动物生理学 绪论课件

1、2022/10/11 动物生理学ANIMAL PHYSIOLOGY2022/10/112课前概述1.本课程的介绍课时计划与安排2.考试成绩的评定方法3.教材、参考书2022/10/113目 录第一章 绪论（2）第二章 细胞的基本功能（2）第三章 血液 （2）第四章 血液循环 （3）第五章 呼吸 （3）第六章 消化与吸收 （3）第七章 能量代谢与体温 （2） 32学时第八章 排泄与渗透压调节（3） 第九章 神经系统 （6）第十章 内分泌 （4） 第十一章 生殖与泌乳（2）第十二章 神经内分泌免疫调节（自学） 2022/10/114本课程考核办法： 期末考试卷面成绩占70分，平时成绩占30分。 课

2、程平时成绩考核办法：出勤、提问、平时作业。2022/10/115教材杨秀平等. 动物生理学. 北京：高等教育出版社，2009， 第二版1.动物生理学，欧阳五庆主编，高等农业院校协编教材，科学出版社，2006年.2.动物生理学，张玉生等主编，吉林出版社，2000年.3.动物生理学，傅伟龙等主编，中国农业科技出版社，2001主要参考书目2022/10/117生理学(physiology)是生物学的一个分支学科，是研究生物机体各种生命活动现象（机能）及机体各个组成部分的功能及其规律的一门科学。生理学植物生理学人体生理学动物生理学家畜生理学家禽生理学鱼类生理学昆虫生理学比较生理学特殊生理学航天生理学潜

3、水生理学生态生理学行为生理学微生物生理学2022/10/1181、古代和中世纪生理学以经验和假设为特征。公元前2世纪我国黄帝内经问世，书中表达了较完整的我国中医思想体系。认为经络是人体气血运行联系的通路；还认为“心主血脉”，最早提出血液循环的概念。古代希腊名医盖伦(公元130200)对人体生理学体系提出“气质”学说，认为生命的基本要素是元气。16世纪比利时学者维萨利创立解剖生理学派。生理学的发展简史2022/10/1110到18世纪，法国化学家拉瓦锡首先发现O2和燃烧原理，指出呼吸过程似燃烧，都消耗O2和产生CO2，从而为机体新陈代谢的研究奠定了基础。意大利物理学家伽尔瓦尼发现动物肌肉收缩可产

4、生电流，开始了生物电学这一新的生理研究领域。19世纪，法国著名生理学家贝尔纳提出了内环境概念，指出血浆和其他细胞外液是动物机体的内环境，是细胞直接生活的环境，内环境理化因素如温度、酸碱度和渗透压等的恒定是保持生命活动的必要条件。2022/10/1111德国路德维希对泌尿及循环的神经调节作出重要贡献。同海登海首次用海氏小胃研究胃液分泌机制；并被俄国著名生理学家巴甫洛夫改良为巴氏小胃，证明了胃液分泌的神经-体液调节机制。20世纪初，生理学研究在各领域取得了丰硕成果。1903年英国谢灵顿研究了脊髓反射的规律，出版了神经系统的整合作用名著。巴甫洛夫研究唾液分泌调节，提出著名条件反射概念和高级神经活动学

5、说。1929年美国坎农提出稳态概念，认为内环境稳态有赖于自主神经系统和内分泌激素的经常性调节。20世纪40年代控制论提出，认识到机体从细胞到器官系统的活动依靠自身负反馈调节机制保持相对稳定状态。2022/10/1112近30年，基础科学和新技术发展及相关学科间交叉渗透，使生理学研究迅猛发展。生理学逐渐从器官生理学向细胞生理学与分子生理学方向发展。细胞分子水平研究：细胞内部环境的稳态及其调节机制、细胞跨膜信息传递机制、基因水平的功能调控机制等方面。1990年，美国生理学会指出，整合生理学将是未来生理学的主要内容，其中阐明人脑高级功能的研究将是对生理学家最后的挑战。第33届IUPS大会提出“整合生

6、物学从分子到人体”，就是倡导要从现代分子生物学的技术水平来深入地探讨人体功能的各个方面。2022/10/1114一、动物生理学的研究内容细胞器官系统整体1.动物生理学是研究动物体生命活动及其规律的学科研究对象：活体即有生命的物体二个内容 三个层次 2022/10/1115阐明机体各部分机能活动特点，以及各部分活动之间的相互规律。阐明机体在与环境相互作用时，各器官、系统活动的变化规律。2.动物生理学的研究内容2022/10/1117细胞和分子水平： 细胞是各类动物的基本结构单位。每一组织器官的功能特点都与组成该器官的细胞生理特性分不开；以细胞和它所含的物质分子的运动规律为研究对象的生理学，所以也

