人體與動物生理學

HumanandAnimalPhysiology第一章緒論1第一頁，共61頁。一、研究內容1、研究對象：生理學〔physiology〕：以生物機體的生命活動現象和機體各組成部分的功能為研究對象。人體及動物生理學：以正常人體及高等哺乳動物的生命活動現象和各組成部分的功能為研究對象。2、研究任務：正常人體、高等哺乳動物及各系統、器官和細胞所表現的生命活動規律。各種生命現象的產活力制。各系統、器官和細胞之間的互相聯絡和互相作用。內外環境變化對生命活動的影響3、研究程度：細胞和分子程度的研究〔細胞生理學或普通生理學〕組織和器官程度的研究〔組織和器官生理學〕系統程度的研究〔系統生理學〕整體程度的研究4、研究方法：急性實驗——離體組織、器官實驗，活體解剖實驗慢性實驗

2第二頁，共61頁。二、內環境與穩態

人體與環境：

內環境與穩態：體液——細胞內液、細胞外液〔內環境〕

穩態〔homeostasis〕是細胞進展正常生命活動的必要條件。

人體與外環境的協調統一：外環境——自然環境、社會環境

3第三頁，共61頁。三、生命活動的調節1、生命活動的主要調節方式神經調節：反射〔反射弧〕——反響速度快、作用時間短、作用部位準確體液調節：激素——緩慢、持久、廣泛自身調節：適應性反響——范圍局限、幅度小、對刺激的敏感性低2、機體穩態的反響調節〔自動控制系統〕4第四頁，共61頁。緒論Chapter1Introduction一、教學目的與要求：1．掌握：內環境、穩態的概念；體液調節、負反響的概念。機體的內環境以及生理功能的調節，正、負反響的概念。

2．熟悉：生理學研究對象、任務。生理功能的控制系統。反射弧五個根本環節；反響控制系統。反射概念、反射弧五個根本環節；體液調節；自身調節。5第五頁，共61頁。3．理解：生理學的研究對象和任務；生理學研究的三個程度。機體的內環境。生理功能的調節：神經調節；體液調節；自身調節。體內的控制系統：非自動控制系統、反響控制系統、前饋控制系統。二、教學重點、難點：重點：1.機體的內環境2.生理功能的調節3.反響控制系統2.前饋控制系統6第六頁，共61頁。一、生理學的任務1、概念與由來：生理學〔physiology〕是研究生物機體的生命活動現象、規律和功能的一門科學。包括細菌生理學、植物生理學、動物生理學、人體生理學等。Physiologyisthescienceofstudyingthefunctionalactivitiesanditsmechanismsinbiologicalbody.Forexample:whycanheartautomaticallybeat?第一節生理學的研究對象和任務47第七頁，共61頁。2、生命活動的根本表現蛋白質和核酸是一切生命活動的物質根底。生命活動至少包括以下四種根本活動。⑴新陳代謝(Metabolism)⑵生物體對外界環境變化的反響及興奮性反響〔response〕：環境發生變化時，生物體內部的代謝及其外表活動發生的相應改變。興奮性〔excitability〕:具有對刺激產生生物電反響的才能。興奮(excitation)：由相對靜止狀態轉變為活動狀態，或功能活動由弱變強。8第八頁，共61頁。抑制(inhibition)：由活動狀態轉變為相對靜止狀態，或功能活動由強變弱。刺激〔stimulus〕：能引起生物機體發生反響的各種環境變化。凡能引起某種組織產生興奮的最弱(最小)刺激強度稱閾刺激〔thresholdstimulation)。可興奮組織(excitabletissues)神經、肌肉和腺體等組織，受刺激后能較迅速地產生特殊的生物電現象〔動作電位〕及其它反響，在傳統的生理學中，將它們統稱為可興奮組織9第九頁，共61頁。閾刺激的倒數〔1/thresholdstimulation〕可以作為測定興奮性上下的指標。〔3〕適應性(adaptation):動物機體隨外界環境變化調整自身生理機能以適應環境變化的特性。(4)生長〔growth)與生殖(Reproduction)生物體能產生與自己相類似的個體稱為生殖。一個單細胞經過分裂成為兩個子代細胞，就是生殖。因此，生殖也是生命活動的根本表現之一。10第十頁，共61頁。二、生理學研究的三個程度生理學是一門實驗性科學，其知識主要是通過實驗獲得的。〔一〕細胞和分子程度的研究方法：離體細胞、分子實驗法在這個程度上進展研究的對象是細胞和構成細胞的分子，這方面的知識稱為細胞生理學(cellphysiology)或普通生理學〔generalphysiology)。711第十一頁，共61頁。〔二〕器官和系統程度的研究方法：離體組織、器官實驗法要理解一個器官或系統的功能，它在機體中所起的作用，它的功能活動的內在機制，以及各種因素對它活動的影響，這都需要從器官和系統的程度上送行現察和研究。12第十二頁，共61頁。〔三〕整體程度的研究方法：活體解剖實驗法、慢性實驗法從整體程度上的研究，就是以完好的機體為研究對象，觀察和分析在各種生理條件下不同的器官、系統之間互相聯絡、互相協調的規律。13第十三頁，共61頁。上述三個程度的研究，它們互相間不是孤立的，而是互相聯絡、互相補充的。要說明某一生理功能的機制，一般需要對細胞和分子、器官和系統，以及整體三個程度的研究結果進展分析和綜合，得出比較全面的結論。近年來隨著物理、化學、數學、電子計算機等的開展，應用這些科學成果，研究生理功能活動，開展出很多新興的研究領域，如數學模型、系統分析、計算機模擬等等。相信隨著各學科領域的開展，對生理學的研究會越來越深化。

