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1、人体及动物生理学人体及动物生理学课程概述人体及动物生理学课程是生物科学专业的专业必修课。课程以阐述人体及高等动物的基本生理为主，并按照人体的系统分类划分章节。生理学主要研究机体及其各组成部分所表现出的生命活动现象或生理活动以及这些活动的内在机制的一门科学。根据某种生命活动现象探讨其内在的器官水平、细胞水平乃至分子水平的过程，或通过研究获得的分子或细胞水平结果阐述普遍存在的生命活动现象是生理学课程的重要特征。生理学是一门实验性科学，任何生理机制的阐明都以实验结果为依据。因此，生理学具有严格的客观性和良好的逻辑性。根据人体的系统分类，课程从神经和肌肉的一般生理入手，首先阐明可兴奋细胞的一般生理活动
2、过程及特性，为掌握和了解后面章节各系统的功能和功能调节打下基础。然后以人体的九大系统（除了运动系统外）为主线，按照神经系统、感觉器官、血液、循环、呼吸、消化（能量代谢和体温调节）、排泄、生殖的次序进行阐述。学习建议：1、 生命活动过程和机理的统一。 学习生理学，首先要了解有哪些生命活动过程或现象，如血液流动、心脏跳动、呼气与吸气过程、消化与吸收过程、尿的形成与排泄过程等，同时，也要了解产生这些过程的内在机制。2、 生理学是一门实验性科学，其机制的阐明都依赖于科学研究的结果，了解各种机制阐明的过程、实验背景及依据很重要，可以多阅读一些参考书。不仅有助于了解生理学的发展进程，也有助于培养自己的科学
3、思维。3、 对初学者而言，较难抓住生理学的重点内容。每章的思考题将围绕各章的重点内容及重要概念提出，希望同学认真思考与复习。主要参考书 1、生理学第五版，姚泰等编，2001、人民卫生出版社。 2、人体及动物生理学，李仁德等编，2002、高等教育出版社。3、神经科学原理，韩济生等编，2000、北京医科大学出版社。网络资源：HTTP:/JPKC.ECNU.EDU.CN/0505/ HTTP:/SKY.SCNU.EDU.CN/JINGPIN/SLX/ 授课方式：多媒体课件（该教案与多媒体课件配套使用）第一章 绪论 (2学时)【主要内容】1.1人体及动物生理学的研究对象、任务和研究方法1.2生理学的门
4、类及与其他学科的关系1.3生命活动的基本特征及生理机能的调节【重点难点】生命活动的基本特征及生理机能的调节。【学生掌握要点】生命活动的基本特征及生理机能的调节。一、人体及动物生理学研究的对象、任务和方法（一）人体及动物生理学研究的对象和任务（二）人体及动物生理学研究方法1.急性实验（1）离体组织、器官实验（2）活体解剖实验 2.慢性实验二、生理学的门类及与其他学科的关系（一）生理学的门类（二）生理学与其他学科的关系三、生理学的产生和发展（一）古代和中世纪的生理学知识（二）近代生理学的发展（三）中国现代生理学的产生和发展四、生命现象的基本生理特征及生理机能的调节（一）生命现象的基本生理特征（二）
5、生理机能的调节（三）稳态 第二章： 神经和肌肉组织的一般生理（6学时）本章概要：本章以坐骨神经腓肠肌标本为例，讲述了刺激坐骨神经引起腓肠肌收缩的全部生理过程，主要内容包括：刺激如何引起可兴奋细胞产生兴奋，细胞某一局部兴奋后如何传导到整个细胞并如何在细胞之间传递，如何引起骨骼肌收缩等过程及机制。【重点难点】细胞膜的物质运输；神经和肌肉细胞的兴奋性；神经和肌肉细胞的生物电现象。【学生掌握要点】细胞膜的超显微结构；细胞膜的物质运输；神经和肌肉细胞的兴奋性；神经和肌肉细胞的生物电现象；神经冲动的传导；肌肉细胞的收缩。第一节 神经和肌肉的兴奋和兴奋性一、刺激和反应凡能引起机体的活动状态发生变化的任何环境
