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Physiology 生理學(xué) 1 第一章緒論 第三節(jié)人體與環(huán)境 第四節(jié)機(jī)體生理功能的調(diào)節(jié)方式 第二節(jié)生命活動的基本特征 第五節(jié)機(jī)體功能調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng) 2 生理學(xué)發(fā)展簡史 黃帝內(nèi)經(jīng) 公元前300 400年 心與血的運(yùn)動 1628年Harvey 近代生理學(xué)奠基人 創(chuàng)建高級神經(jīng)活動學(xué)說20世紀(jì)巴甫洛夫迅速發(fā)展19世紀(jì)中國生理學(xué)會成立1926年多水平縱深發(fā)展近二三十年 Harvey 巴甫洛夫 3 4 研究對象 學(xué)習(xí)方法 生理學(xué)概念 是研究人體正常的生命活動規(guī)律的一門學(xué)科 機(jī)體的各種生命活動 理論實(shí)踐 5 第一節(jié)生命活動的基本特征 6 7 二 興奮性 Excitability 一 興奮性的概念 二 刺激 反應(yīng) 興奮性三者之間的關(guān)系 可興奮組織 機(jī)體或組織對刺激發(fā)生反應(yīng)的能力或特性 稱興奮性 可興奮性組織 刺激 反應(yīng) 神經(jīng) 肌肉 腺體 8 三 興奮性的指標(biāo)閾值 把引起組織發(fā)生反應(yīng)的最小刺激強(qiáng)度 稱為閾強(qiáng)度 簡稱閾值 閾刺激 強(qiáng)度等于閾值的刺激 閾下刺激 強(qiáng)度 閾值的刺激 閾上刺激 強(qiáng)度 閾值的刺激 9 三 適應(yīng)性生物體長期生存在某一特定的生活環(huán)境中 在客觀環(huán)境的影響下 可以逐漸形成一種與環(huán)境相適應(yīng)的 適合自身生存的模式 四 生殖生物體生長發(fā)育到一定階段后 能夠產(chǎn)生與自己相近似的子代個體的功能 10 第二節(jié)人體與環(huán)境 一 環(huán)境的定義 二 內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài) 一 體液 bodyfluid 1 定義人體含有的液體成分 稱體液 約占體重的60 包含水分及其中溶解的物質(zhì) 11 體液 細(xì)胞內(nèi)液 細(xì)胞外液 血漿 占體重60 20 40 15 組織液 5 體液的組成 2 分類 12 二 內(nèi)環(huán)境 Internalenvironment 體內(nèi)細(xì)胞直接生存的環(huán)境 細(xì)胞外液 三 穩(wěn)態(tài) homeostasis 1 定義 細(xì)胞外液 內(nèi)環(huán)境 的各種成分和理化特性保持相對穩(wěn)定的狀態(tài) 稱穩(wěn)態(tài) 2 意義 是細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝并保持正常生理功能的必要條件 13 第三節(jié)生理功能的調(diào)節(jié)方式 一 神經(jīng)調(diào)節(jié) 1 定義通過神經(jīng)系統(tǒng)的活動對機(jī)體功能進(jìn)行的調(diào)節(jié)稱為神經(jīng)調(diào)節(jié) 2 基本方式 反射 reflex 1 反射的定義指在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的參與下 機(jī)體對刺激產(chǎn)生的規(guī)律性反應(yīng) 14 2 反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 反射弧 reflexarc 15 3 反射的分類 條件反射 后天的 較高級 可消退非條件反射 先天的 較低級 固定的 3 神經(jīng)調(diào)節(jié)的特點(diǎn) 迅速 短暫 精確 16 3 反射的分類 17 二 體液調(diào)節(jié)1 定義 能傳遞信息的化學(xué)物質(zhì) 