人体与动物生理学chapter绪论

人体与动物生理学

HumanandAnimalPhysiology第一章绪论1第一页，共61页。一、研究内容1、研究对象：生理学〔physiology〕：以生物机体的生命活动现象和机体各组成部分的功能为研究对象。人体及动物生理学：以正常人体及高等哺乳动物的生命活动现象和各组成部分的功能为研究对象。2、研究任务：正常人体、高等哺乳动物及各系统、器官和细胞所表现的生命活动规律。各种生命现象的产活力制。各系统、器官和细胞之间的互相联络和互相作用。内外环境变化对生命活动的影响3、研究程度：细胞和分子程度的研究〔细胞生理学或普通生理学〕组织和器官程度的研究〔组织和器官生理学〕系统程度的研究〔系统生理学〕整体程度的研究4、研究方法：急性实验——离体组织、器官实验，活体解剖实验慢性实验

2第二页，共61页。二、内环境与稳态

人体与环境：

内环境与稳态：体液——细胞内液、细胞外液〔内环境〕

稳态〔homeostasis〕是细胞进展正常生命活动的必要条件。

人体与外环境的协调统一：外环境——自然环境、社会环境

3第三页，共61页。三、生命活动的调节1、生命活动的主要调节方式神经调节：反射〔反射弧〕——反响速度快、作用时间短、作用部位准确体液调节：激素——缓慢、持久、广泛自身调节：适应性反响——范围局限、幅度小、对刺激的敏感性低2、机体稳态的反响调节〔自动控制系统〕4第四页，共61页。绪论Chapter1Introduction一、教学目的与要求：1．掌握：内环境、稳态的概念；体液调节、负反响的概念。机体的内环境以及生理功能的调节，正、负反响的概念。

2．熟悉：生理学研究对象、任务。生理功能的控制系统。反射弧五个根本环节；反响控制系统。反射概念、反射弧五个根本环节；体液调节；自身调节。5第五页，共61页。3．理解：生理学的研究对象和任务；生理学研究的三个程度。机体的内环境。生理功能的调节：神经调节；体液调节；自身调节。体内的控制系统：非自动控制系统、反响控制系统、前馈控制系统。二、教学重点、难点：重点：1.机体的内环境2.生理功能的调节3.反响控制系统2.前馈控制系统6第六页，共61页。一、生理学的任务1、概念与由来：生理学〔physiology〕是研究生物机体的生命活动现象、规律和功能的一门科学。包括细菌生理学、植物生理学、动物生理学、人体生理学等。Physiologyisthescienceofstudyingthefunctionalactivitiesanditsmechanismsinbiologicalbody.Forexample:whycanheartautomaticallybeat?第一节生理学的研究对象和任务47第七页，共61页。2、生命活动的根本表现蛋白质和核酸是一切生命活动的物质根底。生命活动至少包括以下四种根本活动。⑴新陈代谢(Metabolism)⑵生物体对外界环境变化的反响及兴奋性反响〔response〕：环境发生变化时，生物体内部的代谢及其外表活动发生的相应改变。兴奋性〔excitability〕:具有对刺激产生生物电反响的才能。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。8第八页，共61页。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。刺激〔stimulus〕：能引起生物机体发生反响的各种环境变化。凡能引起某种组织产生兴奋的最弱(最小)刺激强度称阈刺激〔thresholdstimulation)。可兴奋组织(excitabletissues)神经、肌肉和腺体等组织，受刺激后能较迅速地产生特殊的生物电现象〔动作电位〕及其它反响，在传统的生理学中，将它们统称为可兴奋组织9第九页，共61页。阈刺激的倒数〔1/thresholdstimulation〕可以作为测定兴奋性上下的指标。〔3〕适应性(adaptation):动物机体随外界环境变化调整自身生理机能以适应环境变化的特性。(4)生长〔growth)与生殖(Reproduction)生物体能产生与自己相类似的个体称为生殖。一个单细胞经过分裂成为两个子代细胞，就是生殖。因此，生殖也是生命活动的根本表现之一。10第十页，共61页。二、生理学研究的三个程度生理学是一门实验性科学，其知识主要是通过实验获得的。〔一〕细胞和分子程度的研究方法：离体细胞、分子实验法在这个程度上进展研究的对象是细胞和构成细胞的分子，这方面的知识称为细胞生理学(cellphysiology)或普通生理学〔generalphysiology)。711第十一页，共61页。〔二〕器官和系统程度的研究方法：离体组织、器官实验法要理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响，这都需要从器官和系统的程度上送行现察和研究。12第十二页，共61页。〔三〕整体程度的研究方法：活体解剖实验法、慢性实验法从整体程度上的研究，就是以完好的机体为研究对象，观察和分析在各种生理条件下不同的器官、系统之间互相联络、互相协调的规律。13第十三页，共61页。上述三个程度的研究，它们互相间不是孤立的，而是互相联络、互相补充的。要说明某一生理功能的机制，一般需要对细胞和分子、器官和系统，以及整体三个程度的研究结果进展分析和综合，得出比较全面的结论。近年来随着物理、化学、数学、电子计算机等的开展，应用这些科学成果，研究生理功能活动，开展出很多新兴的研究领域，如数学模型、系统分析、计算机模拟等等。相信随着各学科领域的开展，对生理学的研究会越来越深化。

