生理学（供临床预防基础口腔麻醉影像药学检验护理法医等专业使用第4版全国高等医药院校规划教材）

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第一章 绪论
第一节 生理学的任务和研究方法
一、生理学及其任务
　　生理学(physiology)是生物科学的一个分支，是一门研究机体生命活动现象和规律的科学。它有许多分支，如植物生理学、动物生理学、人体生理学等。根据研究对象所处的环境状态不同，它又可分为航天生理学、潜水生理学、特殊环境生理学等。生理学的任务是阐明生物体(也称机体)及其各组成部分的正常生命活动现象、活动规律及其产生机制，以及机体内、外环境变化对上述活动的影响和机体所进行的调节，并揭示各种生理功能在整体生命活动中的意义。
二、生理学和医学的关系
　　人体生理学是一门重要的基础医学课程。对临床医务工作者来说，不具备人体生理学的基本知识，就不能正确地认识疾病。生理学的基本理论和研究方法也是临床医务工作者处理医疗问题时经常采用的科学思维方式和重要的研究手段。生理学的研究进展还会对临床医疗工作产生巨大的推动作用。例如，内分泌功能的生理学研究，帮助人们阐明了许多内分泌疾病的发病机制；神经系统、内分泌系统、免疫系统之间相互作用的研究，帮助人们从一个新的视角去认识一些神经系统、内分泌系统和免疫系统的疾病；生理学中关于生物电现象的研究，丰富了循环和神经等系统疾病的诊断技术；受体研究的深入，为许多疾病的预防和治疗提供了新的作用靶点等。
三、生理学的研究方法
　　生理学是一门实验性科学，生理学的知识主要来自临床实践和实验研究。生理学实验是在一定的人工建立的条件下，对生命现象进行客观观察和分析，以获取生理学知识的一种研究手段。由于人与动物的机体在结构和功能上具有许多类似之处，加之生理学实验有时会给机体造成一定的损伤，因此生理学实验主要在动物身上进行。动物实验可分为离体(in vitro)实验和在体(in vivo)实验两类。离体实验是将动物的某种细胞或器官从体内分离出来，在特定的实验条件下进行研究。在体实验是在完整的动物身上进行的。在完整动物身上进行的在体实验可分成急性动物实验和慢性动物实验。急性动物实验是以完整动物为研究对象，在人工控制的实验环境下，在短时间内对动物某些生理活动进行观察和记录的实验，实验通常是破坏性的、不可逆的，可造成实验动物的死亡。慢性动物实验是以完整清醒的动物为研究对象，实验前一般要对动物作某些预处理，待动物恢复后再进行观察。观察时尽可能保持外环境接近自然，以便能在较长时间内反复观察和记录某些生理功能的变化。虽然动物实验为我们了解人体生理功能提供了很多可借鉴的资料，但人与动物，特别是与低等动物之间存在着许多差异。因此，在将动物实验的结果应用于人体时，必须充分考虑到这些差异的存在，不能简单地将动物实验的结果直接套用于人体。生理学的人体实验在得到受试者同意且不损害其健康的情况下才允许有限进行。人体实验由于受到伦理学的限制，一般主要进行人群资料调查，例如，人体血压、心率，以及红细胞、白细胞和血小板的正常值就是通过对人群采样，再进行数据的统计学分析而获得的。
　　人体是由各系统和器官构成的，而组成各系统的器官又由不同的组织和细胞所构成。因此，研究人体生命活动的基本规律，主要在以下三个不同的水平进行。
(一)细胞和分子水平的研究
　　研究对象是细胞或构成细胞的生物大分子，主要研究在生命活动中它们物理、化学变化的过程及其机制。细胞是构成人体的最基本的结构和功能单位，细胞及其亚微结构又由多种生物大分子所构成。细胞和分子水平的研究有助于人们去揭示生命活动基本的物理、化学变化过程。有关这方面的知识称为细胞生理学(cell physiology)。
(二)器官和系统水平的研究
