人体机能学(第2版)/张建龙等

**章 绪论 　　内容提要 　　1. 各种生物体的生命现象至少具有两种基本特性，即新陈代谢与兴奋性。 　　2. 能引起生物体发生反应的各种内、外环境变化称为刺激。生物体受到刺激后产生动作电位的能力称为兴奋性。动作电位的出现是兴奋的标志。 　　3. 人体功能活动的调节有神经调节、体液调节和自身调节三种方式。 　　4. 神经调节是*主要的调节方式，它是通过反射活动来实现的。所谓反射是指在中枢神经系统参与下，机体内、外环境刺激产生的规律性应答反应。 　　5. 反射结构的基础是反射弧，它由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器 5个部分组成。 　　6. 神经调节的特点是反应迅速、精确、局限、短暂。 　　7. 体液调节多为激素调节，其调节特点是反应较为缓慢、持久、弥散。 　　8. 人体的各种功能调节系统可看作“自动控制系统”，反馈作用包括正反馈、负反馈两种形式，负反馈是维持机体稳态的重要形式。 　　**节 概述 　　一、人体机能学研究内容 　　人体机能学是研究人体各种正常功能、代谢活动及其原理和疾病状态时的变化与机制的一门科学，它是综合了生理学、生物化学和病理生理学的基本内容而设立的一门基础医学课程。 　　人体的功能十分复杂，在研究人体的生命活动规律及其机制时，必然要从不同的角度、不同的水平来探讨。因此，人体机能学的研究内容包括了分子、细胞、器官、系统不同水平及人体整体所表现的各种生命现象、活动规律，各部分之间的相互关系，内在的生物化学反应及人体与环境之间的相互作用，疾病状态下的各种功能和代谢变化及其机制。 　　二、人体机能学与医学的关系 　　人体机能学是医学主干课程，与医学的关系非常密切。人们在长时间与疾病做斗争的过程中，逐渐认识和积累起关于人体正常功能与代谢的知识，并且由一些科学工作者将这些知识总结概括为人体机能学的理论。随着社会的进步、科学技术的发展，由于新知识、新技术不断涌现和医学模式的转变，使得人体机能学的研究更加深入，其理论知识也不断更新和提高；而人体机能学的这些新成就又迅速应用于临床实践之中，促进了临床医学的发展。例如，心肌电生理的研究促进了对心律失常的认识和防治。我们学习人体机能学，就要学好这一学科的基本理论、基本知识和基本技能。只有掌握和熟悉了正常人体功能、代谢与患病机体的生命活动规律，才能深刻地认识和掌握疾病的发生、发展规律及防治疾病的原理与措施，才能更好地指导自己的医疗实践，并在实践中有所创新和发展。 　　第二节 生命的基本表现 　　通过对各种生物体生命活动的观察和研究，发现生命活动至少包括新陈代谢、兴奋性和生殖三种基本特性。由于生殖有专门章节讨论，本节只讨论新陈代谢和兴奋性。 　　一、新陈代谢 　　活的机体在适宜的环境中，总是不断地更新自身组织结构，同时又在不断地清除自身衰老的组织结构，此过程称为新陈代谢（ metabolism）。它包括同化作用和异化作用两方面。前者是指机体从外界环境中摄取营养物质，并利用体内能量把它们代谢合成为机体自身物质的过程。后者是指机体把自身物质进行分解，同时释放出能量以供机体生命活动的需要，并把分解代谢终产物排出体外的过程。因此，在新陈代谢中，既有物质代谢又有能量代谢，机体只有在不断地与环境进行物质与能量交换的基础上才能实现自我更新。如果新陈代谢一旦停止，机体也就完结，所以新陈代谢是机体生命活动的基本特征。 　　二、兴奋性及有关概念 　　所谓兴奋性是指一切活的细胞、组织或机体对刺激产生反应的能力或特性。几乎有机体的所有组织细胞受到刺激后都有不同程度、不同表现形式的反应能力，如各类肌细胞的收缩、腺体的分泌、神经冲动的发放等。随着研究的深入，生理学对兴奋性有了确切的新含义，即兴奋性是指活的组织细胞受到刺激后产生动作电位的能力或特性。在机体中，肌肉、腺体、神经等组织细胞具有产生动作电位的能力，可称为可兴奋性组织或可兴奋性细胞。