14第十四页，共61页。三、生理学的产生和开展人体生理的知识最初是随着消费和医疗理论而逐渐积累起来的。公元300-400年的?黄帝内经?一书是我国古代医疗理论经历的理论总结，书中阐述了经络、脏腑、七情六淫、营卫气血等生理学理论。在其他国家，早期对人体生理知识也有不少重要的奉献。例如，古罗马名医Galen曾从人体解剖的知识来推论生理功能，并曾进展初步的动物活体解剖，对医学的奉献很大。15第十五页，共61页。生理学与医学的关系

生理学的开展与医学的亲密联络。在医疗理论中和对人体的一般观察中积累了关于人体生理功能的许多知识，更通过对于人体和动物的实验分析研究，进一步深化探究这些生理功能的内在机制和互相关系，逐渐形成关于人和动物机体功能的系统性理论科学。医学中关于疾病问题的理论研究是以人体生理学的根本理论为根底的；同时，通过医学理论又可以检验生理学理论是否正确，并不断以新的内容和新的问题丰富生理学理论和推动生理学研究。因此，生理学是医学的一门根底理论科学。

16第十六页，共61页。动物生理学与医学的互相关系示意图17第十七页，共61页。生理学真正地成为一门实验性科学是从17世纪开场的。1628年英国医生Harvey发表?动物的血液循环和解剖学研究?，奠定了血液循环理论的根底，证明了血液循环的途径，并指出心脏是循环系统的中心。他的结论是在几种动物身上应用活体解剖法通过屡次实验而获得的。18第十八页，共61页。在17-18世纪，显微镜的创造和物理学、化学的迅速进步，都给生理学的开展准备了良好的条件。例如，意大利组织学家马尔比基应用显微镜发现了毛细血管构造，证实了Harvey对循环系统构造的推论；物质守恒与能量守恒及转化定律的提出，以及燃烧和呼吸原理的说明，为机体新陈代谢的研究奠定了根底。1604 荷兰的詹森(1580-1642)创造第一台显微镜。19第十九页，共61页。到了19世纪，随着其他自然科学的迅速开展，生理学实验研究也大量开展，累积了大量各器官生理功能的知识。例如，关于感觉器官、神经系统、血液循环、肾的排泄功能、内环境稳定等的研究，均为生理功能提供了不少珍贵资料。我国现代生理学也有60余年的历史。1926年北京协和医学院生理系主任林可胜发起创立了中国生理学会，随即出版了?中国生理学杂志?。学会的成立和专业杂志的出版，对于生理学在我国的开展起了很好的推动作用。