　　研究对象是一个器官或系统，主要研究它们的生理活动规律及其调节机制，以及它们对整体生理功能的影响。器官或系统水平的研究能帮助人们将复杂的整体化整为零，有利于人们较方便和准确地阐述生命活动的规律。有关这方面的知识称为器官生理学(organ physiology)或系统生理学(system physiology)，如循环生理学、呼吸生理学、肾脏生理学等。
(三)整体水平的研究
　　研究对象是完整的机体，主要研究完整机体各系统之间的功能联系，机体与内外环境之间维持相互平衡的过程和机制，以及社会条件变化对整体生理功能的影响。整体水平的研究在实验过程中发生变化的参数多，变化参数之间的相关性大。所以，整体水平的研究比细胞、分子水平或器官、系统水平的研究更加复杂。
　　以上三个水平的研究，它们相互间不是孤立的，而是相互联系和相互补充的。例如，当我们要阐明某一机体活动的规律时，不可能只通过某个单一水平或单一技术的研究来阐明这些规律，一般需要用多种研究手段在多层次、多水平上进行配合，才能揭示生命活动的某一规律。这就是当今在生理学研究中所提倡的整合生理学(integrative physiology)研究。注重对整合生理学的研究，既不是生理学宏观研究的简单重复，也不是单纯的分子水平变化的观察，而是两者的交叉渗透和有机结合。只有这样，才能深刻地揭示生命活动的奥秘。
第二节 生命活动的基本特征
　　生物体的生命活动虽然极其复杂，但也共有一些生命活动的基本特征。例如，新陈代谢、兴奋性和生殖等。
一、新陈代谢
　　生物体总是在不断地自我更新，它表现为一方面破坏和清除已衰老的结构(分解代谢)，另一方面又重建新的结构(合成代谢)，而且在分解代谢和合成代谢过程会伴随发生能量的释放、转移、储存和利用。可见，生物体的新陈代谢(metabolism)实际上是一种高级复杂的物质运动形式。生命活动就是这种运动形式的表现。新陈代谢一旦停止，生命活动也将随之结束。
二、兴奋性
　　生物体所处的环境是经常会发生变化的，环境变化引起生物体活动的改变，就是生命活动的另一特征，即兴奋性(excitability)。
　　生理学将能引起生物体活动改变的环境变化称为刺激(stimulation)，有一些组织(如神经、肌肉、腺体等)在受到一定的刺激后能产生生物电反应。人们将受刺激后产生的生物电反应称为兴奋(excitation)。并将对刺激产生反应的能力称为兴奋性。日常生活中，刺激具有强弱或大小的差别。能引起组织产生兴奋的最弱或最小刺激强度称为阈强度(threshold intensity)，简称阈值(threshold)。等于阈值的刺激称为阈刺激(threshold stimulus)，大于阈值的刺激称为阈上刺激(suprathreshold stimulus)，小于阈值的刺激称为阈下刺激(subthreshold stimulus)。同时，组织对刺激的反应能力也有大小，即兴奋性的高低是有差异的。很小或很弱的刺激能引起某一组织兴奋，表明该组织的兴奋性高；反之，很大或很强的刺激才能引起某一组织兴奋，则表明该组织的兴奋性低。
三、生殖
　　生物体生长发育到一定阶段后，能产生与自己相似的子代个体，这种功能称为生殖(reproduction)。单细胞和高等动物的生殖过程具有很大的差异，但他们的生物学意义都是相同的，即繁衍后代。任何一个生物个体都有从新生到死亡的过程，但他们可以通过生殖来延续种系。如果某种生物丧失了生殖能力，这个种系将被淘汰。所以，生殖也是生命活动的基本特征之一。
第三节 机体生理功能的调节
　　生物体是一个统一的整体，它可以通过本身具有的完善调节机制，来适应内、外环境的变化和保证机体活动的统一有序。
一、机体的内环境及其稳态
　　体液是机体内液体的总称，正常成年人的体液约占体重的60%。其中约2/3体液分布于细胞内，称为细胞内液(intracellular fluid)，1/3分布于细胞外，称为细胞外液(extracellular fluid)。人体的大部分细胞并不与外界环境也称外环境(如阳光、空气等)直接接触，而是浸浴在机体内部的细胞外的液体中，也称细胞外液中。因此，细胞外液是人体绝大部分细胞生存的环境，故称其为机体的内环境(internal environment)。
