梢的膜局部去极化，导致电压门控Ca2+通道开放，Ca2+的内流触发大量囊泡出胞，将所含全部ACh释放到接头间隙。（三）兴奋传递的接头后过程在接头后膜上，存在有特殊的化学门控离子通道受体N-型乙酰胆碱受体。当其与通过接头间隙扩散到接头后膜的ACh结合后，导致通道开放，结果是使接头后膜去极化，这一局部去极化电位称为终板电位。它不表现“全或无”的特征。由于终板电位的幅度很高（60mV），约超过引起肌细胞膜AP所需的刺激阈值的34倍，因此它扩布到周围很容易引起肌膜去极化达到阈电位水平，触发AP产生。,N-M接头兴奋的传递过程,接头传递指接头前细胞的信息引起接头后细胞活动的过程前一神经元的神经冲动传至轴突末梢前膜对Ca2+的通透性增加，Ca2+内流囊泡开始向前膜移动，与前膜融合，并破裂，释放出递质(特异专一的Ach)递质通过间隙，与后膜上特异性受体结合(N2受体)使后膜Na+离子通道开放，Na+内流，后膜产生兴奋性局部电位变化。经总和将终板电位沿肌膜传导至三联管,引起肌肉收缩。,神经传导与传递的特征比较,神经传导：单一细胞的AP传导（冲动）结构功能完整性、绝缘性、双向传导、不易受内环境变化影响，相对不疲劳传导的记录方式不同，原理不同，图线也显不同状态神经传递：N-N(N-M)细胞AP-递质-AP单向传导、中枢延搁、总和、后放、兴奋节律改变、易受内环境影响，易被激活剂、拟似剂、阻断剂改变递质功能,骨骼肌的组织结构,明带暗带H带Z线肌小节粗肌丝细肌丝,骨骼肌三联管结构,（二）肌管系统肌管系统指包绕在每一条肌原纤维周围的膜性囊管状结构，由来源和功能都不同的两组独立的管道系统组成。,三联管结构,肌质网（纵管）,横管,兴奋-收缩耦联把肌细胞的电兴奋与肌细胞的机械收缩联接起来的中介过程。兴奋-收缩耦联的结构部位三联管结构兴奋-收缩耦联的重要因子Ca2+,肌纤维微细结构模拟图,骨骼肌收缩机制,四、肌纤维收缩的总和和肌肉收缩的力学整块骨骼肌收缩时产生力量的大小，与两个因素有关：单根肌纤维收缩的总和；同一时间内参与收缩的肌纤维数量。（一）骨骼肌的收缩总和单根肌纤维收缩的总和决定于肌膜AP的频率。AP频率低时，肌纤维发生单收缩，即下次AP到来之前，肌浆中Ca2+浓度已恢复静息水平。AP频率较高时，AP不能总和，但由多个AP引起的收缩可发生总和。这是因为第一次兴奋释放到肌浆中的Ca