20第二十页，共61页。当时我国比较集中的研究工作是关于胃液分泌、物质代谢、神经肌肉和心血管运动的神经调节等问题，并在学术上作出了奉献，受到国际生理学界的重视。近二三十年来，由于根底科学和新技术的迅速开展，以及相关学科间的穿插浸透，使生理学的研究有了很大的进展。细胞、分子程度的研究，已深化到细胞内部环境的稳态及其调节机制、细胞跨膜信息传递的机制、基因程度的功能调控机制等方面，使生命活动根本规律的研究获得了不少珍贵资料。21第二十一页，共61页。在整体程度研究方面，由于学科的穿插浸透，不断产生了研究的新领域，如神经免疫内分泌学等；而且由于采用了许多先进技术，使整体生理学研究，尤其是各种特殊条件下〔如劳动、运动、高空、高原、潜水等〕的研究，获得了很大进展。生理学向微观的细胞分子程度深化开展，以及向宏观的整体程度加快扩展，是当今开展的总趋势。22第二十二页，共61页。四、生理学的门类及与其他学科的关系〔一〕生理学的门类根据研究对象分：植物生理学、动物生理学、人体生理学等。根据研究程度分：神经肌肉生理学、感觉器官生理学等。根据医学理论、消费理论等的分类：医用生理学、病理生理学、运动生理学、家畜生理学、宇宙生理学等。〔二〕生理学与其它学科的关系与普通生物学、解剖学、组织学和胚胎学的关系与物理学、化学、数学的关系与医学的关系与教育学、心理学、体育的关系23第二十三页，共61页。(三)生理学开展的分支：比较生理学〔comparative

physiology〕是用比较的方法研究动物的种族发生和个体发育在不同阶段和不同环境条件下的生理功能特点及其开展规律的科学，是动物生理学的分支。它以系统动物学、比较解剖学和比较组织学为根底，同时又与演化生理学、发育生理学、生态生理学〔环境生理学〕乃至时间生物学等学科有不可分割的联络。

24第二十四页，共61页。“比较生理学〞一词，最早由比尔东〔Ⅰ．Beurdop

〕提出。1878年法国生理学家贝尔纳〔，1813—1878〕把它确定为一门独立的学科。

比较生理学的研究对象是各类动物。研究目的在于利用与人体比较接近的某些哺乳动物生理学或器官生理学实验资料，为人体生理学研究及医疗、医药理论提供科学理论根底。其任务是用比较的方法，从构造差异、进化历史与生态条件等方面，讨论同一种生理机能在各类生物中的演变，从而认识生命的根本特性及其在进化过程中的变化开展与对环境的适应情况。

25第二十五页，共61页。比较生理学的研究内容是以比较的观点对不同门类动物体的构造差异、进化历史与生态条件等方面进展研究，讨论同一种机能在各类生物中的演变，以求认识生命的根本特性及其进化过程中的变化与适应。比较生理学具有重要的理论和理论意义，可为科学研究开掘动物模型，如大马哈鱼在产卵后很快就衰老死亡，从大马哈鱼的衰老死亡过程中可以看到在人类和哺乳动物中看不到的一些与衰老有关的变化；

26第二十六页，共61页。北美沙漠中有一种沙鼠〔Psammomys

obesus〕，在完全喂以新颖饲料时，不患糖尿病，但喂普通饲料时那么患糖尿病，这样就可以不必通过外科手术或药物而建立糖尿病的动物模型。此外，在畜牧业中优良品种的选择、疾病的防治、野生动物的驯化饲养等，在对生态平衡的理解等方面，也都离不开比照较生理学的研究。比较生理学还可以为医药卫生与畜牧兽医等提供科学的理论根底。

27第二十七页，共61页。心理生理学理论：沃尔夫〔〕的心理应激理论

他通过对胃瘘病人观察发现，在精神愉快时，粘膜血管充盈、分泌适量；在愤怒、仇恨时，粘膜充血，分泌增加；但在忧郁自责、孤独时粘膜苍白、血管收缩、分泌减少、运动抑制。他认为这些生理和病理变化是心身疾病构造性改变的前驱。他支持不同的心理刺激能激发全身性非特异性心理应激反响的理论。他以精心设计的科学实验去研究心理因素和情绪对安康和疾病的影响，并以数据形式表示研究中所观察到变化。他采用流行病学的方法证实社会因素和心理因素对安康和疾病的影响的可靠性，他还提出情绪对生理活动的作用还受遗传性器官罹患性和个性特征的影响。

