人体生理学绪论

1、第一章第一章 绪绪 论论第一节第一节 生理学概述生理学概述第二节第二节 人体生命活动的特征人体生命活动的特征第三节第三节 机体的内环境和稳态机体的内环境和稳态第四节第四节 机体生理功能的调节机体生理功能的调节第五节第五节 体内的控制系统体内的控制系统生理学生理学(physiology)：生物学科的一个分支，是研究各种生物机生物学科的一个分支，是研究各种生物机体功能活动规律和机制的科学。包括人体生理学、植物生理学、体功能活动规律和机制的科学。包括人体生理学、植物生理学、动物生理学等。动物生理学等。人体生理学（人体生理学（Huamn Physiology）：）：研究正常人体功能活动研究正常人体功能

2、活动（如呼吸、循环、消化、泌尿、生殖、行为、思维活动等）及（如呼吸、循环、消化、泌尿、生殖、行为、思维活动等）及其规律的科学。其规律的科学。 构成人体各个系统的器官和细胞的正常活动过程；构成人体各个系统的器官和细胞的正常活动过程； 各个器官、细胞功能表现及内部机制；各个器官、细胞功能表现及内部机制； 不同细胞、器官、系统之间的相互联系和相互作用；不同细胞、器官、系统之间的相互联系和相互作用； 各部分的功能活动与整体的关系；各部分的功能活动与整体的关系； 整体与复杂多变的环境之间的关系。整体与复杂多变的环境之间的关系。 生理学是一门非常重要的基本理论课程。生理学是一门非常重要的基本理论课程。 公

3、元前五世纪，古希腊公元前五世纪，古希腊希波克拉底希波克拉底“西方医学之父西方医学之父”（Hippocrates，约约公元前公元前459-377）认为：人的健康是由认为：人的健康是由人体内四种物质的平衡来决定的。这四人体内四种物质的平衡来决定的。这四种物质叫体液。即种物质叫体液。即血液、粘液、黄（胆）血液、粘液、黄（胆）液和黑（胆）液液和黑（胆）液。人体内某种体液过多。人体内某种体液过多会改变人的性格甚至引起疾病会改变人的性格甚至引起疾病，“四体四体液学说液学说”。 1543年出版人体构造，系年出版人体构造，系统完善的记述了人体各器官系统的统完善的记述了人体各器官系统的形态结构，为医学的新发展开

4、辟了形态结构，为医学的新发展开辟了道路。道路。多血质者热情、果断黏液质者愚笨、懒惰黄胆质者勇敢精力充沛黑胆黑胆质者固执忧郁脾脾气气属血质的持续热属黏液的每日热属黄胆汁的三日热属黑胆汁的四日热 发发热热 十七世纪之前，许多生理学的理十七世纪之前，许多生理学的理论知识散在记述在其它医学的典籍中论知识散在记述在其它医学的典籍中而未能成为一门独立的学科。而未能成为一门独立的学科。 十六世纪末叶，英国哲学家培十六世纪末叶，英国哲学家培根（根（Francis Bacon，15161626）倡导只有倡导只有观察和实验观察和实验才是真正的科学才是真正的科学方法。方法。 威廉威廉哈维哈维经过经过12年的努力，采

5、用年的努力，采用80余余种动物进行实验研究，最后，将他的研究成种动物进行实验研究，最后，将他的研究成果写成果写成论动物的心脏与血液运动的解剖学论动物的心脏与血液运动的解剖学研究研究, 于于1628年年公之于世。指出公之于世。指出 “动脉是动脉是从心脏输出血液的血管，静脉是运回血液到从心脏输出血液的血管，静脉是运回血液到心脏的血管，血液能从动脉心脏的血管，血液能从动脉透入透入静脉，动脉静脉，动脉与静脉的移行是在四肢及身体的远端部分；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。心脏运动是血液循环