14第十四頁，共61頁。三、生理學的產生和開展人體生理的知識最初是隨著消費和醫療理論而逐漸積累起來的。公元300-400年的?黃帝內經?一書是我國古代醫療理論經歷的理論總結，書中闡述了經絡、臟腑、七情六淫、營衛氣血等生理學理論。在其他國家，早期對人體生理知識也有不少重要的奉獻。例如，古羅馬名醫Galen曾從人體解剖的知識來推論生理功能，并曾進展初步的動物活體解剖，對醫學的奉獻很大。15第十五頁，共61頁。生理學與醫學的關系

生理學的開展與醫學的親密聯絡。在醫療理論中和對人體的一般觀察中積累了關于人體生理功能的許多知識，更通過對于人體和動物的實驗分析研究，進一步深化探究這些生理功能的內在機制和互相關系，逐漸形成關于人和動物機體功能的系統性理論科學。醫學中關于疾病問題的理論研究是以人體生理學的根本理論為根底的；同時，通過醫學理論又可以檢驗生理學理論是否正確，并不斷以新的內容和新的問題豐富生理學理論和推動生理學研究。因此，生理學是醫學的一門根底理論科學。

16第十六頁，共61頁。動物生理學與醫學的互相關系示意圖17第十七頁，共61頁。生理學真正地成為一門實驗性科學是從17世紀開場的。1628年英國醫生Harvey發表?動物的血液循環和解剖學研究?，奠定了血液循環理論的根底，證明了血液循環的途徑，并指出心臟是循環系統的中心。他的結論是在幾種動物身上應用活體解剖法通過屢次實驗而獲得的。18第十八頁，共61頁。在17-18世紀，顯微鏡的創造和物理學、化學的迅速進步，都給生理學的開展準備了良好的條件。例如，意大利組織學家馬爾比基應用顯微鏡發現了毛細血管構造，證實了Harvey對循環系統構造的推論；物質守恒與能量守恒及轉化定律的提出，以及燃燒和呼吸原理的說明，為機體新陳代謝的研究奠定了根底。1604 荷蘭的詹森(1580-1642)創造第一臺顯微鏡。19第十九頁，共61頁。到了19世紀，隨著其他自然科學的迅速開展，生理學實驗研究也大量開展，累積了大量各器官生理功能的知識。例如，關于感覺器官、神經系統、血液循環、腎的排泄功能、內環境穩定等的研究，均為生理功能提供了不少珍貴資料。我國現代生理學也有60余年的歷史。1926年北京協和醫學院生理系主任林可勝發起創立了中國生理學會，隨即出版了?中國生理學雜志?。學會的成立和專業雜志的出版，對于生理學在我國的開展起了很好的推動作用。

