生理课件.docx
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生理课件
绪论（Preface）
第一节动物生理学的研究内容和意义
第二节机体功能与环境
第三节机体功能的调节
生理学（Physiology）概念：
是生物科学的一个分支，是研究机体正常生命活动现象及其规律的科学。
研究内容：
在正常状态下，机体各细胞、器官、系统的功能，以及作为一个整体，各部分之间的相互协调并与外界环境相适应过程的规律和机制。
第一节动物生理学的研究内容和意义
二、研究目的和任务
绪论
实验，就是人为地创造一定条件，使平时不能观察到的某种隐蔽的或微细的生理变化能够被观察，或某种生理变化的因果关系能够被认识。
三、动物生理学的研究方法
生理学的研究方法是实验。
1、急性实验
2、慢性实验
离体实验（invitro）
在体实验（invivo）
将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的实验
从动物体取出某种器官、组织或细胞，在模拟机体生理条件下进行的实验
优点：
操作比较简单，实验条件易掌握，对器官、组织系统可进行较细致的研究；
缺点：
有一定的片面性和局限性，不一定能反映器官、组织在体内的正常活动情况。
优点：
属于整体性实验，能较好地反映器官在体内的正常活动；
缺点：
对手术的操作要求高，有一定的难度。
指生物体与环境之间不断进行物质和能量的交换，以实现自我更新的过程。
是生命活动最基本的特征。
动物有机体在生命活动中，一方面不断破坏自身衰老的结构，在分解旧物质的同时释放出能量，供机体生命活动的需要，并将分解终产物排出体外
从外界取得生活所需的物质，通过物理、化学作用变为生物体新的结构，合成新的物质并贮存在体内
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
*兴奋性（excitability）：
活组织或细胞对外界刺激发生反应的能力/动物有机体在内外环境发生变化时，机体内部的新陈代谢都将发生相应的改变，机体的这种特性称为兴奋性/细胞受刺激时产生动作电位的能力。
可兴奋细胞：
神经细胞、肌细胞、某些腺细胞具有较高的兴奋性。
刺激的概念：
能够引起机体新陈代谢改变的各种因素。
刺激性质与反应的关系
适宜刺激不适宜刺激
二、刺激与反应的关系
刺激强度与反应的关系
*阈刺激（thresholdstimulus）:
将刺激作用时间和强度-时间变化率固定，引起细胞兴奋或产生动作电位的最小刺激强度。
兴奋性越高，阈刺激就越小。
神经细胞的兴奋性最高。
阈下刺激（subthreshold）：
比阈刺激弱的刺激叫…，不能引起反应。
阈上刺激（suprathreshold）：
三、细胞对刺激的反应——兴奋和抑制
兴奋：
相对静止状态--→显著活动状态，较弱活动状态--→较强活动状态。
抑制：
显著活动状态--→相对静止状态，较强活动状态--→较弱活动状态。
四、内环境与稳态*
1、体液（BodyFluid）。
2、内环境（InternalEnvironment）
3、内环境稳态（Homeostasis）
由细胞外液构成的机体细胞的直接生活环境，称为机体的内环境。
它也是组织细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
将内环境（细胞外液是细胞赖以生存的体内环境）中的化学成分和生理特性（温度、渗透压及血液pH值）只能在较小的幅度范围内波动而始终保持相对稳定、动态平衡的生理学现象叫稳态。
体温36~7.4℃血液pH值7.35~7.45
一、机体功能的调节方式
1、神经调节
2、体液调节
3、自身调节
第三节机体功能的调节
在中枢神经系统参与下，机体对内、外环境的变化所产生的适应性反应称为反射（reflex）。
1、神经调节（Neuroregulation）：
