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1、人体及动物生理学Physiology of human & animals,资环学院生物科学系,第一章 绪 论,重点：1、生命现象的基本特征；2、机体生理机能的调节方式；3、反馈调节的方式及其生理意义；4、内环境稳态及其生理意义。难点： 机体机能的反馈调节。,一、人体及动物生理学研究的对象和任务生理学（physiology）： 研究生物体各种机能活动规律的科学。人体及动物生理学： 研究人体及高等动物机体各种机能活动规律的科学。人体及动物机体的各种机能： 指活的机体及各器官系统所表现出来的各种生命活动现象或生理活动（如呼吸、血液循环、肌肉收缩、尿的生成等）。研究对象： 正常人体及动物（主为高等哺
2、乳动物）机体的各种机能。,一）生理学研究的不同水平(层次) （Levels of Physiological Research）1、整体水平的研究 以完整机体为研究对象： 主要研究机体与外环境之间的相互关系、适应以及机体各系统功能的协调关系及调节机制。 例如：不同环境条件下（气温、湿度、气压、O2变化），对呼吸、心跳、BP、能量代谢的影响及其适应和调节。,2、器官、系统水平的研究以机体器官、系统为研究对象： 主要是研究机体各器官或系统特有的功能、活动条件、影响因素及其调节机制，以及各器官、系统在整体活动中的特殊作用和意义。 例如：肺呼吸过程及影响因素； 心脏射血与充盈的过程和机制。,3、细胞、
3、分子水平的研究 以细胞及生物大分子为研究对象： 主要是研究机体各种细胞内超微结构的功能活动以及生物大分子（蛋白质、核酸、糖、脂类及离子等）的物理-化学变化过程。 例如：细胞膜的物质转运、细胞间信息的传递及生物电现象等。,二）研究任务,研究人体及动物在正常情况下，所表现出的各种生命活动（如血液循环、消化、呼吸、泌尿、生殖、排泄、运动、感觉、睡眠和觉醒、学习和记忆等）的发生条件、基本过程、产生机制以及机体内、外环境各种变化对不同生理活动的影响，从而揭示和掌握各种生理活动的规律，为预防疾病、增强体质、提高人类健康水平服务，为临床医学和生产实践服务。,二、人体及动物生理学的研究方法 Methodolo
4、gy in Physiology,1、急性实验：1）离体（组织、器官）实验法： 把要研究的某一组织或器官从活体上或刚死去的动物体上用手术的方法分离出来，置于一个能使它的生理机能保持一定时间的人工环境中，进行实验，以观察、分析其功能活动和机制。,生理学的研究是以物理、化学、数学等的基本方法为手段，通过对机体生命现象的观察、记录、分析，获得对人体及动物生命活动规律的正确认识。,例如：神经-肌肉的生理活动。,生理学实验中常用仪器,离体实验,2）活体解剖（在体）实验法： 使动物处于麻醉状态下或破坏其中枢神经系统的条件下，进行手术，把要研究的器官暴露出来进行实验，以观察该器官与其他器官仍处于自然联系状态
5、下的活动规律及各种因素对其产生的影响。 例如：去大脑僵直、心脏期前收缩与代偿间歇实验。,急性实验的优缺点：优点：实验条件或对象简单，分析问题细致（又称分析法）。缺点：实验脱离整体条件，麻醉或破坏动物神经中枢，对所得结果具有一定对局限性。,急性在体实验,2、慢性实验： 正常完整的动物，在其清醒的情况下进行的实验，对某一器官功能活动或某一生理现象进行观察和研究。 例如：1）暴露器官于体外：如胃瘘术，可用于研究胃液、胰液、胆汁的分泌和调节，以探讨食物的化学性消化。2）体内埋藏电极法：如将电极置入动物下丘脑，通过St下丘脑的不同部位测定动物的进食情况，可得知下丘脑中存在有摄食中枢。,慢性实验优缺点：优
