生理学课件

第一章绪论IntroductiontoPhysiology生理学是一门实验科学。生理学几乎所有的知识都是通过实验获得的。英国人哈维是近代生理学的奠基人。WilliamHarvey(1578-1657)哈维创立血液循环理论的故事哲学家亚里士多德的观点：①食物在心脏内转变成血液；②心脏给血液加热；③动脉里充满了空气；④心脏产生“元气”；⑤静脉和动脉血都有涨有落，有时向心脏流入，有时从心脏流出。这种错误观点延续了几百年。1800年前，古罗马神医盖仑否定亚里士多德的观点，指出人血管里流的是血。这一观点比亚里士多德前进了一大步。盖仑的理论认为，血液在人体内像潮水一样流动之后，便消失在人体四周。盖伦曾亲自做过大量的解剖，也对心脏和血管做过细心的研究，但是却从未想到血液会循环流动；由于他是一位名望极高的神医，于是人们1千年内都把他这种血液理论奉为真理，不许怀疑。16世纪，比利时医生维萨里认为盖仑的理论是错误的。不久，西班牙医生塞尔维特便提出了血液在心肺之间进行小循环的看法，这两位巴黎大学里的同学，相继向权威盖仑进行挑战。但是他们都付出了惊人的代价，维萨里受到宗教裁判所的迫害，被判处死刑。塞尔维特由于出版了《基督教的复兴》触犯了西班牙教会，与1553年10月，在日内瓦被当作“异教徒”，活活烧死。这两位医生为了研究人的血液循环，向权威挑战，献出了宝贵的生命。半个世纪之后，哈维医生决心弄清人体血液的奥秘。他系统地分析了前人的研究情况：公元前3世纪古希腊的医生、解剖学的创始人赫罗非拉斯，最早把静脉与动脉区分开来；公元前2世纪，盖仑提出了血液流动的理论；15世纪，著名画家、医生达·芬奇，通过解剖，发现并提出了心脏有四个腔的理论，以及维萨里与塞尔维特研究的成果。前人的研究成果，首先开拓了哈维的视野。然而，他是一个善于思索的人，并不迷信权威的理论，更难能可贵的是他敢于怀疑权威的理论，他喜欢“打破沙锅问到底”，他问自己“血液真的流到人体四周就消失了吗？怎么会消失的呢？”等等。他决心像伽利略一样，通过实验，去揭开人体血液循环的神秘面纱。他首先拿动物开刀。他认为动物的血液与人有着相似之处，据他的笔记记载，他一生共解剖过动物的种类多达40多种。他解剖过许多大动物，通过解剖，终于发现心脏像一个水泵，把血液压出来，血液便流向全身。哈维用兔子和蛇，反复做实验，他把它们解剖开之后，找出还在跳动的动脉血管，然后用镊子把它们夹住，观察血管的变化，他发现血管通往心脏的一头很快膨胀起来，而另一端就马上瘪下去了，这说明血是从心脏里向外流出来的，由此证明动脉里的血压在升高。他又用同样的方法，找出了大的静脉血管，用镊子夹住，其结果正好与动脉血管相反，靠近心脏的那一段血管瘪了下去，而远离心脏的另一端鼓胀了起来，这说明静脉血管中的血是流向心脏的。哈维在不同的动物解剖中发现了上述同样的结果，他终于得出了这样一个结论：血液由心脏这个“泵”压出来，从动脉血管流出来，流向身体各处，然后，再从静脉血管中流回去，回到心脏，这样完成了血液循环。他把这一发现写成了《动物心脏和血液运动》一书，正式提出了关于血液循环的理论。为了证明人的血液循环也与动物一样，他还在人身上反复地实验。他请了一些比较瘦的人（容易在身上找到血管）。他把那些人手臂上的大静脉血管用绷带扎紧，结果发现靠近心脏的一段血管瘪下去，而另一端鼓了起来。他又扎住了动脉血管，发现远离心脏的那一端动脉不再跳动，而另一端，很快鼓了起来。证明完全与动物的血液循环是一样的。他在书上告诫人们：“无论是教解剖学或学解剖学的，都应当以实验为依据，而不应当以书籍为依据；都应当以自然为老师，而不应当以哲学为老师。”哈维还通过一个简单的数学运算来最先形成血液循环这一概念的。哈维估计心脏每次跳动的排血量大约是两盎司，由于心脏每分钟跳动72次，所以用简单的乘法运算就可以得出结论：每小时大约有540磅血液从心脏排入主动脉。但是540磅远远超过了一个正常的整个体重，甚至更加远远地超过了血液本身的重量。