机体最重要的调节方式
*基本方式——反射（reflex）
结构基础：
反射弧（reflexarc）
特点：
快速、精确，短暂、具有高度的整合能力
（1）非条件反射
（2）条件反射
内分泌腺和具有内分泌功能的组织细胞产生的特殊化学物质，通过体液到达较远或邻近的特定器官、组织或细胞，影响并改变其生理功能的调节方式。
作用方式：
内分泌（endocrine）
旁分泌（paracrine）
自分泌（autocrine）
神经分泌（neurocrine）
特点：
范围广、缓慢、持续时间长。
2、体液调节（Humoralregulation）：
全身性体液调节（远距分泌）
局部性体液调节（旁分泌）
激素的传递方式：
神经－体液调节示意图
绪论
局部组织或细胞不依赖外来神经或体液调节，自身对刺激而产生的适应性反应。
（血管平滑肌牵拉—收缩）
特点：
范围小，不够灵活，是神经和体液调节的补充。
3、自身调节（Auto-regulation）：
三种调节方式中，神经调节是最主要、最完善的调节方式。
二、机体功能的反馈调节
反馈调节（Feedback）：
即受控部分发出反馈信号返回到控制部分，使控制部分能够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。
负反馈（NegativeFeedback）：
反馈信息通过影响控制部分的活动，使受控部分活动向其原来相反的方向变化。
保持系统的稳定和内环境的稳态
正反馈（PositiveFeedback）：
反馈信号通过影响控制部分的活动,使受控部分的活动继续加强原来方向的活动。
加速体内某一生理过程完成
第二章细胞的基本功能（CellPhysiology）
第一节细胞膜的基本结构
与物质转运功能
第二节细胞的跨膜信号转导功能
第三节细胞的兴奋性与生物电现象
细胞生理
第一节细胞膜的结构特点和物质转运功能
细胞生理
“液态镶嵌模型”
（Fluidmosaicmodel）
膜以液态的脂质双分子层为支架，其中镶嵌的不同结构和功能的蛋白质（Singer&Nicolson1972）
一、细胞膜的结构特点
脂质双分子层
功能：
①液态，流动性
②稳定性构成细胞膜的基架和细胞膜与外界环境的屏障
细胞生理
膜脂：
磷脂、胆固醇
膜蛋白：
镶嵌于脂质双层（介导细胞功能的实现）
膜糖：
糖脂、糖蛋白（起细胞标识的作用）
（构成膜的骨架）
二、细胞膜的物质转运功能
简单扩散（Simplediffusion）
易化扩散（Faciliateddiffusion）
主动转运（Activetransport）
入胞和出胞作用（EndocytosisandExocytosis）
细胞生理
简单扩散（Simplediffusion）：
靠这种方式进行转运的物质较少，例如：
二氧化碳、氧气
条件
（1）细胞膜两侧存在物质的浓度差或电位差；
指一些小的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分子层向浓度低的一侧扩散的方式。
（2）细胞膜对该物质有通透性。
细胞生理
易化扩散（Facilitateddiffusion）：
某些物质能够依靠细胞膜上的特殊蛋白的帮助，顺电-化学梯度（由高－低）通过细胞膜的转运方式。
分类：
（1）载体介导的易化扩散；
特点：
（1）顺电-化学梯度进行转运，转运过程不消耗ATP；
（2）转运过程中必须有膜蛋白的帮助（介导）。
（2）离子通道介导的易化扩散。
细胞生理
载体介导的易化扩散
a、具有高度的结构特异性
b、具有饱和现象：
扩散量与浓度梯度成正比，但浓度梯度大时，扩散量与载体数有关
c、存在竞争抑制：
载体能转运A、B两种物质（结构相似），增A抑制B。
载体介导的易化扩散的特点
离子通道介导的易化扩散
某些离子必须借助于膜上的通道才能通过细胞膜由高浓度向低浓度一侧扩散的转运方式
离子通道介导的易化扩散特点