20第二十頁，共61頁。當時我國比較集中的研究工作是關于胃液分泌、物質代謝、神經肌肉和心血管運動的神經調節等問題，并在學術上作出了奉獻，受到國際生理學界的重視。近二三十年來，由于根底科學和新技術的迅速開展，以及相關學科間的穿插浸透，使生理學的研究有了很大的進展。細胞、分子程度的研究，已深化到細胞內部環境的穩態及其調節機制、細胞跨膜信息傳遞的機制、基因程度的功能調控機制等方面，使生命活動根本規律的研究獲得了不少珍貴資料。21第二十一頁，共61頁。在整體程度研究方面，由于學科的穿插浸透，不斷產生了研究的新領域，如神經免疫內分泌學等；而且由于采用了許多先進技術，使整體生理學研究，尤其是各種特殊條件下〔如勞動、運動、高空、高原、潛水等〕的研究，獲得了很大進展。生理學向微觀的細胞分子程度深化開展，以及向宏觀的整體程度加快擴展，是當今開展的總趨勢。22第二十二頁，共61頁。四、生理學的門類及與其他學科的關系〔一〕生理學的門類根據研究對象分：植物生理學、動物生理學、人體生理學等。根據研究程度分：神經肌肉生理學、感覺器官生理學等。根據醫學理論、消費理論等的分類：醫用生理學、病理生理學、運動生理學、家畜生理學、宇宙生理學等。〔二〕生理學與其它學科的關系與普通生物學、解剖學、組織學和胚胎學的關系與物理學、化學、數學的關系與醫學的關系與教育學、心理學、體育的關系23第二十三頁，共61頁。(三)生理學開展的分支：比較生理學〔comparative

physiology〕是用比較的方法研究動物的種族發生和個體發育在不同階段和不同環境條件下的生理功能特點及其開展規律的科學，是動物生理學的分支。它以系統動物學、比較解剖學和比較組織學為根底，同時又與演化生理學、發育生理學、生態生理學〔環境生理學〕乃至時間生物學等學科有不可分割的聯絡。

24第二十四頁，共61頁。“比較生理學〞一詞，最早由比爾東〔Ⅰ．Beurdop

〕提出。1878年法國生理學家貝爾納〔，1813—1878〕把它確定為一門獨立的學科。

比較生理學的研究對象是各類動物。研究目的在于利用與人體比較接近的某些哺乳動物生理學或器官生理學實驗資料，為人體生理學研究及醫療、醫藥理論提供科學理論根底。其任務是用比較的方法，從構造差異、進化歷史與生態條件等方面，討論同一種生理機能在各類生物中的演變，從而認識生命的根本特性及其在進化過程中的變化開展與對環境的適應情況。

25第二十五頁，共61頁。比較生理學的研究內容是以比較的觀點對不同門類動物體的構造差異、進化歷史與生態條件等方面進展研究，討論同一種機能在各類生物中的演變，以求認識生命的根本特性及其進化過程中的變化與適應。比較生理學具有重要的理論和理論意義，可為科學研究開掘動物模型，如大馬哈魚在產卵后很快就衰老死亡，從大馬哈魚的衰老死亡過程中可以看到在人類和哺乳動物中看不到的一些與衰老有關的變化；

26第二十六頁，共61頁。北美沙漠中有一種沙鼠〔Psammomys

obesus〕，在完全喂以新穎飼料時，不患糖尿病，但喂普通飼料時那么患糖尿病，這樣就可以不必通過外科手術或藥物而建立糖尿病的動物模型。此外，在畜牧業中優良品種的選擇、疾病的防治、野生動物的馴化飼養等，在對生態平衡的理解等方面，也都離不開比照較生理學的研究。比較生理學還可以為醫藥衛生與畜牧獸醫等提供科學的理論根底。

