生理學(xué)原理

前言

　　生命科學(xué)是研究生物體結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)。作為生命科學(xué)的一個(gè)分支，生理學(xué)以人和動(dòng)物體為對(duì)象，研究它們的生命活動(dòng)現(xiàn)象及其發(fā)生機(jī)制，以及它們?yōu)檫m應(yīng)各種內(nèi)、外環(huán)境變化而發(fā)生的功能反應(yīng)和調(diào)節(jié)過程。因此，生理學(xué)與其他結(jié)構(gòu)生物學(xué)學(xué)科和課程一道，構(gòu)成了生命科學(xué)研究和教學(xué)的兩個(gè)重要方面或支撐點(diǎn)；同時(shí)，生理學(xué)也是醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等相關(guān)應(yīng)用性學(xué)科教育中的一門重要基礎(chǔ)理論課程。生理學(xué)是一門具有較長(zhǎng)發(fā)展歷史的學(xué)科，隨著生命科學(xué)和其他基礎(chǔ)或技術(shù)學(xué)科的發(fā)展，它本身也得到了快速的發(fā)展，由此帶來了對(duì)生理學(xué)教材的傳統(tǒng)性與先進(jìn)性相互有機(jī)融合的高要求。借鑒國外優(yōu)秀的、傳統(tǒng)的生理學(xué)教材，不失為一個(gè)了解國外生理學(xué)教材和教學(xué)現(xiàn)狀，以及推進(jìn)我國生理學(xué)教材建設(shè)的良好舉措。為了促進(jìn)我國生命科學(xué)的發(fā)展和借鑒國外生命科學(xué)教材建設(shè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，教育部于2002年下發(fā)了“關(guān)于開展國外生命科學(xué)類優(yōu)秀教學(xué)用書’推薦工作”的通知。在此計(jì)劃的支持下，高等教育出版社已經(jīng)出版了包括《神經(jīng)科學(xué)——探索腦》在內(nèi)的12本引進(jìn)教材，獲得了很好的評(píng)價(jià)和教學(xué)效果?！禕erne&Levy生理學(xué)原理》（LevyMN，StantonBA，KoeppenBM：Berne&LevyPrinciplesofPhysiology）是該計(jì)劃被推薦的其中一本教材。高等教育出版社向英國Elsevier公司購買了該書最新版本（第4版，2006）的中文翻譯版版權(quán)。我們兩位受高等教育出版社之委托，與另外四位同仁一道有幸承擔(dān)了該書中文版的翻譯工作。其中，原版書的前言和第1～5章由南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王建軍教授翻譯，第6～11章由中國科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院徐耀忠教授翻譯，第12～14章、27～32章由上海交通大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院梁培基教授翻譯，第15～26章由復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院梅巖艾教授翻譯，第33～40章由南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院彭聿平教授翻譯，第41～51章由南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院羅蘭副教授翻譯。另外，南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院朱景寧老師、中國科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院汪銘和陳聚濤老師也參加了部分章節(jié)的翻譯工作；朱景寧老師還協(xié)助兩位主譯做了一些其他工作。

內(nèi)容概要

　　生命科學(xué)是研究生物體結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)。作為生命科學(xué)的一個(gè)分支，生理學(xué)以人和動(dòng)物體為對(duì)象，研究它們的生命活動(dòng)現(xiàn)象及其發(fā)生機(jī)制，以及它們?yōu)檫m應(yīng)各種內(nèi)、外環(huán)境變化而發(fā)生的功能反應(yīng)和調(diào)節(jié)過程。因此，生理學(xué)與其他結(jié)構(gòu)生物學(xué)學(xué)科和課程一道，構(gòu)成了生命科學(xué)研究和教學(xué)的兩個(gè)重要方面或支撐點(diǎn)；同時(shí)，生理學(xué)也是醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等相關(guān)應(yīng)用性學(xué)科教育中的一門重要基礎(chǔ)理論課程。生理學(xué)是一門具有較長(zhǎng)發(fā)展歷史的學(xué)科，隨著生命科學(xué)和其他基礎(chǔ)或技術(shù)學(xué)科的發(fā)展，它本身也得到了快速的發(fā)展，由此帶來了對(duì)生理學(xué)教材的傳統(tǒng)性與先進(jìn)性相互有機(jī)融合的高要求。借鑒國外優(yōu)秀的、傳統(tǒng)的生理學(xué)教材，不失為一個(gè)了解國外生理學(xué)教材和教學(xué)現(xiàn)狀，以及推進(jìn)我國生理學(xué)教材建設(shè)的良好舉措。