6、变化因子都称作刺激，由刺激引起的机体活动状态的改变都称为反应。（刺激的种类很多：电压、电流、光、声音、冷、热等，环境变化因子包括内环境的变化，如血压升高，PH值下降等）。二、刺激引起反应的条件在受刺激的组织、细胞保持正常的生理功能的条件下，一个刺激若要引起反应，通常与下列条件有关：1、刺激强度：一个刺激要引起组织、细胞产生兴奋，必须要达到足够的强度。这种强度，一般可以用一定的量纲来表示。如电可用伏特、安培；声音可用贝尔、分贝；光可用勒克斯；酸碱度可用PH值等等。刺激强度越大，越易引起兴奋。2、刺激作用时间指某一强度的刺激作用于机体所持续的时间。任一强度的刺激，只有持续相应的时间才有效。持续时间
7、越长，刺激效应越显著。3、强度变化率指单位时间内强度变化的大小。变化率越大，越易使组织兴奋例：以常用的电压或电流刺激为例 作用时间 强 度 强度变化率在我们平时的实验中，强度变化率都能控制在一种突变的型式，强度和时间就成了控制刺激的主要因素4、强度-时间曲线在上述例子中，我们改变作用时间，观察在不同的作用时间下，刚刚能引起肌肉收缩所需的最小强度，然后以作用时间为横轴，以强度为纵轴作一曲线，即得强度-时间曲线刺激的强度时间曲线由图可见，对一个有效刺激，强度和时间成反比关系。根据强度-时间曲线，我们把一些概念说明一下：阈强度 在某一作用时间下引起组织兴奋的最小刺激强度阈刺激 刚能引起组织兴奋的最小
8、刺激阈上刺激 高于阈强度的刺激阈下刺激 低于阈强度的刺激基强度 无论作用时间多长，引起组织兴奋的最小刺激强度时值 在强度时间曲线上，两倍于基强度时的作用时间。三、兴奋和兴奋性1、兴奋和兴奋性最初，活组织或细胞对刺激发生反应（尽管形式不同）都称为兴奋，活组织或细胞对刺激发生反应的能力称为兴奋性。图为坐骨神经腓肠肌标本，当我们刺激神经时，可以引起腓肠肌收缩。为什么刺激神经可引起肌肉收缩呢？可以设想，神经受到刺激后，必然产生了一种快速的可传导的变化，它作为一种信息，又被快速地传递到了肌肉内部，于是引起了肌肉的收缩。这种快速的可传导的变化被称为冲动，如神经冲动，肌肉冲动。后来，生理学上把活组织或细胞因
9、刺激而产生冲动的反应称为兴奋，把活组织或细胞因刺激而产生冲动的能力称为兴奋性。相应地，凡能产生冲动的活组织或细胞称为可兴奋组织或可兴奋细胞。随着电生理技术的发展和实验资料的积累，发现神经冲动本质上就是动作电位，因此在近代生理学中，兴奋性被理解为细胞在受刺激时产生动作电位的能力，而兴奋一词也就成为产生动作电位的过程或动作电位的同义语了。兴奋和兴奋性是生理学的重要概念，兴奋是兴奋性的表现，兴奋性是兴奋的基础或前提。2、兴奋性的指标阈强度 与兴奋性成反比时值 与兴奋性成反比3、兴奋后兴奋性的变化 先给组织一个阈上刺激（条件刺激）引起兴奋后，观察紧接着的第二个刺激（测试刺激）引起的反应，发现组织兴奋后