27第二十七頁，共61頁。心理生理學理論：沃爾夫〔〕的心理應激理論

他通過對胃瘺病人觀察發現，在精神愉快時，粘膜血管充盈、分泌適量；在憤怒、仇恨時，粘膜充血，分泌增加；但在憂郁自責、孤獨時粘膜蒼白、血管收縮、分泌減少、運動抑制。他認為這些生理和病理變化是心身疾病構造性改變的前驅。他支持不同的心理刺激能激發全身性非特異性心理應激反響的理論。他以精心設計的科學實驗去研究心理因素和情緒對安康和疾病的影響，并以數據形式表示研究中所觀察到變化。他采用流行病學的方法證實社會因素和心理因素對安康和疾病的影響的可靠性，他還提出情緒對生理活動的作用還受遺傳性器官罹患性和個性特征的影響。

28第二十八頁，共61頁。塞爾耶，漢斯的應激理論

加拿大心理學家塞爾耶，漢斯〔Selge,Hans〕認為當人遇到緊張或危險的場面或情境時，身體和精神負擔過重，恰逢這時人往往又需迅速作出重大決策來應付這種危機，這是就導致應激狀態的產生。在應激狀態下，通過下丘腦—腦垂體—腎上腺軸的一系列作用，腎上腺皮質激素大量產生，使機體處于充分的發動狀態，心率血壓體溫肌肉緊張度，代謝程度等都發生顯著變化，從而增加機體活動力量，以應付緊急情境。緊張而持久的應激會產生過度的興奮，注意和知覺的范圍縮小，言語不連接不規那么，行為紊亂等，這種持續的應激狀態會通過神經內分泌系統的變化推毀機體的生物化學保護機制，導致胃潰瘍，胸腺退化，免疫力下降，甚至發生臨床休克或死亡。

“怒傷肝〞、“喜傷心〞、“思傷脾〞、“憂悲傷肺〞、“恐傷腎〞“志意和，那么精神專直，魂魄不散，悔怒不起，五臟不受邪矣。〞29第二十九頁，共61頁。1990年12月：美國生理學會遠景規劃委員會在“physiologists〞上發表白皮書指出：“整合生理學(integrativephysiology)將是將來生理學的主要內容。〞整合生理學研究的本質是將整體研究與細胞、分子生物學研究有機結合起來，用分子生物學現象解釋其在整體功能調節中的作用，同時討論整體調節機制在細胞、分子程度的變化。諾貝爾獎金獲得者JamesBlack指出：“生理學將漸進地戰勝分子生物學〞。生理功能整合的研究，是新世紀生理學研究的重要方向之一。“整合生理學(integrativephysiology)30第三十頁，共61頁。

第二節機體的內環境與穩態

(Bodyinternalenvironmentandhomeostasis)一、體液和體液的分布體液:機體細胞內外含有大量液體，總稱為體液。分布:細胞內液:約2/3，約占體重40％。細胞外液:約1/3，約占體重20％。組織液:約3/4，約占體重15％。血漿:約1/4，約占體重5％。淋巴液:少量胸膜腔、腦脊腔及關節腔內液體

2631第三十一頁，共61頁。二、內環境與外環境的概念1.外環境:(externalenvironment)

機體整體直接接觸和生活的環境。(外界、大氣環境)(internalenvironment):細胞直接接觸和生活的環境。(細胞外液)2732第三十二頁，共61頁。三、穩態(homeostasis)

1.穩態的概念:

內環境的理、化因素保持相對穩定的狀態。2.穩態的含義：①理、化因素在一定程度上恒定。②恒定狀態并非固定不變3.穩態的實現:神經、體液機制調節4.穩態的意義:2833第三十三頁，共61頁。維持穩態的生理意義：①穩態是新陳代謝的必要保證。②細胞正常興奮性的維持需要膜內外離子濃度的相對穩定。③在外界環境劇烈變化〔如溫度〕時，內環境保持相對穩定是機體具有適應才能的前提。

機體的一切調節活動最終的生物學意義在于維持內環境的恒定。

34第三十四頁，共61頁。第三節機體生理功能的調節一、神經調節神經調節：由神經系統的活動調節生理功能(Nervousregulation)神經系統(Nervoussystem)是調節全身各種功能活動的系統。通過nervous的調節稱為nervousregulation。調節特點：快速、局限、準確、準確、協調調節根本方式：反射(reflex)調節構造根底：反射弧〔reflexarc〕

3035第三十五頁，共61頁。反射弧：感受器傳入N纖維中樞傳入N纖維效應器36第三十六頁，共61頁。感受器，傳人神經，神經中樞，傳出神經，效應器37第三十七頁，共61頁。二、體液調節(Humoralregulation)

