基础医学概论——生理学

生理学教师简介：张彩，山东大学药学院免疫药物学研究所教授，博士生导师。讲授主要课程：《免疫药理学》双语课程、《重大疾病的免疫基因治疗》和《免疫药物与免疫毒理学》全英文课程。主要研究方向：肿瘤免疫；肝脏免疫耐受机制及其逆转E-mail:[e-mail]基础医学概论基本概念、基本知识及重点、难点第一节人体的基本生理功能一、生命活动的基本特征新陈代谢兴奋性适应性生殖（一）新陈代谢生物体与环境之间不断进行物质交换和能量交换，以实现自我更新的过程。包括：合成代谢：机体从外界环境中摄取营养物质，合成机体自身的结构成分或更新衰老的组织结构并储存能量的过程。分解代谢：机体分解自身物质，同时释放能量的过程。新陈代谢一旦停止，生命也就随之终结。（二）兴奋性可兴奋组织或细胞接受刺激后产生兴奋的能力。在刺激作用下，机体或组织细胞的反应如果由相对静止变为活动状态，或功能活动由弱变强的，称为兴奋；反之，称为抑制。（三）适应性适应：机体根据环境变化调整自身行为和生理功能的过程。适应性：机体根据环境变化而调整体内各部分活动使之相协调的功能。机体实现适应的主要方式：神经调节：迅速、准确，可实现对环境变化的快速适应。体液调节：机体大多数的适应反应依赖体液调节。若体液调节的结果不能使机体适应环境的变化，则产生疾病。二、神经与骨骼肌细胞的一般生理特性生物电现象静息电位动作电位局部兴奋兴奋在同一细胞上的传导兴奋在不同细胞上的传导生物电现象1.静息电位细胞安静时存在于细胞膜两侧的电位差，表现为膜外电位较膜内电位高，即内负外正状态。哺乳动物的神经细胞：-70mV；骨骼肌细胞：-70mV；红细胞：-10mV产生的机制：细胞内液中K+的浓度比胞外液高，细胞安静时膜对K+的通透性大，对Na+的通透性很小，允许K+向外扩散K+外流胞外的负离子以Cl-为主，胞内以大分子有机负离子（A-）为主，胞膜对A-无通透性内负外正2.动作电位可兴奋细胞在静息电位基础上受到刺激时，出现快速、可逆的、可传播的细胞膜两侧的电位变化，是细胞兴奋的标志。哺乳动物的神经细胞和骨骼肌细胞，动作电位首先包括一个快速的去极化过程（去极相）；随后膜电位又迅速复极化至接近静息电位水平（复极相）。二者共同形成尖峰状的电位变化，称为锋电位。锋电位历时约0.5-2ms，电位变化幅度约90-130mV锋电位为动作电位的标志。去极相复极相动作电位的产生机制Na+在细胞外的浓度远高于细胞内，但静息状态下细胞膜对Na+通透性很低，Na+通道处于关闭状态。动作电位的除极相主要是由于膜对Na+的通透性突然增大，引起Na+快速内流而形成；复极相主要是Na+通道关闭后，出现的K+通透性增大，引起K+的外流。刺激必须达到阈值才能使细胞膜去极化达到阈电位，产生动作电位。阈下刺激可引起局部兴奋。静息电位K+外流去极相Na+内流复极相K+外流兴奋在同一细胞上的传导兴奋在细胞的某一点产生后，可以不衰减地在同一细胞膜上传导。兴奋的传导速度与神经纤维的直径成正比。兴奋传导的特征：完整性、双向性、绝缘性、相对不疲劳兴奋在不同细胞间的传递神经-肌接头处的兴奋传递：借助乙酰胆碱（ACh）这种化学递质来完成神经-肌接头兴奋传递的特征：化学性兴奋传递单向传递：只能从接头前膜（释放ACh）传向终板膜时间延搁易受药物和其他环境因素的影响三、人体生理功能的调节三种调节方式：神经调节体液调节自身调节三种调节方式相互配合、密切联系又各有特点神经调节基本方式----反射反射活动的结构基础----反射弧感受器传入神经神经中枢传出神经效应器特点：比较迅速，持续时间短、精确体液调节：内分泌细胞分泌激素，调节临近细胞，或由血液运送至全身，调节细胞活动特点：比较缓慢、温和、持久，作用范围较广泛自身调节：对维持组织和器官血流量的相对稳定起重要作用一、血液的组成、功能和理化性质第二节血液的特性与生理功能血液的基本组成：水90%血浆电解质低分子物质血液有机化合物红细胞血细胞白细胞血小板血液由血细胞和血浆两部分组成中性粒细胞红细胞血小板淋巴细胞全血离心后血浆白细胞和血小板红细胞血细胞血液的功能1.