生理学：第一章绪论

第一章 绪论

第一节 生理学的任务和研究方法

一、生理学的研究对象和任务

生理学（physiology）——是生物科学的一个分支，是研究生物体的功能（生命）活动规律的一门科学。

对象：生物体，包括动物、植物、和人体

任务：功能活动规律1）生命活动现象、机制（如心脏自律性、骨骼肌收缩）； 2）生命活动之间的协调（运动时心跳加快，尿生成减少）； 3）机体内外环境变化对生命活动的影响 二、生理学与医学的关系

生理学与医学的发展总是相互作用、密不可分的。

首先，生理学是一门基础医学科学，是一门非常重要的医学基础课。1）了解正常人体各个组成部分的功能，才能理解在各种疾病情况下功能改变的机制。如：左右心室收缩不同步，第一心音分裂。2）生理学的发展带动医学发展。如：人工肾、启搏器、有机磷中毒及震颤麻痹定向治疗等。

当然，临床医学实践又推动了生理学的研究。如阿托品治疗感染性休克等。 三、生理学的研究方法

（一）观察：如实测定、记录、分析生命活动。如，测定心率

（二）实验：创造条件后测定、记录、分析生命活动。如，刺激迷走神经后观察心率的变化。

常用动物实验。

1．英国生理学家、医生W. Harvey,1628年，现代生理学的奠基人；

1）创建了动物活体解剖法

2）发现了血液循环（心脏、动脉、静脉功能；毛细血管？） 2．俄国生理学家巴甫洛夫 慢性动物实验——条件反射；

3．Baylise, Starling 盐酸引起胰液分泌，发现促胰液素——体液调节； 4．心钠素的发现 1956年，心房肌有颗粒，70年代de Bold证实生物学效应——利尿利钠。

四、生理学的三个研究水平

在研究生命现象的机制时，需要从各个不同水平提出问题进行研究。根据研究的层次，生理学研究基本可以分成三个水平。

（一）细胞和分子水平 阐明：机体功能活动的细胞和分子机制。因为：1）构成机体的最基本结构和功能单位是各种细胞；2）细胞的生理特性又是生物大分子的物理化学特性所决定的。例如，心肌的功能与心肌细胞的生理特性分不开，心肌细胞内部又有各种蛋白质决定了细胞的收缩特性。因此，对心脏功能的研究需要在肌细胞和生物大分子的水平上进行，如细胞培养，分子生物学技术等。这类研究的对象是细胞和它所含的物质分子，可称为细胞和分子水平的研究。这方面的知识称为细胞生理学（cell physiology）。注意：离体实验不能直接推论到在体功能。 （二）器官和系统水平 阐明：器官和系统的功能及其影响因素。例如，血液循环系统生理功能的研究，需要阐明心脏各部分如何协同活动、心脏如何射血、血管内血液流动的规律、心血管活动如何调节等。可以在体或离体。这类研究要对完整的心脏、血管和循环系统进行观察，是以器官和系统作为研究对象的，称为器官和系统水平的研究。这方面的知识称为器官和系统生理学。迄今为止，生理学教材中大部分篇幅是这方面的知识。 （三）整体水平 完整机体的生理活动并不等于各系统、各器官生理功能的简单总和。因为：1）机体内各器官、系统之间有相互联系和相互作用；2）完整机体受内、外环境的影响。这是整体水平要阐明的内容，其偏重于综合效应。例如，去甲肾上腺素对心脏的直接作用是加强其活动，但整体情况下反射活动效应是抑制。

要全面地理解某一生理功能的机制，必须从细胞和分子、器官和系统、以及整体三个水平进行研究。最终效应以整体为主。

第二节 机体的内环境和稳态

外环境：大气环境，千变万化；

内环境：相对稳定，内环境？人体的细胞（约75亿个）大多不能直接与外界环境发生接触，直接接触的环境是细胞外液。所以，法国生理学家提出内环境(Internal Enviroment)的概念。

