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1、,第一章 绪 论,第一章 教学纲要,目的要求 通过本章内容的学习，要求掌握生物电、机体功能的调节及基本概念。 本章共分六节，计4学时。 重点讲授：内环境与稳态、机体功能的 调节和生物电现象。,第一节 动物生理学的内容及研究方法 第二节 内环境与稳态 第三节 机体功能的调节 第四节 细胞膜的物质转运和信息传递 第五节 细胞的兴奋性和生物电现象,第一节 动物生理学的 内容及研究方法,生理学（physiology） 是研究生物有机体功能的科学， 是生命科学重要的组成部分。 生理功能研究的核心： 揭示生命活动的规律及其调节机理,一、动物生理学的研究内容,动物生理学 （ physiology of an
2、imals） 是生理学的重要分支，研究家畜（禽）生理功能为基本内容，以及它的特殊性及其规律。 例如， 草食动物胃肠道的微生物消化， 乳牛的泌乳生理特点等。,生理学的研究水平 1. 细胞和分子水平的研究 2. 器官和系统水平的研究 3. 整体水平的研究,二、研究方法,动物实验方法 分为慢性实验和急性实验。 急性实验：又可分为在体（in vivo）、离体（in vitro）两类。 急性在体实验： 动物处于麻醉或破坏大脑状态，解剖暴露某种器官后，给予适当刺激，进行观察记录和分析称为活体解剖法。,急性离体实验： 离体器官或组织、细胞，在模拟机体生理条件下进行实验，例如心脏、肾、乳房等器官灌流实验。 优
3、点：操作简单，可进行较细致的实验研究。 缺点：不能完全反映器官、组织在体内的正 常活动情况。,慢性实验： 通过外科手术，以暴露、摘除或破坏某一器官或组织，或安置瘘管（如消化管和血管）或埋植电极（如神经组织）等，待动物手术恢复后，可在比较正常条件下进行长期的系统观察。 优点：能较好地反映器官在机体的正常活动。 缺点：不便分析影响因素。,第二节 内环境与稳态,体液：动物体内所含的液体统称为体液。约占体重的6070%。（人约占60%） 细胞内液：约占体液的2/3；构成细胞原生质的主体。 细胞外液：包括血浆、组织液、淋巴液和脑脊液等，约占体液的1/3。 血浆，占1/4 ；间质液，占3/4。 两者彼此隔
4、离，而又相互联系。,一、生命活动的基本特征,1、新陈代谢(metabolism) 分同化作用和异化作用。新陈代谢是生命活动的最基本特征。新陈代谢停止了，生命也就终止了。 2、兴奋性（另作讲解） 3、适应性 动物机体随外界环境的变化调整自身生理功能以适应环境变化的特性，称为适应性（adaptation）。,二、内环境（internal environment） 将构成细胞稳定的生活环境的细胞外液称为机体的内环境。 三、稳态（homeostasis） 内环境能保持pH、渗透压、各种离子浓度以及温度等理化性质的相对稳定，呈现一种动态平衡。 美国生理学家坎农（WB Cannon ）称其为稳态。 稳态保
5、证了细胞的各种代谢活动（各种酶促反应过程）和生理功能的正常进行。,稳态调节： 稳态不是固定不变的，而是在一定范围内波动，保持着动态的平衡。 涉及机体不同水平的调节，极为复杂。 例如，消化系统活动，提供各种营养物质； 肾脏活动，内环境中代谢终产物得以 清除等。,当代稳态概念 凡能保持协调、稳定的各种生理过程均属 稳态范畴。 整个有机体稳态的实现，均依赖神经、体液 的调控，尤其是精细的负反馈调节机理。,第三节 机体功能的调节,机体各部分功能统一的整体活动，主要通过以下调节方式实现。 神经调节 体液调节 自身调节 神经调节： 起主导作用,一、机体功能调节的方式 1. 神经调节（neural regu