經(jīng)過體液的運(yùn)輸 對人體功能進(jìn)行的調(diào)節(jié)作用 稱體液調(diào)節(jié) 2 特點(diǎn) 緩慢 廣泛 持久 三 自身調(diào)節(jié) 1 定義 細(xì)胞 組織 器官不依賴于神經(jīng)或體液調(diào)節(jié)而產(chǎn)生的適應(yīng)性反應(yīng) 稱自身調(diào)節(jié) 2 特點(diǎn) 較簡單 局限 調(diào)節(jié)幅度較小 18 四 人體功能調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)可分為 一 非自動控制系統(tǒng)二 自動控制系統(tǒng)1 反饋控制系統(tǒng)A 負(fù)反饋 B 正反饋 2 前饋控制系統(tǒng) 19 一 非自動控制系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng) 即受控部分的活動不會反過來影響控制部分的活動 控制方式 單向性控制特點(diǎn) 對受控部分的活動不起調(diào)節(jié)作用 在人體生理功能調(diào)節(jié)中 該方式極少見 20 三 反饋的類型及特點(diǎn) 意義 二 自動控制系統(tǒng) 21 2 負(fù)反饋Negativefeedback 1 正反饋Positivefeedback 反饋的類型及特點(diǎn) 意義 22 長久以來 大家就明確 一切生物學(xué)的答案最終都要到細(xì)胞中去尋找 因?yàn)樗猩矬w都是 或曾經(jīng)是 一個細(xì)胞 威爾遜 第二章細(xì)胞的基本功能 23 24 25 細(xì)胞膜 cellmembrane 的基本結(jié)構(gòu)模式 液態(tài)鑲嵌模式 雙層類脂質(zhì)分子構(gòu)成 鑲嵌著一些大小 功能不一的蛋白質(zhì) 液態(tài)膜 屏障作用 保持細(xì)胞內(nèi)容物的相對穩(wěn)定 膜通道蛋白 載體蛋白 酶 細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì) 能量 信息交換 作為膜蛋白受體識別部分 參與免疫反應(yīng) 1 脂質(zhì)雙分子層 2 細(xì)胞膜蛋白質(zhì) 3 細(xì)胞膜糖類 糖蛋白 糖脂 細(xì)胞膜化學(xué)組成及意義 26 一 單純擴(kuò)散 simplediffusion 1 定義 脂溶性小分子物質(zhì)順濃度差或電位差通過細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)過程 稱 2 例子 O2 CO2 NH3 第一節(jié)細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 27 二 易化擴(kuò)散 一 定義 二 分類 非脂溶性物質(zhì)在細(xì)胞膜上特殊膜蛋白的幫助下 順濃度差擴(kuò)散的過程 28 經(jīng)通道的易化擴(kuò)散 轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì) 各種帶電離子 K i K o Na o Na i 29 經(jīng)載體的易化擴(kuò)散 轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì) 葡萄糖 GL 氨基酸 AA 等小分子親水物質(zhì) 30 細(xì)胞膜通過本身的耗能 使物質(zhì)分子或離子由膜的低濃度向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過程 以鈉 鉀泵 sodiumpotassiumpump 為例 功能 排鈉攝鉀 3 2 31 通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉 鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖 32 四 出胞和入胞 出胞 胞吐入胞 胞吞 33 細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn) 34 小結(jié) 