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1、一 生理学的任务1概念 生理学（physiology）是研究生命活动规律的科学* 功能* 机制* 调节2. 生理学研究的三个水平 * .细胞、分子水平 研究细胞生命现象的基本物理化学过程， 如研究神经细胞的动作电位及其产生的离子机制。* 器官、系统水平 研究各器官及系统的功能，如研究心脏的泵血功能、呼吸节律的形成机制。* 整体水平 研究器官系统之间的功能联系以及机体与环境之间的相互关系, 如研究环境温度对人体的影响。二、生命的基本特征1.新陈代谢 机体与环境之间不断进行物质交换和能量交换,以实现自我更新的过程,称为新陈代谢。新陈代谢是生命活动最基本的特征。 生物体的基本结构单位细胞只有通过新陈
2、代谢才能不断地获得更新。新陈代谢一旦停止，生命便结束。2.兴奋性 生物体感受刺激产生反应的能力,是生物体生存的必要条件。 反应 强到弱 抑制（inhibition）弱到强 兴奋（excitation）刺激三要素强度时间强度时间变化率要引起组织兴奋，强度、时间、强度时间变化率都必须达到一最小值。3.适应性 生物体对环境变化产生适应性反应的能力。人类不仅有被运适应， 还能主动适应。此外，也有学者认为生殖是生命活动的基本特征之一。三、内环境和稳态* 体液 机体内的液体 60%细胞内液（intracellular fluid）40%细胞外液（extracellular fluid）20%血浆 （pla
3、sma）5%组织液（interstitial fluid）15%* 内环境（internal environment ）细胞生活的体液环境，即细胞外液* 稳态 （ homeostasis） 内环境理化性质的相对恒定理化性质包括: 温度、PH、渗透压、化学组成等目前，稳态的概念扩展到其他的生命现象。泛指凡是通过机体自身的调节机制使某个生理过程保持相对恒定的状态，如体温的相对稳定。 四、生理功能的调节* 神经调节 （nervous regulation）反射是神经调节的基本形式。在中枢神经系统参与下，机体对内、外环境变化发生有适应意义的规律性应答反应，称为反射。反射的结构基础是反射弧：感受器、传入
4、神经、中枢、传出神经、效应器。反射弧是一种开放回路，但效应器内存在感受器，能将效应器的活动信息反馈地回输到中枢，及时调整中枢的活动。所以整体内的神经调节实际上是闭合回路。神经调节的特点是反应迅速、精确、局限、短暂。反射可区分为非条件反射和条件反射两大类。条件反射是后天获得的，建立在非条件反射基础上，其建立过程需要大脑皮层参与。reflex）。* 体液调节 （humoral regulation）是体液因素通过血液循环或其他体液途径送到全身各处，对机体的各种生理功能活动进行调节的方式。包括由内分泌的激素参与的全身性体液调节，以及由某些组织细胞产生的乳酸、组织胺等化学物质参与的局部体液因素调节两类
5、。体液调节的特点是反应比较缓慢、持久而弥散。化学物质 体液运输* 自身调节 （ autoregulation）是指器官、组织、细胞在不依赖于神经或体液调节的情况下自身对刺激产生的适应性反应不依赖神经、体液因素。例如，平均动脉压在一定范围内变动时，脑血管可通过自身调节机制改变其管径，使脑血流量保持相对恒定。 五、生理功能的自动控制* 负反馈 （negative feedback ）：凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相反，对控制部分的活动起制约或纠正作用的，称为负反馈意义：维持稳态缺点：滞后、波动* 正反馈 （positive feedback ）：凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相同，对
6、控制部分的活动起增强作用的，称为正反馈意义：加速生理过程 前馈 （ feed-forward ）：干扰信息直接通过感受装置作用于控制部分，调整控制信息，以对抗干扰信息对受控部分的影响调节具有前瞻性第二章 细胞的基本功能细胞是组成人体和其他生物体的基本结构单位和功能单位。体内所有的生理功能和生化反应都是在细胞及其产物的物质基础上进行的。只有在了解细胞和细胞器的分子组成和功能的基础上，才能阐明整个人体和各器官、系统的功能活动及其机制。一、 细胞膜的物质转运功能（一） 细胞膜的结构1 细胞膜的分子组成 主要由脂质、蛋白质和少量糖类组成(图2-1)。膜中脂质的分子数超过蛋白质分子数100倍以上。2 液
7、态相嵌模型（fluid mosaic model）以液态的脂质双分子层为基架,其中镶嵌着具有不同分子结构和不同生理功能的球形蛋白质（图2-2）。二、跨膜物质转运的方式（一）单纯扩散 （simple diffusion ）概念：脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧跨膜转运。体内依靠单纯扩散通过细胞膜的物质只有脂溶性气体分子O2和CO2。影响因素：*动力：浓度差*阻力：通透性（ permeability ）通透性 ：物质通过膜的难易程度浓度差增大、通透性增高，扩散增大。二）易化扩散（facilitated diffusion ）1. 概念：在膜蛋白的帮助下物质从高浓度侧向低浓度侧跨膜转运2. 特点： *
