人体及动物生理学教案

主讲教师简历 姓 名 袁崇刚 性 别 男 出生年月 1953.5 学 位 博士 职称（职务） 教授 专 业： 生理学，神经生物学 研 究 方 向： 细胞分子神经生物学 工作简历： 1987年起从事生理学教学与科研工作。 教学工作 1994年起担任本科生《动物及人体生理学》专业必修课的主讲教师。曾担任本科生、函授生的《人体组织解剖学》、《人体解剖生理学》的教学工作。获得学生的好评。2002年，主持的《生理学计算机辅助教学体系的构建》获上海市市级教学成果二等奖。 科研工作： 科研主要运用生物化学方法、同位素示踪方法、离体细胞培养法以及电生理方法等，研究动物发育和衰老过程中中枢神经系统内递质、受体、蛋白质代谢的变化。神经干细胞的体外诱导与移植研究等。曾参与和负责的研究项目有：1、不同年龄大鼠脑内5－HT结合位点亲和力的变化，脑蛋白合成率的变化；2、应激对大鼠中枢单胺类递质、脑内核糖体多聚态的影响和年龄差异；3、帕金森病动物模型的建立研究；腺苷受体拮抗剂对帕金森病动物的影响；4、褪黑素对骨髓、胸腺细胞的影响；5、神经生长因子模拟功能肽的研究。发表20多篇。 人体及动物生理学课程概述 人体及动物生理学课程是生物科学专业的专业必修课。课程以阐述人体及高等动物的基本生理为主，并按照人体的系统分类划分章节。 生理学主要研究机体及其各组成部分所表现出的生命活动现象或生理活动以及这些活动的内在的一门科学。根据某种生命活动现象探讨其内在的器官水平、细胞水平乃至分子水平的过程，或通过研究获得的分子或细胞水平结果阐述普遍存在的生命活动现象是生理学课程的重要特征。生理学是一门实验性科学，任何生理机制的阐明都以实验结果为依据。因此，生理学具有严格的客观性和良好的逻辑性。 根据人体的系统分类，课程从神经和肌肉的一般生理入手，首先阐明可兴奋细胞的一般生理活动过程及特性，为掌握和了解后面章节各系统的功能和功能调节打下基础。然后以人体的九大系统（除了运动系统外）为主线，按照神经系统、感觉器官、血液、循环、呼吸、消化（能量代谢和体温调节）、排泄、生殖的次序进行阐述。 学习建议： 1、 生命活动过程和机理的统一。 学习生理学，首先要了解有哪些生命活动过程或现象，如血液流动、心脏跳动、呼气与吸气过程、消化与吸收过程、尿的形成与排泄过程等，同时，也要了解产生这些过程的内在机制。 2、 生理学是一门实验性科学，其机制的阐明都依赖于科学研究的结果，了解各种机制阐明的过程、实验背景及依据很重要，可以多阅读一些参考书。不仅有助于了解生理学的发展进程，也有助于培养自己的科学思维。 3、 对初学者而言，较难抓住生理学的重点内容。每章的思考题将围绕各章的重点内容及重要概念提出，希望同学认真思考与复习。 第一章： 神经和肌肉组织的一般生理 本章概要： 本章以坐骨神经腓肠肌标本为例，讲述了刺激坐骨神经引起腓肠肌收缩的全部生理过程，主要内容包括：刺激如何引起可兴奋细胞产生兴奋，细胞某一局部兴奋后如何传导到整个细胞并如何在细胞之间传递，如何引起骨骼肌收缩等过程及机制。 第一节 神经和肌肉的兴奋和兴奋性 一、刺激和反应 凡能引起机体的活动状态发生变化的任何环境变化因子都称作刺激，由刺激引起的机体活动状态的改变都称为反应。 （刺激的种类很多：电压、电流、光、声音、冷、热等，环境变化因子包括内环境的变化，如血压升高，PH值下降等）。 二、刺激引起反应的条件 在受刺激的组织、细胞保持正常的生理功能的条件下，一个刺激若要引起反应，通常与下列条件有关： 1、刺激强度： 一个刺激要引起组织、细胞产生兴奋，必须要达到足够的强度。这种强度，一般可以用一定的量纲来表示。如电可用伏特、安培；声音可用贝尔、分贝；光可用勒克斯；酸碱度可用PH值等等。刺激强度越大，越易引起兴奋。 2、刺激作用时间 指某一强度的刺激作用于机体所持续的时间。任一强度的刺激，只有持续相应的时间才有效。持续时间越长，刺激效应越显著。 3、强度变化率 指单位时间内强度变化的大小。变化率越大，越易使组织兴奋 例：以常用的电压或电流刺激为例 作用时间 强 度 强度变化率 在我们平时的实验中，强度变化率都能控制在一种突变的型式，强度和时间就成了控制刺激的主要因素 4、强度---时间曲线 在上述例子中，我们改变作用时间，观察在不同的作用时间下，刚刚能引起肌肉收缩所需的最小强度，然后以作用时间为横轴，以强度为纵轴作一曲线，即得强度---时间曲线 （图） 图 刺激的强度－时间曲线 由图可见，对一个有效刺激，强度和时间成反比关系。根据强度---时间曲线，我们把一些概念说明一下： 阈强度 在某一作用时间下引起组织兴奋的最小刺激强度 阈刺激 刚能引起组织兴奋的最小刺激 阈上刺激 高于阈强度的刺激 阈下刺激 低于阈强度的刺激 基强度 无论作用时间多长，引起组织兴奋的最小刺激强度 时值 在强度时间曲线上，两倍于基强度时的作用时间。 三、兴奋和兴奋性 1、兴奋和兴奋性 最初，活组织或细胞对刺激发生反应（尽管形式不同）都称为兴奋，活组织或细胞对刺激发生反应的能力称为兴奋性。 图为坐骨神经－腓肠肌标本，当我们刺激神经时，可以引起腓肠肌收缩。（图） 为什么刺激神经可引起肌肉收缩呢？可以设想，神经受到刺激后，必然产生了一种快速的可传导的变化，它作为一种信息，又被快速地传递到了肌肉内部，于是引起了肌肉的收缩。这种快速的可传导的变化被称为冲动，如神经冲动，肌肉冲动。后来，生理学上把活组织或细胞因刺激而产生冲动的反应称为兴奋，把活组织或细胞因刺激而产生冲动的能力称为兴奋性。相应地，凡能产生冲动的活组织或细胞称为可兴奋组织或可兴奋细胞。 随着电生理技术的发展和实验资料的积累，发现神经冲动本质上就是动作电位，因此在近代生理学中，兴奋性被理解为细胞在受刺激时产生动作电位的能力，而兴奋一词也就成为产生动作电位的过程或动作电位的同义语了。 兴奋和兴奋性是生理学的重要概念，兴奋是兴奋性的表现，兴奋性是兴奋的基础或前提。 2、兴奋性的指标 阈强度 与兴奋性成反比 时值 与兴奋性成反比 3、兴奋后兴奋性的变化 先给组织一个阈上刺激（条件刺激）引起兴奋后，观察紧接着的第二个刺激（测试刺激）引起的反应，发现组织兴奋后的兴奋性发生了一系列变化。以粗神经纤维为例： （图） 1）绝对不应期 无论多大刺激都不产生兴奋，兴奋性为0。持续时间 0.3ms 2）相对不应期 阈刺激大于条件刺激，兴奋性逐渐上升，但低于原有水平。持续时间3ms 3）超常期 阈刺激低于条件刺激，兴奋性高于原有水平。持续12ms 4）低常期 阈刺激大于条件刺激，兴奋性低于原有水平。持续70ms 4、阈下总和 阈下刺激通常不能引起组织产生兴奋，但两个或多个阈下刺激可能引起兴奋，称为阈下总和。 空间总和 作用于不同部位的多个阈下刺激同时或接近同时作用引起的兴奋效应。 时间总和 作用于同一部位的的阈下刺激连续作用而引起的兴奋效应 四、神经和肌细胞的跨膜电位 （一）损伤电位： 19世纪中叶，德国著名生理学家Du Bois Remond.（杜 波依 雷蒙），在具有灵敏电流计的条件下，运用神经和肌肉标本，测定了损伤电位 若将组织局部损伤，将一个电极置于完整部位的表面，一个电极置于损伤部位。可见电位计的指针发生偏转，损伤部位为负。这种组织损伤部位与完整部位的电位差被称为损伤电位（injury potential）。 （图） 为何在损伤部位与完好部位存在电位差呢？很显然，损伤部位反映的是细胞内的状况。由损伤电位提示，细胞的膜内外存在电位差。如何才能证实呢。霍奇金（Hodgkin）和赫胥黎（Huxley）1939年找到了枪乌贼的巨轴突，利用极细的玻璃微电极插入轴突内，测定了膜内外的电位差， （二）静息电位： 一）静息电位的测定 细胞在静息状态下膜两侧的电位差称静息电位（resting potential, RP），通常膜内为负。当时，利用枪乌贼的巨轴突测得膜内外的电位差约－50mv，膜内为负值。 （图） 一般蛙、枪乌贼的神经、肌肉细胞的静息电位为－50～－70mv， 哺乳动物的神经、肌肉细胞的静息电位为－70～－90mv 二）静息电位的形成机制 什么原因导致细胞内外出现电位差呢？ 静息电位是K离子的电化学平衡电位 1、膜内外离子分布差异（枪乌贼巨轴突） mMol Na+ K+ Cl- 内 50 400 40-100 外 460 10 540 2、膜对上述离子的通透性为 Pk : PNa : Pcl=1:0.04:0.02 根据静息时膜内外离子的浓度差别和通透性差别，静息时主要以K离子向外扩散为主，K离子的扩散使大量的正离子由膜内扩散至膜外，导致膜内电位下降。由于电场的作用，在细胞膜内外聚集了正负电荷，形成了膜外为正膜内为负的电场。电场的方向阻止K离子的进一步外流。当膜内高浓度的K离子向外扩散力与电场阻止力相平衡时，膜内外电位达到相对平衡，构成电化学平衡电位，即静息电位。该电位值可用电化学平衡电位公式Nernst方程求得。 RT Co 8.31×(273+37) [K+]o [K+]o E＝———ln —— ＝ ——————— ×2.3log———＝60log———mV nF Ci 1×96500 [K+]I [K+]i 1 2 3 R 气体常数，为8.31焦耳 T 绝对温度，为273＋摄氏温度 n 离子价数， F 法拉第常数，为96500 Co/Ci为膜内外离子浓度,这里主要为K离子浓度，当温度为37℃时得公式3。 代入变量膜内外的K离子浓度，各种可兴奋细胞膜内外的比值在20－50倍之间，计算得平衡电位为-78～-102mV，非常接近。可见K离子是形成静息电位的主要离子。 