6、的唯一原因。” 恩格斯对哈维的发现给予了高度的评恩格斯对哈维的发现给予了高度的评价价：“哈维由于发现了血液循环而把哈维由于发现了血液循环而把生理学生理学(人体生理学和动物生理学人体生理学和动物生理学)确立确立为科学。为科学。” 后人将后人将1628年视为年视为的起点。的起点。 显微镜的发明为生理学发展奠定了基础。显微镜的发明为生理学发展奠定了基础。1660年和年和1668年，年，意大利学者马尔皮吉意大利学者马尔皮吉Malpighi和和Leunwenhock 分别用显微镜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

7、，证实了际循环过程，证实了Harvery的推论。的推论。 William Harvey在论动物的心脏与血液运动的解剖学在论动物的心脏与血液运动的解剖学研究一书的序言中呼吁：研究一书的序言中呼吁：“无论学和教应当以实验为据无论学和教应当以实验为据，而不应当以书籍为据，应当以巧妙的自然为师，而不应当以而不应当以书籍为据，应当以巧妙的自然为师，而不应当以知识的教条为师知识的教条为师”。生理学是一门实验性科学生理学是一门实验性科学。人体实验：人体实验：在不伤害人体健康的条件下，对人体进行某在不伤害人体健康的条件下，对人体进行某些生理学实验研究和临床观察。如：血压、脉搏、呼吸、些生理学实验研究和临床观察

8、。如：血压、脉搏、呼吸、心电图、脑电图、心电图、脑电图、CT、核磁共振等。、核磁共振等。动物实验动物实验 1822年，一次偶然事故中，年，一次偶然事故中，加拿大人加拿大人亚力西斯亚力西斯圣马丁圣马丁（Alexis St. Martin）的腹部被严重射伤。伤口由美国军医的腹部被严重射伤。伤口由美国军医威威廉廉鲍芒（鲍芒（William Beaumont）治疗，枪伤虽然治愈，但腹部外治疗，枪伤虽然治愈，但腹部外面的弹孔却未愈合，胃上留下了一个洞！在面的弹孔却未愈合，胃上留下了一个洞！在1825-1833年的年的8年时年时间内，间内，亚力西斯亚力西斯同意威廉通过这个弹孔在胃中置入试管和衬垫，同意威廉

9、通过这个弹孔在胃中置入试管和衬垫，以便采集胃液，并研究胃液对食物的作用，从而发表了胃液的以便采集胃液，并研究胃液对食物的作用，从而发表了胃液的实验与观察以及消化生理，成为历史上第一个描述胃的运动、实验与观察以及消化生理，成为历史上第一个描述胃的运动、分泌和消化的科学家，被誉为分泌和消化的科学家，被誉为美国生理学之父美国生理学之父。 为了表彰为了表彰亚力西斯亚力西斯圣马丁的功绩，加拿圣马丁的功绩，加拿大生理学会于大生理学会于1962年在他的墓碑上镶了一年在他的墓碑上镶了一块金属牌，用英、法两种文字写着：块金属牌，用英、法两种文字写着：“通过通过他的痛苦，为全人类做出贡献他的痛苦，为全人类做出贡献

10、。” 动物实验方法：动物实验方法：急性实验（急性实验（acute experiment）慢性实验（慢性实验（chronic experiment）离体实验离体实验(ex vivo)在体实验在体实验(in vivo)急性实验：急性实验：必须在符合人道的、麻醉的条件下，对动物某些器必须在符合人道的、麻醉的条件下，对动物某些器官进行实验观察。官进行实验观察。优点优点是方法简便，易于控制条件；是方法简便，易于控制条件；缺点缺点是实是实验时间受限，实验后动物不能存活。验时间受限，实验后动物不能存活。慢性实验：慢性实验：指在一段时间内，在同一清醒动物身上多次、重复指在一段时间内，在同一清醒动物身上多次、重