7、叫细胞或分子生理学。 例如，心脏之所以能终生不停地跳动，是由于心肌细胞的特殊生物电变化而决定的，要研究心脏的特殊生理功能，就要从心肌细胞的生物电变化着手。2022/10/1118器官和系统水平： 以器官系统为研究对象的生理学称为器官或系统生理学，研究各器官和系统所表现的各种特殊生理活动过程和规律，以及它们之间相互影响，相互制约的关系。 例如，消化生理阐述了消化系统各器官的活动规律及各器官之间相互影响的关系。2022/10/1119整体水平： 研究动物各种生命活动协调统一的调节过程，以及整体活动与周围环境之间的辨证统一关系。 *动物生理学主要从器官或系统和整体生理学方面进行阐述，有些基本问题也介

8、绍了细胞或分子生理学方面的知识。 2022/10/1120二、动物生理学的研究方法1、急性实验2、慢性实验离体实验（in vitro）在体实验（in vivo）2022/10/1121在动物体内取出某一器官，置于人工的环境中，研究它的机能和有关因素的作用。例如，观察离体肌肉的收缩或离体心脏的活动等。特点：所得结果不一定能代表它在正常机体内的情况。 离体实验方法：2022/10/1122在无痛条件下（麻醉或破坏大脑）剖开动物身体，对某一两个器官进行实验观察。特点：实验方法简单，易于控制条件，有利于观察器官间的具体关系和分析某一器官功能活动的过程与特点，但与正常情况下的功能活动有一定差别。在体实验

9、方法：2022/10/11242022/10/1125三、生命活动的基本特征3、适应性 动物机体随外界环境的变化而调整自身生理功能以适应环境变化的特性。 1、新陈代谢同化作用；异化作用2、兴奋性刺激；兴奋；抑制2022/10/11272.兴奋性（excitability）：在内、外环境因素作用下，活的细胞或组织具有产生动作电位或发生反应的能力或特性。刺激(stimulus) ：能够引起细胞产生膜电位变化的环境因素。动物有机体组织、器官接受刺激后将出现两种反应形式：兴奋(excitation) ：由相对静止的或活动较弱的状态，转变为活动的或活动增强的状态。抑制(inhibition) ：由活动的

10、或活动增强的状态，转变为相对静止的或活动较弱的状态。2022/10/1128四、内环境与稳态1、体液（Body Fluid）2、内环境（Internal Environment）3、内环境稳态（Homeostasis） 由细胞外液构成的机体细胞的直接生活环境，称为机体的内环境。2022/10/1129体液（60-70%） （body fluid） 细胞内液 2/3 体重的40%（intracellular fluid）细胞外液血浆（plasma）组织液（tissue fluid） 淋巴液 （lymph fluid）脑脊液（cerebrospinal fluid）（extracellular f

11、luid ） 2022/10/1130组成内环境的各种理化因素的变化都保持在一个较小范围，称为内环境稳态。 内环境稳态是细胞维持正常功能的必要条件，也是机体维持正常生命活动的基本条件。内环境稳态并非静止不动，而是处在一种动态平衡状态。2022/10/1131五、生理功能的调节绪 论1、神经调节2、体液调节3、自身调节2022/10/1132结构基础：反射弧（reflex arc） 绪 论类型： 特点： 反应迅速、准确；作用部位局限、作用时间短暂这与神经传导速度快、传出纤维与效应器呈对应性联系有关。（1）非条件反射（2）条件反射 在中枢神经系统参与下，机体对内、外环境的变化所产生的适应性反应称为

12、反射（reflex）。1、神经调节（Neuroregulation）：2022/10/11332022/10/1134类型：非条件反射：是指先天的、生来就具有的反射，它的反射弧是固定的、早已建立的、人与动物所共有的反射活动。如吸吮反射、吞咽反射、瞳孔对光反射、屈肌反射等。 （遗传） 条件反射：是个体出生后，在生活过程中，在一定条件下，在非条件反射的基础上新建立的反射弧所完成的反射称为条件反射，如望梅止渴即是。（训练）2022/10/1135绪 论体内某些组织细胞分泌的特殊化学物质（内分泌腺细胞分泌的激素），通过体液到达全身有相应受体的组织、细胞，影响并调节其生理功能的调节方式。特 点： 范围广