3、Na－K泵的作用 Na－K泵在静息电位的维持中起到重要作用，通过逆浓度梯度转运维持膜内外离子的浓度差。故又称生电钠泵。 （三）动作电位 细胞兴奋时产生的扩布性的可逆膜电位变化称动作电位（action potential, AP）。（图） 一）动作电位的测定 如图，当给神经一个电流刺激时，膜内外的电位发生了一系列变化，并很快又恢复到静息电位水平。 动作电位整个过程中，膜内电位由静息电位上升的过程通常称为去极化，有时把去极化过程后期膜内为正，膜外为负的时相称反极化。动作电位由最高点恢复到静息电位水平的过程称复极化，低于静息电位水平的状态称超极化。（图） 如图所示，运用高倍放大和慢速扫描记录动作电位，首先出现一快速上升和快速下降的电位波动，称为锋电位，之后出现缓慢的电位波动称为后电位，依次为负后电位，正后电位。 动作电位的特点： 全或无 在同一细胞上，动作电位一旦出现，其锋电位的形状、幅度、持续时间都是恒定的，不随刺激的变化而变化。 传导性 动作电位一旦产生，就以一定的速度向整个细胞传导，其锋电位不随传导距离而发生改变。 二）动作电位的形成机制 动作电位是由Na+、K＋通道介导的信号传递形式 （图） AP期间膜的通透性变化 AP的Na学说 去极化 Na离子通透性上升，Na离子内流 锋 值 Na离子平衡电位 复极化 Na离子通透性下降，K离子通透性上升 极 化 K离子平衡电位，Na-K泵活动上升，泵出Na泵入K 由上可见，动作电位是由于膜对不同离子的通透性发生了一系列改变，从而引起了原来的平衡被打破，导致电位的逆转和恢复等过程，其中，Na-K泵起了重要作用。下面我们要了解，刺激是如何引发动作电位的。 第二节 神经冲动的产生和传导 一、神经冲动的产生和传导 （一）刺激效应 （图） 由于细胞膜具有电阻特性，当阳极处电流从膜外进入膜内时，在膜上产生电位，该电位与静息电位方向一致，从而使膜内外的电位差加大，形成超级化。在阴极则相反，形成去极化。 （2） 电紧张电位和局部电位 如果我们在图中分别在阳极和阴极的细胞膜内插入记录电极，记录在不同刺激电压时膜内电位的变化，并把随时间的变化画在同一张坐标图上，得图。（图） * 局部电位的特点 1）没有全或无现象，具有总和效应 2）无不应期 3）电紧张性扩布 产生的局部电位可以向四周扩布，但随扩布距离的增加而逐渐衰减。 * 阈电位 可兴奋细胞膜电位去极化至某一临界值时，爆发动作电位，这种临界膜电位值称为阈电位 （三）冲动的产生 当膜内外的电位差达到阈电位时，电压门控的Na离子通道打开，Na离子内流，导致膜内外电位差值进一步缩小，引起Na离子通道进一步打开，Na离子内流加速，称这一现象为Na离子的再生式循环。由此迅速使膜内外电位差消失并发生逆转，形成锋电位。 （四）兴奋的传导 已知动作电位一旦产生，可以不衰减地传遍整个细胞，那么，它是如何传导的呢？ 动作电位传导的局部电流学说 （图） 二、神经干动作电位 平时做实验时，往往剥制动物的一根神经，该神经是许多神经纤维组成的，称复合神经干。将复合神经干置于记录电极上，刺激神经干可以记录到动作电位，称为复合神经干动作电位。它体现出许多神经纤维共同兴奋时动作电位的总和效应特点，而非全或无形式的。这是由于不同神经纤维的兴奋性不同，所需的阈刺激不同，兴奋性高的先兴奋，随着刺激增强，参与兴奋的纤维越多，动作电位越大。当所有纤维都兴奋后，动作电位达到最大值。 3、 神经纤维分类 在复合神经干动作电位测定中，当刺激部位远离记录部位时，记录到的动作电位有A、B、C三个波，说明不同纤维传导速度不同。根据纤维粗细和电生理特性，把神经纤维分成若干类型： （图） 根据电生理特性分类（参见教材33页表格） 根据纤维直径的传入纤维分类（参见教材34页表格） 4、 双向动作电位和单相动作电位 复合神经干的记录方法为一对记录电极在神经纤维外（胞外）记录，由此可记录到单相动作电位和双相动作电位。记录过程见图 （图） 第三节 兴奋由神经向肌肉的传递 1、 神经肌肉接头的结构 神经细胞与神经细胞之间的功能联系部位称为突触。神经肌肉接头是神经和肌肉的功能联系部位，是突触的一种形式。包括如下三个部分：（图） 突触前末梢 突触小体，内含突触小泡或囊泡，直径500A 突触前膜（神经肌接头前膜） 70A， 突触间隙（神经肌接头间隙） 200-500A，与细胞外液相通。 突触后膜（神经肌接头后膜） 70A，有大量皱襞 又称终板，终板膜，运动终板（motor end-plate）。 二、神经肌接头处的兴奋传递过程- 传递过程 （图） *终板电位 终板电位是产生于终板膜上的一种去极化电位。它是一种局部电位，不具全或无性质，有总和现象，没有不应期。终板电位一经产生，就会以电紧张的方式向临近区域作有限的扩布。（图） *目前认为乙酰胆碱（ACh）是神经肌肉接头传递兴奋的递质，有如下证据支持： （1）已经确认支配骨骼肌的运动神经元内含有合成ACh的原料胆碱和乙酰辅酶A，以及促使胆碱乙酰化的酶（胆碱乙酰化酶）。所合成的ACh贮存于突触囊泡内。 （2）在靠近肌肉的小动脉内注入少量的ACh，可引起肌肉收缩。 （3）在箭毒化的神经肌肉标本上，刺激神经不再引起肌肉收缩，但灌流液中仍能测得ACh。这个现象可解释为，箭毒占据了终板膜上的ACh受体而又无法起作用。 （4）应用离子电泳（ionic electrophoresis）技术，将微量ACh导入终板膜的外表面，可在终板区及其附近记录到乙酰胆碱电位。精确的表明，该电位的波形、相位及空间分布等性质和刺激神经导致的终板电位完全相同，并且随着ACh导入量的递增，其幅度也逐级增加，最后可爆发动作电位。 乙酰胆碱的失活 终板膜上存在乙酰胆碱酶，使ACh迅速水解为胆碱和乙酸而失活。 2、 神经肌接头传递的特点 1、化学性传递 2、单向 3、时间延搁 0.5-1ms 相对动作电位的传导而言，兴奋通过突触的时间较长。 4、易疲劳 5、易受药物和其它环境因素的影响 3、 某些药物对神经肌接头处兴奋传递的影响 1、ACh竞争抑制剂，具有阻断ACh的作用，从而阻断乙酰胆碱的作用。这类物质有： 箭毒类：筒箭毒、丁-南美防己碱, 三碘季胺酚 烟碱（尼古丁） 2、胆碱酯酶抑制剂，使ACh不能及时降解而导致肌肉持续收缩。 毒扁豆碱、新斯的明、有机磷农药（敌敌畏、敌百虫、乐果等） 第六节 骨骼肌的收缩 一、骨骼肌的微细结构 1. 肌肉、肌原纤维和肌小节（图） 2. 肌小节 （图） 3. 粗肌丝与细肌丝的结构（图） 4. 肌管系统（图） 二、肌肉收缩的滑行学说 肌肉收缩时肌节缩短，明带变窄，暗带不变。说明肌丝不缩短，只是存在粗细肌丝的相对滑行。滑行学说认为，肌肉收缩时，细肌丝向粗肌丝中央滑动，从而导致肌小节缩短。 （动画1－1） 三、骨骼肌的兴奋---收缩耦联. 有肌细胞膜产生动作电位（兴奋）到肌细胞开始收缩的过程称为兴奋－收缩耦联过程。主要由如下过程： 1、 兴奋通过横管传导到肌细胞深部 2、 横管的电变化导致终池释放Ca2+ (1)横管的电变化促使终池内的Ca2+释出，肌浆中的Ca2+浓度升高并扩散到细丝所在部位，作为Ca2+受体的细丝肌钙蛋白，因具有带双负电荷的结合位点，而得以结合足够量的Ca2+，并引起自身分子构相的改变。 （2）肌钙蛋白构相的变化“传递”给原肌球蛋白，使它也发生相应改变。肌肉舒张时，原肌球蛋白掩盖者肌动蛋白的作用位点，使横桥无法同它相结合。原肌球蛋白构相改变后，原先被掩盖着的作用位点即被暴露出来。 （3）肌动蛋白的作用位点一经暴露，横桥端部的作用点便有可能立即和它结合，同时横桥催化ATP水解，所释放的能量，足以提供肌丝滑行之需要。 （4）横桥一经和肌动蛋白结合，即向M线方向摆动，这就导致细丝被拉向A带中央。据估计，一次拉动细丝滑行的距离最大可达10nm；一次摆动，横桥又和细丝脱开，摆向Z线方向，然后再和细丝的另一作用位点结合。通过如此反复的结合、摆动、解离和再结合，便可使肌纤维明显缩短。 3、肌肉收缩后Ca2+被回摄入纵管系统 （图） 四。骨骼肌收缩的外部表现 1. 前负荷与后负荷 前负荷 肌肉收缩前就加在肌肉上的负荷，前负荷使肌肉收缩前就被拉到一定长度，称为初长度。 后负荷 肌肉开始收缩后才遇到的负荷和阻力 前负荷对肌肉收缩的影响 前负荷使肌肉在收缩之前被拉长，从而使粗细肌丝处于较好的相对位置，可以使肌肉产生更大的收缩力。能产生最大收缩力的初长度成为最适初长度。骨骼肌收缩时产生的张力大小与初长度的关系如图（图） 2. 等长收缩和等张收缩 等张收缩：即长度变化而张力维持一定的收缩形式。如我们开门拉动门的动作。 等长收缩：张力变化而长度不变的收缩形式，称等长收缩。如我们使劲拉门而由于门锁着而拉不开。 3. 单收缩 骨骼肌受到一次刺激，出现一次机械收缩和跟随的舒张，称为单收缩。单收缩包括潜伏期，收缩期，舒张期三个时程。 （图） 4 肌肉收缩的复合和强直收缩 骨骼肌在第一次收缩尚未完全舒张时，如接受到第二次刺激，则第二次产生的收缩幅度大于单收缩幅度，成为收缩的复合。若给予连续刺激，其频率使后一个刺激落在前一个刺激引起的单收缩的舒张期尚未结束，肌肉表现为锯齿形的收缩曲线，称为不完全强直收缩。若刺激频率增加，使新的刺激落在前一个刺激引起的收缩的收缩期，则上述锯齿不出现，而代之以平滑的收缩曲线，称之为完全强直收缩。参见实验图如下。 （图） 第二章 中枢神经系统的功能 概述： 神经系统的功能主要围绕神经系统如何接受感觉信息，如何支配躯体骨骼肌的运动及内脏肌肉的运动，神经系统有那些高级功能及其特征。内容主要包括：神经元活动及反射活动的一般规律；神经系统的感觉机能；神经系统对躯体运动机能的调节；神经系统对内脏活动的调节；脑的电活动；觉醒与睡眠；学习与记忆等。