动作电位的出现是兴奋的标志，有无产生动作电位的能力就是衡量可兴奋性细胞有无兴奋性的标志。 　　刺激是指能引起细胞、组织或机体发生反应的各种内、外环境的变化。但并不是任何一种环境变化都能引起机体发生反应，只有那些能被机体感受的环境变化才有可能引起反应。 　　刺激按性质可分为物理性刺激（如机械、温度、电、压力、声、光等）、化学性刺激（如酸、碱等）及生物性刺激（如细菌、病毒及其毒素等）。对于人类而言，社会因素也可能构成刺激，对人体的功能代谢及对疾病的发生发展都有十分重要的作用。 　　刺激能否引起组织细胞产生兴奋，首先取决于组织细胞本身是否具有兴奋性，只有可兴奋细胞，才有可能在刺激的作用下产生兴奋。其次还要取决于刺激的强度、刺激的作用时间及刺激强度的时间变化率。在研究中一般把刺激作用时间及刺激强度的时间变率固定在某一恒定数值，常以刺激强度的大小作为衡量组织细胞兴奋性大小的标志，把能使细胞产生反应，即产生动作电位的*小刺激强度称为阈强度或阈值。刺激强度小于阈值的刺激称为阈下刺激，阈下刺激不能引起组织细胞兴奋；而把刺激强度等于或大于阈值的刺激分别称为阈刺激和阈上刺激，它们均能使细胞兴奋。所以说阈值是引起细胞、组织或机体产生反应的临界刺激强度。阈值可以作为衡量细胞兴奋性大小的标志，一般认为兴奋性大小与阈值成反变关系，即阈值越大，细胞的兴奋性越小；反之，阈值越小，则细胞的兴奋性越大。 　　细胞、组织或机体对刺激所产生的活动状态的改变称为反应。反应按其外在表现来看有两种形式。一是由相对静止状态变为明显的活动状态，或由较弱的活动变为较强的活动，可称为兴奋；二是相反的过程，即由明显的活动状态变为相对静止，或由较强的活动变为较弱的活动，可称为抑制。 　　第三节 人体功能活动的调节 　　一、基本调节方式 　　人体为了在不断变化的环境中生存，必须不断地对环境变化做出适应性反应，以协调人体与环境的关系。当机体处于不同的生理情况或当外界环境发生改变时，体内一些器官、组织的功能活动会发生相应的改变，*后使机体能适应各种不同的生理情况和外界环境的变化，也可使被扰乱的内环境重新得到恢复。这种过程称为生理功能的调节。机体对各种功能活动调节的方式主要有三种，即神经调节、体液调节和自身调节。 　　（一）神经调节 　　机体的许多生理功能是由神经系统的活动来进行调节的。反射是神经调节的基本形式。在中枢神经系统参与下，机体对内、外环境变化发生有适应意义的规律性应答反应，称为反射。反射活动的结构基础称为反射弧（ reflex arc）。反射弧由 5个基本成分组成，即感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。反射要在反射弧的结构和功能都完整的基础上才能正常进行，反射弧中的任一环节被阻断，反射将不能完成。 　　神经调节的特点：反应迅速、精确、局限、短暂。 　　（二）体液调节 　　体液调节是指机体的某些细胞能生成并分泌某些特殊的化学物质，后者经由体液运输，到达全身的组织细胞或体内某些特殊的组织细胞，通过作用于细胞上相应的受体，对这些组织细胞的活动进行调节。体内有多种内分泌腺细胞，能分泌各种激素（ hormone），激素由血液运输至全身，调节细胞的活动。例如，胰岛 B细胞分泌的胰岛素能调节细胞的糖代谢，促进细胞对葡萄糖的摄取和利用，在维持血糖浓度稳定中起重要作用。有一些激素可不经过血液运输，而是经由组织液扩散作用于邻近的细胞，调节这些细胞的活动，这种调节是局部性的体液调节，称为旁分泌调节。另外，下丘脑内有一些神经细胞也能合成激素，激素随神经轴突的轴质流至末梢，由末梢释放入血，这种方式称为神经分泌。除激素外，体内有些物质，包括某些代谢产物（如 CO2），对有些细胞、器官的功能也能起调节作用。 　　体内多数内分泌腺或内分泌细胞接受神经的支配，这时的体液调节即成为神经调节反射弧的传出部分，此调节称为神经-体液调节，如交感-肾上腺髓质系统兴奋。 　　体液调节的特点：反应比较缓慢、持久而弥散。 　　