13、、反应缓慢、持续时间长。2、体液调节（Humoral regulation）：2022/10/1136体液调节的分类（全身性体液调节）（局部性体液调节）2、旁分泌调节 ( paracrine )激素经血液运输作用于较远距离激素或化学物质经组织液扩散作用于邻近细胞3、神经分泌调节 ( neurosecretion )1、远距分泌调节 ( telecrine )下丘脑的一些神经细胞合成、释放的激素经血液运输发挥作用4、自分泌调节 ( autocrine )内分泌细胞分泌的激素经局部扩散作用于自身而发挥反馈作用2022/10/11372022/10/1138绪 论 局部组织或细胞不依赖外来神经或体液

14、调节，自身对刺激而产生的适应性反应。（血管平滑肌牵拉收缩：脑血管自动调节管径大小，调节脑血流量）特 点：范围小，不够灵活，是神经和体液调节的补充。维持组织（心、脑、肾）局部血流量相对恒定3、自身调节（Auto-regulation）：2022/10/11392022/10/1140六、动物体内的控制系统绪 论2022/10/1141人体生理功能的调节工程技术的控制控制系统控制部分受控部分一、非自动控制系统 二、反馈控制系统 三、前馈控制系统 2022/10/1142一、非自动控制系统 控制部分受控部分刺激控制信号控制方式控制特点无自动控制能力；刺激的大小决定反应的强弱。单向控制（开环系统）反应

15、2022/10/11432022/10/1144二、反馈控制系统 双向控制（闭环系统）控制部分受控部分控制信号反馈信号控制方式控制特点具自动控制的能力感受装置2022/10/1145反馈信号的影响形式1、负反馈（ negative feedback )反馈信号能减低控制部分的活动2、正反馈 ( positive feedback )反馈信号能加强控制部分的活动（）（）2022/10/1146（一）负反馈控制系统 意义是体内最重要的控制系统 ，是维持内环境稳态的机制 。控制部分受控部分 控制过程控制信号 （-）反馈信号当受控部分的活动变化时，通过负反馈机制改变控制部分的活动，以维持原有的平衡或稳

16、定状态。2022/10/1147血压控制信号 （-）反馈信号心血管中枢 心脏、血管 某种因素 （+）2022/10/11482022/10/1149（二）正反馈控制系统意义控制过程 控制部分受控部分控制信号（+）反馈信号只要有控制信号作用于受控部分，反馈信号就会进一步加强控制部分的活动，使控制信号加强，而使受控部分的活动更加强。系统处于再生状态，不可能维持稳态。（体内的正反馈很少见）2022/10/1150小结: 反馈控制系统: 闭环系统，即受控部分的活动会反过来影响控制部分的活动。 控制方式：双向性（分：正反馈、负反馈）受控部分指 令机能活动正 反 馈 信 息指 令受控部分机能活动负 反 馈

17、 信 息 正反馈是破坏原先的平衡状态; 负反馈是维持系统的平衡或稳态； 正常机体中有大量的负反馈机制， 正反馈机制则很少 。控制部分控制部分 特点：2022/10/1151反馈控制系统的缺点: * 有一定的波动 * 时间滞后2022/10/1152三、前馈控制( feed-forward control )系统 控制部分受控部分控制信号活动前馈信号（快捷途径）控制方式控制特点快速控制活动，有预见性；及时作出适应性反应。超前控制2022/10/1153 三、前馈控制系统 作用: 有更好的预见性和适应性;在避免负反馈调节的波动和滞后方面起了重要作用。 缺点: 有可能失误。 2022/10/1154

18、整合生理学整合 (integration) 对生命个体来说：时间和空间的整合（“联系”和“发展”） 对生态系统来说：动物、环境和人的协调共存和可持续发展整合生理研究的实质就是将整体研究与细胞、分子生物学研究有机地结合起来，用分子生物学现象解释其在整体功能调节中的作用, 同时探讨整体调节机制在细胞、分子水平的变化。 2022/10/11551.概念：动物生理学、兴奋性、内环境、稳态、神经调节、体液调节、自身调节、反馈、正反馈、负反馈；2.动物生理学的研究内容及研究方法分别是什么？3.机体机能活动的调节方式有哪些，各有何特点？4. 机体功能的调控模式。本章重点 2022/10/1156第二章 细胞

19、的基本功能（Cell Physiology）2022/10/1157第一节细胞膜物质转运功能功能第二节细胞的跨膜信号转导 第三节细胞的兴奋性和生物电现象 2022/10/1158第一节细胞膜的物质转运功能一、膜的化学组成和分子结构二、膜物质转运功能半透膜1.单纯扩散（Simple diffusion）2.易化扩散（Faciliated diffusion）3.主动转运（Active transport）4. 胞吐和胞吞作用（Endocytosis and Exocytosis）被动转运2022/10/11591.细胞膜的结构“液态镶嵌模型”（Fluid mosaic model ）膜以液态的脂