6、lation） 神经调节主要通过神经系统活动来完成。 反射： 是神经调节的基本方式。 例如，摄食唾液分泌 气温升高皮肤血管舒张 反射弧：完成反射活动所需的结构基础。 包括：感受器、传入神经、神经中枢、传出神 经、效应器五个环节。 反射弧完整性 功能,图1-8 膝跳反射示意图,屈肌,伸肌,抑制性中间神经元,反射活动区分：非条件反射和条件反射 非条件反射 由种族进化形成，具有先天性、遗传性。 反射活动固定，中枢位于CNS较低级部位，属于基本和较低级的神经调节方式。例如，吮吸反射、防御反射等。 条件反射 后天形成，建立在非条件反射基础上，不稳定，CNS的高级部位即大脑皮层的参与。 例如： 条件反射性
7、唾液的分泌。,神经调节的特点： 迅速、精确、短暂， 具有高度的整合能力。,2. 体液调节（humoral regulation） 指内分泌腺和具有内分泌功能的组织细胞产生的具有信息传递功能的化学物质，通过体液途径运送到特殊的靶组织、细胞，作用于相应的受体（receptor）对靶组织细胞活动进行的调节称之。 分为： 全身性体液因素，如，激素 局部体液因素，如，代谢产物CO2 激素 如甲状腺激素、生长激素通过血液运送到机体各组织细胞。起促进代谢、调节生长、发育等作用。,体内的内分泌系统分泌几十种激素，分别调节不同的生理活动，还进行复杂的协同或颉颃的调节作用。 局部体液因素的调节 指组织细胞 生物活
8、性物质，如组胺、激肽，代谢产物如CO2和乳酸等，通过细胞外液扩散到邻近细胞并影响其功能活动。,体液调节的特点： 缓慢、广泛和持久。 对持续性生理活动，尤其代谢过程起重要作用。 内分泌的激素若直接或间接受神经系统的控制，这类调节称为： 神经体液调节 如 交感神经肾上腺系统,3. 自身调节（autoregulation） 当内、外环境变化时，局部的组织或细胞在不依赖于外来神经或体液的调节而产生的适应性反应，称为自身调节。 是全身性神经和体液调节的补充，特别在心血管功能调节。 例如：脑血流量的相对稳定、肾血流量的自动 调节等。 自身调节特点： 调节范围较小,二、机体功能的反馈调节,根据控制论，控制部
9、分发出的信号称为控制信息；由受控部分返回控制部分，调整控制部分活动的信息称为反馈信息。反馈是稳态调节的基础。 （一）反馈控制系统 反馈（feedback）由效应器发出反馈信息调整控制部分活动的作用称之。 1.负反馈 反馈信息抑制或减弱控制部分活动。 分为：简单负反馈和复杂负反馈。,简单负反馈 如： 胰岛细胞胰岛素血糖 作用： 重新建立稳态。 复杂负反馈 是由一系列激素组成的连锁体系，包括很多个负反馈。效应细胞可以接受两种不同的信号。 作用：建立复杂的功能稳态。 见下图,2. 正反馈 反馈信息促进和加强控制部分活动。 激素受体 细胞激素细胞 激素b 调节结果，内分泌与靶细胞的相互作用 不能达到稳
10、态。,(二) 适应性控制系统 机体的某些活动发生的特别快所产生的适应性调节。 大脑 前馈控制机制 受控部分 调节前馈信号 信号 作用: 机体做出正确的反应。,反馈调节，不仅感受器和中枢可通过反射调节效应器的活动；效应器也能影响感受器和中枢的活动。 不仅高级中枢调节低级中枢的活动，反过来低级中枢也能影响高级中枢的活动，从而达到机体的整体性与对环境更加完善的适应性。,第四节 细胞膜的物质 转运和信息传递,生物膜或单位膜： 指细胞外表面的细胞膜和细胞内的核膜与各种细胞器膜的总称。 细胞膜作为通透性屏障，可保持细胞质的化学组成相对稳定，从而维持其生命活动。细胞膜含有酶、受体和抗原，在细胞与其他细胞、细
11、胞外液的激素等相互作用中起了十分重要的作用。,一、细胞膜的结构,细胞膜：主要由蛋白质和脂质和糖类组成。呈脂质双分子层结构。（见图1-3） （一）脂质双分子层 细胞膜上的脂质主要是磷脂，其次是胆固醇和少量的糖脂。 1. 磷脂 是一种两性分子。 主要是磷酸甘油脂（最简单的是磷脂酸）和鞘磷脂。,图1-3 生物膜磷脂分子双层结构及镶嵌模型示意图,（磷脂酰碱基）,（脂酰基链）,2. 磷脂酸的基本结构 胆 碱 | 磷 酸 亲水的极性端 | 甘 油 | | 脂肪酸 脂肪酸 疏水的非极性端,磷脂结构,图1-4 磷脂的结构,（二）蛋白质 分为 内在蛋白和外周蛋白 内在蛋白 大多数镶嵌在脂质双层中。 肽链中亲水性