體液調節：某些特殊的化學物質經血液運輸調節機體的生理功能。調節特點：緩慢、廣泛、持久調節方式：內分泌腺→激素→血液運輸→受體→生理效應。例：腎上腺：腎上腺髓質：分泌腎上腺素(epinephrine,E)和去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)。

38第三十八頁，共61頁。髓質激素的生理作用：①進步中樞神經系統的興奮性。②增強心血管系統和呼吸系統的活動。③促進糖和脂肪的分解代謝。腎上腺皮質激素球狀帶分泌的激素以醛固酮為主主要參與調節體內水鹽代謝，故稱鹽皮質激素束狀帶和網狀帶以分泌皮質醇為主參與體內糖代謝的調節，故稱糖皮質激素39第三十九頁，共61頁。很多內分泌腺并不是獨立于神經系統的，它們也直接或間承受到神經系統的調節，因此，也可以將體液調節看成是神經調節的一個環節，成為“神經—體液調節〞(nervous-humoralregulation)。人體內的功能調節大多是這種復合式的調節。某些組織產生的一些化學物質，它們并不隨血流流到其他器官起作用，而是在組織液中擴散，調節鄰近組織的功能活動，稱為部分體液因素和旁分泌調節(paracrineregulation)。例如：組胺、激肽、前列腺素、二氧化碳、腺肝、乳酸等。40第四十頁，共61頁。三、自身調節〔Autoregulation〕自身調節：當體內、外環境變化時，細胞、組織、器官本身不依賴神經與體液調節而產生的適應性反響。調節特點：范圍較小、不非常靈敏例如將心肌或骨骼肌拉長后，再刺激引起肌肉收縮，其收縮力明顯加強。41第四十一頁，共61頁。第四節體內的控制系統本世紀40年代，通過運用數學和物理學的原理和方法，分析研究各種工程技術的控制和人體的各種功能調節，得出了一些有關調節和控制過程的共同規律，產生了一個新的學科，這就是控制論〔cybernetics〕。運用控制論原理分析人體的調節活動時，人體的各種功能調節可分為三類控制系統。任何控制系統都由控制部分和受控部分組成。從控制論的觀點來分析，控制系統可分為非自動控制系統、反響控制系統和前饋控制系統三大類。42第四十二頁，共61頁。

一、非自動控制系統開環系統〔open-loopsystem〕，即受控部分的活動不會反過來影響控制部分的活動。控制方式：單向性控制特點：①對受控部分的活動不起調節作用。②在人體生理功能調節中，該方式極少見。

機能活動受控部分指令43第四十三頁，共61頁。例如在應激反響中，當應激性刺激特別強大時，可能由于下丘腦神經元和垂體對血中糖皮質激素的敏感性減退，亦即糖皮質激素血中濃度升高時不能反響抑制它們的活動，使應激性刺激能導致ACTH〔促腎上腺皮質激素)與糖皮質激素的持續分泌；這時，腎上腺皮質能不斷地根據應激性刺激的強度作出相應的反響〔參見第十一章〕。在這種情況下，刺激決定著反響，而反響不能改變控制部分的活動。這種控制系統無自動控制的才能。非自動控制系統的活動在體內不多見。44第四十四頁，共61頁。二、反響控制系統閉環系統，即受控部分的活動會反過來影響控制部分的活動。控制方式：雙向性〔正反響、負反響〕受控部分指令機能活動正反饋信息指令受控部分機能活動負反饋信息控制部分控制部分45第四十五頁，共61頁。在整體，被調節的器官(效應器)，在功能活動發生改變時，往往這一變化的信息又可以通過回路反映到調節系統，改變其調節的強度，形成一種調節回路。人們常常用“反響〞(feedback)一詞表示這種調節方式。在反響控制系統中，反響信號對控制部分的活動可發生不同的影響：假如它的終產物或結果降低這一過程的進展速度，稱為負反響〔negativefeedback〕；假如是加速或加強這一過程的進展速度那么稱為正反響(positivefeedback)。46第四十六頁，共61頁。控制特點：①正反響是破壞原先的平衡狀態。負反響是維持系統的平衡或穩態。②正常機體中有大量的負反響機制〔壓力感受性反射，體溫調節〕，正反響機制很少〔排尿反射、分娩、大量失血出現的“惡性循環〞〕。47第四十七頁，共61頁。例如：人體的體溫經常可穩定在37°C左右，就是負反響調控作用的結果。如今認為下丘腦內有決定體溫程度的調定點的神經元，這些神經元發出參考信息使體溫調節中樞發出控制信息來調節產熱和散熱過程，保持體溫維持在37°C左右。假如人體進展劇烈運動，產熱突然增加〔即發生干擾信息，使輸出變量增加〕體溫隨著升高，那么下丘腦內的溫度敏感〔監測裝置〕就發生反響信息與參考信息進展比較，由此產生偏向信息作用于體溫調節中樞，從而改變控制信息來調整產熱和散熱過程，使升高的體溫回降，恢復到場37°C左右。48第四十八頁，共61頁。正反響控制系統數量很少，例如，血液凝固是正反響控制、排尿反射、正常分娩過程等。分娩過程是正反響控制系統活動的實例：當臨近分娩時，某些干擾信息可誘發子宮收縮，子宮收縮導致胎兒頭部牽張子宮頸部；宮頸受到牽張可反射性導致催產素分泌增加，從而進一步加強宮縮，轉而使宮頸進一步受到牽張；如此反復再生，直至胎兒娩出為止。49第四十九頁，共61頁。