28第二十八页，共61页。塞尔耶，汉斯的应激理论

加拿大心理学家塞尔耶，汉斯〔Selge,Hans〕认为当人遇到紧张或危险的场面或情境时，身体和精神负担过重，恰逢这时人往往又需迅速作出重大决策来应付这种危机，这是就导致应激状态的产生。在应激状态下，通过下丘脑—脑垂体—肾上腺轴的一系列作用，肾上腺皮质激素大量产生，使机体处于充分的发动状态，心率血压体温肌肉紧张度，代谢程度等都发生显著变化，从而增加机体活动力量，以应付紧急情境。紧张而持久的应激会产生过度的兴奋，注意和知觉的范围缩小，言语不连接不规那么，行为紊乱等，这种持续的应激状态会通过神经内分泌系统的变化推毁机体的生物化学保护机制，导致胃溃疡，胸腺退化，免疫力下降，甚至发生临床休克或死亡。

“怒伤肝〞、“喜伤心〞、“思伤脾〞、“忧悲伤肺〞、“恐伤肾〞“志意和，那么精神专直，魂魄不散，悔怒不起，五脏不受邪矣。〞29第二十九页，共61页。1990年12月：美国生理学会远景规划委员会在“physiologists〞上发表白皮书指出：“整合生理学(integrativephysiology)将是将来生理学的主要内容。〞整合生理学研究的本质是将整体研究与细胞、分子生物学研究有机结合起来，用分子生物学现象解释其在整体功能调节中的作用，同时讨论整体调节机制在细胞、分子程度的变化。诺贝尔奖金获得者JamesBlack指出：“生理学将渐进地战胜分子生物学〞。生理功能整合的研究，是新世纪生理学研究的重要方向之一。“整合生理学(integrativephysiology)30第三十页，共61页。

第二节机体的内环境与稳态

(Bodyinternalenvironmentandhomeostasis)一、体液和体液的分布体液:机体细胞内外含有大量液体，总称为体液。分布:细胞内液:约2/3，约占体重40％。细胞外液:约1/3，约占体重20％。组织液:约3/4，约占体重15％。血浆:约1/4，约占体重5％。淋巴液:少量胸膜腔、脑脊腔及关节腔内液体

2631第三十一页，共61页。二、内环境与外环境的概念1.外环境:(externalenvironment)

机体整体直接接触和生活的环境。(外界、大气环境)(internalenvironment):细胞直接接触和生活的环境。(细胞外液)2732第三十二页，共61页。三、稳态(homeostasis)

1.稳态的概念:

内环境的理、化因素保持相对稳定的状态。2.稳态的含义：①理、化因素在一定程度上恒定。②恒定状态并非固定不变3.稳态的实现:神经、体液机制调节4.稳态的意义:2833第三十三页，共61页。维持稳态的生理意义：①稳态是新陈代谢的必要保证。②细胞正常兴奋性的维持需要膜内外离子浓度的相对稳定。③在外界环境剧烈变化〔如温度〕时，内环境保持相对稳定是机体具有适应才能的前提。

机体的一切调节活动最终的生物学意义在于维持内环境的恒定。

34第三十四页，共61页。第三节机体生理功能的调节一、神经调节神经调节：由神经系统的活动调节生理功能(Nervousregulation)神经系统(Nervoussystem)是调节全身各种功能活动的系统。通过nervous的调节称为nervousregulation。调节特点：快速、局限、准确、准确、协调调节根本方式：反射(reflex)调节构造根底：反射弧〔reflexarc〕