書籍目錄

第一篇 細(xì)胞生理學(xué)第1章 細(xì)胞膜與溶質(zhì)和水的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)膜將細(xì)胞分隔成許多具有特定生化功能的小室細(xì)胞膜由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成細(xì)胞膜是通透性屏障通過擴(kuò)散、滲透和蛋白質(zhì)介導(dǎo)的跨膜分子轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞膜對(duì)脂溶性物質(zhì)比對(duì)水溶性物質(zhì)更具有通透性存在跨膜溶質(zhì)濃度差時(shí)的滲透水流轉(zhuǎn)運(yùn)體負(fù)責(zé)重要物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)?章 離子平衡與靜息膜電位處于平衡狀態(tài)的離子是沒有凈力作用于其上的當(dāng)一種離子不能通透過膜時(shí)，可能發(fā)生Gbbs—Donnan平衡每個(gè)細(xì)胞都有靜息膜電位第3章 動(dòng)作電位的產(chǎn)生與傳導(dǎo)不同組織細(xì)胞的動(dòng)作電位形狀有所不同可由插入細(xì)胞膜內(nèi)的微電極來測(cè)定細(xì)胞的膜電位動(dòng)作電位發(fā)生時(shí)伴隨有跨細(xì)胞膜的離子流動(dòng)在某些情況下，很難誘發(fā)動(dòng)作電位動(dòng)作電位的傳導(dǎo)涉及離子流第4章 突觸傳遞在電突觸中，縫隙連接允許離子在細(xì)胞間流動(dòng)在化學(xué)突觸中，突觸前細(xì)胞釋放的神經(jīng)遞質(zhì)引起突觸后細(xì)胞的電反應(yīng)神經(jīng)肌肉接頭是一個(gè)化學(xué)突觸k神經(jīng)元間的化學(xué)突觸與神經(jīng)肌肉接頭具有許多共性許多化合物可以作為神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)受體是配體門控離子通道或信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白第5章 膜受體、第二信使和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路把調(diào)節(jié)物質(zhì)與受體的結(jié)合和它的細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)聯(lián)系起來G蛋白耦聯(lián)的膜受體構(gòu)成一個(gè)大家族第二信使依賴性蛋白激酶被細(xì)胞第二信使水平所調(diào)節(jié)酪氨酸激酶在細(xì)胞增殖的調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用蛋白磷酸酶終止蛋白激酶的作用心房鈉尿肽受體具有鳥苷酸環(huán)化酶活性一氧化氮是一種轉(zhuǎn)瞬即逝的旁分泌介質(zhì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的組分是被錨定在細(xì)胞內(nèi)的第二篇 神經(jīng)系統(tǒng)第6章 細(xì)胞的組構(gòu)神經(jīng)系統(tǒng)是神經(jīng)細(xì)胞的復(fù)雜集合神經(jīng)系統(tǒng)由周圍和中樞兩個(gè)部分組成神經(jīng)元的局部環(huán)境是被控制的顯微解剖顯示神經(jīng)元具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)神經(jīng)系統(tǒng)擔(dān)當(dāng)一些重要的功能信息是以神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)的突觸傳遞使神經(jīng)元之間的通訊得以實(shí)現(xiàn)軸突運(yùn)輸在神經(jīng)元內(nèi)部轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞受傷后的反應(yīng)第7章 一般感覺系統(tǒng)感覺生理學(xué)的幾個(gè)原理軀體內(nèi)臟感覺系統(tǒng)對(duì)作用于軀體和內(nèi)臟的刺激產(chǎn)生反應(yīng)第8章 特殊感覺視覺系統(tǒng)對(duì)光刺激進(jìn)行檢測(cè)和解釋聽覺系統(tǒng)的作用在于分析聲音前庭系統(tǒng)是內(nèi)耳膜迷路的一部分化學(xué)感覺系統(tǒng)包括味覺和嗅覺第9章 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)脊髓中的運(yùn)動(dòng)單位是高度有序地組構(gòu)的下行運(yùn)動(dòng)通路具有復(fù)雜的組構(gòu)腦干控制姿勢(shì)和運(yùn)動(dòng)大腦皮質(zhì)控制隨意運(yùn)動(dòng)小腦協(xié)助調(diào)節(jié)姿勢(shì)和運(yùn)動(dòng)基底神經(jīng)節(jié)也調(diào)節(jié)姿勢(shì)和運(yùn)動(dòng)第10章 