20、质双分子层为支架，其中镶嵌的不同结构和功能的蛋白质（Singer & Nicolson 1972 ）2022/10/1160膜 脂：磷脂、胆固醇膜蛋白：镶嵌于脂质双层（介导细胞功能的实现）膜 糖： 糖脂、糖蛋白（起细胞标识的作用）（构成膜的骨架）2.细胞膜的化学组成2022/10/1161半透膜模式图2022/10/11621.单纯扩散（Simple diffusion）： 靠这种方式进行转运的物质较少，例如：二氧化碳、氧气条 件 （1）细胞膜两侧存在物质的浓度差或电位差；指一些小的脂溶性物质依靠分子运动从浓度高的一侧通过细胞膜的脂质双分子层向浓度低的一侧扩散的方式。（2）细胞膜对该物质有通透

21、性。 2022/10/11632.易化扩散（Facilitated diffusion）： 某些物质能够依靠细胞膜上的特殊蛋白的帮助，顺电-化学梯度通过细胞膜的转运方式。分 类： （1）载体介导的易化扩散；特 点： （1）顺电-化学梯度进行转运，转运过程不消耗ATP； （2）转运过程中必须有膜蛋白的帮助（介导）。（2）离子通道介导的易化扩散。2022/10/11642022/10/1165特 点： 3.主动转运（Active transport）： 在细胞膜上载体的帮助下，通过消耗ATP，将某种物质逆浓度梯度进行转运的过程。（1）逆浓度梯度转运；（2）耗能（ATP） 。 2022/10/116

22、6 是指某些物质与细胞膜接触，导致接触部位的质膜内陷以包被该物质，然后出现膜结构融合和断裂，使该物质连同包被它的质膜一起进入胞浆的过程，含胞饮（Pinocytosis）和吞噬（Phagocytosis）。胞吐作用：出胞（Exocytosis）出胞与入胞相反，指某些大分子物质或颗粒从细胞排出的过程，主要见于细胞的分泌活动等。胞吞作用：入胞（Endocytosis）4. 胞吞作用（Endocytosis）和胞吐作用（Exocytosis）：2022/10/11672022/10/11682022/10/1169第二节 细胞的跨膜信号转导 动物体各种器官之间的功能协调以及整体统一性的维持主要依靠组织

23、与组织之间、细胞与细胞之间的信息传递来完成的。一、跨膜信号转导（信息传递）的概念 （transmembrane signaling transmission）概念：指激素、神经递质、细胞因子等细胞外液的化学信号以及其他性质的刺激信号通过细胞膜表面的特殊结构（受体）传入胞内并引起细胞产生相应的生物学效应的过程。外界信号 （第一信使） 膜蛋白变构 膜内信号（第二信使） 细胞功能改变 2022/10/1170三种跨膜信号转导类型G蛋白偶联受体介导的信号转导离子通道受体介导的信号转导酶耦联受体介导的信号转导2022/10/1171一、 G蛋白偶联受体介导的信号转导（一）参与G蛋白偶联受体跨膜信号转导的

24、信号分子1. G蛋白偶联受体（也称促代谢型受体）：包括、受体等,7次跨膜2. G蛋白(鸟苷酸结合蛋白) 概念: 鸟苷酸结合蛋白的简称。是同时具有结合GTP或GDP的能力和GTP酶活性作用的一类蛋白质。通常由、三个亚单位组成， G蛋白结合GTP时有活性，G蛋白结合GDP时无活性，并能相互转化。2022/10/11723. G蛋白效应器酶：主要是指催化生成（或分解）第二信使的酶。主要有腺苷酸环化酶 (AC)、磷脂酶C (PLC）、鸟苷酸环化酶 (GC)等。4. 第二信使 概念: 是指激素、递质、细胞因子等信号分子（第一信使）作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子，它们可把细胞外信号分子携带的信息转入细

25、胞内。如：cAMP， cGMP， IP3（三磷酸肌醇），DG(二酰甘油)2022/10/1173（二）G蛋白偶联受体信号转导的主要途径1. 受体-G蛋白-腺苷酸环化酶 (AC)途径（见23页）2. 受体-G蛋白-磷脂酶C (PLC)途径（见23页）2022/10/1174二、离子通道受体介导的信号转导 离子通道受体也称促离子型受体，受体蛋白本身就是离子通道。各种细胞外刺激信号作用于细胞膜受体蛋白后导致膜受体自身构象变化及通道的开放（或关闭），引起离子的跨膜流动变化，从而实现跨膜信号转导。大致可分为：（一）化学门控通道（二）电压门控通道（三）机械门控通道 2022/10/1175三、酶耦联受体介