A.速度快B.有选择性（但不像载体那样严格）C.门控
化学（配体）门控通道
电压门通道
机械门控通道
细胞膜上的离子通道主要有3类：
D.通道没有饱和性
细胞生理
特点：
主动转运（Activetransport）：
在细胞膜上载体的帮助下，通过消耗ATP，将某种物质逆浓度梯度进行转运的过程。
（1）逆浓度梯度转运；
（2）耗能（ATP）。
意义：
细胞能按照其新陈代谢的要求主动地选择所需要的物质
主动转运
（据提供能量方式）
原发性主动转运
继发性主动转运
直接利用ATP水解产生的能量进行离子的跨膜转运。
如Na＋的转运
能量不是直接来自ATP的水解，来自膜外的高势能Na＋。
钠泵（sodiumpump）
是指某些物质与细胞膜接触，导致接触部位的质膜内陷以包被该物质，然后出现膜结构融合和断裂，使该物质连同包被它的质膜一起进入胞浆的过程，含吞饮（Pinocytosis）和吞噬（Phagocytosis）。
出胞作用（Exocytosis）：
出胞与入胞相反，指某些大分子物质或颗粒从细胞排出的过程，主要见于细胞的分泌活动等。
入胞作用（Endocytosis）：
第二节细胞的跨膜信号转导功能
动物体各种器官之间的功能协调以及整体统一性的维持主要依靠组织与组织之间、细胞与细胞之间的信息传递来完成的。
细胞生理
各种化学物质以及非化学性的外界刺激信号，大多数作用到细胞膜上，通过跨膜信号传递（transmembranesignaling），引起细胞功能活动的改变。
外界刺激信号作用靶细胞时，通常并不进入细胞或直接影响细胞内过程，而是作用于细胞表面，通过膜结构中特殊蛋白质分子的变构，将外界环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内，再引发靶细胞相应功能的变化，这个过程称为跨膜信号转导。
根据参与信号转导蛋白质种类的不同可将信号转导系统分为以下三大类：
1、G蛋白耦联受体介导的信号转导
2、酶耦联受体介导的信号转导
3、离子通道受体介导的信号转导
（一）酪氨酸激酶受体
具有酪氨酸激酶的受体受体具有酪氨酸激酶的结构域,当细胞外的信号分子与它的受体位点结合时,直接激活自身的酪氨酸激酶结构域,导致受体自身或细胞内靶蛋白的磷酸化。
结合酪氨酸激酶的受体
受体本身没有蛋白激酶的结构域，但与配体结合后被激活，可和细胞内的酪氨酸蛋白激酶形成复合物，并通过对自身和底物蛋白的磷酸化作用，把信号传入细胞内。
（二）鸟苷酸环化酶受体
该受体也只有一个跨细胞膜的α螺旋，其膜内侧有鸟苷酸环化酶结构域，当配体与它结合后，即将鸟苷酸环化酶激活，催化细胞内GTP生成cGMP,cGMP又可激活蛋白激酶G（PKG），PKG促使底物蛋白质磷酸化，产生效应。
离子通道介导的跨膜信号转导
电压门控通道（voltagegated channel）
接受电信号的受体，并通过通道的开放、闭合和离子跨膜流动的变化把信号传递到细胞内部。
机械门控通道（mechanicallygatedchannel）
接受机械信号的受体，通过通道把信号传递到细胞内部，引起细胞功能的改变。
化学门控通道（chemicallygatedchannel）
接受化学信号的受体，只有在同特异性化学物质结合时才开放，把信号传递到细胞内部，引起生理效应。
如细胞膜上乙酰胆碱受体只有在与乙酰胆碱结合时才开放，属于化学门控通道。
（1）细胞的静息电位（Restingpotential）
（2）细胞的动作电位（Actionpotential）
（3）兴奋的引起与传导
一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状态都是存在电活动，这种电活动称为生物电现象。
其中包括静息电位和动作电位。
第三节细胞的兴奋性与生物电现象
静息电位
细胞在静息状态下存在于细胞膜两侧的电位差，称为静息电位，也称跨膜静息电位或膜电位。