三、前饋控制(feed-forwardcontro1)前饋控制是指控制部分向受控部分發出指令的同時，又通過另一快捷通路向受控部分發出前饋信息，及時地調控受控部分的活動。控制特點：1、快速準確2、失誤50第五十頁，共61頁。前饋控制系統形式圖:51第五十一頁，共61頁。條件反射活動是一種前饋控制系統活動。例如，動物見到食物就引致唾液分泌，這種分泌比食物進入口中后引致唾液分泌來得快，而且富有預見性，更具有適應性意義。但前饋控制引致的反響，有可能失誤；例如動物見到食物后并沒有吃到食物，那么唾液分泌就是一種失誤。在進食過程中，導致迷走神經興奮，促使胰島B細胞分泌胰島素來調節血糖程度，這樣可及早準備以防止食物消化吸收后造成血糖程度出現過分波動，這也是前饋控制的例子。52第五十二頁，共61頁。考慮：1、反響、反射、反響有何區別？2、試比較神經調節、體液調節和自身調節的作用、特點及意義。3、舉例說明前饋控制的生物學意義是什么？4、要引起組織或細胞反響，刺激必須具備哪些條件？5、試述內環境、穩態及其意義。6、試述生命活動的自動控制原理。53第五十三頁，共61頁。生理學

physiology

內環境

internalenvironment

神經調節

nervousregulation

體液調節

humoralregulation

旁分泌

paracrine

自身調節

autoregulation

正反響

positivefeedback組織液

interstitialfluid

穩態

homeostasis

反射弧

reflexarc

激素

hormone

神經分泌

neurosecretion,neurocrine

負反響

negativefeedback

前饋

feed-forward54第五十四頁，共61頁。小結：1、為什么要學習生理學?2、歸納本章要點3、怎樣學好生理學?相關網站:1.

2.

3.

4.

5.

6.

55第五十五頁，共61頁。參考資料：1、徐豐彥，張鏡如主編，人體生理學，北京人民衛生出版社，19892、王志均，陳孟勤主編，中國生理學史，北京醫科大學，中國協和醫科大學結合出版社19933、范少光，人體生理學〔第二版，雙語教材〕北京醫科大學出版社.20004、.GuytonAC.TextbookofMedicalPhysiology.10thed,WBSaundersCo,Philadelphia,2000P382~429

5、.GanongWF.Reviewofmedicalphysiology.20thed,McGraw-HillpublishingCo,NewYork,199956第五十六頁，共61頁。經絡是人體構造的一部分。經絡學說是研究人體經絡的生理功能、病理變化及其與臟腑互相關系的學說，是中醫學根底理論的一個重要組成部分。經絡是人體氣血運行、聯絡的通路。經，有徑路的意思，無所不通；絡，有網羅的意思