学习本章时，主要掌握神经系统活动的基本规律和特征。 1、熟悉神经元间的信息传递方式 2、熟悉各类神经递质 3、掌握兴奋在中枢部分的传布及其特征 4、掌握中枢抑制的类型 5、掌握感觉、运动的传导通路及特点 6、了解大脑皮层的感觉、运动区及其功能特点。 7、掌握牵张反射的含义及反射过程，熟悉地位脑干、基底神经节、大脑皮层对躯体运动的调节 8、掌握自主神经系统的功能 9、熟悉脑的高级功能和脑电图 第一节 神经元活动的一般规律 一、神经元和神经纤维 神经元及其机能分类： 神经细胞是神经系统中最基本的结构和功能单位，故称为神经元（Neuron）。 按照生理机能，一般可将神经元分为三类 （1）感觉神经元 也称为传入神经元，直接与感受器联系，把信息由外周传向中枢，如脑和脊髓的神经节细胞。 （2）运动神经元 也称为传出神经元，直接与效应器联系，把冲动由中枢传向效应器，如分布在中枢神经系统及自主神经节内的多级神经元。 （3）中间神经元 也称为联合神经元，其机能是接受其他神经元传来的神经冲动后，再将冲动传给另一神经元，起到联络作用。中间神经元为分布在脑和脊髓内的多级神经元。中间神经元多形成神经网络。 二、神经元间的相互作用方式 一）经典的突触联系 1. 突触结构（与神经肌接头基本相同） （图） 一个突触包含突触前膜、突触间隙与突触后膜。在突触小体的轴浆内，有较多的线粒体和大量聚集的突触囊泡。突触囊泡内含有高浓度的化学递质。突触后膜上存在一些特殊的受体递质发生特异的结合。一个神经元的轴突末梢可分出许多分支末梢与多个神经元的胞体或树突形成突触。因此，一个神经元可通过突触影响多个神经元的活动；同时，一个神经元的胞体或树突通过突触可接受许多神经元传来的信息。 2. 突触分类 1） 根据突触接触的部位分类 ①轴突－树突突触 ②轴突－胞体突触 ③轴突－轴突突触 （图） 2） 根据突触对下一个神经元的机能活动的影响不同分类 1 兴奋性突触 使下一个神经元兴奋。 2 抑制性突触 使下一个神经元抑制 3. 突触传递过程 突触的传递过程与神经肌接头的传递基本相同，但神经肌接头的传递总是引起兴奋性的终板电位，神经元与神经元之间的突触传递效应不同。 4. 突触传递效应 （1） 兴奋性突触后电位 （excitatory postsynaptic potential,EPSP） 神经冲动传到轴突末梢，使突触前膜兴奋并释放兴奋性化学递质，经突触间隙到达突触后膜受体，并与之结合，使后膜某些离子通道开放，提高膜对Na+、K+、Cl-，特别是对Na+的通透性，使膜电位减小（指绝对值），局部去极化，即产生兴奋性突触后电位。 （2） 抑制性突触后电位 （inhibitory postsynaptic potential,IPSP） 同样是突触前神经元轴突末梢兴奋，但释放到突出间隙中的是抑制性递质。此递质与突触后膜特异性受体结合，使离子通道开放，提高膜K+、Cl-，尤其Cl-（不包括Na+）的通透性，使突触后膜的膜电位增大（指绝对值，如由－70mV到－75mV）、出现突触后膜超极化，称为抑制性突触后电位 * 无论是EPSP还是IPSP，都是局部电位，具有局部电位的特征。 二）缝隙连接 神经细胞与神经细胞之间也存在缝隙连接，从而使细胞间的兴奋传递直接通过局部电流就可以实现。 （图） 三）非突触性化学传递 在对低等动物的研究中发现，某些神经末梢出现膨大，称为曲张体，如图，内含突触囊泡，在神经冲动到来时，囊泡中的递质释放出来，在细胞间隙中扩散。其效应取决于受影响的细胞膜上是否存在相应的受体。由于该类神经末梢不存在突触结构，故称非突触性化学传递。 （图） 三、神经递质 神经细胞与神经细胞或其它效应细胞之间传递信息的化学物质称为神经递质。并非神经末梢发现的化学物质都是神经递质。确定一个神经递质需满足下列条件： 1.突触前神经元必须含有合成该递质的前体物质（原料）与合成酶系,能够合成该物质. 2.递质贮存于小泡内以免被酶破坏,在冲动到达时释放入间隙。 3.递质作用到后膜受体而发挥作用,用微电泳方法人工透析该种离子到突触间隙,可引起相同生理效应. 4.突触部位存在该类递质的快速失活机制. 5.用拟似剂或受体阻断剂可加强或抑制突触的传递作用。 一）外周神经递质 外周神经递质指中枢神经系统之外神经细胞之间，神经细胞与效应器之间传递信息的化学物质。 1、乙酰胆碱（Acetylcholine Ach） （图） 2、去甲肾上腺素（Norepinephrine, Noradrenaline NE） （图） 3、嘌呤类和肽类 二）中枢神经递质 中枢神经递质指中枢神经系统中神经元之间传递信息的化学物质。 1、胆碱类：乙酰胆碱（同外周） 2、单胺类 1）多巴胺（Ddopamine） （图） 2）去甲肾上腺素（Norepinephrine, Noradrenaline NE） 多巴胺和去甲肾上腺素又称为儿茶酚胺类神经递质。 3）5－羟色胺（5-Hydroxytriptamine 5-HT） （图） 3、氨基酸类 （图） 1）谷氨酸（Glutamic acid 2）甘氨酸（Glycine） 3）γ－氨基丁酸（Gama－aminobutyric acid GABA） 4. 其它 有肽类，如下丘脑肽、脑内吗啡样活性肽、脑肠肽。以及嘌呤类，前列腺素等。 第二节 反射活动的一般规律 1、 反射 反射是机体在中枢神经系统的参与下，对内外环境刺激所发生的规律性的反应。 2、 反射弧 反射弧是反射活动的结构基础。为从接受刺激到发生反应，兴奋在神经系统内循行的路径。一个完整的反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五个基本部分组成。（图） 1． 感受器 将内外环境作用于机体的刺激能量转化为生物的神经冲动的换能装置。 2． 传入神经 将感受器的神经冲动传导到中枢神经系统。 3． 神经中枢 为中枢神经系统内参与某一反射的神经元群及其突触联系的集合体。如膝跳反射中枢，心血管反射中枢，呕吐中枢等。 4． 传出神经 为运动神经元的轴突把神经冲动由中枢传到效应器。 5． 效应器 发生应答反应的器官，包括肌肉和腺体等组织。 3、 反射的分类 按反射形成的特点 将所有的反射区分为非条件反射和条件反射两大类。非条件反射是动物生来就有的。条件反射不是先天就具有的，是动物个体在生活过程中所获得的。 4、 中枢神经元的联系方式 1. 辐散 幅散 一个神经元轴突可通过其末梢分支与许多神经元建立突触联系，此种联系方式称为幅散。（图） 2. 聚合 许多神经元通过轴突末梢共同与一个神经元建立突触联系，此种联系方式称为聚合。 （图） 3. 链锁状与环状联系 在中枢神经系统内，中间神经元互相联系的方式更是复杂多样，有的呈链锁状，有的呈环状。兴奋通过中间神经元的链锁状联系可以在空间上加强或者扩大其作用范围；兴奋通过神经元的环状联系，在时间上加强了作用的持久性。 （图） 四、反射弧中枢部分兴奋传布的特征 1. 单向传布 在中枢内兴奋传布只能由传入神经元向传出神经元的方向进行，而不能逆向传布。 2. 中枢延搁 从刺激感受器起至效应器开始出现反射活动为止，所需的全部时间称为反射时。兴奋通过中枢部分较慢。 3. 总和 由单根传入纤维传入的一个冲动，一般不能引起反射性反应。如果由同一传入纤维先后连续传入多个冲动，或许多条传入纤维同时传入冲动至同一神经中枢，则阈下兴奋可以总和起来，这一过程称为兴奋总和。当达到一定水平就能发放冲动，引起反射活动。 4. 后放 当刺激的作用停止后，传入冲动消失，但反射中枢兴奋并不立即消失，还继续有传出神经冲动，使反射常会延续一段时间，称为中枢兴奋的后放。 5. 对环境变化敏感，易疲劳 神经中枢对于体内发生的各种变化有极大的敏感性。缺氧、二氧化碳和麻醉剂等均可作用于中枢而改变其兴奋性，使突触部位的传递活动发生改变。 五、中枢抑制 在一个反射活动进行中，反射可以被减弱或抑制。有的是因为外在因素引起，有的是中枢控制。由中枢本身引起的抑制称为中枢抑制。一般有两种类型： 1, 突触后抑制 由抑制性中间神经元活动引起的一种抑制。这种抑制是由突触后膜出现抑制性突触后电位所造成，因此称为突触后抑制，有如下两种类型： 1）传入侧枝性抑制 冲动沿一根感觉传入纤维进入脊髓后，除直接兴奋某一中枢的神经元外，还发出侧支兴奋另一抑制性中间神经元，然后通过抑制性中间神经元的活动转而抑制另一中枢神经元。 （图） 2）回返性抑制 某一中枢的神经元兴奋时，其传出冲动沿轴突外传，同时又经其轴突侧支去兴奋另一抑制性中间神经元，此种抑制性中间神经元兴奋后，其冲动经轴突回返，作用于原先发动冲动的神经元，及统一中枢的其它神经元，抑制他们的活动 （图） 2. 突触前抑制 突触前抑制是通过轴突与轴突型突触，使另一突出前轴突末梢处于低极化（局部兴奋）状态，从而当冲动到达时动作电位的幅度减小，突触前膜的递质释放量下降，使其突触后神经元的兴奋效应减弱而产生相对抑制。 （图） 六、反射活动的协调 1．诱导 一个中枢的兴奋过程，引致其它中枢的抑制称为副诱导；相反，一个中枢的抑制过程引致其它中枢的兴奋称为正诱导。 2．交互抑制 当一组肌肉收缩时，与它作用相反的肌肉则受到抑制而松弛，称为交互抑制 3．扩散 某一中枢的兴奋或抑制通过突触联系扩布到其它中枢的过程称为扩散。 4．最后公路原则 传出神经元接受不同来源的突出联系传来的影响，既有兴奋性的，也有抑制性的，该神经元最终表现为兴奋还是抑制及其表现程度则取决于不同来源的突触传递效应发生相互作用的结果。这一原则被称为最后公路原则。 5．