6、点：动物长时间存活； 实验可反复进行； 保持机体的完整性及与外环境的统一性。缺点：应用范围受限制，如手术和方法等。,慢性在体实验,三、生命现象的基本特征,新陈代谢 (Metabolism)兴奋性 (Excitability)适应性 (Adaptability)生长和生殖 (Growth, Reproduction),1、新陈代谢（Metabolism）： 指生物体与环境之间进行物质交换和能量交换，实现自我更新的最基本的生命活动过程。,包括两个方面：1）同化作用（合成代谢）： 从外界摄取营养物质，将其转变为自身的物质，并储存能量的过程。 2）异化作用（分解代谢）： 机体分解自身物质，释放能量，并
7、将分解的终产物排出体外的过程。,指出： 1、在新陈代谢中，物质的合成和分解称为物质代谢；伴随物质代谢而产生的能量储存、释放、转移和利用的过程称为能量代谢。 两者密切关联、不可分割，在物质变化的过程中，必然伴有能量的转移。 2、机体是在不断地与环境进行物质交换，以及体内物质形成、分解和能量转换过程中完成各种生命活动的； 新陈代谢一旦停止，生命活动随之停止，机体也就死亡。,2、兴奋性 (Excitability)或应激性： 指机体、活组织或细胞对刺激发生反应（或产生动作电位）的能力或特性，称为兴奋性（或应激性）。,1）刺激（stimulus）： 指能引起生物机体发生反应的各种内、外环境变化因子。2
8、）反应（response）： 指机体、组织或细胞对刺激产生的应答活动（包括生物体内部的代谢及其外表活动发生的相应改变）。,强调：刺激所引起的反应有两种形式兴奋(excitation)： 由相对静止状态转变为活动状态或功能活动由弱变强。抑制(inhibition)： 由活动状态转变为相对静止状态，或功能活动由强变弱。,例如：电刺激心交感神经，心跳加快加强兴奋；电刺激心迷走神经，心跳减慢减弱抑制。,3.适应性 (Adaptability) 指机体的功能与环境协调一致地变化并能保持自身生存的能力或特性称为适应性。,2）动物的体温：变温（两栖、爬行）动物：适应性差；恒温（鸟类、哺乳类）动物：适应性强。
9、 动物越高等，适应性越强。,例如：1）高原缺O2：刺激造血器官造血使RBC,血液运输O2的能力，以适应高山缺O2的环境。,4、生长与生殖 (Growth and Reproduction) 系新陈代谢的具体表现。1）生长： 为个体同化作用（合成）大于异化作用（分解）的结果；2）生殖： 指产生与自身相似的子代，以延续种系（后代）的各种生理过程。,四、机体生理功能的调节 （Regulation of Physiological Functions）,一）神经调节 (Nervous regulation)二）体液调节 (Hormonal regulation)三）自身调节 (Self-regulat
10、ion),一）神经调节 （Nervous Regulation） 指通过神经反射对机体功能进行调节，称为神经调节。 神经调节的基本方式是反射（reflex）。,反射（Reflex）：在中枢神经系统参与下，机体对内、外环境的刺激所发生的规律性（适应性）反应。 反射的结构基础：反射弧(reflex arc)是一种开放回路。,感受器传入神经神经中枢传出神经效应器,神经调节的特点： 作用迅速准确，作用部位局限、作用时间较短，表现自动化，适宜调节快速的生理活动。,指出： 1）内、外环境及机体各器官、系统功能的各种变化，通过感受器的换能，以神经冲动的方式由传入神经传送到神经中枢，中枢对传入的信息进行加工、
11、处理，再以神经冲动的方式由传出神经传至效应器，调节其功能活动。,2）效应器的活动状态，又随时反馈到中枢，调整中枢发出的控制信息，使效应器的活动更加准确和协调，故神经调节是通过闭合回路完成的。,二) 体液调节（Hormonal regulation） 指机体依赖某些化学信息物质（如激素）通过体液运输，对靶器官、靶组织或靶细胞的功能进行调节的方式；主要参与对机体新陈代谢、生长发育、生殖等功能活动的调节。,例如：甲状旁腺分泌 PTH血液运输骨组织，动员骨钙释放入血血钙升高。,体液调节的特点：反应发生速度缓慢，作用部位广泛，持续时间较长。,体液调节的方式： 远分泌： 内分泌腺激素血液运输靶细胞受体生理