静息电位产生的机制
静息电位
静息电位产生的机制
在静息状态下，细胞膜内K+的高浓度和安静时膜主要对K+的通透性，是大多数细胞产生和维持静息电位的主要原因。
（K+的平衡电位）
膜内外K+的浓度差是外流动力（易化扩散），电位差是外流阻力。
*RP的大小主要决定于膜对K+的通透性和膜内外K+的浓度差。
动作电位
动作电位产生的机制
指可兴奋细胞受到刺激而兴奋时，在静息电位的基础上膜两侧的电位发生快速而可逆的倒转和复原的过程。
静息电位
极化（polarization）——膜两侧存在的内负外正的电位状态。
去极化（Depolarization）——膜电位绝对值逐渐减小的过程。
复极化（Repolarization）——膜电位去极化后逐步恢复极化状态的过程。
超极化（Over-polarization）——膜电位绝对值高于静息电位的状态。
术语
静息电位产生的机制
动作电位
动作电位产生的机制
第一阶段：
动作电位上升支的形成
（去极化相的形成）
产生原因：
由于刺激引起膜对Na+的通透性瞬间增大（Na离子通道被激活），膜外的Na+内流，使膜电位由-70mV增加至0mV，进而上升为+30mV，Na+通道随之失活。
动作电位
动作电位产生的机制
第二阶段：
动作电位下降支形成：
Na+通道失活后，膜恢复了对K+的通透性，大量的K+外流。
使膜电位由正值向负值转变，形成了动作电位的下降支。
动作电位是在极短的时间内产生的，因此，在体外描记的图形为一个短促而尖锐的脉冲图形，似山峰般，称为峰电位（Spikepotential）。
动作电位
动作电位产生的机制
第三阶段：
后电位的形成：
复极时外流的K+蓄积在膜外,阻碍了K+外流；当膜电位接近静息电位水平时，膜上的Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）被激活，将膜内的Na+离子向膜外转运，同时，将膜外的K+向膜内运输，形成了正后电位。
阈电位－－能使Na+通道突然大量开放并引发动作电位的临界膜电位值。
是可兴奋细胞兴奋性的重要功能指标。
大约比正常RP的绝对值小10～20mV。
图动作电位的组成和形成机制
动作电位的传导
跳跃式传导：
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
动作电位的特点（兴奋传导的特点）
①“全或无”现象：
不论何种性质的刺激，只要达到一定的强度，在同一细胞所引起的动作电位的波形和变化过程都是一样的；并且在刺激强度超过阈刺激以后，即使再增加刺激强度，也不能使动作电位的幅度进一步加大的现象。
②不衰减传导：
在同一细胞上动作电位大小不随刺激强度和传导距离而改变的现象。
③不融合传导：
动作电位之间总有一定间隔，不会完全重合、叠加在一起。
④双向传导：
动作电位从受刺激的兴奋部位向两侧未兴奋部位传导
兴奋的引起
兴奋性的变化
兴奋性（Exitability）——细胞受到刺激后具有产生动作电位的能力。
五、细胞的兴奋性
兴奋的引起
刺激——引起组织产生反应的各种内外环境的变化。
刺激引起兴奋的条件：
刺激强度刺激时间
刺激强度对于时间的变化率
兴奋性的变化
上述三种条件均达到阈值才能引起兴奋。
兴奋的引起
在比较不同组织的兴奋性时，采用强度-时间曲线较困难，因此，一般固定刺激时间，仅采用刺激强度大小来判断。
阈刺激——产生动作电位所需的最小刺激强度。
阈上刺激——大于阈刺激的刺激强度。
阈下刺激——小于阈刺激的刺激强度。
阈下刺激不能引起动作电位或组织、细胞的兴奋，但并非对组织细胞不产生任何影响。
兴奋性的变化
时间总和：
当两个或两个以上的刺激引起的局部兴奋叠加起来，也可能使膜去极化达到阈电位水平而产生一次可传播的动作电位的现象。
空间总和：
当细胞膜相邻两处或两处以上同时受到阈下刺激的刺激时，所引起的局部兴奋也可能叠加起来而产生一次动作电位的现象。