　　细胞外液的4/5位于血管外，构成组织液、淋巴液、脑脊液和房水等；1/5位于血管内，为血浆。血浆在血管中不断循环流动，所以是内环境中最活跃的部分。它不仅与组织液进行物质交换，而且又通过肺、肾、皮肤和胃肠道等器官或组织与外环境进行物质交换，成为沟通各部分组织液实现人体与外环境进行物质交换的中间媒介。
　　稳态(homeostasis)是生理学中重要的基本概念之一。一般而言，稳态是指机体内环境理化性质(如温度、pH、渗透压和各种液体成分)保持相对稳定的状态。近年来，稳态的概念已被扩大到泛指体内从分子和细胞水平、器官和系统水平到整体水平的各种生理活动在神经和体液等因素调节下保持相对稳定的状态。可见，稳态是一种复杂的动态平衡过程，它是通过机体的调节过程来实现的。只有在稳态的条件下，机体的许多正常功能才得以实现。在临床上，若某些检查指标在较长时间内明显偏离正常值，即表明稳态已被破坏，提示机体可能已患某些疾病。
二、生理功能的调节
　　在机体处于不同的生理状况，或当机体内外环境发生变化时，体内的一些器官、组织的功能活动也会发生相应的改变，以适应不同的生理状况或机体内外环境的变化。这种过程称为生理功能的调节。机体对各种功能活动的调节方式主要有三种，即神经调节(neuroregulation)、体液调节(humoral regulation)和自身调节(autoregulation)。
(一)神经调节
　　神经调节是通过神经系统进行的调节方式。神经调节是通过反射(reflex)来实现的。所谓反射是指在中枢神经系统的参与下，机体对刺激作出的规律性的应答。完成反射的结构基础是反射弧，它由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分构成。在这五个部分中，感受器能感受某些环境的变化，并将这种变化转变成一定的神经信号，通过传入神经传至相应的神经中枢，中枢对传入信号进行分析和综合，再以神经冲动的形式将信号沿传出神经到达效应器并改变效应器的活动。反射弧五个部分的任何部分被破坏，将导致反射活动的消失。
　　反射又可分为条件反射(conditioned reflex)和非条件反射(unconditioned reflex)。非条件反射是先天遗传的，其反射弧较为固定，只需要低级中枢便可完成反射，为同一种族所共有，而且刺激与反应之间的因果关系也较为固定。条件反射则是后天获得的，它是建立在非条件反射的基础上，是一种为个体所特有的高级神经活动，其刺激与反应之间的因果关系是不固定的。因此，条件反射具有灵活性和可变性，并拓展了机体适应环境的能力。
　　神经调节的特点是反应迅速，历时短暂，作用准确而局限。
(二)体液调节
　　体液调节是指机体的一些细胞(包括内分泌细胞)产生的一些化学物质(如激素)经体液途径运输到达全身或局部，调节各器官、组织或细胞的生理活动。
　　体液调节的方式有多种，上述的化学物质随血液循环到达全身各处的靶细胞(target cell)，调节人体的代谢、生长发育等生理活动，称为全身性体液调节。上述的化学物质不随血液循环传送，而是通过在组织液中的扩散调节局部细胞的功能活动，则称为局部性体液调节。
　　在机体中，大多数内分泌腺或内分泌细胞是直接或间接接受中枢神经系统控制的。在此情况下，体液调节就成为神经调节的一个环节，相当于传出通路的延伸部分。这种调节称为神经-体液调节(neurohumoral regulation)。
　　体液调节的特点是作用缓慢，历时持久，作用范围大而精确度差。
(三)自身调节
　　自身调节是指器官、组织和细胞不依赖于神经和体液的调节，自身对内、外环境的变化产生的适应性的反应。自身调节常常局限在某一器官、组织或细胞中。
　　自身调节的特点是调节准确、稳定，但调节的幅度和范围较小。
三、生理功能