生理學原理

前言

　　生命科學是研究生物體結(jié)構(gòu)和功能的科學。作為生命科學的一個分支，生理學以人和動物體為對象，研究它們的生命活動現(xiàn)象及其發(fā)生機制，以及它們?yōu)檫m應各種內(nèi)、外環(huán)境變化而發(fā)生的功能反應和調(diào)節(jié)過程。因此，生理學與其他結(jié)構(gòu)生物學學科和課程一道，構(gòu)成了生命科學研究和教學的兩個重要方面或支撐點；同時，生理學也是醫(yī)學、藥學等相關(guān)應用性學科教育中的一門重要基礎理論課程。生理學是一門具有較長發(fā)展歷史的學科，隨著生命科學和其他基礎或技術(shù)學科的發(fā)展，它本身也得到了快速的發(fā)展，由此帶來了對生理學教材的傳統(tǒng)性與先進性相互有機融合的高要求。借鑒國外優(yōu)秀的、傳統(tǒng)的生理學教材，不失為一個了解國外生理學教材和教學現(xiàn)狀，以及推進我國生理學教材建設的良好舉措。為了促進我國生命科學的發(fā)展和借鑒國外生命科學教材建設的先進經(jīng)驗，教育部于2002年下發(fā)了“關(guān)于開展國外生命科學類優(yōu)秀教學用書’推薦工作”的通知。在此計劃的支持下，高等教育出版社已經(jīng)出版了包括《神經(jīng)科學——探索腦》在內(nèi)的12本引進教材，獲得了很好的評價和教學效果?！禕erne&Levy生理學原理》（LevyMN，StantonBA，KoeppenBM：Berne&LevyPrinciplesofPhysiology）是該計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章由南京大學生命科學學院王建軍教授翻譯，第6～11章由中國科技大學生命科學學院徐耀忠教授翻譯，第12～14章、27～32章由上海交通大學生命科學與技術(shù)學院梁培基教授翻譯，第15～26章由復旦大學生命科學學院梅巖艾教授翻譯，第33～40章由南通大學醫(yī)學院彭聿平教授翻譯，第41～51章由南京大學生命科學學院羅蘭副教授翻譯。另外，南京大學生命科學學院朱景寧老師、中國科技大學生命科學學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

　　生命科學是研究生物體結(jié)構(gòu)和功能的科學。作為生命科學的一個分支，生理學以人和動物體為對象，研究它們的生命活動現(xiàn)象及其發(fā)生機制，以及它們?yōu)檫m應各種內(nèi)、外環(huán)境變化而發(fā)生的功能反應和調(diào)節(jié)過程。因此，生理學與其他結(jié)構(gòu)生物學學科和課程一道，構(gòu)成了生命科學研究和教學的兩個重要方面或支撐點；同時，生理學也是醫(yī)學、藥學等相關(guān)應用性學科教育中的一門重要基礎理論課程。生理學是一門具有較長發(fā)展歷史的學科，隨著生命科學和其他基礎或技術(shù)學科的發(fā)展，它本身也得到了快速的發(fā)展，由此帶來了對生理學教材的傳統(tǒng)性與先進性相互有機融合的高要求。借鑒國外優(yōu)秀的、傳統(tǒng)的生理學教材，不失為一個了解國外生理學教材和教學現(xiàn)狀，以及推進我國生理學教材建設的良好舉措。