自主神經(jīng)系統(tǒng)及其控制自主神經(jīng)系統(tǒng)呈高度系統(tǒng)化自主性功能是共濟(jì)協(xié)調(diào)的下丘腦具有多種功能邊緣系統(tǒng)包括端腦的一些部分和下丘腦第11章 神經(jīng)系統(tǒng)的高級(jí)功能腦電圖記錄大腦神經(jīng)元的電活動(dòng)誘發(fā)電位是腦神經(jīng)通路激活后產(chǎn)生的電活動(dòng)改變意識(shí)狀態(tài)隨腦不同區(qū)域的活動(dòng)而變化學(xué)習(xí)和記憶依賴于經(jīng)驗(yàn)大腦的優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象表明大腦的兩個(gè)半球分工不同第三篇 肌肉第12章 骨骼肌不同類型的肌肉完成不同類型的做功任務(wù)高度有序的收縮單元構(gòu)成了骨骼肌的橫紋骨骼肌的收縮由中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制骨骼肌動(dòng)作電位導(dǎo)致自sR向胞質(zhì)中的Ca2+釋放，促進(jìn)肌動(dòng)蛋白一肌球蛋白的相互作用，并導(dǎo)致收縮粗絲上的肌球蛋白橫橋拉動(dòng)肌動(dòng)蛋白細(xì)絲向肌節(jié)中心位置移動(dòng)，導(dǎo)致收縮骨骼肌可以根據(jù)收縮速度被分為快肌和慢肌骨骼肌收縮力的提高依賴于運(yùn)動(dòng)單位募集的增加和強(qiáng)直刺激的施加肌梭和高爾基腱器官通過反射弧調(diào)節(jié)收縮力來自肌梭的傳人信號(hào)對(duì)骨骼肌的緊張性有作用肌肉將ATP的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時(shí)ATP池必須得到持續(xù)的補(bǔ)充當(dāng)運(yùn)動(dòng)的能量需求超過了肌肉的有氧氧化能力，會(huì)產(chǎn)生“氧債”肌疲勞不是由ATP耗竭引起的骨骼肌截面直徑通過肌肥大方式得到增加骨骼肌收縮的長(zhǎng)度一張力關(guān)系和肌絲滑動(dòng)學(xué)說是一致的肌肉縮短的速度隨負(fù)荷的增加而下降第13章 心肌心肌是橫紋肌，但是與骨骼肌不同，心肌是非隨意肌心肌細(xì)胞形成電合胞體心臟在沒有外界影響的條件下自發(fā)搏動(dòng)在動(dòng)作電位產(chǎn)生過程中，需要細(xì)胞外Ca2+來誘導(dǎo)肌質(zhì)網(wǎng)的Ca2+釋放，并啟動(dòng)收縮粗絲上的肌球蛋白橫橋拉動(dòng)肌動(dòng)蛋白細(xì)絲向肌節(jié)中心滑動(dòng)，產(chǎn)生心肌收縮心肌并不能通過更多肌細(xì)胞的募集或強(qiáng)直刺激來增加收縮力心臟的Frank—Starling定律解釋了心肌收縮的內(nèi)在調(diào)節(jié)通過激素刺激腎上腺素受體引起的心肌收縮的外來控制心肌在很大程度上依賴于包括脂肪氧化的有氧代謝，以滿足能量需求心肌肥大第14章 平滑肌平滑肌有多種類型：有些呈自發(fā)的同步化活動(dòng)，而另一些則呈現(xiàn)出獨(dú)立的活動(dòng)平滑肌沒有肌節(jié)，但是含有收縮元件肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白多個(gè)因素可以通過增加胞內(nèi)[Ca2+]來啟動(dòng)平滑肌的收縮Ca2+通過肌球蛋白磷酸化促進(jìn)肌動(dòng)蛋白一肌球蛋白相互作用平滑肌緊張性可以通過抑制肌球蛋白輕鏈激酶或激活肌球蛋白去磷酸化過程而得到降低膜電位的輕微變化能顯著改變平滑肌緊張性閉鎖狀態(tài)允許平滑肌在少量能耗的情況下長(zhǎng)時(shí)間地保持緊張狀態(tài)在一定的條件下，平滑肌細(xì)胞的數(shù)量和大小可以增長(zhǎng)平滑肌細(xì)胞也具有合成和分泌功能第四篇 心血管系統(tǒng)第15章 循環(huán)、血液、生理止血的概述心臟和血管形成循環(huán)系統(tǒng)心臟由兩個(gè)泵組成血管將心臟和其他器官相連血液如何在心血管回路中流動(dòng)血液和生理止血第16章 心臟的電活動(dòng)心肌的跨膜電位持續(xù)較久兩種主要類型的心肌動(dòng)作電位靜息電位由離子擴(kuò)散形成快反應(yīng)依賴Na+慢反應(yīng)動(dòng)作電位存在于所有心肌細(xì)胞中快反應(yīng)是心臟沖動(dòng)快速傳導(dǎo)的基礎(chǔ)ca2+電流決定了慢反應(yīng)的傳導(dǎo)Na+和Ca2+電流特性決定心肌的興奮性第17章 心臟的自然興奮性竇房結(jié)是心臟的自然起搏點(diǎn)心房肌將興奮從竇房結(jié)傳導(dǎo)到房室結(jié)房室結(jié)連接心房和心室的傳導(dǎo)系統(tǒng)心室的快速傳導(dǎo)折返是多種心律紊亂的原因觸發(fā)活動(dòng)可引發(fā)心律失常心電圖是重要的臨床工具沖動(dòng)形成或傳導(dǎo)的異?？