优势原则 当某一中枢的兴奋性不断提高而成为全中枢系统中兴奋较强的中枢时，此中枢对于其它较弱兴奋的中枢在反射活动上就占有优势。 6. 大脑皮层的协调作用 大脑皮层在机体的反射协调中起着重要作用。在动物试验中，通过手术将反射协调活动的神经支配修改，反射协调被打乱，大脑皮层能纠正这些扰乱而形成新的协调关系。 第三节 神经系统的感觉功能 一．脊髓和脑干的感觉传导 感受器将刺激转变成传入神经冲动后，通过脊髓、脑干传至丘脑，再投射至大脑。脊髓与脑干主要对信息进行传导。不同的感觉其传导途径不同。 一）浅感觉传导 所谓浅感觉是指皮肤或部分皮肤下感受器形成的感觉，如痛觉、温度觉、触觉等，触觉分为粗略触觉和精细触觉。粗略触觉在此沿浅感觉传导途径上行，精细触觉或辨别觉沿深感觉传导途径上行。 1. 躯干、四肢浅感觉传导途径 感受器 → 传入神经 → 脊髓后角交换神经元 → 第二级神经元交叉之对侧 组成脊髓丘脑侧束和脊髓丘脑前束上行 → 在丘脑交换神经元 → 第三级神经元投射到大脑皮层感觉区 （图） 2. 头面部 头面部的感觉通常由脑神经传入脑干，同样，第二级神经元交叉至对侧上行，到达丘脑后换神经元，第三级神经元投射到大脑皮层感觉区。 二）深感觉传导途径 深感觉主要指肌肉、骨骼等部位的本体感觉，身体位置觉，其通路还包括精细触觉等。 感受器 → 传入神经 → 脊髓后角不交换神经元 → 第一级神经元不交叉在同侧脊髓的后索形成薄束和楔束上行 → 在延髓的薄束核、楔束核交换神经元 → 第二级神经元交叉到对侧上行 → 在丘脑交换神经元 → 第三级神经元投射到大脑皮层感觉区 （图） 上述感觉传导途径最终引起特定的感觉。故称为特异性感觉传导途径。这两种感觉传导途径的主要区别在于传导过程中交叉的位置不同。 （图） 二、丘脑的核团及感觉投射 （图） 丘脑是感觉上行传导重要的中继站，接受除嗅觉以外的各种感觉纤维的投射。从丘脑神经核团的功能来看，可将丘脑内的细胞核团大致划分为如下三类： 1．接受感觉纤维投射的特异性丘脑投射核团，又称为感觉接替核，前面述及的特异性感觉传导都终止于此类核团， 2．非特异性投射系统核团，主要是丘脑的髓板内核群。 3接受边缘系统、皮层下中枢或其他丘脑核团投射的核群 特异性投射系统：主要是指丘脑第一类核团向大脑皮层特定区域（体感区）的投射纤维。投射产生特定的感觉，具有明显的点对点对应关系。 非特异性投射系统：有一些传导束上行至脑干后，即终止在网状结构内，例如，脊髓网状束。此外，除了嗅觉，一切感觉的向中传导束上行至脑水平时都会发出纤维分支与网状结构形成突触联系，在网状结构内经过多次神经元更换，到达丘脑网状核或其它非特异性核团再更换神经元投射到大脑两半球的广泛区域。这一信息传递的上行系统称为非特异性上行通路。由丘脑非特异性投射核团向大脑广泛区域的投射称为非特异性投射系统。非特异性投射系统不引起特定的感觉，但对维持大脑的清醒状态具有重要作用。 * 网状上行激动系统 （图） 三、大脑皮层的感觉分析功能 一）大脑皮层的感觉区域及其特点 躯体感觉，主要在中央后回，称第一感觉区。相当于Brodman分区的3-1-2区。也投射到中央后回的下部43区，称为第二感觉区，但第二感觉区切除并不影响感觉，所以，中央后回是人体主要的感觉皮层。丘脑至大脑皮层中央后回投射在空间布局上有如下特点：①躯体感觉传入冲动向皮层的投射具有交叉的性质，即躯体一侧的传入冲动向对侧皮层投射，而头面部感受野的投射是双侧的；②上肢代表区在感觉区的中间部分，下肢代表区在其上方，而头面部在底部，所以总的空间投射是头足倒置的；③各部份的投射区大小与躯体本身不成比例，而和相应体表部位感受器的数量以及传导这些感受器冲动纤维的数量有关。 （图） 二）感觉区的柱状结构 在第一感受区，皮层神经元往往密集重叠，和临近区神经元的分布有明显差别，形成一种垂直于皮层表面的柱状结构。每个柱的直径为0.2~0.5mm，所包括的神经元约有105个。这种柱状结构亦称为神经元柱，它是感觉区的功能单位。构成同一柱状结构内的神经元都具有同一功能，仅对同一感受野的 同一类型的感觉刺激起反应，也就是说，它具有功能的特异性。一个柱状结构形成了一个传入—传出的信息整合单位。 四、痛觉 （1）痛觉分类 痛觉可分为躯体痛和内脏痛。躯体痛又分为体表痛和深部痛。从痛的性质考虑，体表痛又可分为快痛和慢痛。快痛定位明确，是一种尖锐的刺痛，潜伏期短，在撤除刺激后很快消失。慢痛是定位不明确的烧灼痛，潜伏期长，持续时间长达数秒或更久。 （2）痛觉特点：①不要求特殊的适宜刺激，机械、温度、化学等刺激物只要达到某种刺激强度都可以引起痛觉；②缺乏适应性，牙痛、头痛可以延长数小时以至数日。 （3）内脏痛和牵涉痛 人体的内脏分布有许多痛觉感受器，其传入纤维大部分混合在交感神经中，然后由背根进入脊髓。内脏受到了伤害性刺激或发生病变时，疼痛的定位很不明确，有时可以涉及体表。例如，心肌缺血时疼痛可发生在心前区、左臂或左肩等体表部位，这种由内脏疾病引起的体表部位的疼痛或痛觉过敏称为牵涉痛。 第四节 神经系统对躯体运动的控制与调节 通常运用切除法研究不同水平的神经中枢对机体运动的调节，如比较正常动物与切除大脑动物的运动机能可以了解大脑在运动中的作用以及保留脑干和脊髓能够完成的运动。再切除脑干制备脊动物可以了解脊髓能够完成的运动以及脑干在运动中的调节功能。 一、脊髓对躯体运动的调节 脊髓反射和运动单位 脊髓反射 一种反射活动如果涉及到的主要中枢神经系统部位只是脊髓，也就是说，只需要脊髓存在即能完成的反射活动，被称为脊髓反射。最简单的脊髓反射只包括传入信息的感觉神经元和支配骨骼肌的运动神经元，它们在脊髓的前角处构成突触联系，由这类反射弧所完成的反射活动称为单突触反射。 运动单位 在脊髓前角的灰质中，存在大量运动神经元。这类神经元胞体较大（直径达数十到一百余微米），称为α运动神经元，它的轴突在到达所支配的肌肉时，分成许多小的分支，每一小支的末梢在一条骨骼肌纤维上终结，形成运动终板。一个α运动神经元可以支配多达1000根以上的肌纤维。当这个神经元兴奋时，它所支配的所有肌纤维都参与收缩。因此，将一个运动神经元和由它的轴突分支所支配的全部肌纤维所组成的功能单位称为运动单位。 一）牵张反射 当一块有神经支配的骨骼肌受到外力牵引而伸长时，它能够反射性的发生收缩，这种反射活动被称为牵张反射。牵张反射通常分为两种类型： 1、腱反射 快速牵拉肌肉引起的牵张反射称为腱反射，又称位相性牵张反射。如我们敲击膝盖下方的肌腱引起踢腿动作，这是一种最简单和反应速度最快的脊髓反射活动，它也是一种单突触反射，在向中感觉纤维与运动神经元之间没有中间神经元的参与。 （图） 2、肌紧张 正常情况下，骨骼肌受到重力等缓慢牵拉肌肉的影响而总是保持一定程度的张力，抵抗这种缓慢的牵拉力。这是由于骨骼肌中有不同数量的运动单位轮换交替兴奋收缩的结果。这种部分肌纤维的收缩使整块骨骼肌维持一种轻度的收缩状态，产生一定张力，称为肌张力或肌紧张。肌紧张对于维持躯体姿势非常重要。 3、牵张反射的感受器 牵张反射的感受器是肌梭 （图） 肌梭由2～12根梭内肌纤维（简称梭内纤维）组成，外包以结缔组织的囊。肌梭形如梭状，长约数厘米，在中央部分有一膨大的，充满液体的囊。梭内纤维细短，两端具有横纹，接受γ运动神经元发来的γ纤维的支配，可收缩。梭内纤维的中段膨大部分不具横纹，无收缩能力，由于这里细胞核甚多，故称核袋区。 肌梭对纵轴方向的牵拉很敏感，由于重力或其它肌肉收缩而导致的被动牵拉使肌梭的感觉纤维末梢产生一连串冲动，经由背根传入脊髓，再经过轴突分支传至同侧同节段的脊髓背角、腹角，下降或上行至临近节段，并经由脊髓背柱终结在延髓水平的神经核。其中也有一个分支终结在支配同一肌肉的α运动神经元上，引起相应的运动单位的收缩。许多运动单位的收缩即能使肌肉产生一定张力，出现取消或是对抗这种被动牵引效果。这种反射活动亦可称为本体感受器反射活动。 在牵张反射发生的同时，肌梭向中纤维侧支的冲动也能兴奋同侧脊髓的一些中间神经元，使协同运动神经元兴奋，并且抑制同侧拮抗肌的运动神经元发生兴奋，以产生协调的运动。 4、γ环路和它的活动 由脊髓前角γ神经元发出的轴突支配着肌梭的梭内肌两端。梭内肌纤维的两端具有横纹，类似骨骼肌纤维，具有收缩能力。γ神经元兴奋使两端横纹部分收缩，肌梭纤维因而缩短，于是肌梭中段受到的拉力增大，感觉末梢被兴奋，这情形与肌肉受到被动牵拉一样。当γ神经元兴奋性降低，或者肌肉收缩增强时，则出现相反的结果。 在正常情况下，中枢神经系统高级部位可以通过改变γ传出纤维电发放的频率变化，改变牵张感受器的敏感性，从而使肌肉长时间的维持新的长度。这种通过γ传出纤维决定肌肉收缩长度的反射活动称为γ环路活动 二）曲肌反射与对侧伸肌反射 伤害性刺激作用于动物的肢体时，会发生相应部位关节的曲肌收缩，同时出现与曲肌相拮抗的伸肌舒张。这种反射称为曲肌反射，曲肌反射通常不是单突触反射。 （图） 当一侧伤害性刺激引起同侧曲肌反射，同时引起身体对侧出现伸肌反射，这种越至对侧发生的反射称为对侧伸肌反射或横过伸肌反射。 三）脊休克 脊髓被横断后断面以下节段暂时丧失反射活动能力，骨骼肌以及内脏反射活动受到完全抑制或减弱的现象称为脊休克。脊休克时，断面以下节段脊髓支配的骨骼肌紧张性降低或消失，外周血管扩张，血压下降，发汗反射消失，粪尿积聚。脊休克是暂时现象，各种脊髓反射可逐渐恢复。 脊休克的出现并不是由于横切刺激引起的，因为第二次再横断脊髓时不再出现脊休克。脊休克是由于断离的脊髓节段失去了高级中枢对它的调节与控制。正常状态下，大脑皮层、脑干网状结构和前庭的下行通路可控制脊髓神经元处于阈下兴奋状态，失去控制后脊髓神经元的兴奋性暂时性降低，使反射不易产生。 