主動與被動轉(zhuǎn)運(yùn)的異同點(diǎn) 35 一 靜息電位 restingpotential RP 1 定義 細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)存在的電位差 有電位差 外正內(nèi)負(fù) 極化 穩(wěn)定直流 第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象 36 提示 1 RP為電位差 2 膜外比膜內(nèi)電位高 3 規(guī)定膜外電位為0 則RP 膜內(nèi)電位 0 4 各類細(xì)胞的RP并不相同神經(jīng)元細(xì)胞 70mv骨骼肌細(xì)胞 90mv人紅細(xì)胞 10mv 5 負(fù)號 外正內(nèi)負(fù)的正負(fù)沒有數(shù)學(xué)意義 只代表電位的高低 6 RP大小比較只看數(shù)值不看負(fù)號 37 2 RP的變化 極化 polarization 安靜時 膜兩側(cè)電位外正內(nèi)負(fù) 超極化 hyperpolarization 膜兩側(cè)電位差加大 膜內(nèi)負(fù)值增大 去極化 depolarization 膜兩側(cè)電位差減小 膜內(nèi)負(fù)值變小 復(fù)極化 repolarization 去極化后 膜內(nèi)電位向逐漸變大 恢復(fù)到靜息電位狀態(tài) 38 3 形成機(jī)制 1 條件 A 細(xì)胞膜兩側(cè)存在離子濃度差 離子分布不均 細(xì)胞外高Na 細(xì)胞內(nèi)高K Na o Na i K i K oB 不同狀態(tài)下細(xì)胞膜對不同的離子通透安靜時主要是K 通道開放 主要對K 通透 39 細(xì)胞內(nèi) 細(xì)胞外 Na Na Na K K K 細(xì)胞膜 40 細(xì)胞內(nèi) 細(xì)胞外 Na Na Na K K K 細(xì)胞膜 外流動力 由K 濃度差形成 外流阻力 由電位差形成 41 形成機(jī)制 靜息時 K i K o K 通道開放K 外流細(xì)胞外電位細(xì)胞內(nèi)電位當(dāng)動力 阻力時K 外流停止 此時形成的細(xì)胞膜內(nèi)外的電位差稱為K 平衡電位 即 靜息電位主要是K 由外流鎖形成的電 化學(xué)平衡電位 所以又稱為K 平衡電位 42 二 動作電位 actionpotential AP 1 定義 細(xì)胞受到閾上刺激時在靜息電位基礎(chǔ)上產(chǎn)生的快速 可逆轉(zhuǎn) 可傳播的細(xì)胞膜兩側(cè)的電位變化 43 去極化 上升支 下降支 C 動作電位的圖形 刺激 局部電位 閾電位 去極化 零電位 反極化 超射 復(fù)極化 負(fù) 正 后電位 44 45 總之 是在 基礎(chǔ)上爆發(fā)的電位快速上升又快速下降以及隨后緩慢波動的過程 包括峰電位 主要成分 和后電位兩種電位變化 包括去極化和復(fù)極化兩種時相 是細(xì)胞興奮的標(biāo)志 46 細(xì)胞的 與細(xì)胞的興奮性的對應(yīng)關(guān)系 47 動作電位傳導(dǎo)特點(diǎn) 全或無 現(xiàn)象 不衰減傳導(dǎo) 脈沖式 48 形成機(jī)制 1 條件 A 細(xì)胞膜兩側(cè)存在離子濃度差 離子分布不均 細(xì)胞外高Na 細(xì)胞內(nèi)高K Na o Na i K i K oB 不同狀態(tài)下細(xì)胞膜對不同的離子通透去極化到閾電位時主要是Na 通道開放 主要對Na 通透 49 細(xì)胞內(nèi) 細(xì)胞外 Na Na Na K K K 細(xì)胞膜 50 細(xì)胞內(nèi) 細(xì)胞外 Na Na Na K K K 細(xì)胞膜 51 細(xì)胞內(nèi) 細(xì)胞外 Na Na Na K K K 細(xì)胞膜 內(nèi)流動力 由Na 濃度差形成 內(nèi)流阻力 由電位差形成 52 當(dāng)細(xì)胞受到刺激 細(xì)胞膜上少量Na 通道激活而開放 Na 順濃度差少量內(nèi)流 膜內(nèi)外電位差 局部電位 當(dāng)膜內(nèi)電位變化到閾電位時 Na 通道大量開放 Na 順電化學(xué)差和膜內(nèi)負(fù)電位的吸引 