梢l(fā)心律不齊第18章 心臟的泵血功能心臟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其功能最優(yōu)化心臟由兩個(gè)心房、兩個(gè)心室及四個(gè)瓣膜組成心房和心室有序的舒張和收縮構(gòu)成了心動(dòng)周期壓力一容積關(guān)系圖闡明了一個(gè)心動(dòng)周期中有序的動(dòng)力學(xué)變化第19章 心臟搏動(dòng)的調(diào)節(jié)自主神經(jīng)調(diào)控心率自主神經(jīng)系統(tǒng)參與心臟的神經(jīng)性調(diào)節(jié)自主性反射調(diào)節(jié)心臟的功能心肌性能的調(diào)節(jié)第20章 血流動(dòng)力學(xué)影響血液流動(dòng)的物理因素血流速度取決于血管橫截面積血壓和流量的關(guān)系取決于血液和血管的特點(diǎn)血流阻力取決于血流量和壓力差血流可分為層流或湍流血液是非牛頓液第21章 動(dòng)脈系統(tǒng)動(dòng)脈是一個(gè)水壓濾器動(dòng)脈是具有順應(yīng)性的脈管動(dòng)脈血壓由幾個(gè)因素決定間接測(cè)壓法是常用的血壓測(cè)量方法第22章 微循環(huán)和淋巴管循環(huán)從功能上包括微動(dòng)脈和毛細(xì)血管跨毛細(xì)血管壁的物質(zhì)交換包括幾種方式淋巴回流的液體和溶質(zhì)可以使體液從毛細(xì)血管再回到循環(huán)血液第23章 外周循環(huán)及其調(diào)控微動(dòng)脈平滑肌的收縮和舒張調(diào)控外周血流外周血流受內(nèi)在因素調(diào)控外周血流的外在調(diào)控由交感神經(jīng)系統(tǒng)主導(dǎo)外周血流的調(diào)節(jié)通過內(nèi)在因素和外在因素之間的平衡而實(shí)現(xiàn)第24章 心輸出量的調(diào)控：心臟和血管的耦聯(lián)調(diào)節(jié)心輸出量的心臟和血管因素心輸出量影響中心靜脈壓心臟和血管的相互作用心率變化對(duì)心輸出量有多種影響一些輔助因素也調(diào)節(jié)心輸出量第25章 特殊循環(huán)皮膚循環(huán)供應(yīng)皮膚的血流彼此交錯(cuò)的骨骼肌循環(huán)一些因素和條件決定冠脈循環(huán)局部和神經(jīng)因素調(diào)節(jié)腦循環(huán)內(nèi)臟循環(huán)包括胃循環(huán)和肝循環(huán)胎兒循環(huán)系統(tǒng)從胎盤和胎兒肺旁路向組織輸送O2和營養(yǎng)物質(zhì)第26章 中樞和外周因素在循環(huán)調(diào)控中的相互影響運(yùn)動(dòng)對(duì)循環(huán)系統(tǒng)有很多益處出血是具有危險(xiǎn)性的快速失血第五篇 呼吸系統(tǒng)第27章 呼吸系統(tǒng)概述肺的主要功能在于氣體交換呼吸通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)得到調(diào)節(jié)肺功能與肺結(jié)構(gòu)密切相關(guān)第28章 肺和胸壁的力學(xué)特性肺容量決定了肺的許多特性渦流產(chǎn)生的聲音可以為聽診器所聽到肺功能的重要臨床檢測(cè)包括呼吸描記圖和氣流一肺容量曲線呼吸功主要發(fā)生在吸氣相第29章 通氣、血流以及兩者之間的關(guān)系通氣由潮氣量和呼吸頻率所決定肺灌流是無氧血流經(jīng)肺部并重新獲取氧的過程肺循環(huán)動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)很好地支持它們的功能通氣和血流對(duì)正常氣體交換而言是必需的第30章 氧和二氧化碳的運(yùn)輸呼吸系統(tǒng)中氣體運(yùn)動(dòng)主要通過擴(kuò)散得到實(shí)現(xiàn)血紅蛋白是氧的主要運(yùn)輸分子體內(nèi)CO2適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸為呼吸系統(tǒng)提供了必要的氣體交換第31章 呼吸控制CO2是通氣調(diào)節(jié)的最主要因素肺機(jī)械感受器影響通氣及其模式第32章 肺的非呼吸功能黏液纖毛運(yùn)輸系統(tǒng)通過纖毛周圍液體、黏液層以及纖毛的共同作用將細(xì)小顆粒從肺部移除黏膜免疫系統(tǒng)為肺部提供了主要的免疫防御機(jī)制第六篇 消化系統(tǒng)第33章 胃腸道的運(yùn)動(dòng)胃腸道管壁的各層結(jié)構(gòu)激素、旁分泌物和神經(jīng)元分泌物對(duì)胃腸道功能的調(diào)節(jié)胃腸平滑肌細(xì)胞特有的機(jī)械和電生理特性腸神經(jīng)系統(tǒng)具有半自主“腸腦”的功能咀嚼通常是一種反射行為吞咽由復(fù)雜的反射完成食管將食物從咽部推送到胃胃的收縮能混合和推送胃內(nèi)容物嘔吐是胃(有時(shí)是十二指腸)內(nèi)容物從胃腸道經(jīng)口腔噴出的反射小腸的運(yùn)動(dòng)促使腸內(nèi)容物混合和向前推進(jìn)結(jié)腸運(yùn)動(dòng)促進(jìn)鹽和水的吸收及正常排便第34章 胃腸道的分泌唾液能潤(rùn)滑食物和開始消化淀粉胃的分泌物開始對(duì)蛋白質(zhì)的消化并具有其他重要功能胰腺分泌物含消化所有主要食物的酶肝和膽囊的功能腸黏膜分泌電解質(zhì)、水和黏液第35章 消化和吸收糖類的消化和吸收主要發(fā)生在十二指腸和空腸脂質(zhì)的消化和吸收主要發(fā)生在十二指腸和空腸胃腸道吸收和分泌水和電解質(zhì)Ca2+在所有腸段被主動(dòng)吸收一小部分?jǐn)z人的鐵被吸收鎂、磷酸鹽和銅在小腸被吸收轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)大多數(shù)水溶性維生素的吸收第七篇 腎系統(tǒng)第八篇 內(nèi)分泌系統(tǒng)索引