细胞受到阈下刺激时并非毫无反应，只是反应很微弱，仅局限于受刺激的局部，不能传向远处。
绝对不应期：
在兴奋后的最初一段时间，无论施加多么强的新的刺激也不能使细胞再次兴奋，这段时间称为绝对不应期。
相对不应期：
在绝对不应期之后一段时间内，细胞的兴奋性逐渐恢复，但还没有达到正常水平，原来的阈刺激不能引起反应，需要阈上刺激才能引起反应。
超常期：
在相对不应期过后一段时间内，细胞的兴奋性略高于正常水平。
低常期：
超常期后细胞的兴奋性又降低至正常水平以下的时期。
1、绝对不应期：
锋电位上升支与下降支初期
特点：
对任何刺激均不产生反应。
2、相对不应期：
锋电位下降支的后期（负后电位初期）
特点：
对阈上刺激反应。
3、超常期：
负后电位后期
特点：
对阈下刺激产生反应。
4、低常期：
正后电位
特点：
对阈上刺激产生反应。
兴奋的引起
兴奋性的变化
绝对不应期：
钠通道完全失活，不能立即再次被激活。
相对不应期：
钠通道部分恢复。
超常期：
钠通道大部分恢复，而膜电位靠近阈电位。
低常期：
钠泵活动增强，使膜电位值加大，膜电位与阈电位的距离加大。
第三章血液（BloodPhysiology）
*红细胞比容——压紧的血细胞在全血中所占的容积百分比
（Hematocritvalue）（血细胞比容、红细胞压积PCV）
（Plasma）
血细胞比容（hematocrit）测定
临床意义：
有助于了解血液的浓缩和稀释状况，也有助于诊断贫血、脱水和红细胞增多症等。
运输功能
营养物质：
将葡萄糖、氨基酸、维生素和无机盐运送至全身
O2和CO2:
将氧气从肺运送至全身，将二氧化碳由各部位运送至肺
代谢产物：
将尿素、尿酸等废物运送到排泄器官
激素：
将激素从内分泌腺运送至靶细胞
免疫功能
消灭侵入的微生物：
白细胞可吞噬和消灭微生物；血中抗体可与
特异性抗原起反应
消除毒物的损害：
运送某些毒性物质至肝脏解毒后再由肾排泄；
某些毒性物质可被血液中的抗毒素对抗。
血液的主要生理功能
（1）
防御功能
生理止血、凝血与抗凝功能
缓冲与调节功能
水和渗透压平衡：
通过下丘脑渗透压感受器监测细胞外液的
渗透压，保存或排出水以维持细胞内外水
平衡；通过血浆蛋白形成的胶体渗透压维
持血管内外水平衡
酸碱平衡：
血液中的缓冲对可维持pH的稳定
血液的主要生理功能
（2）
血液生理
颜色、比重和气味
血液的粘滞性（viscosity）
*血浆渗透压（osmoticpressure）
*血液的pH值
颜色——鲜红、暗红
血腥气——挥发性脂肪酸
咸味——NaCl
比重——1.04~1.075
2、血液的理化特性
血液生理
颜色、比重和气味
血液的粘滞性（viscosity）
*血浆渗透压（osmoticpressure）
*血液的pH值
血液流动时，由于内部分子间相互碰撞磨擦而产生阻力，以致流动缓慢并表现出粘着的特性，称为血液的粘滞性。
（比水高4~5倍）
血液的粘滞性相对恒定——对维持正常的血流速度和血压起重要作用。
血液生理
颜色、比重和气味
血液的粘滞性（viscosity）
*血浆渗透压（osmoticpressure）
*血液的pH值
促使纯水或低浓度溶液中的水分子通过半透膜向高浓度溶液中渗透的力量，称为渗透压。
血浆渗透压包括胶体渗透压（0.5%）和晶体渗透压（99.5%）
哺乳动物的血浆渗透压约等于7.6个大气压。
把0.9%NaCl溶液称为等渗溶液或生理盐水。
作用：
保持细胞内外水平衡和细胞正常体积
作用：
保持血管内外水的平衡和血浆容量
*血液的pH值
血液呈弱碱性，pH值为7.35~7.45，耐受极限为7.00~7.80——相对恒定。
1、血浆中的缓冲对有：
NaHCO3/H2CO3；
蛋白质钠盐/蛋白质；
Na2HPO4/NaH2PO4等
红细胞中：
KHb/HHb;
KHbO2/H·HbO2;
KHCO3/H2CO3
K2HPO4/KH2PO4等
2、肺和肾也不断排出体内