書籍目錄

第一篇 細胞生理學第1章 細胞膜與溶質(zhì)和水的跨膜轉(zhuǎn)運膜將細胞分隔成許多具有特定生化功能的小室細胞膜由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成細胞膜是通透性屏障通過擴散、滲透和蛋白質(zhì)介導的跨膜分子轉(zhuǎn)運細胞膜對脂溶性物質(zhì)比對水溶性物質(zhì)更具有通透性存在跨膜溶質(zhì)濃度差時的滲透水流轉(zhuǎn)運體負責重要物質(zhì)的跨膜運輸?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一種離子不能通透過膜時，可能發(fā)生Gbbs—Donnan平衡每個細胞都有靜息膜電位第3章 動作電位的產(chǎn)生與傳導不同組織細胞的動作電位形狀有所不同可由插入細胞膜內(nèi)的微電極來測定細胞的膜電位動作電位發(fā)生時伴隨有跨細胞膜的離子流動在某些情況下，很難誘發(fā)動作電位動作電位的傳導涉及離子流第4章 突觸傳遞在電突觸中，縫隙連接允許離子在細胞間流動在化學突觸中，突觸前細胞釋放的神經(jīng)遞質(zhì)引起突觸后細胞的電反應神經(jīng)肌肉接頭是一個化學突觸k神經(jīng)元間的化學突觸與神經(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轉(zhuǎn)導蛋白第5章 膜受體、第二信使和信號轉(zhuǎn)導通路信號轉(zhuǎn)導通路把調(diào)節(jié)物質(zhì)與受體的結(jié)合和它的細胞內(nèi)效應聯(lián)系起來G蛋白耦聯(lián)的膜受體構(gòu)成一個大家族第二信使依賴性蛋白激酶被細胞第二信使水平所調(diào)節(jié)酪氨酸激酶在細胞增殖的調(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)信號轉(zhuǎn)導的組分是被錨定在細胞內(nèi)的第二篇 神經(jīng)系統(tǒng)第6章 細胞的組構(gòu)神經(jīng)系統(tǒng)是神經(jīng)細胞的復雜集合神經(jīng)系統(tǒng)由周圍和中樞兩個部分組成神經(jīng)元的局部環(huán)境是被控制的顯微解剖顯示神經(jīng)元具有復雜結(jié)構(gòu)神經(jīng)系統(tǒng)擔當一些重要的功能信息是以神經(jīng)沖動傳導的突觸傳遞使神經(jīng)元之間的通訊得以實現(xiàn)軸突運輸在神經(jīng)元內(nèi)部轉(zhuǎn)運物質(zhì)神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞受傷后的反應第7章 一般感覺系統(tǒng)感覺生理學的幾個原理軀體內(nèi)臟感覺系統(tǒng)對作用于軀體和內(nèi)臟的刺激產(chǎn)生反應第8章 特殊感覺視覺系統(tǒng)對光刺激進行檢測和解釋聽覺系統(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感覺系統(tǒng)包括味覺和嗅覺第9章 運動系統(tǒng)脊髓中的運動單位是高度有序地組構(gòu)的下行運動通路具有復雜的組構(gòu)腦干控制姿勢和運動大腦皮質(zhì)控制隨意運動小腦協(xié)助調(diào)節(jié)姿勢和運動基底神經(jīng)節(jié)也調(diào)節(jié)姿勢和運動第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)的高級功能腦電圖記錄大腦神經(jīng)元的電活動誘發(fā)電位是腦神經(jīng)通路激活后產(chǎn)生的電活動改變意識狀態(tài)隨腦不同區(qū)域的活動而變化學習和記憶依賴于經(jīng)驗大腦的優(yōu)勢現(xiàn)象表明大腦的兩個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)控制骨骼肌動作電位導致自sR向胞質(zhì)中的Ca2+釋放，促進肌動蛋白一肌球蛋白的相互作用，并導致收縮粗絲上的肌球蛋白橫橋拉動肌動蛋白細絲向肌節(jié)中心位置移動，導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動單位募集的增加和強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對骨骼肌的緊張性有作用肌肉將ATP的化學能轉(zhuǎn)化成機械能，同時ATP池必須得到持續(xù)的補充當運動的能量需求超過了肌肉的有氧氧化能力，會產(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度一張力關(guān)系和肌絲滑動學說是一致的肌肉縮短的速度隨負荷的增加而下降第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)