如果将生物学 (Biology) 定义为是研究生命现象及其活动规律的科学,生理学作为生物学的一个分支,就是研究生命体功能(function)及其机制或机理(mechanism)的科学。
根据研究对象的不同,生理学有一系列分支。如果讨论动物的功能及其机理,就叫动物生理学;如果讨论植物的功能及其机理,就是植物生理学。通常所说的生理学,指的是以人和高等动物为研究主体的生理学,因为生理学最先就是在人类健康需求的推动下,结合人体生理观察和动物实验,产生并发展起来的一门实验科学。本课尝试用少量的课时讲授部分重点的植物生理学概念,并与动物的相应生理过程进行比较,以体现生理学的完整性。
生命体是一个非平衡的开放系统,其内部及其与环境之间必须不断进行物质、能量和信息的交换,以维持生命体相对有序的低熵状态。消化、呼吸、血液循环、排泄系统等各个系统的功能便是协同完成这种必需的物质和能量的代谢过程。
内环境的稳态和各器官系统间的协调是机体维持正常生命活动的基本条件。神经系统和内分泌系统通过遍及全身各处的感受器、神经纤维和循环于血管中的各种激素,形成一个庞大的调控网络,使各器官系统的功能保持协调,使内环境保持稳定,使机体对内外环境的变化作出适应性反应。
构成机体的最基本结构和功能单位是细胞。随着微观研究技术的发展,人类对机体功能及其调控机理的阐述全面进入到细胞、分子水平。作为现代生理学阐述机体功能及其调控机制的微观基础,本课第一部分从物质跨膜通透和转运这一生命体的普遍功能开始,逐步引伸到兴奋(信息的编码)、胞间通讯(信息的传递)、产生运动(信息的解码)等细胞功能的分化。
生理学区别于许多学科的独到之处是不懈地将分子和细胞机理整合回细胞至整体层面阐述机体功能。这种分析与综合兼顾的学科传统正在深刻地影响着生命科学的发展。本世纪以来,随着人类对基因组的认识,人们越来越重视以基因的调控和变异为基础,从分子、细胞到整体,全面阐述机体功能的及其病变的机理。因此,无论将来从事何种生命科学研究,系统地学习生理学对培养提出问题、分析问题、解决问题能力都十分重要。同时,系统学习其它学科的理论和方法对解决生理和病理条件下的关键功能问题也十分重要。
绪论
生理学与相关学科的关系
血液循环的发现标志生理学和实验生物学的诞生
生理学的基本概念
生物膜膜对物质的通透与转运
细胞膜:物质的屏障、信息的边界
单纯扩散
易化扩散
主动转运
钠钾泵
渗透:水的跨膜扩散
离子的跨膜平衡与平衡电位
跨膜离子流与膜电位
单元测验
细胞的兴奋与传播
细胞膜的电学性质
钠通道和钾通道的性质
动作电位的发生
产生动作电位的条件
离子通道的状态与兴奋性和不应期
动作电位传导的机制
轴突的电缆性质
轴突传导速度,跳跃传导
生物电的发现
动作电位传播和离子机制的学说
电压钳与离子通道的数学模型
离子通道电压门控和离子选择机制
单元测验
彩蛋1(不定期分享不在章节序列的拓展性内容)
不用计算器计算平衡电位
细胞间信号传递
电传递
化学突触
非定向突触传递和分泌
囊泡释放的研究
囊泡释放的生理过程
判定递质的标准
配体门控通道
突触的运算
从突触到网络
突触传递过程总结和GPCR
单元测验
彩蛋2(不定期分享不在章节序列的拓展性内容)
换个角度看神经信息编码
心肌和骨骼肌细胞的兴奋和收缩
肌细胞的主要离子通道
肌细胞兴奋期间的离子流
兴奋收缩耦联的过程
肌纤维的结构和功能
肌小节和肌蛋白
肌丝滑行过程
肌丝滑行理论的证据
单元测验
心脏生理
心肌的结构和机能合体性
心肌的不应期
期前收缩和代偿间歇
心肌和骨骼肌收缩是否总和的比较
心脏起搏和传导
心电图产生的原理
心电图的测量
心电图实例分析
心动周期(类比骨骼肌等长与等张收缩)
心脏功能的调节
单元测验
血管的功能和血液循环调控
血管系统、大动脉
阻力血管、微循环
毛细血管和交换
静脉
压力感受性和化学感受性反射
血液循环的调节
单元测验
呼吸生理
呼吸系统简介和气管
肺泡
呼吸膜和表面张力
肺通气过程
肺通气量
气体与血液交换
血液中氧气的运输
二氧化碳的运输
呼吸中枢的调节
牵张反射与化学调节
呼吸对特殊环境的适应
运动对呼吸的影响
呼吸系统测验
消化、吸收与代谢
消化系统的结构
消化管的神经支配
食道和胃的运动及其调节
肠道的运动及其调节
消化液的分泌和调节
胃液的分泌
胃液分泌的调节
胰液和胆汁的分泌及调节
食物的消化和吸收
能量代谢
消化系统单元测试
渗透调节与排泄
血液透析简介
肾脏的结构
肾单位的结构和功能
肾小体毛细血管网
超滤与血浆渗透压
影响超滤的因素
重吸收和分泌
浓缩
尿生成的肾内自身调节
神经和体液调节
单元测验
彩蛋3(不定期分享不在章节序列的拓展性内容)
跨膜转运在尿生成中的整合
最好已经学过《动物学》或《解剖学》
本课程有配套的《生理学实验》慕课。
梅岩艾,王建军,王世强,《生理学原理》第一版,高等教育出版社,2011年。