11、复地观察完整的机体内某器官的功能变化。地观察完整的机体内某器官的功能变化。优点优点是动物存活时间是动物存活时间长，便于研究某一器官的功能活动及其在整体中的作用；长，便于研究某一器官的功能活动及其在整体中的作用；缺点缺点是不便于分析该器官的生理特性以及与其他器官间的关系。是不便于分析该器官的生理特性以及与其他器官间的关系。注意实验方法的结合；注意实验方法的结合；动物实验结果用于人体时，要持慎重态度；动物实验结果用于人体时，要持慎重态度；以人体为实验对象时，应遵循自愿、知情和非创伤原则。以人体为实验对象时，应遵循自愿、知情和非创伤原则。 (一一)细胞和分子水平的研究细胞和分子水平的研究 各个器官的

12、功能都是由构成该器官的各个细胞的特性决各个器官的功能都是由构成该器官的各个细胞的特性决定的。细胞的生理特性又是由构成细胞的各个成分，特别是定的。细胞的生理特性又是由构成细胞的各个成分，特别是细胞中各种生物大分子的物理学和化学特性决定的。细胞中各种生物大分子的物理学和化学特性决定的。 在细胞和分子水平上进行的研究，其研究对象是细胞和在细胞和分子水平上进行的研究，其研究对象是细胞和构成细胞的分子。在这个水平上进行研究和获取知识的学科构成细胞的分子。在这个水平上进行研究和获取知识的学科称为称为细胞生理学细胞生理学(cell physiology)或普通生理学或普通生理学(general physio

13、logy)。 (二二)器官和系统水平的研究器官和系统水平的研究 要了解一个器官或系统的功能，它在机体中所起的作要了解一个器官或系统的功能，它在机体中所起的作用，它的功能活动的内在机制，以及各种因素对它活动的影用，它的功能活动的内在机制，以及各种因素对它活动的影响，都需要从器官和系统的水平上进行观察和研究。响，都需要从器官和系统的水平上进行观察和研究。 在这个水平上的研究所获得的知识，就是在这个水平上的研究所获得的知识，就是器官生理学器官生理学(organ physiology)或系统生理学（或系统生理学（system physiology）。）。如如心脏生理学、呼吸生理学、消化生理学、内分泌生

14、理学等。心脏生理学、呼吸生理学、消化生理学、内分泌生理学等。(三三)整体水平的研究整体水平的研究 在生理情况下，各个器官和系统的功能互相协调，从在生理情况下，各个器官和系统的功能互相协调，从而使机体能够成为一个完整的整体，并在不断变化着的环境而使机体能够成为一个完整的整体，并在不断变化着的环境中维持正常的生命活动。从整体水平上的研究，就是要以完中维持正常的生命活动。从整体水平上的研究，就是要以完整的机体为研究对象，观察和分析在各种环境条件和生理情整的机体为研究对象，观察和分析在各种环境条件和生理情况下不同的器官、系统之间互相联系、互相协调，以及完整况下不同的器官、系统之间互相联系、互相协调，以

15、及完整机体对环境变化发生各种反应的规律。机体对环境变化发生各种反应的规律。 整体水平上的研究比细胞水平和器官、系统水平上的研整体水平上的研究比细胞水平和器官、系统水平上的研究更加复杂。究更加复杂。 一、新陈代谢一、新陈代谢（metabolism） 指机体不断地与周围环境之间进行的物质和能量交换，以指机体不断地与周围环境之间进行的物质和能量交换，以合成自身的物质；同时不断分解自身衰老、退化的物质，并将合成自身的物质；同时不断分解自身衰老、退化的物质，并将其排出体外的自我更新的过程。其排出体外的自我更新的过程。机体机体环境环境同化作用同化作用异化作用异化作用（物质代谢）（物质代谢）（能量代谢）（能

16、量代谢）两个过程两个过程同化作用同化作用：即合成代谢，是机体利用能量将环境中小分子：即合成代谢，是机体利用能量将环境中小分子合成为大分子的一系列代谢途径。合成为大分子的一系列代谢途径。异化作用异化作用：即分解代谢，是机体将体内的大分子转化为小：即分解代谢，是机体将体内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。分子并释放出能量的过程。能量代谢能量代谢：各种能量的转化与利用。：各种能量的转化与利用。 二、兴奋性二、兴奋性（excitability） 机体对内、外环境变化产生反应的能力。机体对内、外环境变化产生反应的能力。 1.刺激与反应刺激与反应 刺激（刺激（stimulus）：）：可被机体感受并引