8、 从高浓度到低浓度* 特异性* 受调节3. 分类：*载体（ carrier）为中介的易化扩散：特点：结构特异性高;有饱和现象;有竞争性抑制现象：有饱和现象*通道（ channel）为中介的易化扩散：特点：有一定特异性，但没有载体严格;可以处于开放或关闭的不同功能状态，其通透性变化快化学门控通道（chemically-gated channel）电压门控通道（voltage-gated channel）机械门控通道（mechanically-gated channel）4. 影响因素离子的易化扩散（三）主动转运 （ active transport ）1. 概念：通过细胞本身的耗能将物质从低浓度
9、侧向高浓度侧跨膜转运 被动转运 （ passive transport ）单纯扩散、易化扩散2. 分类：*原发性主动转运 （primary active transport ）钠-钾泵（sodium-potassium pump，钠泵）*继发性主动转运 （secondary active transport ）钠-钾泵活动生理意义*胞内低Na，维持细胞体积*胞内高K，酶活性-新陈代谢正常进行* 势能储备钠、钾的易化扩散继发性主动转运，联合转运 （cotransport）同向转运（symport）逆向转运（antiport）（四）入胞（endocytosis）和 出胞（exocytosis）入胞
10、和出胞：大分子、团块，需膜的运动被动转运、主动转运：小分子二、 细胞的生物电活动（一） 静息电位（Resting potential, RP)1概念 安静状态下细胞膜两侧的电位差极化 (polarization)：外正内负，膜两侧电位差等于RP去极化（depolarization)：膜两侧电位差低于RP复极化（repolarization)：由去极化恢复极化超极化(hyperpolarization)：膜两侧电位差高于RP（二）动作电位1概念 细胞受刺激后在RP基础上发生的一次膜两侧电位快速倒转和复原，称动作电位(Action Potential, AP)（图2-10）兴奋（excitatio
11、n）：产生AP兴奋性（excitability）：接受刺激产生AP的能力2. Action Potential,产生机制去极化 膜内外Na+不均匀分布（外高内低）膜突然对Na+通透增大（ Na+通道开放）Na+内流达Na+平衡电位复极化 ：Na+通道关闭， K+通道开放， K+外流4.兴奋性的周期性变化：绝对不应期( absolute refractory period)相对不应期(relative refractory period)超常期( superanormal period)低常期(subnormal period)5.后电位的产生机制去极化后电位（负后电位）：细胞外一过性K蓄积超极
12、化后电位（正后电位）：Na泵活动增强6.电位的引起和传导阈电位（threshold membrane potential）能引起Na通道大量开放而爆发AP的临界膜电位水平。有效刺激本身可以引起膜部分除极，当除极水平达到阈电位时，便通过再生性循环机制而正反馈地使Na+通道大量开放。7动作电位的传导局部电流（local current ）在膜的已兴奋区与相邻接的未兴奋区之间,由于存在电位差而产生局部电流。局部电流的强度数倍于阈强度，并且局部电流对于未兴奋区是可以引起除极的出膜方向，因此，局部电流是一个有效刺激，使未兴奋区的膜除极达到阈电位而产生动作电位。兴奋在同一细胞上的传导，实际上是由局部电流引
13、起的逐步兴奋过程。 跳跃传导（saltatory conduction ）有髓神经纤维的髓鞘有电绝缘性，局部电流只能产生在两个郎飞结之间，称为跳跃传导。 速度快 节能8动作电位的特点：* 大小与刺激强度无关* 不衰减传导* 不能融合9局部电位（local potential)由阈下刺激引起的小的电位变化*大小与刺激强度有关*衰减传播-电紧张性扩布 （lectrotonic propagation ）*可能总和时间性总和（temporal summation）空间性总和（spatial summation ）三、 肌细胞的收缩功能（一） 神经-肌接头兴奋的传递1. 神经-肌接头的结构2. 神经-
14、肌接头兴奋的传递过程3. 终板电位（endplate potential）*大小与Ach释放量有关*电紧张性扩布 *可能总和微终板电位（miniature endplate potential）0.4 mV4. 神经肌接头化学传递的特征*：传递 足量释放，及时清除（胆碱脂酶）*单向性传递*时间延搁*易受药物和其他环境因素的影响5. 影响神经肌接头化学传递的因素 肉毒杆菌毒素，可抑制Ach的释放。有机磷农药可抑制胆碱酯酶，ACh积聚,出现肌细胞挛缩等中毒症状。美洲箭毒可以同ACh竞争结合位点, 肌松剂。接头后膜上ACh受体功能异常,重症肌肉无力。（二）骨骼肌收缩的分子机制滑行理论（sliding
15、 theory ）1.肌丝的分子结构粗肌丝-肌凝蛋白（肌球蛋白）*头部：横桥（cross-bridge） 与肌动蛋白结合 ATP酶活性（需与肌动蛋白结合 ）*杆部 ： 粗肌丝主杆细肌丝* 肌动蛋白（actin）组成细肌丝主杆与横挢结合，激活其ATP酶* 原肌球蛋白（tropomysin）阻止肌动蛋白与横挢结合* 肌钙蛋白（tropoin）TnT：与原肌球蛋白结合TnI： 肌动蛋白结合TnC：与Ca2+结合3. 收缩过程依照肌丝滑行理论,基本过程是:肌细胞产生动作电位引起肌浆中Ca2+浓度升高时,Ca2+与肌钙蛋白亚单位C结合, 肌钙蛋白及原肌凝蛋白相继发生构象改变,位阻效应解除,肌纤蛋白上的结合位点暴露,横桥与之结合,横桥发生扭动, 将细肌丝往粗肌丝中央方向拖动。经过横桥与肌纤蛋白的结合、扭动、解离和再结合、再扭动所构成的横桥循环过程，细肌丝不断滑行，肌小节缩短。其
