生理学课件

第一章绪论一、人体及动物生理学研究内容概念：生理学（physiology）是研究生命有机体生命过程和功能（function）的科学。

人体及高等动物机体的各种机能。

生理学研究的不同水平(层次)：细胞、分子水平组织和器官水平系统水平整体水平1）细胞、分子水平的研究主要是研究机体各种细胞的超微结构的功能活动，以及细胞内各种物质（尤其是生物大分子）的物理化学变化（包括基因表达）过程2）组织和器官水平的研究主要研究各种结构和功能相同的细胞组合而成的组织，以及由相关组织构成的器官的生理活动和作用机理。

3）系统水平的研究主要是研究机体各种系统生理功能活动的规律及其调控机制，以及它们对整体水平的生理功能有何作用和意义等。

4）整体水平的研究以完整的机体为研究对象，主要研究各系统之间的功能联系，正常机体内、外环境之间维持相对平衡的生理过程及其机制。

研究的方法动物实验法急性实验：离体(in vitro) （细胞、组织、器官）实验和活体(in vivo)解剖实验。

慢性实验：指的是在完整而且清醒的动物身上，并在机体保持内、外环境处于相对稳定的条件下，对动物进行各种实验研究的方法（在体）。

根据研究水平分细胞生理学器官生理学：神经肌肉、感官、心血管、消化、呼吸、生殖、内分泌等整体生理学生理学的产生和发展1、古代《内经》——经络C. Galen (130-200)(古罗马)：从人体解剖知识推论生理机能2、近代W. Harvey (1578-1657)(英国)：《心血运动论》(1628)一书。

生理学真正成为一门实验性科学。

奠定了现代实验生理学基础M. Malpighi (1628-1694)(意大利)：运用显微镜观察微循环，证实Harvey对循环系统结构的推论L. Galvani (1737-1798)(意大利)：发现生物组织的电活动C. Bernard (1813-1878)(法国)：首先提出“内环境”的概念Павлов(1849-1936)(俄国)：关于循环、消化和高级神经活动的研究创立了高级神经活动学说中国生理学的产生和发展现代生理学的发展已有80年历史。

林可胜教授发起创建中国生理学会(1926)。

《中国生理学杂志》、《生理学报》、《中国应用生理杂志》、《生理科学进展》二、内环境稳定是细胞功能活动的基本条件（一）内环境与稳态外环境(External environment)：人体生活的外部环境（如大气环境）内环境(Internal environment)：细胞生存的细胞外液环境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。

内环境的理化因素的相对稳定是高等生物生存的必要条件。

Cannon WB，1926年三、生命活动的调节（一）神经调节(Nervous regulation)（二）体液调节(Hormonal regulation)（三）自身调节(Self-regulation)（一）神经调节机体最主要的调节方式神经调节的基本过程是反射(reflex)反射：在中枢神经系统参与下，机体对内、外环境的刺激发生的规律性（适应性）反应。

反射的结构基础是反射弧(reflex arc)感受器，传入神经，神经中枢，传出神经，效应器反射可分为（Павлов提出）：非条件反射(Unconditioned reflex)：先天的，其反射弧较为固定，其刺激性质与反应之间的因果关系是由种族遗传因素所决定条件反射(Conditioned reflex)：后天获得的，它是建立在非条件反射的基础上，是个体在生活过程中根据所处的生活条件“建立”起来的，其刺激性质与反应之间的因果关系是不固定的、灵活可变，且具有预见性神经调节的特点传导迅速，作用准确，表现自动化(二)体液调节(Hormonal regulation)定义：机体某些细胞产生某些特殊的化学物质（激素），通过体液的运输，到达全身各器官组织或某一器官组织，从而引起该器官组织的某些特殊反应。

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中传出通路的延伸部分，因而称之为神经-体液调节。

体液调节的特点传导缓慢，作用较持久，影响面较大(三)自身调节(Self-regulation)定义：内、外环境发生变化时，机体器官、组织、细胞可不依赖于神经和体液调节而产生的适应性反应。

特点：调节范围较小，也不十分灵敏，但对生理功能的调节仍有一定意义。

（二）反馈控制系统生理功能自动控制原理中，受控部分不断将信息回输到控制部分，以纠正或调整控制部分的活动，从而实现自动而精确的调节，这一过程称为反馈(Feedback)闭合回路（Closed-loop System）具有自动控制能力根据反馈信息的作用效果分为1）负反馈(Negative feedback)：反馈信息能使控制中枢的原始信息减弱。

可逆，维持系统稳定(如体温调节等)；缺点：滞后，波动大2）正反馈(Positive feedback)：反馈信息的作用与控制信息的作用方向一致，起加强控制信息的作用；不可逆，破坏系统稳定生理情况下，血液凝固、排尿反射、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程；病理情况下，大失血和心脏活动。

第二章细胞（膜）生理—细胞膜动力学和跨膜信号通讯一、细胞膜的结构质膜单位膜化学组成：脂质蛋白质糖液态镶嵌模型基本内容：膜的结构特征是以液态的类脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同生理功能的各种蛋白质分子。

脂质以双分子层形式存在：磷脂：＞70%亲水性的极性基团(磷酸和碱基)疏水性的非极性基团(脂肪酸侧链)胆固醇：＜30%鞘脂：少量脂质的性质：液态，脂溶性，柔软性和一定的流动性。