二、低位脑干对肌紧张的调节与去大脑僵直 1．脑干网状结构对肌紧张的调节 在脑干部分，有一类形状不一、分化较差的神经元，它们和许多神经纤维交织在一起构成一种犹如网状的组织，称为网状结构。脑干网状结构的上行通路构成了前面述及的网状结构上行激动系统。同时，脑干对躯体运动调节的重要途径便是通过网状结构的下行系统，即网状脊髓束控制和影响脊髓反射。网状结构对于脊髓反射活动具有抑制和易化两种作用。在正常情况下，脑干网状结构下行系统经常接受来自大脑皮层、小脑、纹状体和丘脑等高级部位的影响。 2．去大脑僵直 如果在中脑上丘和下丘之间及红核的下方水平面上将麻醉动物脑干切断，则动物立刻出现全身肌紧张加强，四肢强直，脊柱反张后挺现象，称为去大脑僵直。去大脑僵直主要是一种伸肌紧张性亢进，是一种过强的牵张反射。引起过强牵张反射的原因主要是由于中脑水平切断脑干之后，来自红核以上部位的下行抑制性影响被阻断，网状抑制系统的活动降低，易化系统的作用因失去对抗而相对占有优势，导致伸肌反射的亢进。 （图） 三、小脑 （图） 一）绒球小结叶（古小脑） 小脑的绒球小结叶，主要接受来自前庭核的投射，与机体的平衡功能相关。切除绒球小结叶，动物平衡受到严重障碍。 二）小脑的前叶和后叶蚓区（旧小脑） 旧小脑接受来自脊髓和三叉神经传入的信息，与肌紧张调节有关。 三）小脑的后叶（新小脑） 新小脑主要接受大脑皮层的传入，构成大小脑环路，与随意运动的控制与协调功能有关。新小脑的损伤将引起大小脑之间的协调障碍。出现共济失调症状。最典型的是指鼻试验不能。即患者不能快速准确地用手指指自己的鼻子。 四、基底神经节机能 基底神经节是指位于大脑皮层之下，紧靠丘脑背外侧的一些神经核团，它们包括尾状核、壳核和苍白球。由于组织发生的起源相近，尾状核和壳核又合称为纹状体。 （图） 基底神经节有传出纤维发向丘脑、下丘脑。红核。黑质和脑干网状结构。通过传出纤维，基底神经节一方面可以调节脑干水平以下的运动神经元的兴奋性，另一方面又可以经由丘脑上行影响大脑皮层对运动的控制。 基底神经节的主要功能是调节全身肌紧张。广泛损毁基底神经节会使延脑网状结构易化区活动亢进，引起全身肌肉的强直。一类表现为运动过少，肌紧张亢进，如帕金森病；另一类表现为运动过多和肌紧张低下，如手足徐动症，舞蹈症等。 五、大脑皮层 1．大脑皮层运动区 人和灵长类动物的运动区包括Bordmann分区的第4和第6区。第4区构成中央前回的大部，成为第一运动区。处于中央前回之前的6区又称运动前区。一般的说，6区控制四肢近端肌肉，4区控制四肢远端肌肉。 （图） 运动区对躯体控制具有如下特点： ①一侧大脑皮层运动区主要调节和控制对侧的躯体运动，而头面部肌肉有的属双侧性支配，咀嚼及喉部运动肌肉均受双侧运动区支配； ②运动区具有精确的机能定位，一定的运动区支配一定部位的躯体和四肢，在空间方位关系上呈现一种头足倒置式样的安排； ③身体的不同部位在皮层所占的代表区大小不同，这主要取决于所支配器官运动精确和复杂的程度，手和头面部占有更大的区域，躯干所占的部分很小； ④以适当强度电流刺激运动代表区的某一点，只会引起个别肌肉收缩，或某块肌肉得到一部分收缩，而不是肌肉群的协同收缩。 （图） 2．锥体系及其功能 大脑皮层运动区通过下行传出神经元，其中最为重要的是第4区的Betz细胞以及第4、6区第三层的锥体细胞向下发出的传导束。这些细胞都具有较长的轴突，它们组成了巨大的下行传导束，称为锥体束，一部分经内囊下行至脑干，支配脑运动神经核，称为皮质脑干束，一部分经过内囊和延髓锥体下行到达脊髓，与脊髓的中间神经元或直接与前角的运动神经元（包括γ运动神经元）发生突触联系，称皮质脊髓束。这一下行传导系统称为锥体系统。锥体系的主要功能是支配机体的随意运动（由意识支配的运动）。 （图） 3．锥体外系及其功能 大脑对于运动的控制和影响不仅仅是通过大脑皮层发出的锥体束，皮层以下的部位，包括基底神经节、脑干的黑质、红核、网状结构和小脑都有下行纤维影响脊髓运动神经元的活动。除锥体束之外的，参与运动调节和控制的神经元及纤维束统称为锥体外系统，简称锥体外系。锥体外系主要与肌张力的调节和协调随意运动有关。 （图） 第五节 神经系统对内脏活动的调节 （一）自主神经系统概述 支配内脏的神经系统不受意识的控制，自动的调节着机体的内脏活动，故称资助神经系统。从解剖和功能两方来看，可将自主神经系统分为交感神经系统及副交感神经系统两大部分。 （图） 1．一般结构特征 如图所示，资助神经系统中的交感神经与副交感神经的分布与结构存在明显差异。可概括如表。 表 交感与副交感神经的分布与结构特征 交感神经 副交感神经 中枢位置 胸1－腰3脊髓侧角 Ⅲ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ脑神经核及骶段脊髓2－4节灰质内 传出纤维 节前纤维短，在椎旁核腹神经节换神经元，节后纤维长 节前纤维长，在支配的器官或组织内或附近的神经节换神经元，节后纤维很短 节后纤维数与节前纤维数的比值 大 小 支配效应器 广泛 局限 2．双重神经支配 绝大部分内脏器官既接受交感神经、又接受副交感神经支配，形成双重神经支配。双重神经支配内脏器官是自主神经系统结构和功能上的重要特征。 双重神经支配对于许多内脏器官的活动，具有重要的生理机能意义。因为交感神经和副交感神经对于同一器官的机能影响往往表现为拮抗性质。当交感神经活动使某一脏器的活动加强时，副交感神经的影响则使之减弱，它们的共同作用是使内脏的活动保持协调，对于保证机体内环境的稳定具有重要意义。 （二）自主神经系统的兴奋传递 （图） 1．胆碱能纤维 凡是末梢释放乙酰胆碱作为神经递质的神经纤维都称为但见能纤维。交感神经、副交感神经节前纤维末梢释放的递质都是乙酰胆碱，属于胆碱能纤维。 （1）拟毒蕈碱作用型 乙酰胆碱受体（胆碱能受体）有一种可以被毒蕈碱作用并产生效应，这类受体称毒蕈碱受体（M受体）。毒蕈碱的受体可被阿托品所阻断。这种阻断的发生乃是由于阿托品能与细胞膜上此类胆碱能受体进行竞争性结合，从而阻断毒蕈碱的作用。副交感神经节的节后纤维，以及交感神经支配汗腺的节后纤维释放乙酰胆碱，其作用于受体的情况与毒蕈碱的作用相似，并能被阿托品所阻断，因而被称为拟毒蕈碱作用，简称M型作用。 （2）拟烟碱作用型 乙酰胆碱作用于另一类受体上的情况，很像小剂量烟碱的作用，称为拟烟碱作用，又称N型作用，作用受体为N型。 2．肾上腺素能纤维 交感神经的节后纤维，除了支配汗腺、骨骼肌舒血管纤维等局部组织的为胆碱能纤维外，大部分节后纤维末梢均释放去甲肾上腺素。 肾上腺素能受体 去甲肾上腺素作用的受体称为肾上腺素能受体，该类受体有两种类型：α型及β型。其功能和分布见表 表自主神经系统的受体及其功能 效应器官 交感神经 副交感神经 递质* 受体 作 用 递质 作 用 眼 扩瞳肌 NA α 收缩（扩瞳） 瞳孔括约肌 ACh 收缩（缩瞳） 睫状肌 NA β 舒张 ACh 收缩（调节近视力） 心脏 窦房结 NA β1 心率加快 ACh 心率减慢 心房 NA β1 收缩性、传导性增强 ACh 收缩性、传导性减弱 房室结及传导系统 NA β1 传导性增强 ACh 传导性降低 心室 NA α、β1 收缩性、传导性增强 血管 脑血管 NA （α1）β2 （轻度收缩）舒张 ACh 轻度舒张（？） 冠状血管 NA （α1）β2 （收缩）舒张 冠状血管 NA β2 舒张（主要） 肺血管 NA α1、β2 收缩与舒张 骨骼肌 NA α1 收缩 骨骼肌 NA β2 舒张 骨骼肌 Ach 舒张 胃肠道 NA α 收缩（主要） 胃肠道 NA β2 舒张 肾血管 NA α 收缩 皮肤与粘膜 NA α 收缩 肺 支气管平滑肌 NA β2 舒张 ACh 收缩 支气管腺 ACh 黏液分泌增加 胃肠 胃平滑肌 NA β2 舒张 ACh 收缩 小肠平滑肌 NA α（β1） 舒张 ACh 收缩 括约肌 NA α 收缩 ACh 舒张 效应器官 交感神经 副交感神经 递质* 受体 作 用 递质 作 用 胃腺 NA ？ 抑制 ACh 分泌（酶）增多 肠腺 ACh 分泌增加 胆囊 NA β 舒张 胰腺 外分泌 ACh 分泌 ACh 分泌 内分泌 NA β 胰高血糖素分泌增加 NA α 胰岛素分泌减少 ACh 胰岛素分泌增加 肝 NA α 肝糖原分解 唾液腺 NA α 分泌粘稠唾液 ACh 分泌稀薄唾液 膀胱 逼尿肌 NA β 舒张 ACh 收缩 内括约肌 NA α 收缩 ACh 舒张 子宫 平滑肌 NA α 收缩（妊娠时） ACh 平滑肌 NA β2 舒张（未孕时） 输精管 NA α 收缩 ACh 皮肤 竖毛肌 NA α 收缩（竖毛） 汗腺 ACh 分泌 ACh 其他 脂肪组织 NA β 释放游离脂肪酸 糖醇解 NA β2 增加 * NA为去甲肾上腺素，ACh为乙酰胆碱 （三）中枢神经系统对内脏机能的调节 中枢神经系统对内脏运动的调节比较复杂，无论是脊髓、脑干、皮层都有影响。但下丘脑对内脏活动的调节具有重要作用： （图） 下丘脑对内脏机能的调节 下丘脑亦译为丘脑下部，有控制自主神经系统的高级中枢之称。下丘脑中有许多重要神经核团，它们与大脑皮层以及边缘系统具有密切和广泛的组织学和机能联系。下丘脑对血压、体温、摄食。水平衡和内分泌的调节都具有重要影响。 ①对血压的调节 在颈动脉窦、主动脉弓、锁骨下动脉以及肠系膜动脉上的压力感受器被兴奋后，其冲动由舌咽神经及迷走神经传至延脑，一部分通过脑干网状结构，上行传至下丘脑，使下丘脑中的神经元放电发生变化，从而影响下丘脑的内分泌功能。对血压调节产生影响。