搏動在動作電位產(chǎn)生過程中，需要細胞外Ca2+來誘導肌質(zhì)網(wǎng)的Ca2+釋放，并啟動收縮粗絲上的肌球蛋白橫橋拉動肌動蛋白細絲向肌節(jié)中心滑動，產(chǎn)生心肌收縮心肌并不能通過更多肌細胞的募集或強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，而另一些則呈現(xiàn)出獨立的活動平滑肌沒有肌節(jié)，但是含有收縮元件肌動蛋白和肌球蛋白多個因素可以通過增加胞內(nèi)[Ca2+]來啟動平滑肌的收縮Ca2+通過肌球蛋白磷酸化促進肌動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時間地保持緊張狀態(tài)在一定的條件下，平滑肌細胞的數(shù)量和大小可以增長平滑肌細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血液和生理止血第16章 心臟的電活動心肌的跨膜電位持續(xù)較久兩種主要類型的心肌動作電位靜息電位由離子擴散形成快反應依賴Na+慢反應動作電位存在于所有心肌細胞中快反應是心臟沖動快速傳導的基礎ca2+電流決定了慢反應的傳導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心房肌將興奮從竇房結(jié)傳導到房室結(jié)房室結(jié)連接心房和心室的傳導系統(tǒng)心室的快速傳導折返是多種心律紊亂的原因觸發(fā)活動可引發(fā)心律失常心電圖是重要的臨床工具沖動形成或傳導的異?？梢l(fā)心律不齊第18章 心臟的泵血功能心臟的結(jié)構(gòu)設計使其功能最優(yōu)化心臟由兩個心房、兩個心室及四個瓣膜組成心房和心室有序的舒張和收縮構(gòu)成了心動周期壓力一容積關(guān)系圖闡明了一個心動周期中有序的動力學變化第19章 心臟搏動的調(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 血流動力學影響血液流動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 動脈系統(tǒng)動脈是一個水壓濾器動脈是具有順應性的脈管動脈血壓由幾個因素決定間接測壓法是常用的血壓測量方法第22章 微循環(huán)和淋巴管循環(huán)從功能上包括微動脈和毛細血管跨毛細血管壁的物質(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)供應皮膚的血流彼此交錯的骨骼肌循環(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)控中的相互影響運動對循環(huán)系統(tǒng)有很多益處出血是具有危險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)動脈的結(jié)構(gòu)很好地支持它們的功能通氣和血流對正常氣體交換而言是必需的第30章 氧和二氧化碳的運輸呼吸系統(tǒng)中氣體運動主要通過擴散得到實現(xiàn)血紅蛋白是氧的主要運輸分子體內(nèi)CO2適當?shù)倪\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制第六篇 消化系統(tǒng)第33章 胃腸道的運動胃腸道管壁的各層結(jié)構(gòu)激素、旁分泌物和神經(jīng)元分泌物對胃腸道功能的調(diào)節(jié)胃腸平滑肌細胞特有的機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動促使腸內(nèi)容物混合和向前推進結(jié)腸運動促進鹽和水的吸收及正常排便第34章 胃腸道的分泌唾液能潤滑食物和開始消化淀粉胃的分泌物開始對蛋白質(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+在所有腸段被主動吸收一小部分攝人的鐵被吸收鎂、磷酸鹽和銅在小腸被吸收轉(zhuǎn)運體介導大多數(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胞吸收，這種吸收是通過跨小腸腸腔質(zhì)膜的簡單擴散實現(xiàn)的。與此相反，水溶性維生素不易擴散過生物膜，因此對大多數(shù)水溶性維生素的吸收來說，特異性的膜轉(zhuǎn)運蛋白是必需的（見第35章）。只有相當小的水溶性分子可以快速擴散過膜非常小的不帶電荷的水溶性分子穿過細胞膜的實際速度比根據(jù)它們的脂溶性預測的理論速度更快。例如，水透過細胞膜的速度比由它的分子半徑和脂溶性推測的速度快約100倍。細胞膜對水的這種非常高的通透性有兩個原因。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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