17、起产生反应的可被机体感受并引起产生反应的体内、外环境条件的变化。体内、外环境条件的变化。 按刺激的性质分类：按刺激的性质分类：机械性、化学性、生物性、社会心机械性、化学性、生物性、社会心理性刺激等。理性刺激等。 刺激强度的表示方法：刺激强度的表示方法： 阈刺激：阈刺激：刚好引起组织产生反应的最小刺激。刚好引起组织产生反应的最小刺激。 阈强度或阈值（阈强度或阈值（threshold）：）：阈刺激的强度阈刺激的强度 阈上刺激：阈上刺激： 阈下刺激：阈下刺激： 刺激能否引起反应的三要素：刺激能否引起反应的三要素： 刺激强度刺激强度 作用时间作用时间 强度强度-时间变化率时间变化率 反应（反应（rea

18、ction）：）：受到刺激后机体功能活动的变化。受到刺激后机体功能活动的变化。 反应的形式：反应的形式： 兴奋：兴奋：某种功能活动出现或加强；某种功能活动出现或加强； 抑制：抑制：某种功能活动减弱或停止。某种功能活动减弱或停止。 2.兴奋性：兴奋性：组织、细胞对刺激产生反应（动作电位）的能力。组织、细胞对刺激产生反应（动作电位）的能力。 可兴奋组织：可兴奋组织：神经、肌肉和腺体神经、肌肉和腺体 衡量组织细胞兴奋性的指标：衡量组织细胞兴奋性的指标：阈值阈值 兴奋性兴奋性 1/阈值阈值三、适应性三、适应性（adaptability） 机体根据内外环境的变化而调整体内各部分活动和关系机体根据内外环境

19、的变化而调整体内各部分活动和关系的功能。的功能。 行为适应：行为适应：本能的行为适应本能的行为适应（根据冷暖增减衣物、维持体温）（根据冷暖增减衣物、维持体温） 生理适应：生理适应：身体内部的协调性反应身体内部的协调性反应（长期居住高原的人，（长期居住高原的人，血中红细胞数、血红蛋白含量高）血中红细胞数、血红蛋白含量高） 四、生殖四、生殖（reproduction） 人体生长发育到一定阶段时，男性和女性两种个体中发人体生长发育到一定阶段时，男性和女性两种个体中发育成熟的生殖细胞相结合，形成与自己相似的子代个体，这育成熟的生殖细胞相结合，形成与自己相似的子代个体，这种功能称为生殖。种功能称为生殖。

20、 体液体液占体重占体重60%细胞内液（细胞内液（2/3）细胞外液（细胞外液（1/3）血浆（血浆（1/4）：）：体重体重15%组织液（组织液（3/4）：）：体重体重 5%一、内环境（一、内环境（internal environment）内环境：内环境：细胞外液细胞外液（血液、淋巴液、组织液）（血液、淋巴液、组织液）内环境作用：内环境作用：1.为细胞提供物质为细胞提供物质2.接受细胞排出物接受细胞排出物3.为细胞活动提供条为细胞活动提供条件件 （稳态）（稳态） 二、稳态二、稳态(homeostasis) 内环境的稳态：内环境的稳态：内环境中各种物理、化学性质保持相对内环境中各种物理、化学性质保持相

21、对稳定的状态。稳定的状态。 保持相对稳定或稳态，是指在正常生理情况下内环境的保持相对稳定或稳态，是指在正常生理情况下内环境的各种理化性质只在很小的范围内发生变动。各种理化性质只在很小的范围内发生变动。 稳态的实现：稳态的实现：在神经、体液机制调节下，通过各器官系在神经、体液机制调节下，通过各器官系统的活动而实现。统的活动而实现。途径途径-反馈反馈 稳态意义：稳态意义：为细胞活动提供理化性质相对恒定的环境，为细胞活动提供理化性质相对恒定的环境，维持正常新陈代谢和生命活动。维持正常新陈代谢和生命活动。 稳态泛指体内各个水平上的生理活动在神经、体液等因稳态泛指体内各个水平上的生理活动在神经、体液等因