运输功能:O2、CO2；营养物质；代谢产物2.缓冲功能：具有多种缓冲物质，维持酸碱平衡、体温等3.体温调节功能：缓冲体温波动4.防御和保护作用：白细胞、免疫球蛋白、补体5.生理性止血功能血液的理化特性血浆渗透压:约为300mmol/kgH2O血浆晶体渗透压：由血浆中小分子的晶体物质（主要是NaCl、NaHCO3和葡萄糖等）形成。占全体血浆渗透压的99.5%血浆胶体渗透压：由血浆蛋白（主要是白蛋白）等大分子物质形成。临床常用的0.9%NaCl或5%葡萄糖溶液为等渗溶液。血浆的pH：7.35~7.45二、血细胞的形态与生理功能（一）红细胞形态：双凹圆碟形，平均直径约8m，无细胞核，无细胞器。主要成分为血红蛋白，占细胞成分的30~35%。红细胞数量：正常成人男性：5.01012/L，女性：4.21012/L血红蛋白含量：男性120~160g/L，女性110~150g/L红细胞的生理特性（1）悬浮稳定性在血浆中保持悬浮不易下沉（2）渗透脆性红细胞内渗透压与血浆渗透压大致相等在低渗溶液中会发生膨胀破裂------溶血（3）可塑变形性红细胞挤过脾窦的内皮细胞裂隙红细胞的功能:运输O2和CO2（二）白细胞形态：无色、球形、有核的血细胞。正常人白细胞总数：(4.0~10.0)109/L分为粒细胞（中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞）、单核细胞和淋巴细胞白细胞总数和分类计数对许多疾病的诊断具有一定的意义。白细胞总数超过10.0109/L时，称为白细胞增多，常见于病原体感染性疾病。在新药研发过程中，白细胞计数可作为评价药物毒性的常用指标。白细胞的生理功能：防卫趋化、吞噬、杀菌、免疫应答、抗肿瘤（三）血小板形态：是从骨髓成熟的巨核细胞胞浆脱落下来的小块胞质。是最小的血细胞。正常时呈双面微凸圆盘状，受刺激激活时可伸出伪足。无细胞核。胞质内含有多种细胞器。正常成人血小板数目为(100~300)109/L，当减少到50109/L以下时，可发生出血倾向。生理特性：黏附、聚集、释放、收缩和吸附生理功能：维持血管内皮完整性；促进生理性止血参与凝血功能。三、生理性止血与血液凝固•生理性止血：小血管破损后，血液将从血管流出几分钟内会自行停止，这种现象称为生理性止血。•出血时间（bleedingtime）:用采血针刺耳垂或指尖使血液自然流出，然后测定出血延续的时间称为出血时间，这段时间为1~3分钟。出血时间长短反映生理止血的功能状态。生理止血过程主要包括：血管收缩受损局部及附近血管三个时相血小板血栓形成纤维蛋白凝块形成血液凝固指血液由流动的液体状态变成不流动的凝胶状态的过程。其实质是血浆中的可溶性纤维蛋白原转变为不溶性的纤维蛋白的过程。血液凝固是由一系列凝血因子参与的、复杂的蛋白质酶促反应。凝血过程是一系列蛋白质有限水解的过程。凝血过程一旦开始，各个凝血因子便层层激活，形成一个“瀑布”样的反应链直至血液凝固。凝血过程可分为三个基本步骤：凝血酶原复合物的形成凝血酶原的激活纤维蛋白的生成内源性外源性↓↓凝血因子ⅩⅩaⅤaCa2+PL↓Ca2+凝血酶原（Ⅱ）凝血酶（Ⅱa）↓Ca2+纤维蛋白原（I）纤维蛋白(Ia)Ca2+交织成纤维蛋白网凝血酶原复合物凝血过程四、血型（一）血型的概念红细胞膜上特异性抗原的类型（二）ABO血型系统第三节循环系统生理心脏生理血管生理心血管活动的调节一、心脏生理心脏的主要功能：泵血（心脏有节律地收缩和舒张）内分泌功能：心肌细胞分泌钠尿肽，血管内皮细胞合成和释放舒血管物质（NO、前列腺素等）和缩血管物质（内皮素）调节血液循环，维持血压稳定及调节肾脏功能（一）心肌细胞的生物电现象心肌细胞的类型1.工作细胞（心房肌、心室肌细胞)特点：具有兴奋性、传导性和收缩性，无自律性执行收缩功能2.