因此哈维似乎明显地认识到了等量的血液往复不停地通过心脏。提出这一假说后，他花费了九年时间来做实验和仔细观察，掌握了血液循环的详细情况。哈维他一生中写过大量的科学论著，但是只发表了《心血运动论》和《论动物的生殖》两书以及几封为《心血运动论》辩护的公开信。其中1628年，发表的划时代著作《Heartandmovementofblood》（中译名《心血运动论》），这是第一本基于实验的生理学著作，标志着近代生理学的诞生，同时也奠定了哈维在科学发展史上的重要地位。哈维在书中明确指出，动脉把血液从心脏输出而同时静脉把血液输入心脏。由于没有显微镜，哈维无法看到毛细血管——血液从最小的动脉输入静脉的微小血管，但是他却正确地推断出了它们的存在（哈维去世几年以后意大利生物学家发现了毛细血管）。直到哈维1657年逝世以后的第四年，伽利略发明的望远镜，被意大利马尔比基教授改制为显微镜用于医学上，观察到毛细血管的存在，才真正证实了哈维理论的正确性。哈维的血液循环理论的被确认，标志着当时的科技在医学领域中的显著成就。哈维的贡献是划时代的，他的工作标志着新的生命科学的开始，属于发端于16世纪的科学革命的一个重要组成部分。哈维因为他的出色的心血系统的研究（以及他的动物生殖的研究），使得他成为与哥白尼、伽利力、牛顿等人齐名的科学革命的巨匠。他的《心血运动论》一书也像《天体运行论》、《关于托勒密和哥白尼两大体系的对话》、《自然哲学之数学原理》等著作一样，成为科学革命时期以及整个科学史上极为重要的文献。中国近代生理学的产生和发展在我国，对生理学进行系统的研究大概从1925年开始。1926年少数生理学工作者组成了中国生理学会，有会员25人，并于次年创刊了《中国生理学杂志》（1953年改称《生理学报》）。由于学会的成立和学报的出版，国内生理学的研究得以逐步发展。我国现代生理学的奠基人是林可胜教授（1897—1969），他1925年自美回国后即任北京协和医学院生理学系主任、教授，领导教学及科研工作。著名生理学家还有蔡翘教授（1897—1990）、沈隽淇教授（1894—1969）、侯宗濂教授（1900—1992）、林树模教授（1893—1982）、张锡钧教授（1899—1988）、冯德培教授（1907—1995）、赵以炳教授（1909—1987）和张香桐教授等。左右：林可胜、侯祥传、侯宗濂、沈淇、NechelesH等生理学家在学生实验室生理学对医学的贡献1.直接贡献（1）Kats有关胆碱酯酶的研究与重症肌无力（myastheniagravis)的关系：他发现该病与神经系统的胆碱酯酶活性有关，应用胆碱酯酶抗体治疗获得很好疗效。（2）Kuffer有关抑制性神经递质GABA的发现：以龙虾为标本。龙虾的一个运动神经元轴突可支配许多骨骼肌纤维。以电刺激鉴定是兴奋性神经还是抑制性神经，然后取出抑制性神经做生化鉴定，发现GABA是抑制性递质，为开发临床治疗药物奠定了基础。2.间接贡献……第一节生理学的研究对象和任务第二节生命活动的基本特征第三节机体的内环境和稳态第四节机体生理功能的调节第五节体内的控制系统第一节生理学的研究对象与任务一、生理学的任务生理学（physiology）是生物学的一个分支，是以生物机体的生命活动现象和机体各个组成部分的功能为研究对象的一门科学。本门课程主要讲授人体生理学（humanphysiology)。人体生理学是基础医学的一门主干课程。许多动物的生理过程与人相似。主要内容：各个器官、组织、细胞、分子功能表现及内部机制；不同分子、细胞、器官、系统间的相互联系和相互作用；各部分的功能活动与整体的关系及调节；整体与复杂多变的环境之间的关系。二、生理学的研究方法（一）急性实验（acuteexperiment）在体（invivo）离体（invitro）（二）慢性实验（chronicexperiment）三、生理学研究的三个水平（一）整体水平：整合生理学（integrativephysiology）在生理情况下，各个器官和系统的功能互相协调，从而使机体能够成为一个完整的整体，并在不断变化着的环境中维持正常的生命活动。