其流动性大小与某些成分的含量有关。

脂质的作用：屏障蛋白质a－螺旋或球形结构整合蛋白质或内在蛋白质周围蛋白质或表面蛋白质细胞膜蛋白质的主要功能物质、能量、信息的跨膜转运或转换载体通道离子泵受体酶免疫细胞膜的糖类寡糖或多糖链形成糖脂和糖蛋白糖被或细胞外衣主要功能：①细胞的“标记”，如作为抗原决定簇②膜受体的“识别”部分二、细胞的跨膜物质转运转运形式包括：被动转运主动转运(一)单纯扩散扩散是溶液中的溶质或溶剂分子由高浓度区向低浓度区净移动单纯扩散：脂溶性物质或气体顺浓度差的跨细胞膜转运。

如O2、CO2、乙醇、脂肪酸。

离子在溶液中的扩散通量决定于离子的浓度差（浓度梯度）离子所受的电场力（电位梯度）跨膜物质转运的扩散通量决定于电化学梯度膜的通透性(permeability)（二）膜蛋白介导的跨膜转运1.易化扩散不溶于脂质或难溶于脂质的物质，在细胞膜上某些特殊蛋白质的“帮助”下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的转运形式称易化扩散，如葡萄糖、氨基酸、离子等。

以载体为中介的易化扩散以通道为中介的易化扩散1）以载体为中介的易化扩散特点：高度结构特异性(specificity)饱和现象(saturation)竞争性抑制(competition)2）以通道为中介的易化扩散通道：与离子扩散有关的膜蛋白质跨膜电流(transmembrane current)：当通道开放引起带电离子跨膜移动形成的电流被动转运的特点：顺浓度梯度移动，无需细胞额外供能2.原发性主动转运定义：细胞直接利用代谢产生的能量，将物质经细胞膜逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运的过程。

特点：逆浓度梯度进行，消耗能量钠-钾泵存在于细胞膜上的一种具有ATP酶活性的特殊蛋白质,可被细胞膜内的Na+增加或细胞外K+的增加所激活，受Mg2+浓度的影响，分解ATP释放能量，进行Na+ 、K+逆浓度和电位梯度的转运。

ATP：Na+：K+＝1：3：2钠-钾泵的生理意义维持细胞内高K+，是许多代谢反应进行的必需条件；维持细胞外高Na+，使得Na+不易进入细胞，也阻止了与之相伴随的水的进入，对维持正常细胞的渗透压与形态有着重要意义；建立势能贮备，是神经、肌肉等组织具有兴奋性的基础，也是一些非离子性物质如葡萄糖、氨基酸等进行继发性主动转运的能量来源。

3.继发性主动转运一些物质在进行逆浓度梯度或电势梯度时，所需能量不直接来源于ATP分解，而是利用某种离子浓度梯度作为能量来源，而后者是由钠泵分解ATP获得的能量建立的。

间接利用ATP能量的转运方式，称为继发性主动转运(三)胞吞和胞吐胞吞：指某些物质团块或分子与细胞膜接触，接触部位的质膜内陷，向内卷曲将该物质包被，然后出现膜结构的融合和断裂，使物质团块或分子连同包被它的质膜一起进入胞质的过程。

吞噬(Phagocytosis)吞饮(Pinocytosis)胞吮、包膜窖胞吮（小面积膜内陷）、受体介导式入胞(网格蛋白-有被小窝)（现认为是一种最重要的入胞形式）胞吞是细胞的一种主动活动过程，任何形式的胞吞都需要ATP供能胞吐（出胞）:指一些大分子物质或固态、液态的物质团块由细胞排出的过程。

（分泌）入胞和出胞均要消耗能量第二节细胞间通讯和信号转导信号到达细胞的三种方式电信号和化学信号通过细胞间的缝隙连接或细胞间连接在胞质间的直接传递通过旁分泌、自分泌或神经调质进行的局部化学通讯使用电信号和化学信号相结合的长距离通讯方式内环境中的各种化学分子选择性与靶细胞膜上的特异性受体结合，间接引起细胞膜的电变化或细胞内其他功能的改变。

——跨膜信号传递受体：镶嵌在细胞膜表面或存在于细胞内的特异蛋白，可与化学信号分子（配体）发生特异结合。

（一）离子通道受体介导的跨膜信号传递通道由镶嵌在细胞膜中的特异蛋白质组成可与特异化学分子结合，导致通道蛋白变构，引起通道开放感受膜电压变化，引起变构及通道的开放和关闭通道转运离子的机制─门控(Gate control)化学门控通道（兴奋收缩耦联）nAChR：α1、α2、β、γ、δGlu、Asp、GABA、Gly、ATP、5-HT受体电压门控通道（神经、心肌）3种Na+、5种K+、3种Ca2+机械门控通道（平滑肌细胞、内耳毛细胞（二）G蛋白偶联受体介导的信号转导特征：膜表面受体是与膜内侧的一种称为鸟核苷酸结合蛋白（G蛋白）相偶联启动通路1、G蛋白耦联的受体:mAChR、多巴胺、5-HT、P物质、K物质、组胺受体等（7次跨膜α螺旋）2、G蛋白又称鸟苷酸结合蛋白(GTP-binding Proteins)G蛋白：α、β、γ（多种）（三）激酶相关受体介导的跨膜信号转导1、激酶受体：一次跨膜胞外：结合配体的部位胞内：激酶的催化部位配体－受体结合后，激活受体的蛋白激酶活性，引起一系列磷酸化级联反应，引起细胞生物学效应。

酪氨酸激酶受体、鸟苷酸环化酶受体2、JAK相关激酶受体激酶活性不位于受体本身，而是位于与受体直接作用的一类包内激酶家族。