过多的酸和碱。
贮备血量
循环血量
指动物体内的血液总量。
占畜体的5%-9%。
并且存在种间的、年龄的、所处生态环境等的不同的差异。
——参与机体血液循环的血量
——贮存于肝、肺、腹腔静脉及皮下静脉丛的血量
3、血量：
二、血浆:
1、血浆的化学组成
2、血浆的主要功能
血浆是一种淡黄色的液体，由90%的水和100多种溶质组成约占血液总量的50～60%，是机体内环境的重要组成部分。
血浆
水（90%-92%）
养分：
血浆蛋白质、脂类、葡萄糖、维生素等
电解质：
Na+、K+、Ca2+、Cl-、HCO3-、HPO42-等
代谢产物：
氨基酸、多肽、乳酸、酮体、尿素、
尿酸、肌酸、肌酐、马尿酸、胆色素和氨
气体：
O2、CO2、和N2等气体
其他：
激素和酶等
血浆蛋白
白蛋白（主要由肝脏合成）
球蛋白：
α、β、γ
纤维蛋白原
血液生理
免疫功能——γ球蛋白功能
运输功能——结合蛋白
营养功能——白蛋白
形成胶体渗透压——白蛋白
缓冲功能——pH
组织生长与损伤组织修复方面的功能－－由白蛋白转变为组织蛋白而实现。
参与凝血和抗凝血功能——纤维蛋白原
血浆功能
红细胞生理
血小板
白细胞生理
第二节血细胞
血液生理
红细胞是血细胞中数目最多的一种（1012个/升）。
同种动物的红细胞数目常随品种、年龄、性别、生活条件等的不同而有差异。
哺乳动物——无核、双凹圆盘形细胞。
骆驼和鹿——呈椭圆形。
禽类——有核的椭圆形细胞。
男性:
4.5-5.5×1012/L
女性:
3.8-4.6×1012/L
新生儿:
6.0×1012/L以上
可塑变形性
双凹圆盘形细胞比球形细胞容易变形，故红细胞能卷曲变形，如此就能通过直径比它小的毛细血管、血窦壁及其间隙，通过后又恢复原状，这种变形称为可塑变形性。
使细胞膜到细胞内的距离缩短，有利于氧和二氧化碳的扩散、营养物质和代谢产物的运输。
双凹圆盘形红细胞的变形能力远大于异常情况下可能出现的球形红细胞。
红细胞保持双凹圆盘形需要消耗能量。
膜通透性（pemeability）
红细胞膜的通透性有严格的选择性，水、O2、CO2及尿素可以自由通过，葡萄糖、氨基酸、负离子（Cl-、HCO3-）较易通过，而正离子（Ca2+）却很难通过，所以红细胞内几乎没有Ca2+存在。
至于Na+、K+则需要钠－钾泵的运转。
红细胞通过糖酵解和磷酸戊糖旁路从血浆中摄取葡萄糖，产生的能量主要供应膜上Na+泵的活动，另外也用于保持膜的完整性及细胞的双凹碟形。
正常人的红细胞是圆盘状的，镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却弯曲的镰刀状的。
这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。
分子生物学的研究表明，镰刀型细胞贫血症是由基因突变引起的一种遗传病
对镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白分子进行检查时发现，患者血红蛋白分子的多肽链上，一个谷氨酸被缬氨酸替换
红细胞对低渗溶液的这种抵抗能力,称为红细胞的渗透脆性或简称脆性。
红细胞的悬浮稳定性（suspensionstability）
在循环血液中，红细胞在血浆中保持悬浮状态而不易下沉的特性，称为悬浮稳定性。
红细胞的渗透脆性（osmoticfragility）
在单位时间内红细胞下沉的速度，称为红细胞沉降率（erythrocytesedimentationrate,ESR），简称血沉
男:
0~15mm/h女:
0~20mm/h
血沉快慢与RBC是否易发生叠连有关，但不决定于RBC本身，而在于血浆的成分。
RBC在：
0.9%NaCl溶液中形态正常
0.42%NaCl溶液中部分破裂溶血
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