此外，直接刺激下丘脑前部可以引起心搏徐缓以及血压变化。 ②对体温的调节 下丘脑内存在着对体温变化敏感的神经元，它们的放电频率可随着机体体温的升降而变化，对于升温起反应的称为热（温）敏神经元，对于降温起反应的称为冷敏神经元。体温调节的高级中枢位于下丘脑内。 ③对水平衡的调节 现已证明，引起口渴感觉主要是由于下丘脑前区有的神经元胞体内NaCl浓度相对升高而发生的反应。在山羊下丘脑前部注射微量（少于0.2ml）高渗盐溶液后30～60s内动物开始饮水。损毁此区，饮水锐减，下丘脑部分有渗透压感受器，可感受由于细胞缺水而致的干渴。 ④对摄食行为的调节 许多事实证明，下丘脑、肝脏、胃和小肠壁上可能存在葡萄糖感受器。当给小白鼠注射金硫葡萄糖的同时，损毁下丘脑内葡萄糖感受器之后，即可使动物不再出现摄食活动。 下丘脑是处理和调制饥饿。胀饱信息的主要中枢。下丘脑外侧区有摄食中枢，其内侧区有饱食中枢。在正常情况下，这两个中枢的活动处于一种拮抗状态。双侧损毁下丘脑腹内侧核（饱中枢），引起实验动物过量的进食，而导致肥胖。与此相反，双侧损毁下丘脑外侧核（摄食中枢），却使动物失去摄食反应，动物瘦弱纤细。 ⑤对垂体释放激素的调节 下丘脑的内侧隆起和弓状核的神经元还分泌十多种促垂体激素，即所谓释放或抑制因子，通过垂体门脉系统作用于垂腺体，控制各种激素的分泌，改变和调节身体的内环境及影响各种内脏机能，称为神经体液调节。 第六节 中枢神经系统的高级机能 中枢神经系统的高级机能指除了前面述及的初级的感觉、运动机能之外，还有复杂的神经机能如条件反射、学习与记忆、睡眠与觉醒、动机和行为等一系列高级的整合机能，都归于高级神经机能。 一、大脑皮层的生物电活动 大脑皮层的生物电活动有两种类型：一种是在没有任何明显的外界刺激情况下，大脑皮层经常具有持续的节律性的电位变化，称为自发脑电活动；另一种是在感觉传入冲动的激发下，大脑皮层某一区域产生较为局限的电位变化，称为皮层诱发电位。 （一）脑电图与皮层脑电图 把引导电极安置于颅外头皮表面所记录到的皮层自发电位活动称为脑电图（electroencephalogram,EEG）。在动物实验或给病人作开颅手术时，也可把引导电极直接安置在大脑皮层表面，这样所记录到的皮层自发电位活动称为皮层脑电图（electrocorticogram,ECoG）。脑电是脑内不同神经细胞再某一瞬间兴奋和抑制的综合生物电反应。 （二）正常脑电图的基本波形 脑电图的波形很不规则，其频率变化范围约在1～30次/s左右，通常将此频率范围分为4个波段。 （图） 1．δ波 频率为0.5~3.5次/s，振幅为20～200μV。在深睡的情况下才可记录出这种波。 2．θ波 频率为4～7次/s。振幅为100～150μV。常见于婴幼儿的脑电图。成人在困倦时常可记录出此波。 3．α波 频率为8～13次/s。振幅为20～100μV。α波是正常成人脑电波的基本节律，如果没有外加的刺激，它的频率是相当恒定的。α节律在清醒安静闭目时即再现，并可具有时大时小的波幅变化，即波幅呈现由小变大，然后又由大变小的规律性变化，形成所谓α节律的“梭形”。每一“梭形”持续时间约1～2s。睁眼、思考问题或接受其它刺激时，α波立即消失而出现快波，此一现象称为“α波阻断（α block）”。 4．β波 频率为14～30次/s。振幅为5～20μV。安静闭目时只在额区出现β波。如果睁眼视物、突然受到声音刺激或进行思考时，在皮层其它区也会出现β波。所以β波的出现一般表示大脑皮层处于兴奋状态。 二、条件反射学说 一）条件反射与非条件反射 条件反射是脑的高级神经活动之一，是后天建立的，非条件反射是机体的本能反射，是先天具有的。二者区别如下： 表 非条件反射 条件反射 1. 在种族进化过程中形成的反射 2. 脑干和脊髓的反射 3. 永久的固定的神经联系 4. 已通反射 5. 必须用该感受器的特殊刺激才能引起 6. 比较简单 7.适应有很大的限制 1. 在个体生活过程中建立的获得性反射 2. 大脑反射 3. 暂时的易变的神经联系 4. 接通反射 5. 任何无关刺激都可变成条件反射的刺激 6. 有高度分化性 7. 适应的范围广大 二）条件反射的建立过程 1 食物性条件反射 （图） 2 防御性条件反射 （图） 3 操作式条件反射 又叫食物运动性条件反射。即动物必须通过本身的运动或操作才能获取食物。如踩动杠杆等，但只有当条件刺激（无关刺激如声音，光等）出现时，踩动杠杆才能获得食物。于是就可以现给动物一个刺激，然后动物区按动杠杆完成操作，获得食物。这类条件反射更复杂。 二）条件反射的行成机制 暂时联系的接通学说 在铃声与食物刺激相结合而形成的条件反射中，食物刺激作用于口腔味觉感受器，冲动沿传入神经到达延髓唾液中枢；此后一方面经传出神经促使唾液腺分泌，另一方面又沿传入神经继续上行至丘脑，然后传至大脑皮层味觉中枢（岛叶区），形成一个兴奋灶。在引起味觉的同时，皮层也发出下行冲动促使唾液分泌。皮层味觉中枢兴奋灶多次与由铃声刺激引起的听皮层兴奋灶同时活动，因而在它们之间开拓出一条新的通路，形成暂时联系。所以条件刺激铃声单独出现时，其所引起的兴奋过程能沿暂时联系通路到达非条件反射的皮层代表区，引起唾液分泌。 （图） 三）人类高级神经活动的特征 第一信号系统与第二信号系统学说 引起条件反射的刺激是信号刺激。由信号刺激所引起的一系列高级神经活动过程，巴甫洛夫称之为信号活动。可将一切信号活动分为两大类：一类是现实的具体的信号，称为第一信号；另一类是现实的抽象信号，即语言、文字，称为第二信号。 第一信号系统是指对第一信号发生反应的皮层机能系统。第二信号系统是指对第二信号（语言、文字）发生反应的皮层机能系统。 人类有了语言，可以用语词作为条件刺激，从而使条件反射更复杂，类型更多。 三、觉醒与睡眠 （一）觉醒状态的维持 觉醒状态是靠脑干网状结构上行激动系统的紧张活动维持的。动物实验证明，电刺激中脑网状结构能唤醒动物。觉醒存在两种状态，一种是脑电觉醒，即出项去同步化快波，一种是行为觉醒，即产生清醒状态下的意识行为、目前发现，脑电觉醒与脑桥蓝斑核前部发出的上行去甲肾上腺素能系统维持大脑的电活动有关，行为觉醒则由中脑－黑质－纹状体多巴胺能系统控制。 （二）睡眠及其发生原理 1．正常睡眠 睡眠是由两个交替出现的不同时相组成：一个时相称为慢波相，又称非快速眼动睡眠；另一时相称为快波相，又称快速眼动睡眠（REM）或异相睡眠。 （图） （1）慢波睡眠 1期：呈现低振幅脑电波，频率快慢混合，而以4～7次/s的θ波为主。此期常出现于睡眠开始和夜间短暂苏醒之后。 2期：也呈现较低振幅脑电波，中间常出现短串的12～14次/s的睡眠梭形波和一些复合波。此期是慢波睡眠的主要成分，代表浅睡过程。 3期：常呈现短暂的高振幅脑电波，振幅超过50μV，频率为1～2次/s的δ波。 4期：呈现高振幅脑电波。此期以δ波为主。 （2）异相睡眠（paradoxical sleep） 此时相为在睡眠过程中周期出现的一种激动状态。脑电图与觉醒时的相似，呈现低振幅去同步化快波。各种感觉功能进一步减退、运动机能进一步降低、肌肉几乎完全松弛和运动系统受到很强抑制，但自主神经系统活动增强，如血压升高、心率及呼吸加速、脑血流量及耗氧量增加等。 一般成人睡眠时，首先出现慢波相，通常依次为1－2－3－4－3－2等期，持续约70～120min，然后转入异相睡眠5～15min，这样就完成第一个时相转化。然后又转入慢波睡眠，并再次转入下一个异相睡眠。在整个睡眠过程中，这种反复转换约4～6次。 （图） 2、睡眠产生机制 （图） 四、学习与记忆 （一）学习与记忆的定义 学习是经验（或训练）引起行为适应性变化的过程，它是神经系统的可塑性表现。 记忆是保持和回忆过去经验（或训练）的能力，是学习后行为变化的保持和贮存和提取。 （二）记忆的类型及特征 1．感觉性记忆 指在脑的感觉区保留很短时间的感觉信号。 2．短期记忆（第一级记忆） 每次能持续几秒钟到1min或更长一些时间的记忆。 3．长期记忆 指那些能在几分钟、几小时、几天、几月或几年以后被回想出来的脑内贮存的信息而言，有的信息可以终生不忘。长期记忆可分为： （1）第二级记忆 是一种用弱的或仅仅 是稍强的记忆痕迹所贮存的长期记忆。 （2）第三级记忆 是一种深深刻在脑中的记忆。此类记忆常可持续终生。 （图） （三）记忆障碍 1．顺行性遗忘症 病人不能保留新近获得的信息。病人易忘近事（本症发生以后之事），但对以前发生的事仍能保留良好的记忆。 2．逆行性遗忘症 病人丧失脑机能发生障碍以前的一段时期内的记忆。 第三章 感觉器官 第一节 感受器的一般生理特性 一个感觉的形成需经过一系列复杂的过程。首先是感受刺激并对刺激的特性、强弱加以区别，这通过感受器完成。其次是将感觉信息传到各级中枢和大脑。最后形成感觉。 1．感受器具有各自的适宜刺激 各类感受器具有一个共同的机能特点，即对某种机能形式的刺激特别敏感，而对其他能量形式的刺激则敏感性极低或不发生反应，对某种特定感受器而言，敏感性最高的或阈值最小的刺激称为该感受器的适宜刺激。如光对视网膜，声波对耳蜗螺旋器。 2． 感受器的具有能量转换特性 感受器在适宜刺激作用下发生兴奋，无论刺激是何种形式，感受器可将刺激能量转化为生物电变化或神经冲动，称为感受器的换能作用。 感受器电位 当刺激作用于感受器时，膜电位产生变化，它是一种局部性的电位变化，这种局部性的电位称为发生器电位或感受器电位。