（三）自身调节 　　机体内某些器官、组织或细胞在不依赖于神经或体液调节的情况下，自身对刺激产生的适应性反应称为自身调节。例如，血管壁的平滑肌在受到牵拉刺激时，会发生收缩反应。当小动脉的灌注压力升高时，对血管壁的牵张刺激增加，小动脉的血管平滑肌就收缩，使小动脉的口径缩小，因此当小动脉的灌注压力升高时，其血流量不致增大。这种自身调节对于维持组织局部血流量的相对恒定起一定的作用。 　　二、体内的控制系统 　　人体生理功能的各种调节形式可以用自动控制理论加以解释。控制系统的基本组成包括控制部分、受控部分和监测装置（图 1-3-1）。 　　图1-3-1 人体功能自动控制系统模式图 　　（一）反馈控制系统 　　反馈控制系统的特点是一个闭环系统，即在控制部分和受控部分之间存在着双向信息联系，即控制部分发出控制信号支配受控部分的活动，同时受控部分的功能状态经监测装置检测后发出反馈信号改变控制部分的活动。受控部分发出反馈信号影响控制部分活动的过程称为反馈（ feedback）。如果作用的结果是增强控制部分的活动则为正反馈，如血液凝固、排尿反射、分娩、细胞膜 Na+通道的开放和 Na+内流互相促进等。其意义在于使机体的某项生理功能在同一方向上不断加强，使这一功能得以迅速完成。如果反馈信号作用的结果是减弱控制部分的活动则为负反馈。也就是说，当某种生理活动过强时，通过反馈调控作用可使该生理活动减弱，而当某种生理活动过弱时，又可反过来引起该生理活动增强。如机体内环境稳态的维持、动脉血压调节的减压反射、呼吸运动调节的肺牵张反射、抗利尿激素分泌调节、体温的调节等。其意义在于使机体的某项生理功能保持稳定。 　　（二）非自动控制系统 　　非自动控制系统的特点是在控制部分和受控部分之间只存在单向联系，即只有控制部分向受控部分发出控制信息，是一个开环系统。这种控制方式对受控部分的活动实际上不能起调节作用。在人体正常生理功能的调节中，这种方式的控制系统是极少见的。 　　（三）前馈控制系统 　　前馈控制系统指在干扰信号作用于受控部分，引起其功能改变之前，监测装置提前检测到干扰信号并发出信号作用于控制部分，及时调整控制部分发出的信号以对抗干扰信号对受控部分的影响，从而保持受控部分功能状态的稳定，如机体神经调节的条件反射。 　　（王丽凤） 　　【思考题】 　　1. 何谓兴奋性？兴奋的标志是什么？ 　　2. 简述生理功能调节的主要方式及其特点。 　　3. 负反馈、正反馈有什么不同，各有什么生理意义？ 　　第二章 细胞的分子结构和基本功能 　　内容提要 　　1. 蛋白质是细胞组分中含量*丰富的生物大分子，蛋白质是一切生命活动的执行者。蛋白质的基本组成单位是氨基酸，构成人体的氨基酸共有 20种。每一种蛋白质都有特定的空间构象和生物学功能。蛋白质的一级结构决定高级结构，*终决定蛋白质的功能。蛋白质空间结构则是蛋白质特有性质和功能的结构基础。 　　2. 核酸为生命的*基本物质之一，负责储存和传递遗传信息。核酸是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子。天然存在的核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两类。通常 DNA的二级结构是双螺旋结构。RNA通常以单链形式存在，主要有三种类型：信使 RNA（mRNA）、转运 RNA（tRNA）、核糖体 RNA（rRNA）。 　　3. 酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化活性和特定空间构象的生物大分子，又称为生物催化剂，其化学本质主要是蛋白质，极少数是核酸。酶除具有一般催化剂的特点外，还有极高的催化效率、高度的特异性、敏感性及可调节性等特点。酶促反应受多种因素的调控，这些因素主要包括酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂和激活剂等。 　　4. 细胞膜主要由脂质、蛋白质和