3035第三十五页，共61页。反射弧：感受器传入N纤维中枢传入N纤维效应器36第三十六页，共61页。感受器，传人神经，神经中枢，传出神经，效应器37第三十七页，共61页。二、体液调节(Humoralregulation)

体液调节：某些特殊的化学物质经血液运输调节机体的生理功能。调节特点：缓慢、广泛、持久调节方式：内分泌腺→激素→血液运输→受体→生理效应。例：肾上腺：肾上腺髓质：分泌肾上腺素(epinephrine,E)和去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)。

38第三十八页，共61页。髓质激素的生理作用：①进步中枢神经系统的兴奋性。②增强心血管系统和呼吸系统的活动。③促进糖和脂肪的分解代谢。肾上腺皮质激素球状带分泌的激素以醛固酮为主主要参与调节体内水盐代谢，故称盐皮质激素束状带和网状带以分泌皮质醇为主参与体内糖代谢的调节，故称糖皮质激素39第三十九页，共61页。很多内分泌腺并不是独立于神经系统的，它们也直接或间承受到神经系统的调节，因此，也可以将体液调节看成是神经调节的一个环节，成为“神经—体液调节〞(nervous-humoralregulation)。人体内的功能调节大多是这种复合式的调节。某些组织产生的一些化学物质，它们并不随血流流到其他器官起作用，而是在组织液中扩散，调节邻近组织的功能活动，称为部分体液因素和旁分泌调节(paracrineregulation)。例如：组胺、激肽、前列腺素、二氧化碳、腺肝、乳酸等。40第四十页，共61页。三、自身调节〔Autoregulation〕自身调节：当体内、外环境变化时，细胞、组织、器官本身不依赖神经与体液调节而产生的适应性反响。调节特点：范围较小、不非常灵敏例如将心肌或骨骼肌拉长后，再刺激引起肌肉收缩，其收缩力明显加强。41第四十一页，共61页。第四节体内的控制系统本世纪40年代，通过运用数学和物理学的原理和方法，分析研究各种工程技术的控制和人体的各种功能调节，得出了一些有关调节和控制过程的共同规律，产生了一个新的学科，这就是控制论〔cybernetics〕。运用控制论原理分析人体的调节活动时，人体的各种功能调节可分为三类控制系统。任何控制系统都由控制部分和受控部分组成。从控制论的观点来分析，控制系统可分为非自动控制系统、反响控制系统和前馈控制系统三大类。42第四十二页，共61页。

一、非自动控制系统开环系统〔open-loopsystem〕，即受控部分的活动不会反过来影响控制部分的活动。控制方式：单向性控制特点：①对受控部分的活动不起调节作用。②在人体生理功能调节中，该方式极少见。

机能活动受控部分指令43第四十三页，共61页。例如在应激反响中，当应激性刺激特别强大时，可能由于下丘脑神经元和垂体对血中糖皮质激素的敏感性减退，亦即糖皮质激素血中浓度升高时不能反响抑制它们的活动，使应激性刺激能导致ACTH〔促肾上腺皮质激素)与糖皮质激素的持续分泌；这时，肾上腺皮质能不断地根据应激性刺激的强度作出相应的反响〔参见第十一章〕。在这种情况下，刺激决定着反响，而反响不能改变控制部分的活动。这种控制系统无自动控制的才能。非自动控制系统的活动在体内不多见。44第四十四页，共61页。二、反响控制系统闭环系统，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〔正反响、负反响〕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信息控制部分控制部分45第四十五页，共61页。在整体，被调节的器官(效应器)，在功能活动发生改变时，往往这一变化的信息又可以通过回路反映到调节系统，改变其调节的强度，形成一种调节回路。人们常常用“反响〞(feedback)一词表示这种调节方式。在反响控制系统中，反响信号对控制部分的活动可发生不同的影响：假如它的终产物或结果降低这一过程的进展速度，称为负反响〔negativefeedback〕；假如是加速或加强这一过程的进展速度那么称为正反响(positivefeedback)。46第四十六页，共61页。控制特点：①正反响是破坏原先的平衡状态。负反响是维持系统的平衡或稳态。②正常机体中有大量的负反响机制〔压力感受性反射，体温调节〕，正反响机制很少〔排尿反射、分娩、大量失血出现的“恶性循环〞〕。47第四十七页，共61页。例如：人体的体温经常可稳定在37°C左右，就是负反响调控作用的结果。如今认为下丘脑内有决定体温程度的调定点的神经元，这些神经元发出参考信息使体温调节中枢发出控制信息来调节产热和散热过程，保持体温维持在37°C左右。假如人体进展剧烈运动，产热突然增加〔即发生干扰信息，使输出变量增加〕体温随着升高，那么下丘脑内的温度敏感〔监测装置〕就发生反响信息与参考信息进展比较，由此产生偏向信息作用于体温调节中枢，从而改变控制信息来调整产热和散热过程，使升高的体温回降，恢复到场37°C左右。48第四十八页，共61页。正反响控制系统数量很少，例如，血液凝固是正反响控制、排尿反射、正常分娩过程等。分娩过程是正反响控制系统活动的实例：当临近分娩时，某些干扰信息可诱发子宫收缩，子宫收缩导致胎儿头部牵张子宫颈部；宫颈受到牵张可反射性导致催产素分泌增加，从而进一步加强宫缩，转而使宫颈进一步受到牵张；如此反复再生，直至胎儿娩出为止。49第四十九页，共61页。

