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. 內環境、穩態和生物節律的定義2. 體液調節、神經調節、自身調節的概念、特點和意義及其相互 之間的關系3. 人體自動控制系統的類別、功能意義及它們之間的的異同1. 生理學與醫學的關系； 生理學的研究方法2. 生命活動的基本特征； 生理學的發展歷程，明確發展方向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、內環境及其穩態機體的功能活動、內環境及其穩態第一節 生理學研究的對象和任務第二節 生理學的常用研究方法第三節 生命活動的

2、基本特征第七節 生理學發展的回顧和展望第六節 人體內自動控制系統第五節 機體生理功能的調節第四節 機體的內環境、穩態和生物節律生生 理理 學學( (physiologyphysiology) )：是一門研究機體生命活動各種現象及其功能活動規律的科學。第一節第一節 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)、神經生物學 (neurobiology)和神經科學 (neuroscience)等。按研究系統、器官分神經生理學(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律的科學。 1. 研究人體各細胞、組織、器官和系統的正常功能活動現象和規律及其內在機制 2. 立足整體，研究各系統、器官、細胞乃至基因分子之間的相互聯系三、機體各系統的功能互相配合構成生命活動的總三、機體各系統的功能互相配合構成生命活動的總和和 醫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、生理學與醫學的關系四、生理學與醫學的關系 (The relationship between physiology and medicine) 諾貝爾生理學或醫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. 從器官和系統層面研究生理學從器官和系統層面研究生理學 闡明器官和系統的功能活動規律以及影響因素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學獎得主J.OKeefe和Moser夫婦研究發現大腦海馬區存在“位置細胞”和“網格細胞”，從而發揮大腦的定位功能。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、系統之間相互聯系和協調的規律。第二節第二節 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、血細胞數量等生理參數的記錄。血細胞數量等生理參數的記錄。 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功能的研究提供了條件。官形態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 統計學和數學方法；v 電子儀器和微電極的應用推動了電生理學的發展；v 信息論、控制論以及系統論等的應用，計算機的技術

9、的發展與廣泛運用； v 現代分子生物學的發展；現代科學技術為人體研究開辟了 新的途徑 ：如仿真學，數學建模等 第三節第三節 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) 生物體不斷與環境進行物質和能量交換，攝取營養物質以合成自身的物質，同時不斷分解自身衰老退化物質，并將其分解產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)：作用于機體的內外環境：作用于機體的內外環境變化。反應反應(response)：機體對刺激所產生 的應答性變化。可興奮組織可興奮組織：接受刺激后能迅速產生 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生反應的能力二、興奮性反映組織細胞接受刺激產生反應的能力興奮興奮(excitation)： 由相對靜止變為顯著的運動狀態， 或原有的活動由弱變強。抑制抑制(inhibition)： 由運動轉為相對靜止，或活動由強變弱。閾強度閾強度(threshold int

11、ensity) ：能引起活組織細胞產生反應 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)：機體按環境變化調整自身生 理功能的過程。適應性適應性(adaptability)：機體能根據內外環境的變化調整體 內各種活動，以適應變化的能力。 三、適應性是機體適應內外環境變化的能力三、適應性是機體適應內外環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、延續種系的基本能力四、生殖是機體繁衍后代、延續種系的基本能力 1. 生殖生殖(reproduction) 生物體繁殖后代、延續種系的一種特征

12、性活動。生物體繁殖后代、延續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) 卵泡漿內單精子顯微注射卵泡漿內單精子顯微注射 (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) 第四節第四節 機體的內環境、穩態和生物節律機體的