（一）内环境：细胞外液是机体细胞直接生存的环境，被称为机体的内环境。

细胞通过细胞膜与细胞外液之间发生物质交换；从细胞外液摄取氧和其他营养物质，同时将二氧化碳和其他代谢产物排入细胞外液。

（二）内环境的稳态：内环境的各项物理、化学因素保持相对稳定的状态，称为内环境的稳态（homeostasis）。如，血糖浓度、温度、渗透压、酸硷度等。

概念的提出：美国生理学家, W.B.Cannon

1．相对稳定？不是静止不变！因为1）细胞不断进行代谢，就不断与内环境发生物质交换，也就不断地扰乱或破坏内环境的稳态；2）外界环境因素的改变也可影响内环境的稳态。所以，机体的生命活动是在内环境稳态的不断破坏与恢复过程中进行的。

2．意义？细胞维持正常生理功能、机体维持正常生命活动的必要条件。如，高血钾抑制心肌。

3．保持？调节系统使各系统、器官协调活动，分别从某个方面参与维持内环境的稳态。如，肺的呼吸活动可补充细胞代谢消耗的O2，排出代谢产生的CO2，维持细胞外液中O2和CO2分压的稳态；胃肠道的消化、吸收可补充细胞代谢所消耗的各种营养物质；肾的排泄功能将各种代谢产物排出体外，从而使细胞外液中各种营养物质和代谢产物的浓度维持相对稳定。

总之，内环境的稳态是细胞、器官维持正常生存和活动的必要条件；同时，各种细胞器官的活动又能维持内环境的稳态。

在疾病情况下，细胞外液的某些成分会发生变化，超出正常的变化范围，这时机体许多器官可发生代偿性的活动改变，使内环境的各种成分重新恢复正常；如果器官、细胞的活动改变不能使内环境的各种成分恢复正常，则内环境可进一步偏离正常，使细胞和整个机体的功能发生严重障碍，甚至死亡。

第三节 机体生理功能的调节

不同的生理情况或外界环境发生改变——机体功能活动相应改变——适应各种变化——内环境稳定，这种过程称为生理功能的调节（regulation）。机体对各种功能活动的调节的方式主要有三种：

（一）神经调节（neuroregulation）

1．基本方式：反射（reflex）——在中枢神经系统参与下，机体接受刺激发生的有规律性的反应过程。如，排尿反射、对光反射、唾液分泌反射等。机体的许多生理功能是由神经系统的活动来进行调节的。轴突反射！

2．反射结构基础：反射弧（reflex arc）。反射弧由五个基本成分组成，即感受器、传入神经纤维、神经中枢、传出神经纤维和效应器。感受器能够感受体内某部位或外界环境的变化，并将这种变化转变成一定的神经信号，通过传入神经纤维传至相应的神经中枢，中枢对传入信号进行分析，并作出反应，通过传出神经纤维改变效应器的活动。 3．特点：迅速、准确、局限、短暂

（二）体液调节（humoral regulation）

1．概念：是指机体的某些细胞能生成并分泌某些特殊的化学物质（如激素），借助于血液循环的运输，到达全身的组织细胞或体内某些特殊的组织细胞，通过作用于细胞上相应的受体，对这些组织细胞的活动进行调节。例如，胰岛B细胞分泌的胰岛素能调节细胞的糖代谢，促进细胞对葡萄糖的摄取和利用，在维持血糖浓度稳定中起重要作用。

2．分泌形式

远距分泌——经过血液运输到靶器官。是全身性体液调节。如，胰岛素

旁分泌（paracrine）——不经过血液运输，而是经组织液扩散作用于邻近的细胞。是局部性的体液调节。如胰岛D细胞，生长抑素，抑制A和B细胞。

神经分泌（neurosecretion）——下丘脑内有一些神经细胞也能合成激素(ADH, OXT)，激素随神经轴突的轴浆流至末梢，由末梢释放入血。

3．特点：缓慢、持久而弥散。如，运动开始及结束后，心跳的变化。 4．神经-体液调节：是神经调节传出径路的延长，效应器是内分泌细胞。如： 1）寒冷刺激--感受器—传入神经—中枢—下丘脑TRH—TSH—甲状腺—T3,T4增加—基础代谢率增加；