三、前馈控制(feed-forwardcontro1)前馈控制是指控制部分向受控部分发出指令的同时，又通过另一快捷通路向受控部分发出前馈信息，及时地调控受控部分的活动。控制特点：1、快速准确2、失误50第五十页，共61页。前馈控制系统形式图:51第五十一页，共61页。条件反射活动是一种前馈控制系统活动。例如，动物见到食物就引致唾液分泌，这种分泌比食物进入口中后引致唾液分泌来得快，而且富有预见性，更具有适应性意义。但前馈控制引致的反响，有可能失误；例如动物见到食物后并没有吃到食物，那么唾液分泌就是一种失误。在进食过程中，导致迷走神经兴奋，促使胰岛B细胞分泌胰岛素来调节血糖程度，这样可及早准备以防止食物消化吸收后造成血糖程度出现过分波动，这也是前馈控制的例子。52第五十二页，共61页。考虑：1、反响、反射、反响有何区别？2、试比较神经调节、体液调节和自身调节的作用、特点及意义。3、举例说明前馈控制的生物学意义是什么？4、要引起组织或细胞反响，刺激必须具备哪些条件？5、试述内环境、稳态及其意义。6、试述生命活动的自动控制原理。53第五十三页，共61页。生理学

physiology

内环境

internalenvironment

神经调节

nervousregulation

体液调节

humoralregulation

旁分泌

paracrine

自身调节

autoregulation

正反响

positivefeedback组织液

interstitialfluid

稳态

homeostasis

反射弧

reflexarc

激素

hormone

神经分泌

neurosecretion,neurocrine

负反响

negativefeedback

前馈

feed-forward54第五十四页，共61页。小结：1、为什么要学习生理学?2、归纳本章要点3、怎样学好生理学?相关网站:1.

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55第五十五页，共61页。参考资料：1、徐丰彦，张镜如主编，人体生理学，北京人民卫生出版社，19892、王志均，陈孟勤主编，中国生理学史，北京医科大学，中国协和医科大学结合出版社19933、范少光，人体生理学〔第二版，双语教材〕北京医科大学出版社.20004、.GuytonAC.TextbookofMedicalPhysiology.10thed,WBSaundersCo,Philadelphia,2000P382~429

5、.GanongWF.Reviewofmedicalphysiology.20thed,McGraw-HillpublishingCo,NewYork,199956第五十六页，共61页。经络是人体构造的一部分。经络学说是研究人体经络的生理功能、病理变化及其与脏腑互相关系的学说，是中医学根底理论的一个重要组成部分。经络是人体气血运行、联络的通路。经，有径路的意思，无所不通；络，有网罗的意思