13、內環境、穩態和生物節律（the inner environment, homeostasis and biorythm）一、內環境的穩態是維持機體正常生命活動的必要條件一、內環境的穩態是維持機體正常生命活動的必要條件 1.1. 外環境外環境(external environment) ：機體生存的外界環境， 包括自然環境和社會環境。 2.2. 內環境內環境(internal environment)：體內各種組織細胞 直接接觸并賴以生存的環境。細胞內液細胞內液(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液 2/32/3細胞外液 1/31/3血漿 1/4組織液 3/43/44. 內環境穩態(Homeostasis)v 定義： 內環境并不是靜止不變的固定狀態，而是各種理化因素在變化中達到動態平衡的一種相對恒定狀態。內環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。生物節律(Biorhythm) q生物體內的各種功能活動按一定的時間順序發生變化， 如果這種變化能按一定時間規律周而復始的出現，就叫節律性變化，而變化的節律就叫生物節律(biorhythm)。q日-月-年周期 q生物節律存在的意義 二、生物節律是機體對外部環境變化的主動

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

16、起作用快，調節精確。特點：反應迅速，起作用快，調節精確。2. 2. 反射反射神經系統活動的基本形式神經系統活動的基本形式 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 神經系統活動的結構基礎神經系統活動的結構基礎 二、體液調節是一種較為原始的調節方式 1. 1. 體液調節體液調節(Humoral regulation) 指機體的某些組織細胞所分泌的特殊的化學物質，通過體液途徑到達并作用于靶器官，調節靶器官生理活動的一種調節方式。 2. 2. 特點特點：作用緩慢而持久

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

18、調節強度較弱，影響范圍小，且靈敏度低 （局部代謝產物性自身調節、肌原性自身調節）局部代謝產物性自身調節、肌原性自身調節）第六節第六節 人體內自動控制系統人體內自動控制系統(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節活動時，人

19、體的各種功能調節可分為三類控制系統。 v 非自動控制系統是一個開環系統（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 這種控制系統無自動控制能力，在機體內也不常見。 v1 1. .定義：閉環系統定義：閉環系統（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、反饋控制系統是機體維持穩態的一、反饋控制系統是機體維持穩態的 閉環自動控制系統閉環自動控制系統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示意圖v負反饋負反饋(negati

20、ve feedback) 在閉環控制系統中，受控部分發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節受控部分的活動，這種反饋稱為負反饋。 通過負反饋調節可使系統處于一種穩定狀態。 3. 3. 負反饋控制系統負反饋控制系統 （竇內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) 在閉環控制系統中，受控部分發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節受控部分的活動，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的穩態或平衡，而是打破原先的平衡狀態。 （例

21、如：排尿、排便反射，分娩，凝血過程等） 4. 4. 正反饋控制系統正反饋控制系統 1. 1. 前饋控制系統前饋控制系統(feed-forward control system) 控制部分發出信號使受控部分進行某一活動，同時由某一監測裝置發出前饋信號，作用于控制部分，使其及早做出適應性反應，及時調控受控部分的活動。2. 2. 特點特點：使系統活動快速、準確，避免負反饋調節產生的波動和反應滯后現象。二、前饋控制系統使機體的調節活動更富預見性和適應性二、前饋控制系統使機體的調節活動更富預見性和適應性控制部分受控部分監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示意圖（例如：

22、進食時，血糖水平的調節；參加賽跑前，呼吸、循環活動發生的變化等）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第七節 生理學發展的回顧和展望生理學發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 醫學之父醫學之父 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 用氣質代替了體液理論中的人格用氣質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 發明血液循環和心臟功能；動物心血運動解剖論發明血液循環和心臟功能；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、生理學發展的回顧一、生理學發展的回顧(History of physiology) 哈勒（哈勒（HallerHaller，1708170817771777） 研究了骨的形成，胎兒的發育和呼吸生理，并通過實驗指出研究了骨的形成，胎兒的發育和呼吸生理，并通過實驗指出感官感受刺激由神經纖維傳導，一切神經又集中于大腦。

24、感官感受刺激由神經纖維傳導，一切神經又集中于大腦。 柏爾（柏爾（BellBell，1774177418421842，英國），英國） 通過急性動物實驗，證明了脊神經前根傳導運動，后根通過急性動物實驗，證明了脊神經前根傳導運動，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節中樞，實驗證實了延髓中存在著血糖調節中樞，他還證明了交感神經的縮血管機能，內環境的概念也是他首先提他還證明了交感神經的縮血管機能，內環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外都會保持穩定，當