感受器电位具有如下特征：①只有刺激作用于感受膜区域时才发生；②不传播，只对临近部位发生电紧张效应；③在一定限度内随刺激强度的增减升降，当电位上升至一定水平达到轴突膜的阈电位时，即转为沿着轴突传播的神经冲动；④在一刺激连续的作用下，电位往往逐渐减小，发生适应现象；⑤无潜伏期；⑥不易受局部麻醉药物（如奴佛卡因）的影响。 3．感受器具有编码作用 随着刺激强度增加，感受器传入神经上的冲动频率增加，感受器将不同刺激强度的刺激转化为传入纤维上的不同冲动频率的特性称为感受器的编码作用。 4．感受器的适应 刺激作用于感受器一段时间之后，感觉纤维冲动发放的频率逐渐下降，这一现象称为感受器的适应。 （图） 第二节 视觉器官 引起视觉的外周感受器官是眼，它由含有感光细胞的视网膜和作为附属结构的折光系统等部分组成。人眼的适宜刺激是波长370～740nm的电磁波（图）；在这个可见光谱的范围内，人脑通过接受来自视网膜的传入信息，可以分辨出视网膜像的不同亮度和色泽，因而可以看清视野内发光物体或反光物体的轮廓、形状、颜色、大小、远近。人脑获得的全部信息中，大约有95％以上来自视觉系统。首先，我们来了解一下视觉器官的基本结构。 （图） 一、眼的折光系统及其调节 眼的折光系统包括角膜、房水、晶状体、玻璃体等，首先了解一下眼的折光成像原理。 （一）与眼的折光成像有关的光学原理 当光线由空气进入另一媒质构成的单球面折光体时，它进入该物质时的折光情况决定于该物质与空气界面的曲率半径R和该物质的折光指数n2；若空气的折光指数为n1，则关系式为： F2 为后主焦距或第二焦距，指光线经折射后聚焦，由折射面到后主焦点的距离。主焦距是一个折光体的重要参数，由此可算出位于任何位置物体所形成的折射像的位置。以薄透镜为例，已知物距为a，则像距b可由下式得出： 当物距a趋于无限大时，1/a趋近于零，于是1/b接近于1/F2，亦即像距b差不多和F2相等；这就是说，当物体距一个凸透镜无限远时，它成像的位置将在后主焦点的位置。 （二）简化眼 由于眼内有多个折光体，要用一般几何光学的原理画出光线在眼内的行进途径和成像情况时，显得十分复杂。因此，有人根据眼的实际光学特性，一些和正常眼在折光效果上相同、但更为简单的等效光学系统或模型，称为简化眼。常用的一种简化眼模型，设想眼球由一个前后径为20mm的单球面折光体构成，折光指数为1.333；外界光线只在由空气进入球形界面时折射一次，此球面的曲率半径为5mm，亦即节点在球形界面后方5mm的位置，后主焦点正相当于此折光体的后极。这个模型和正常安静的人眼一样，正好能使平行光线聚焦在视网膜上。 （图） 如图所示，根据相似三角形原理，利用简化眼可以方便地计算出不同远近的物体在视网膜上成像的大小。 （三）眼的折光调节 1、 视近调节（图） 2、 近点与老光眼（图） 3、 眼的折光异常（图） 二、瞳孔和瞳孔对光反应 瞳孔 指虹膜中间的开孔，在紧靠瞳孔周围的是环形肌层，受动眼神经中的副交感神经支配，收缩时使瞳孔缩小，故又称瞳孔括约肌；虹膜的外周部分是辐散状肌纤维，受由颈部上行的交感神经纤维支配，收缩时瞳孔散大，故又称瞳孔散大肌。瞳孔的大小可以控制进入眼内的光量。 瞳孔对光反射 瞳孔大小随光照强度而变化的反应，是一种神经反射，称为瞳孔对光反射。瞳孔对光反射的神经通路见图 互感性瞳孔对光反射 如果光照一侧眼睛时，除被照眼出现瞳孔缩小外，同时未受到光照的另一侧瞳孔也缩小，后者称为互感性瞳孔对光反射。 房水和眼内压 房水指充盈眼的前、后房中的液体。房水的生成部位在睫状体脉络膜丛，生成后由后房进入前房，再由巩膜和角膜结合处的前房角处进入巩膜静脉窦，最后汇如静脉系统。房水不断生成，不断回收入静脉，使它在后房和前房之间流动不息。当房水的流动受阻或者房水的生成速度大于回收速度时，就会引起眼内高压，称为青光眼。 （图） 三、视网膜的结构和两种感光换能系统 （一）视网膜的结构特点 视网膜的厚度只有0.1-0.5mm，但结构复杂。根据主要的细胞层次可将视网膜分为四层。 （图） 视网膜最外层是色素细胞层；色素细胞层含有黑色素颗粒和维生素A，对同它相邻近的感光细胞起着营养和保护作用。此层内侧为感光细胞层。感光细胞分视杆和视锥细胞两种，它们都含有特殊的感光色素，是真正的光感受器细胞。两种感光细胞都通过终足和双极细胞层的双极细胞发生突触联系，双极细胞一般再和节细胞层中的神经节细胞联系。视网膜中除了这种纵向的细胞间联系外，还存在横向的联系，如在感光细胞层和双极细胞层之间由水平细胞，在双极细胞层和节细胞层之间有无长突细胞；这些细胞的突起在两层细胞之间横向伸展，可以在水平方向传递信息。 盲点 由节细胞层发出的神经轴突，先在视网膜表面聚合成一整束，然后穿透视网膜，在眼的后极出眼球，这就在视网膜表面形成视神经乳头。在乳头的范围内，实际上没有视网膜特有的细胞结构，因而落于该处的光线或视网膜像的组成部分，将不可能被感知，故称为盲点。 我们也可以作个试验。当你将左眼盯着屏幕上图形的＋号（见图），改变眼睛与屏幕的距离，在某一距离，你会发现右边的圆形点突然消失了。这正是因为该点的光线正好投射到你右眼的盲点所致。 （图） （二）视网膜的两种感光换能系统 在人和大多数脊椎动物的视网膜中存在着两种感光换能系统。一种由视杆细胞和与它们相联系的双极细胞和神经节细胞等成分组成，它们对光的敏感度较高，能在昏暗的环境中感受光刺激而引起视觉，但视物无色觉而只能区别明暗；且视物时只能有较粗略的轮廓，精确性差，这称为视杆系统或晚光觉系统；另一种由视锥细胞和与它们有关的传递细胞等成分组成，它们对光的敏感性较差，只有在类似白昼的强光条件下才能被刺激，但视物时可以辨别颜色，且对物体表面的细节和轮廓境界都能看得很清楚，有高分辨能力，这称为视锥系统或昼光觉系统。 1、 视杆细胞和视锥细胞的结构 视杆和视锥细胞在形态上都可分为四部分，由外向内依次称为外段、内段、胞体和终足；其中外段是感光色素集中的部位，在感光换能中起重要作用。视杆细胞呈长杆状，视锥细胞外段呈短圆锥状。 （图） 2、 视敏度 （图） 3、视杆细胞与视锥细胞的分布与视敏度的关系 （图） 四、视杆细胞的感光换能机制 （一）视杆细胞外段的细微结构 视紫红质的分子量约为27～28kd，是一种结合蛋白，有一分子称为视蛋白（opsin）的蛋白质和一分子称为视黄醛(retinal)的生色基团所组成。 （图） 视紫红质在光照时迅速分解为视蛋白和视黄醛。视黄醛分子在光照时发生了分子构像的改变，即它在视紫红质分子中本来呈11—顺型变为全反型。视黄醛分子构像的这种改变，将导致视蛋白分子构象也发生改变，经过较复杂的信号传递系统的活动，诱发视杆细胞出现感受器电位。 （图） 在亮处分解的视紫红质，在暗处又可重新合成，亦即它是一个可逆反应，起反应的平衡点决定于光照的强度。视紫红质再合成的第一步，是全反型的视黄醛变为11—顺型的视黄醛，很快再同视蛋白结合形成视紫红质。贮存在视网膜的色素细胞层中的维生素A也是全反型的，属于全反形视黄醇，它们也可在耗能的情况下变为11—顺型的，进入视杆细胞，然后再氧化为11—顺型的视黄醛，参与视紫红质的合成和补充。在视紫红质分解和再合成的过程中，有一部分视黄醛被消耗，这最终要靠食物进入血液循环中的维生素A来补充。长期摄入维生素A不足，将会影响人在弱光下的视力，引起夜盲症。 （二）视杆细胞感受器电位的产生 （图） 五、视锥系统的换能和颜色视觉 视锥细胞外段也具有与视杆细胞类似的盘状结构，并含有特殊的感光色素，但分子数目较少。大多数脊椎动物具有三种不同的视锥色素，各存在于不同的视锥细胞中。三种视锥色素都含有同样的11—顺型视黄醛，只是视蛋白的分子结构稍有不同。 色觉的三原色学说 视锥细胞功能的重要特点，是它具有辨别颜色的能力。颜色视觉是一种复杂的物理和心理现象。根据物理学原理，一种颜色不仅可以有一固定的波长引起，也可由两种或更多种其它波长光线的混合作用而产生。用红、绿、蓝三种色光（不是三种颜料）作适当混合，可以引起光谱上所有各种颜色的感觉。在上世纪初，科学家就提出了三原色学说。该学说设想在视网膜中存在着分别对红、绿、蓝的光线特别敏感的三种视锥细胞或相应的三种感光色素，并且设想当光谱上波长介于这三者之间的光线作用于视网膜时，这些光线可对敏感波长与之相近的两种视锥细胞或感光色素起不同程度的刺激作用，于是在中枢引起介于此二元色之间的其他颜色的感觉。 是否真的存在这样三类视锥细胞呢？有人用只作用于单个视锥细胞的细小的单色光束对视网膜进行测试，绘制出视锥细胞的光谱吸收曲线，发现不同动物和人的曲线都不外三种类型，分别代表了三类光谱吸收类型不同的三种视锥细胞。一类吸收峰值在420nm，一类在531nm，一类在558nm。差不多接近蓝、绿、红三色光的波长。支持了三原色学说。 （图） 六、与视觉有关的其他现象 （一）暗适应和明适应 人从亮光处进入暗室时，最初看不清任何东西，经过一定时间光敏度增高，恢复了在暗处的视力，这称为暗适应。从暗处来到亮光处时，最初感到一片耀眼的光亮，不能看清物体，只有稍待片刻才能恢复视觉，这称为明适应。 （图） 由图可见，暗适应曲线分成两部分，首先是进入暗处后光阈值迅速下降（光敏度迅速上升），并很快趋于平缓。这是因为进入暗处后视锥细胞感光色素合成量增加所致。随着在暗处时间延长，视觉阈值继续下降，到25－30分钟，阈值将到最低。这和在暗处视杆细胞种视紫红质合成增强相关。 （二）视野 单眼固定地注视前方一点不动，这时该眼所能看到的范围成为视野。视野的最大界限通常以它和视轴的夹角来表示。 （图） （三）双眼视觉和立体视觉 人和高等哺乳动物的双眼都在面部前方，视物时两眼视野差不多大部分重叠，称为双眼视觉。双眼视物使视觉系统有可能感知物体的“厚度”，从而形成立体感。因为两侧的视网膜像并不完全相同；但来自两眼的图像信息经过视觉高级中枢处理后，只产生了一个有立体感的形象。 