再生式內(nèi)流 膜內(nèi)負(fù)電位減小到零并變?yōu)檎娢?AP上升支 Na 通道關(guān) Na 內(nèi)流停 同時K 通道激活而開放 K 順濃度差和膜內(nèi)正電位的吸引 K 迅速外流 膜內(nèi)電位迅速下降 恢復(fù)到RP水平 AP下降支 Na i K O 激活Na K 泵 Na 泵出 K 泵回 離子恢復(fù)到興奮前水平 后電位 B AP的產(chǎn)生機(jī)制 53 2 形成機(jī)制細(xì)胞興奮Na 通道開放 Na 少量內(nèi)流 使膜發(fā)生局部去極化 當(dāng)膜去極化達(dá)到某一臨界值時 膜上Na 通道突然大量開放 在濃度差和電位差雙重力推動下 細(xì)胞外的Na 快速 大量內(nèi)流 細(xì)胞內(nèi)正電荷迅速增加 使膜電位迅速升高至0 內(nèi)正外負(fù) 反極化 此時由電位差形成的電場力對Na 的繼續(xù)內(nèi)流構(gòu)成阻力 Na 凈內(nèi)流停止 動作電位達(dá)到最大幅度 Na 的平衡電位 隨后Na 通道關(guān)閉 內(nèi)流停止 K 通道開放 K 外流 細(xì)胞內(nèi)正電荷迅速減少 膜電位迅速下降 直至恢復(fù)到靜息電位水平 動作電位發(fā)生后 膜電位雖已恢復(fù) 但膜內(nèi)外的離子分布尚未恢復(fù) 膜內(nèi)Na 多 K 少 激活了Na 泵 將膜內(nèi)Na 泵出 將膜外泵入 是其恢復(fù)到興奮前的分布狀態(tài) 從而維持細(xì)胞的正常興奮性 54 靜息電位與動作電位的區(qū)別 靜息電位 動作電位 穩(wěn)定的電位差 不能傳播 連續(xù)的電位變化 靜態(tài) 動態(tài) 產(chǎn)生后迅速向細(xì)胞膜四周傳播 標(biāo)志細(xì)胞處于靜息狀態(tài) 標(biāo)志細(xì)胞處于興奮狀態(tài) 55 第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能一 肌細(xì)胞的收縮功能 一 N M接頭處的興奮傳遞 1 N M接頭結(jié)構(gòu)接頭前膜接頭間隙接頭后膜終板膜 接頭間隙 56 2 N M接頭處的興奮傳遞過程 當(dāng)神經(jīng)沖動傳到軸突末 膜Ca2 通道開放 膜外Ca2 向膜內(nèi)流動 接頭前膜內(nèi)囊泡移動 融合 破裂 囊泡中ACh釋放 量子釋放 ACh與終板膜上的N2受體結(jié)合 受體蛋白分子構(gòu)型改變 終板膜對Na K 尤其是Na 通透性 終板膜去極化 終板電位 EPP EPP電緊張性擴(kuò)布至肌膜 去極化達(dá)到閾電位 爆發(fā)肌細(xì)胞膜動作電位 57 58 N M接頭處的興奮傳遞過程 59 膜Ca2 通道開放 膜外Ca2 向膜內(nèi)流動 60 接頭前膜內(nèi)囊泡移動 融合 破裂 囊泡中的ACh釋放 量子釋放 61 ACh與終板膜上的N2受體結(jié)合 受體蛋白分子構(gòu)型改變 62 終板膜對Na K 尤其是Na 通透性 63 3 N M 神經(jīng) 肌肉 接頭處的興奮傳遞特征 1 是電 化學(xué) 電的過程 N末梢AP ACh 受體 EPP 肌膜AP 2 具1對1的關(guān)系 64 1 興奮 收縮耦聯(lián)2 肌絲滑行 三 骨骼肌收縮機(jī)制 65 1 興奮 收縮耦聯(lián) 三個主要步驟 肌纖維興奮時 首先在肌膜上產(chǎn)生動作電位 然后才出發(fā)肌纖維收縮 肌纖維動作電位引發(fā)機(jī)械收縮的中介過程 稱為興奮 收縮耦聯(lián) 肌膜電興奮的傳導(dǎo) 三聯(lián)管處的信息傳遞 肌漿網(wǎng) 縱管系統(tǒng) 中Ca2 的釋放Ca2 是興奮 收縮耦聯(lián)的耦聯(lián)物 66 按任意鍵飛入橫橋擺動動畫 肌節(jié)縮短 肌細(xì)胞收縮 牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行 橫橋擺動 橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合 分解ATP釋放能量 原肌球蛋白位移 暴露細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn) Ca2 