章節(jié)摘錄

　　膜對(duì)特定物質(zhì)的通透性與其在脂質(zhì)雙分子層中的溶解度成正比在非極性溶劑中溶解度越高的化合物，就越易于穿過生物膜。脂溶性維生素可被小腸上皮細(xì)胞吸收，這種吸收是通過跨小腸腸腔質(zhì)膜的簡(jiǎn)單擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)的。與此相反，水溶性維生素不易擴(kuò)散過生物膜，因此對(duì)大多數(shù)水溶性維生素的吸收來說，特異性的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是必需的（見第35章）。只有相當(dāng)小的水溶性分子可以快速擴(kuò)散過膜非常小的不帶電荷的水溶性分子穿過細(xì)胞膜的實(shí)際速度比根據(jù)它們的脂溶性預(yù)測(cè)的理論速度更快。例如，水透過細(xì)胞膜的速度比由它的分子半徑和脂溶性推測(cè)的速度快約100倍。細(xì)胞膜對(duì)水的這種非常高的通透性有兩個(gè)原因。首先，水及一些非常小的水溶性分子能夠從相鄰的磷脂分子之間穿過，而不需要真正溶解在充滿脂肪酸側(cè)鏈的區(qū)域中。此外，許多細(xì)胞的質(zhì)膜都含有一些稱為水孔蛋白（aquaporin）的膜蛋白，它們形成了允許水流高速穿膜的通道（圖1—5）。腎中已知的水孔蛋白至少有7種亞型。這些水通道的突變可能導(dǎo)致腎尿生成功能的缺陷，而尿液較之體液而言是高度濃縮的（見第38章）。

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