10、的兴奋性发生了一系列变化。以粗神经纤维为例： 1）绝对不应期 无论多大刺激都不产生兴奋，兴奋性为0。持续时间 0.3ms2）相对不应期 阈刺激大于条件刺激，兴奋性逐渐上升，但低于原有水平。持续时间3ms3）超常期 阈刺激低于条件刺激，兴奋性高于原有水平。持续12ms4）低常期 阈刺激大于条件刺激，兴奋性低于原有水平。持续70ms4、阈下总和阈下刺激通常不能引起组织产生兴奋，但两个或多个阈下刺激可能引起兴奋，称为阈下总和。空间总和 作用于不同部位的多个阈下刺激同时或接近同时作用引起的兴奋效应。时间总和 作用于同一部位的的阈下刺激连续作用而引起的兴奋效应四、神经和肌细胞的跨膜电位（一）损伤电位：1
11、9世纪中叶，德国著名生理学家Du Bois Remond.（杜 波依 雷蒙），在具有灵敏电流计的条件下，运用神经和肌肉标本，测定了损伤电位若将组织局部损伤，将一个电极置于完整部位的表面，一个电极置于损伤部位。可见电位计的指针发生偏转，损伤部位为负。这种组织损伤部位与完整部位的电位差被称为损伤电位（injury potential）。为何在损伤部位与完好部位存在电位差呢？很显然，损伤部位反映的是细胞内的状况。由损伤电位提示，细胞的膜内外存在电位差。如何才能证实呢。霍奇金（Hodgkin）和赫胥黎（Huxley）1939年找到了枪乌贼的巨轴突，利用极细的玻璃微电极插入轴突内，测定了膜内外的电位差，
12、（二）静息电位： 一）静息电位的测定细胞在静息状态下膜两侧的电位差称静息电位（resting potential, RP），通常膜内为负。当时，利用枪乌贼的巨轴突测得膜内外的电位差约50mv，膜内为负值。一般蛙、枪乌贼的神经、肌肉细胞的静息电位为5070mv，哺乳动物的神经、肌肉细胞的静息电位为7090mv 二）静息电位的形成机制什么原因导致细胞内外出现电位差呢？静息电位是K离子的电化学平衡电位 1、膜内外离子分布差异（枪乌贼巨轴突）mMol Na+ K+ Cl- 内 50 400 40-100 外 460 10 540 2、膜对上述离子的通透性为 Pk : PNa : Pcl=1:0.04:
13、0.02 根据静息时膜内外离子的浓度差别和通透性差别，静息时主要以K离子向外扩散为主，K离子的扩散使大量的正离子由膜内扩散至膜外，导致膜内电位下降。由于电场的作用，在细胞膜内外聚集了正负电荷，形成了膜外为正膜内为负的电场。电场的方向阻止K离子的进一步外流。当膜内高浓度的K离子向外扩散力与电场阻止力相平衡时，膜内外电位达到相对平衡，构成电化学平衡电位，即静息电位。该电位值可用电化学平衡电位公式Nernst方程求得。 RT Co 8.31(273+37) K+o K+oEln 2.3log60logmV nF Ci 196500 K+I K+i 1 2 3R 气体常数，为8.31焦耳T 绝对温度，
14、为273摄氏温度n 离子价数，F 法拉第常数，为96500Co/Ci为膜内外离子浓度,这里主要为K离子浓度，当温度为37时得公式3。代入变量膜内外的K离子浓度，各种可兴奋细胞膜内外的比值在2050倍之间，计算得平衡电位为-78-102mV，非常接近。可见K离子是形成静息电位的主要离子。 3、NaK泵的作用 NaK泵在静息电位的维持中起到重要作用，通过逆浓度梯度转运维持膜内外离子的浓度差。故又称生电钠泵。（三）动作电位细胞兴奋时产生的扩布性的可逆膜电位变化称动作电位（action potential, AP）。（图）一）动作电位的测定如图，当给神经一个电流刺激时，膜内外的电位发生了一系列变化，并很快又恢复到静息电位水平。 动作电位整个过程中，膜内电位由静息电位上升的过程通常称为去