2）吵架时，交感神经兴奋后，（1）心交感兴奋；（2）肾上腺素分泌增加。两者均可使心跳加快，前者是神经调节，后者是神经体液调节。 （三）自身调节（autoregulation）

1． 概念：组织、细胞不依赖外来神经或体液因素的作用，自身对周围环境变化发生的适应性反应称为自身调节。例如：（1）脑血流和肾血流的自身调节。当小动脉的灌注压力升高时，对血管壁的牵张刺激增加，小动脉的血管平滑肌就收缩，使小动脉的口径缩小，因此当小动脉的灌注压力升高时，其血流量不致增大。这种自身调节对于维持组织局部血流量的相对恒定起一定的作用。（2）心搏出量随心室充盈量增加而增加，即Starling机制。

2．特点：调节幅度小，范围小，灵敏度小。 以上三种调节方式中，神经调节占主导地位。 七、体内的控制系统

人体内各种功能的调节可以用工程学上的控制论原理和方法进行研究。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、反馈控制系统和前馈控制系统三大类。由于人体内几乎不存在非自动控制系统，所以本节仅讨论反馈控制系统与前馈控制系统。

（一）非自动控制系统 控制部分发出信号指示受控部分发生活动，而受控部分的活动不会反过来影响控制系统。因此，是单向的，属于开环系统，不是自动控制。 体内各种调节中，这种方式非常少见。如，1）应激情况下心跳加快、血压增高是属于自动控制的反馈机制（压力感受性反射）受到抑制，交感神经才发挥的效应；2）应激情况下ACTH和肾上腺皮质激素水平增高也是自动控制的反馈机制受到抑制（下丘脑和垂体对肾上腺皮质激素敏感性降低）所致。这时，刺激决定反应。

（二）反馈控制系统 反馈控制系统是一个闭环系统，即控制部分发出控制信号指示受控部分发生活动，受控部分则发出反馈信号返回到控制部分（通过一个监测装置），使控制部分能根据反馈信号来改变自己的活动，从而对受控部分的活动进行调节。这种控制系统称为反馈控制系统，属于自动控制。

受控系统返回来影响控制系统的过程称为反馈（feedback）。 根据反馈信号对控制部分发生的影响不同，反馈分为两种：

1.负反馈（negative feedback） 反馈信号的作用是减低控制部分的活动。正常人体内，大多数反馈属于负反馈。

过程：受控部分的活动增加时，经反馈信号抑制控制部分的活动，使受控部分活动减弱，向原先的平衡状态的方向转变，甚至完全恢复原先的平衡状态；受控部分活动过低时，反馈信号对控制部分的抑制作用减弱，控制部分活动增强，从而使受控部分活动增强，结果也是向原先平衡状态的方向恢复。所以，负反馈的

作用或意义：使系统活动保持稳定。如，T3,T4水平的相对恒定（TSH）；血压的相对恒定（压力感受性反射）；血O2分压或CO2分压的相对恒定（化学感受性反射）。

缺陷：1）波动性；2）滞后性

2．正反馈（positive feedback） 反馈信号的作用是加强控制部分的活动。正常人体内，少数反馈属于正反馈。

过程：在正反馈的情况下，受控部分发出的反馈信号能加强控制部分的活动，从而活动增强的控制部分又会使受控部分的活动再加强，两者互相促进，循环反复，使整个系统处于再生（regeneration）状态。

意义：使生理过程向某一方向加速进行，以完成某一生理过程。例如，排尿反射、血液凝固、正常分娩、动作电位的产生等。