从整体水平上的研究，就是要以完整的机体为研究对象，观察和分析在各种环境条件和生理情况下不同的器官、系统之间互相联系、互相协调，以及完整机体对环境变化发生各种反应的规律。所以整体水平上的研究比细胞水平和器官、系统水平上的研究更加复杂。（二）器官和系统水平:要了解一个器官或系统的功能，它在机体中所起的作用，它的功能活动的内在机制，以及各种因素对它活动的影响，都需要从器官和系统的水平上进行观察和研究。这个水平上的研究所获得的知识，就是器官生理学(organphysiology)。(三）细胞和分子水平：各个器官的功能都是由构成该器官的各个细胞的特性决定的。细胞的生理特性又是由构成细胞的各个成分，特别是细胞中各种生物大分子的物理学和化学特性决定的。在细胞和分子水平上进行的研究，其研究对象是细胞和构成细胞的分子。在这个水平上进行研究和获取知识的学科称为细胞生理学(cellphysiology)或分子生理学(molecularphysiology)。第三节生命活动的基本特征一、新陈代谢（metabolism）物质代谢能量代谢二、兴奋性（excitability）机体对内、外环境变化产生反应的能力。“刺激”与“反应”刺激（stimulus）：可被机体感受并引起反应的体内、外环境的变化。分类：机械性、化学性、生物性、社会心理性刺激等；伤害性、非伤害性；……反应（response)：机体应答刺激所产生的变化兴奋（excitation)抑制(inhibition)阈刺激：引起组织、细胞产生反应的最小刺激。阈强度或阈值（threshold）：阈刺激的强度阈上刺激阈下刺激适宜刺激刺激能否引起反应的三要素（刺激的构成）刺激强度作用时间强度-时间变化率三、适应性（adaptability）机体根据内外环境的变化而调整体内各部分活动和关系的功能。行为适应：本能性行为适应生理适应：身体内部的协调性反应四、生殖（reproduction）第三节机体的内环境和稳态体液：细胞内液：占体重的40%细胞外液：占体重的20%，其中血浆：占体重的5%组织液：占体重的15%内环境（internalenvironment）：细胞外液内环境稳态（homeostasis）：内环境的理化特性相对恒定稳态，指正常生理情况下内环境的各种理化性质只在很小的范围内发生变动，泛指体内各个水平上的生理活动在神经、体液等因素调节下保持相对稳定和相互协调的状态。稳态的实现：在神经、体液机制调节下，通过各器官系统的活动而实现。途径---反馈稳态的意义：为细胞活动提供理化性质相对恒定的环境，维持正常新陈代谢和生命活动。第四节机体生理功能的调节一、神经调节（nervousregulation）基本方式是反射（reflex），反射的结构基础是反射弧（reflexarc）。非条件反射（Unconditioningreflex）:setupbeforebirth条件反射（Conditioningreflex）:setupafterbirth反射弧的组成：感受器（receptor）传入神经（afferentnerve）神经中枢（nervecenter)传出神经（efferentnerve)效应器（effector)神经调节的特点：快速、准确、精巧、协调二、体液调节（humoralregulation）全身性体液调节：循环激素（hormone）；其他化学因子；神经激素局部性体液调节：旁分泌（paracrine）局部性代谢物质自分泌（autocrine）体液调节的特点：反应相对较慢、作用部位广泛、持久三、自身调节（Autoregulation）是组织、细胞本身的特性，不依赖神经、体液调节调节能力相对较小举例：心脏的异长自身调节血管受牵拉后会收缩脑、肾血流量的自身调节第五节体内的控制系统人体功能调节过程和工程控制有许多共同的规律