22、素调节下保持相对稳定和相互协调的状况。素调节下保持相对稳定和相互协调的状况。 一、神经调节一、神经调节(nervous regulation)二、体液调节二、体液调节(humoral regulation)三、自身调节三、自身调节(autoregulation) 1.基本方式：基本方式：反射反射(reflex) 反射：反射：在中枢神经系统的参与下，在中枢神经系统的参与下，机体对刺激产生的规律性反应。机体对刺激产生的规律性反应。2.结构基础：结构基础：反射弧反射弧(reflex arc) 反射弧的组成：反射弧的组成：感受器、传入感受器、传入神神经、中枢、传出神经和效应器。经、中枢、传出神经和效应

23、器。3.神经调节的特点：神经调节的特点：迅速、精确、迅速、精确、时间短暂。时间短暂。4.类型：类型：非条件反射和条件反射。非条件反射和条件反射。非条件反射：非条件反射：先天的反射，形式相先天的反射，形式相对固定，数量有限；对固定，数量有限；条件反射：条件反射：后后天获得，根据外界条件建立的，形天获得，根据外界条件建立的，形式不固定，具有预见性。式不固定，具有预见性。一、神经调节一、神经调节：通过神经系统的活动对机体功能进行调节。通过神经系统的活动对机体功能进行调节。 二、体液调节：二、体液调节：体内的一些细胞能生成并分泌某些特殊的体内的一些细胞能生成并分泌某些特殊的化化学物质学物质，经，经体液

24、运输体液运输，到达并作用于全身各器官、组织的靶细，到达并作用于全身各器官、组织的靶细胞上相应的受体，调节这一器官组织的活动。胞上相应的受体，调节这一器官组织的活动。1.类型：类型：全身性体液调节：全身性体液调节：分泌物质分泌物质（激素）通过血液或淋巴循（激素）通过血液或淋巴循环运输到全身各处靶细胞上环运输到全身各处靶细胞上受体起调节作用。受体起调节作用。局部性体液调节局部性体液调节：分泌物质分泌物质（组胺、（组胺、5 5羟色胺、细胞因子羟色胺、细胞因子等）或者代谢产物（等）或者代谢产物（COCO2 2、乳、乳酸等）不通过血液循环，通酸等）不通过血液循环，通过周围组织液扩散到邻近细过周围组织液扩

25、散到邻近细胞发挥作用。胞发挥作用。 2.神经神经-体液调节体液调节：大多数内分泌腺或内分泌细胞是直接或间接大多数内分泌腺或内分泌细胞是直接或间接受中枢神经系统控制的。在这种情况下，体液调节就成为神经受中枢神经系统控制的。在这种情况下，体液调节就成为神经调节的一个环节，相当于传出通路的延伸部分。调节的一个环节，相当于传出通路的延伸部分。3.体液调节特点：体液调节特点：作用缓慢且弥散、历史持久、影响广泛、作用缓慢且弥散、历史持久、影响广泛、精确度差。精确度差。 三、自身调节：三、自身调节：环境变化时，器官、组织、细胞不依赖神经环境变化时，器官、组织、细胞不依赖神经或体液调节而产生的适应性反应。或体

26、液调节而产生的适应性反应。肾血流自身调节：肾血流自身调节：动脉血压在动脉血压在80-180mmHg范围内变动时，范围内变动时，肾血流量能保持相对稳定。肾血流量能保持相对稳定。脑血流自身调节：脑血流自身调节：动脉血压在动脉血压在60-140mmHg范围内变动时，范围内变动时，脑血流量能保持相对稳定。脑血流量能保持相对稳定。自身调节特点：自身调节特点：调节幅度小，不灵敏，局限。调节幅度小，不灵敏，局限。 人体功能调节过程和工程控制有许多共同的规律。人体功能调节过程和工程控制有许多共同的规律。 从控制论的角度来看，人体内存在数以千计的各种从控制论的角度来看，人体内存在数以千计的各种控制系统控制系统(