自律细胞（窦房结P细胞、大部分房室交界区细胞、浦肯野细胞）特点：具有自动节律性，有兴奋性、传导性，收缩性较弱功能：产生和传布兴奋，控制心脏活动的节律心肌细胞的静息电位及其产生机制心肌细胞静息电位：内负外正（极化状态）：非自律细胞：-90mV自律细胞：静息电位不稳定形成机制：①K+外流→K+平衡电位②少量Na+内流心肌细胞的动作电位及其产生机制心肌细胞动作电位：升支与降支不对称，复极过程复杂，持续时间长。不同部分心肌细胞动作电位形态波幅都有所不同。根据心肌动作电位的特点，可将心肌细胞分为：快反应细胞特点：去极速度快，振幅大，复极过程缓慢，兴奋传导快非自律细胞---心房肌和心室肌细胞自律细胞---浦肯野细胞自律细胞---窦房结、房室交界区细胞非自律细胞---结区细胞慢反应细胞特点：去极化速度慢，波幅小，复极缓慢且无明显的时相区分，传导速度慢快反应细胞动作电位及形成机制除极过程：复极过程：0期1期（快速复极初期）2期（平台期）3期（快速复极末期）4期（静息期）0-90-70+20+4001234包括5个时期动作电位的形成机制0期：Na+快速内流Na+1期：K+外流K++2期:Ca2+内流K+外流达平衡K+Ca2+3期：K+外流K+4期：Ca2+-Na+交换Na+-K+交换Na+Ca2+K+Na+平台期是心肌细胞动作电位的主要特征，也是其与神经纤维和骨骼肌动作电位的主要区别。0-90-70+20+4001234心肌细胞神经纤维或骨骼肌细胞平台期浦肯野细胞01234快反应自律细胞动作电位0、1、2、3期：与心室肌细胞基本相似4期电位不稳，自动去极化4期自动去极化是自律细胞生物电活动区别于非自律细胞的主要特征慢反应细胞（窦房结）的动作电位波形4030-90-70+20+40-60-40①有0，3，4期，无1，2期②最大复极电位（-70mV）阈电位（-40mV）③0期去极速度慢、幅度低④4期自动去极化快特点慢反应细胞有自律性快反应细胞无自律性快反应细胞有自律性（二）心肌的基本生理特征⒈兴奋性⒉自律性⒊传导性⒋收缩性(四性)电生理特性机械特性1.兴奋性心肌具有接受刺激产生兴奋的能力。影响心肌兴奋性的因素(1)静息电位（RP）水平：反变(2)阈电位（TP）水平：(RP-TP)↑→兴奋性↓(3)Na+通道状态：备用状态:-90mV(具有兴奋性的前提)激活状态:-70mV失活状态:-0mV兴奋性的周期性变化①有效不应期0期～3期-60mv绝对不应期0期～3期-55mv0Na+通道失活局部反应期-55～-60mv极低少数Na+通道恢复②相对不应期-60～-80mv低部分Na+通道恢复③超常期-80～-90mv高大部分Na+通道恢复分期时间兴奋性原因心肌细胞受到一个有效刺激而兴奋时，对第二个刺激的反应能力发生规律性的变化任何刺激均不能使心肌细胞产生动作电位有效不应期兴奋性变化的特点:有效不应期长，相当于整个收缩期加舒张早期。意义:心肌不发生强直收缩，保证充盈和泵血。2.自律性概念：心肌在没有外来刺激情况下自动地发生节律性兴奋的特性.产生基础：4期自动去极化影响自律性的因素(1)4期自动去极速度—正变(3)阈电位水平上移→自律性↓(2)最大复极（舒张）电位水平—反变4细胞能够传导兴奋的能力心肌细胞膜上任何部位产生的兴奋，不仅可以传遍整个细胞膜，而且很容易通过低电阻的闰盘，引起相邻细胞兴奋，从而使整个心脏兴奋和收缩。1.心肌细胞兴奋传导原理局部电流→相邻细胞-阈电位水平→产生动作电位（离子流）→心肌细胞同步性活动2.心脏内兴奋传导途径窦房结→心房肌→房室交界→房室束及左右束支→浦肯野纤维→心室肌（整个心室兴奋）3.传导性传导速度浦氏纤维(4m/s)↓束支(2m/s)↓心室肌(1m/s)↓心房肌(0.4m/s)↓结区(0.02m/s)房室交界传导慢：房室延搁意义：保证房室先后收缩，有利于充盈、射血。浦肯野细胞传导快意义：保证心室肌同步收缩，利于射血。传导特点影响传导性的因素结构因素：①心肌纤维的直径—正变②缝隙连接数量生理因素：①０期去极速度和幅度—正变②静息电位水平③邻近部位膜的兴