12、氨基酸常露出膜外， 疏水性氨基酸则与磷脂的脂酰基相连而深嵌在脂质双层中。 外周蛋白 结合于磷脂双层的表面。有时因基质离子组成改变而脱离细胞膜。,根据功能不同膜蛋白分类： 第一类 与物质转运有关的载体蛋白、通道蛋 白和离子泵等。 第二类 受体蛋白，具有辨认、接受信号，引 起细胞发生反应的功能。 第三类 抗原蛋白，起到细胞“标志”的作用。,（三）细胞膜糖类 以低聚糖或多聚糖链形式共价结合于膜蛋白，形成糖蛋白，或与膜脂结合形成糖脂，成树枝状伸向细胞膜的外表面，构成细胞外表面的微环境。 膜糖类的特殊结构 细胞具有各自抗原性及血型 的分子基础。,二、细胞膜的物质转运功能,（一）简单扩散（simple d
13、iffusion） 脂溶性物质顺浓度梯度跨膜扩散的现象。 1. 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层，向浓度低的一侧扩散。 决定扩散通量 浓度梯度（电解质-电场力） 膜的通透性,2. 小分子水溶性物质 物质可以顺着浓度差，扩散通过膜的含水微孔。 决定扩散通量因素 浓度梯度 （电解质-电场力） 分子本身大小,（二）易化扩散（facilitated diffusion ） 非脂溶性或脂溶性小的物质在膜蛋白的帮助下顺浓度梯度跨膜扩散。 特点：细胞不耗能 顺浓度梯度 膜蛋白参与 分两类： 1. 以载体为中介 （载体运输） 如葡萄糖的转运 高度的结构特异性 饱和现象 竞争性抑制，如
14、A、B两种物质共用载体。,2. 以通道为中介（channel transport） 如+ ， a + ，a2+等离子的转运。 膜通道由蛋白质构成，随着蛋白质分子构型的改变，通道可以迅速开放或关闭，并受闸门的控制，闸门受化学物质及膜电位的控制。 通道分为： 化学依从性通道、电位依从性通道和 时间依从性通道。 见下图,图1-5 Na+、K+转运的蛋白通道,（三）主动转运 细胞通过本身的耗能过程，将某些物质的分子或离子逆电-化学梯度跨膜转运的过程。 特点：耗能 逆浓度梯度跨膜转运 需要载体 如a +、+ 依靠a +-+ 泵（特殊蛋白质）完成转运。a +-+ 泵通过构型的改变转运物质。 能量： 由膜的
15、三磷酸腺苷（ATP）的分解供给。,原发性主动转运： 直接利用ATP水解产生的能量，如：a+的转运。 继发性主动转运： 利用膜外的高势能a+，跨膜转运依赖钠泵的活动，如葡萄糖的转运，是间接利用ATP。,（四）入胞和出胞作用 1.入胞作用（endocytosis） 细胞外的大分子物质或团块进入细胞内的过程。是与细胞膜的特殊蛋白质结合附着在胞膜上，该部位向胞内凹陷形成小泡，包裹这种物质，继而小泡与细胞膜断离进入细胞内部。 吞噬 细胞摄取的是固体物质称之 吞饮 细胞摄取液体物质称之 （吞噬体与吞饮泡之分）,部分物质由受体介导入胞，内吞作用是一种选择性浓缩机制 2.出胞作用（ exocytosis ）
16、细胞把大分子或团块物质由细胞内向外排出的过程。其过程与入胞作用类似而走向相反。 例如 神经递质从神经细胞释放，腺细胞分泌 酶蛋白质等。,三、细胞膜的受体功能 受体（receptor） 指细胞拥有的能够识别和选择性结合某种配体（化学物质）的蛋白质大分子，与配体结合后，启动一系列过程，引发细胞的生物学效应。 分类：细胞膜受体、胞浆受体和核受体 （）膜受体的分子结构 膜受体是镶嵌于细胞膜上的特殊蛋白，一般包括三个部分。 1.分辨部或识别器 2.效应部或效应器 3.转换部或传导物,分别起到识别、结合、催化的作用，转换部将分辨部接受的信息转换为蛋白质的构象变化，传给催化亚单位。 （二）膜受体的的特征 1.特异性 受体与物质的特定结合，产生特定的效 应。某种物质结合的受体的种类可以大于 1。命名