27、control system)；甚至在一个细胞内也存在着许多极其精细复杂甚至在一个细胞内也存在着许多极其精细复杂的控制系统，对细胞的各种功能进行调节。因此，研究者应用的控制系统，对细胞的各种功能进行调节。因此，研究者应用控制论概念、原理和方法来认识和分析机体各种功能的调节。控制论概念、原理和方法来认识和分析机体各种功能的调节。 从控制论的观念来分析，任何控制系统都由从控制论的观念来分析，任何控制系统都由控制部分和受控控制部分和受控部分部分组成。控制系统可分为三大类：组成。控制系统可分为三大类：非自动控制系统非自动控制系统反馈控制系统反馈控制系统前馈控制系统前馈控制系统一、非自动控制系统一、非自

28、动控制系统 是一种是一种“开环开环”系统系统。控制部分发出指令到达受控部分，而受。控制部分发出指令到达受控部分，而受控部分的活动不会反过来影响控制部分的活动。控部分的活动不会反过来影响控制部分的活动。 控制方式：控制方式：单向性单向性控制特点：控制特点：对受控部分的活动不起自动调节作用；在人体正对受控部分的活动不起自动调节作用；在人体正常生理功能的调节中，这种控制极少见。仅在反馈机制受到常生理功能的调节中，这种控制极少见。仅在反馈机制受到抑制时，机体的反应表现为非自动控制。抑制时，机体的反应表现为非自动控制。例如：例如：应激时，因压力感受器受抑制，应激刺激引起交感神应激时，因压力感受器受抑制，

29、应激刺激引起交感神经系统高度兴奋，使心率加快、血压升高，而这些信息不能经系统高度兴奋，使心率加快、血压升高，而这些信息不能引起明显的神经调节活动，故心率、血压维持在高水平。引起明显的神经调节活动，故心率、血压维持在高水平。控制部分控制部分受控部分受控部分机能活动机能活动指令指令 二、反馈控制系统二、反馈控制系统(feedback control system) 是一种是一种“闭环闭环”系统系统，控制部分发出信号，指示受控部分活，控制部分发出信号，指示受控部分活动，而受控部分的活动可被一定的感受装置感受，感受装置再动，而受控部分的活动可被一定的感受装置感受，感受装置再将受控部分的活动情况作为反馈

30、信号送回到控制部分，将受控部分的活动情况作为反馈信号送回到控制部分，控制部控制部分可以根据反馈信号来改变自己的活动，调整对受控部分的指分可以根据反馈信号来改变自己的活动，调整对受控部分的指令，因而能对受控部分的活动进行调节。令，因而能对受控部分的活动进行调节。 控制部分控制部分受控部分受控部分机能活动机能活动控制信息控制信息反馈信息反馈信息控制方式：控制方式：双向性双向性 (一一)正反馈控制系统正反馈控制系统 正反馈正反馈(positive feedback)：反馈信息的作用性质与控制反馈信息的作用性质与控制信息的作用性质信息的作用性质相同相同的反馈。的反馈。 控制部分控制部分受控部分受控部分

31、机能活动机能活动控制信息控制信息反馈信息反馈信息（+）正反馈控制系统的意义：正反馈控制系统的意义：有助于一个完整生理过程的完成。有助于一个完整生理过程的完成。血液凝固血液凝固排尿排尿分娩分娩分娩的正反馈控制分娩的正反馈控制子宫收缩子宫收缩胎头下降胎头下降宫颈牵张宫颈牵张胎儿娩出胎儿娩出（+） (二二)负反馈控制系统负反馈控制系统 负反馈负反馈(negative feedback)：反馈信息的作用性质与反馈信息的作用性质与控制信息的作用性质控制信息的作用性质相反相反的反馈。的反馈。 控制部分控制部分受控部分受控部分机能活动机能活动控制信息控制信息反馈信息反馈信息（-）负反馈控制系统的作用：负反馈控制系统的作用：维持内环境稳态。维持内环境稳态。 血压调节血压调节 体