26、导的信号转导酶耦联受体分子胞质侧自身具有酶活性，或可直接结合并激活胞质中的酶而不需要G蛋白参与。重要的有：（一）酪氨酸激酶受体 （二）鸟苷酸环化酶受体 2022/10/1176谢谢！2022/10/1177一、细胞的兴奋性二、细胞的生物电现象第三节 细胞的兴奋性和生物电现象 2022/10/1178一、细胞的兴奋性（一）兴奋性(excitability)含义（二）刺激与反应（三）组织兴奋性的变化2022/10/1179（一）兴奋性(excitability)含义一切活组织在受到刺激时，都能够应答性地出现一些特殊的反应和暂时性的机能改变。 可兴奋组织（Exitable tissue）受到刺激时，

27、能够产生动作电位的组织。兴 奋（Exitation）细 胞受到刺激后产生动作电位的过程。兴奋性（Exitability）细胞受到刺激后具有产生动作电位的能力。2022/10/1180（二）刺激与反应 1.刺 激引起组织产生反应的各种内外环境的变化。2.刺激引起兴奋的条件 （1）刺激的强度 阈刺激：在一定时间内，引起组织细胞产生兴奋的最小刺激强度。（2）刺激的作用时间 时间阈值：在一定刺激强度下，引起组织产生兴奋的最短刺激作用时间。 （3）刺激强度-时间的关系 强度时间变化曲线上述三种条件均达到阈值才能引起兴奋。2022/10/11812022/10/1182 在比较不同组织的兴奋性时，采用强度

28、-时间曲线较困难，因此，一般固定刺激时间，仅采用刺激强度大小来判断。 阈刺激产生动作电位所需的最小刺激强度。 阈上刺激大于阈刺激的刺激强度。 阈下刺激小于阈刺激的刺激强度。 阈下刺激不能引起动作电位或组织、细胞的兴奋，但并非对组织细胞不产生任何影响。2022/10/11831、绝对不应期：锋电位上升支与下降支初期特点：对任何刺激均不产生反应。2、相对不应期：锋电位下降支的后期特点：对阈上刺激反应。3、超常期：负后电位特点：对阈下刺激产生反应。4、低常期：正后电位 特点：对阈上刺激产生反应。 （三）组织兴奋性的变化2022/10/1184组织兴奋性的变化2022/10/1185二、细胞的生物电现

29、象 一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状态都存在电活动，这种电活动称为生物电现象。其中包括静息电位和动作电位。（一）细胞的静息电位（Resting potential）（二）细胞的动作电位（Action potential）2022/10/1186 1. 静息电位的概念：细胞在静息状态下存在于细胞膜两侧的电位差，称为静息电位，也称跨膜静息电位。（一）静息电位2022/10/1187极化（polarization）膜两侧存在的内负外正的电位状态。去极化（Depolarization）膜电位绝对值逐渐减小的过程。超极化（Over-polarization）膜电位绝对值高于静息电位的状态。复极

30、化（Repolarization）膜电位去极化后逐步恢复极化状态的过程。几个相关概念：2022/10/11882022/10/1189K+Na+Cl-Na+Cl-K+膜内膜外281111330离子浓度差=电位差 在静息状态下，细胞膜内K+的高浓度和安静时膜主要对K+的通透性，是大多数细胞产生和维持静息电位的主要原因。（K+的平衡电位）A-A-1012. 静息电位形成的机理（1）静息时细胞内外离子的特点和细胞膜的选择通透性2022/10/11902022/10/1191（2）静息电位形成的机理 细胞内的K+在浓度差作用下外流，当膜内外K+浓度差（K+外流动力）和K+外流所形成的电位差（K+外流阻力）达到动态平衡时，K+的净通量为零，此时所形成的电位差稳定即形成静息电位；所以说静息电位实质为K+外流所形成的跨膜电位。2022/10/1192 1. 动作电位的概念:指可兴奋细胞受到刺激而兴奋时，在静息电位的基础上膜两侧的电位发生快速而可逆的倒转和复原的过程。（二）动作电位2022/10/1193(1)第一阶段：动作电位上升支的形成（去极化的形成）产生原因：由于刺激引起膜对Na+的通透性瞬间增