12、效应。 旁分泌： 激素不经血液运输而经组织液扩散对邻近细胞进行的局部性体液调节。 神经分泌： 神经细胞分泌的激素释放入血达到靶细胞的体液调节。,2）神经-体液调节： 体液调节往往受神经系统的控制，因而成为神经调节的反射弧传出通路中的延伸部分，故又称为神经-体液调节。,指出： 1）局部体液调节 ： 指某些细胞释放的生物活性物质（如组胺、5-HT）或组织细胞活动时产生的代谢产物（CO2、乳酸、腺苷），经局部组织液扩散对邻近组织细胞功能活动发挥调节作用的方式，又称旁分泌调节。,例如： 运动时交感神经兴奋，肾上腺素分泌，使心跳加快加强，心输出量，BP ，血液循环加快的反应，即为神经-体液调节。,自身调
13、节特点： 调节幅度和范围较小，起协助维持生理稳态的作用。,三）自身调节(Self-regulation) 即不依赖于神经和体液调节，由机体器官、组织和细胞自身对刺激产生的适应性反应。,例如：肾血流量的自身调节当动脉血压在一定范围（80-180mmHg）内变化时，肾血管通过自身调节改变其血管口径，调节血流阻力，使肾血流量保持相对恒定。,四）功能活动的反馈调节（Feedback regulation）,1、反馈调节的概念： 指受控部分（效应器或靶器官）不断将信息返回到控制部分（中枢或内分泌腺），以影响或调整控制部分活动的调节方式称为反馈调节。,闭合回路（Closed-loop System）：具有
14、自动控制能力。指出：神经调节和体液调节均为闭合回路。,传出神经,传入神经,神经调节反馈回路,体液调节反馈回路,1）负反馈 (Negative feedback)： 指受控部分发回的反馈信息使控制部分的活动减弱的调节方式（系一个可逆的调节过程）。,2、反馈调节的方式：（依反馈信息的作用效果分 ）,生理意义：使机体某一生理活动保持相对稳定。,血糖下降,例如：,2）正反馈 (Positive feedback)： 指受控部分发回的反馈信息使控制部分的活动加强的调节方式 （系一个不可逆的生理调节过程）。,例如： 血液凝固、排尿、排便反射、分娩以及动作电位发生过程中细胞膜钠离子通道的开放和钠离子的内流过
15、程。,生理意义： 使机体某一生理活动不断加强达到最高活动水平，直至完成。,刺激,尿液流入尿道,排尿中枢,膀胱感受器,尿道感受器,传入神经,膀胱内压升高,传入神经,传入神经,五、内环境与稳态（Internal Environment and Homeostasis）,2、内环境 (Internal environment)： 机体细胞直接生活的液体环境即细胞外液（血浆、组织液、淋巴液和脑脊液）称为内环境（以区别于机体生存的不断变化的外环境）。,1、外环境 (External environment)：人体及动物生活的外部环境（如大气环境）。,指出： C.Bernard（1857年）提出，内环境“
16、稳定”是机体“自由、独立生活的必要条件”。,2）稳态的生理意义： 内环境的理化性质保持相对恒定是维持机体正常生命活动的必要条件。,3、稳态(Homeostasis),Cannon WB，1926年,1）稳态的概念 内环境的理化性质经常处于相对稳定的状态，称为稳态或自稳态（以区别于一般可逆性理化反应的平衡状态）。,指出：（1）稳态的概念已推广应用于阐述机体各种功能活动，即均处于相对稳定的状态。,例如：心脏功能与血管活动的相互协调，才能使血液循环维持稳定状态，保证各系统、器官的血液供应。,体温调节稳态控制系统,例如： 现以体温调节为例，用图解的方式阐明一个稳态控制系统（见右图）。,（2）机体的各种机能所以能维持稳态，主要依靠反馈和自身调节作用。,再见,