與肌鈣蛋白結(jié)合肌鈣蛋白的構(gòu)型 終池膜上的鈣通道開放終池內(nèi)的Ca2 進(jìn)入肌漿 2 肌絲滑行 67 肌絲滑行幾點(diǎn)說明 1 肌細(xì)胞收縮時肌原纖維的縮短 并不是肌絲本身縮短 而是細(xì)肌絲向肌節(jié)中央 粗肌絲內(nèi) 滑行 68 運(yùn)動神經(jīng)沖動傳至末梢 N末梢對Ca2 通透性增加Ca2 內(nèi)流入N末梢內(nèi) 接頭前膜內(nèi)囊泡向前膜移動 融合 破裂 ACh釋放入接頭間隙 ACh與終板膜受體結(jié)合 受體構(gòu)型改變 終板膜對Na K 尤其Na 的通透性增加 產(chǎn)生終板電位 EPP EPP引起肌膜AP 肌膜AP沿橫管膜傳至三聯(lián)管 終池膜上的鈣通道開放終池內(nèi)Ca2 進(jìn)入肌漿 Ca2 與肌鈣蛋白結(jié)合引起肌鈣蛋白的構(gòu)型改變 原肌凝蛋白發(fā)生位移暴露出細(xì)肌絲上與橫橋結(jié)合位點(diǎn) 橫橋與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合激活A(yù)TP酶作用 分解ATP 橫橋擺動 牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行 肌節(jié)縮短 肌細(xì)胞收縮 小結(jié) 骨骼肌收縮全過程 1 興奮傳遞2 興奮 收縮 肌絲滑行 耦聯(lián) 69 二 骨骼肌收縮的形式1 等長收縮與等張收縮 等長收縮 肌肉收縮時 只有張力增加而長度不變的收縮 稱為等長收縮 等張收縮 肌肉收縮時 只有長度縮短而張力不變的收縮 稱為等張收縮 注 當(dāng)負(fù)荷小于肌張力時 出現(xiàn)等張收縮 當(dāng)負(fù)荷等于或大于肌張力時 出現(xiàn)等長收縮 正常人體骨骼肌的收縮大多是混合式的 而且總是等長收縮在前 當(dāng)肌張力增加到超過后負(fù)荷時 才出現(xiàn)等張收縮 70 二 影響收縮因素1 前負(fù)荷 肌肉在收縮前所承受的符合稱為前負(fù)荷 作用 增加肌肉收縮前的長度 初長度 進(jìn)而增加肌肉的收縮力 2 后負(fù)荷在肌肉收縮過程中所承受的符合稱為后負(fù)荷 由于有后負(fù)荷的存在 肌肉不可能立即縮短 首先表現(xiàn)張力增加 以克服負(fù)荷 即處于等長狀態(tài) 71 3 肌縮能力 肌縮能力 肌縮速度 幅度和張力 肌縮能力 肌縮速度 幅度和張力 決定肌縮效應(yīng)的內(nèi)在特性主要是 興奮 收縮耦聯(lián)期間胞漿內(nèi)Ca2 的水平 肌球蛋白的ATP酶活性 調(diào)節(jié)和影響肌縮效應(yīng)內(nèi)在特性的因素 許多神經(jīng)遞質(zhì) 體液物質(zhì) 病理因素和藥物 72 單收縮和強(qiáng)直收縮單收縮 骨骼肌收到一次刺激 引起一次收縮 稱為單收縮 強(qiáng)直收縮 骨骼肌收到連續(xù)刺激時 可出現(xiàn)持續(xù)的收縮狀態(tài) 稱為強(qiáng)直收縮 強(qiáng)直收縮 不完全強(qiáng)直收縮 完全強(qiáng)直收縮 不完全強(qiáng)直收縮 連續(xù)刺激的頻率較低 新刺激落在前一次收縮的舒張期內(nèi) 會表現(xiàn)出舒張不完全 完全強(qiáng)直收縮 連續(xù)刺激的頻率較高 新刺激落在前一次收縮的舒張期內(nèi) 會出現(xiàn)收縮的疊加現(xiàn)象 正常情況下 人體內(nèi)骨骼肌的收縮都屬于完全強(qiáng)直收縮 這是因?yàn)檐|體運(yùn)動神經(jīng)傳來的沖動頻率總是連續(xù)的 73 本章結(jié)束 74 復(fù)習(xí)題 1 O2 CO2在細(xì)胞膜上的擴(kuò)散方式是A 單純擴(kuò)散B 通道轉(zhuǎn)運(yùn)C 載體轉(zhuǎn)運(yùn)D 主動轉(zhuǎn)運(yùn)2 可興奮細(xì)胞產(chǎn)生興奮的共同特征是產(chǎn)生A 收縮反應(yīng)B 動作電位C 靜息電位D 離子運(yùn)動3 細(xì)胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式有哪些 75