七、视觉传导通路 眼所能观察到的视野在左右眼视网膜上的投射不同。右侧视野投射到右眼的鼻侧视网膜和左眼的颞侧视网膜视，相反，左侧视野投射到右眼的颞侧视网膜和左眼的鼻侧视网膜。上方视野投射在下方的视网膜。视觉信息在向中枢传导过程中部分交叉，即来自双眼鼻侧视网膜的视神经纤维交叉到对侧，而来自鼻侧视网膜的传入纤维不交叉。结果形成了右侧视野投射到左侧大脑，而左侧视野投射的右侧大脑的视野完全交叉。 （图） 第三节 听觉器官 听觉的外周感受器官是耳，耳的适应刺激是一定频率范围内的声波振动。耳有外耳、中耳和内耳迷路中的耳蜗部分组成。由声源振动引起空气产生疏密波，后者通过外耳道、鼓膜和听骨链的传递，引起耳蜗中淋巴液和基底膜的振动，使耳蜗科蒂器官中的毛细胞发生兴奋，转变为听神经纤维上的神经冲动，并以不同的频率和组合形式对声音信息进行编码，传送到大脑皮层听觉中枢，产生听觉。 一、人耳的听阈和听域 刚好能引起听觉的最小振动强度，称为听阈。当振动强度增加到某一限度时，它引起的将不但是听觉，同时还会引起鼓膜的疼痛感觉，这个限度称为最大可听阈。不同频率振动的听阈，最大可听阈所包含的面积称为听域。 （图） 二、外耳和中耳的传音作用 外耳由耳廓和外耳道组成。耳廓的形状有利于声波能量的聚集，稍稍转动头的位置，根据两耳声音强弱的轻微变化，可以判断声源的位置。 外耳道是声波传导的通路，一端开口，一端终止于鼓膜，外耳道长约2.5cm，据此计算，一个共鸣腔的最佳共振频率约在3500Hz附近；这样的声音由外耳道传到鼓膜时，可以增强约10倍。（图） 中耳包括鼓膜、鼓室、听骨链、中耳小肌和咽鼓管等主要结构。 （图） 鼓膜呈椭圆形，面积约50～90mm2 ,厚度约0.1mm,呈顶点朝向中耳的漏斗形。其内侧连锤骨柄。听骨链由锤骨、砧骨肌、镫骨依次连接而成。锤骨柄附着于鼓膜，镫骨脚板和卵圆窗膜相接，砧骨居中，将锤骨和镫骨连接起来，使三块听小骨形成一个两臂之间呈固定角度的杠杆。 中耳增压效应主要有以下两个因素：一是由于鼓膜面积和卵圆窗膜的面积大小有差别，鼓膜振动时，实际发生振动的面积约55mm2，而卵圆窗膜的面积只有3.2mm2，如果听骨连传递时总压力不变，则作用于卵圆窗膜上的压强将增大55÷3.2＝17倍；二是听骨链中杠杆长臂和短臂之比约1.3：1，及锤骨柄较长，于是在短臂一侧的压力将增大为原来的1.3倍。这样算来，整个中耳传递过程中增压效应为17×1.3＝22倍。 （三）咽鼓管的功能 咽鼓管连通鼓室和鼻咽部，使鼓室内空气和大气相通，通过咽鼓管，可以平衡鼓室内空气和大气之间有可能出现的压力差，维持鼓膜的正常位置、形状和振动性能。 三、耳蜗的感音换能作用 耳蜗的作用是把传到耳蜗的机械震动转变成听神经纤维的神经冲动，在这一转变过程中，耳蜗基底膜的振动是一个关键因素，它的振动使位于它上面的的毛细胞受到刺激，引起耳蜗内发生各种过渡性的电变化，最后引起位于毛细胞底部的传入神经纤维产生动作电位。 （一）耳蜗的结构要点 （图耳蜗外观）（图轴切），（图蜗管螺旋器），（图基底膜） 耳蜗是由一条骨质的管道围绕一个骨轴盘旋21/2~23/4周而成。在耳蜗管的横断面上可见到两个分界膜，一为斜行的前庭膜，一为横行的基底膜，此两膜将管道分为三个腔，分别称为前庭阶、骨阶和蜗管。前庭阶在耳蜗底部与卵圆窗膜相接，内充外淋巴；骨阶在耳蜗底部与圆窗相接，也充满外淋巴，后者在耳蜗顶部和前庭阶中的外淋巴相交通；耳蜗是一个盲管，其中内淋巴浸浴着位于基底膜上的螺旋器的表面。螺旋器的构造极为复杂；在蜗管的横断面上的靠蜗轴一侧，可看到有一行内毛细胞纵向排列；在蜗管的靠外一侧，有3～5行外毛细胞纵向排列；此外还有其他的支持细胞存在于这些细胞间的较大的间隙。 （二）基底膜的振动和行波理论 当声波振动通过听骨链到达卵圆窗膜时，压力变化立即传给耳蜗内液体和膜性结构；如果卵圆窗膜内移，前庭膜和基底膜也将下移，最后是鼓阶的外淋巴压迫圆窗膜外移；相反，当卵圆窗膜外移时，整个耳蜗内结构又作反方向移动，于是形成振动。基底膜的振动是以行波的方向进行的，即内淋巴的振动首先在靠近卵圆窗处引起基底膜的振动，此波动再以行波的形式沿基底膜向耳蜗的顶部方向传播。不同频率的声音引起的行波都从基底膜的底部，即靠近卵圆窗膜处开始，但频率不同时，行波传播的远近和最大行波的部位有所不同，振动频率越低，行波传播越远，最大行波振幅出现的部位就越靠近基底膜顶部，在行波最大振幅出现后，行波很快消失，不再传播；相反的，高频率声音引起的基底膜振动，只局限于卵圆窗附近。 不同频率的振动引起基底膜不同形式的行波传播，是由基底膜的某些物理性质决定的。基底膜宽度在靠近卵圆窗处只有0.04mm，以后逐渐加宽；与此相对应，基底膜上的螺旋器的高度和重量，也随着基底膜的加宽而变大。这些因素决定了基底膜越靠近底部，共振频率越高，越靠近顶部，共振频率越低；这就使得低频振动引起的行波在向顶部传播时阻力较小，而高频率振动引起的行波只局限在底部附近。 （图） 不同频率的声音引起的不同形式的基底膜的振动，是耳蜗能区分不同声音频率的基础。 基底膜的振动怎样使毛细胞受到刺激，毛细胞顶端的听毛有些埋在盖膜的胶状物中，有些是和盖膜的下面相接触；因盖膜和基底膜与蜗轴骨板的连接点不在同一水平，故当行波引起基底膜振动时，基底膜的振动轴和盖膜的振动轴不一致，于是两膜之间有一个横向的交错移动，使听毛受到一个切向力的作用而弯曲。毛细胞听纤毛的弯曲，是耳蜗中由机械能转变为电变化的第一步。 （图） （三）耳蜗的生物电现象 耳蜗未受到刺激时，如果把一个电极放在鼓阶外淋巴中，并接地使之保持在零电位。那么用另一个测量电极可测出蜗管内淋巴中的电位为＋80mV左右，这称之为内淋巴电位。如果将此测量电极刺入毛细胞膜内，则膜内电位为－70～－80mV。毛细胞顶端膜外的浸浴液为内淋巴，则该处毛细胞膜内（相当于－80mV）和膜外（相当于＋80mV）的电位差为160mV；这是毛细胞静息电位和一般细胞不同之处。 （图） 当耳蜗接受声音刺激时，在耳蜗及其附近结构又可记录到一种特殊的电波动，称为微音器电位。这是一种交流性质的电变化，在一定的刺激强度范围内，它的频率和幅度与声波振动完全一致。 用微电极进行毛细胞的细胞内电变化记录的实验证明，所谓微音器电位就是多个毛细胞在接受声音刺激时所产生的感受器电位的复合表现。 （图） 第四节 前庭器官 内耳迷路中除耳蜗外，还有三个半规管、椭圆囊和球囊，后三者合称为前庭器官，是人体对自身运动状态和头在空间位置的感受器。 （图） 前庭器官的感受细胞都称为毛细胞，这些毛细胞通常在顶部有60～100条纤细的毛，按一定的形式排列；其中有一条最长，位于细胞顶端的一侧边缘处，称动毛，其余的毛较短，占据了细胞顶端的大部分区域，称静毛。当动毛和静毛都处于自然状态时，细胞膜内外存在着约－80mV的静息电位，同时在与此毛细胞相接触的神经纤维上有中等频率的持续放电。如果用外力使毛细胞顶部的纤毛由静毛所在一侧倒向动毛一侧，可看到细胞的静息电位去极化到约－60mV的水平，同时有神经纤维冲动发放频率的增加；与此相反，当外力使纤毛弯曲的方向由动毛一侧倒向静毛一侧时，可看到细胞静息电位向超级化方向转变，而神经纤维上的冲动发放频率也变得比纤毛处于自然不受力状态时为小。由于各前庭器官中毛细胞的所在位置和附属结构不同，使得不同形式的变速运动都能以特定的方式改变毛细胞纤毛的倒向，使相应的神经纤维的冲动发放频率发生改变，把机体运动状态和头在空间位置的信息传送到中枢，引起特殊的运动觉和位置觉。 （图） 三个半规管的形状大致相同，但各处于一个平面上，这三个平面又互相垂直。每个半规管约占2/3个圆周，一端有一个相对膨大的壶腹。壶腹内有壶腹嵴，它的位置和半规管的轴垂直；在壶嵴中有一排毛细胞，面对管腔，而毛细胞顶部的纤毛又都埋植在一种胶质性的圆顶行终帽之中。毛细胞上动毛和静毛的相对位置是固定的，当充满管腔的内淋巴由管腔向壶腹的方向移动时，正好能使壶腹嵴中毛细胞顶部的静毛向动毛一侧弯曲，引起该壶腹的传入神经向中枢发放大量神经冲动。 （图） 在椭圆囊和球囊，毛细胞存在于囊斑结构中，其纤毛则埋植在一种称为耳石膜的结构内。耳石膜是一块胶质板，内含耳石，主要由蛋白质和碳酸钙所组成，比重大于内淋巴，因而也有较大的惯性。人体在水平方向以任何角度作直线变速运动，由于耳石膜的惯性，囊斑上总会有一些毛细胞由于它们的静毛和动毛的独特方位，正好能发生静毛向动毛侧的最大弯曲，于是由此引起的某些特定的传入神经纤维的冲动发放增加，引起机体产生进行着某种方向的直线变速运动的感觉。 （图） 第四章 血 液 第一节 概述 一、体液和内环境 体液 动物细胞内、外的液体统称为体液（body fluid）,其中2/3的体液存在于细胞内，组成细胞内液（intracellular fluid）；其余的1/3存在于细胞外，组成细胞外液（extracellular fluid）。细胞外液包括血浆（plasma）、组织液（tissue fluid）、淋巴液（lymph fluid）和脑脊液几种形式。血浆约占细胞外液量的20％。 （图） 内环境 细胞外液是细胞生存的直接环境。细胞新陈代谢所需的O2和养料可直接由细胞外液提供，细胞的代谢终产物需要通过细胞外液排出。因此细胞外液构成了机体的内环境。内环境的理化性质是相对稳定的，即渗透压、温度、电解质成分、血糖和PH等的相对稳定，是机体维持正常生命活动的前提条件。 内环境稳态 许多因素能影响内环境理化性质的相对稳定。例如，机体呼吸过程中O2和CO2的交换比率，尿生成过程中物质的滤过和重吸收的程度，消化系统对水、电解质及各种营养物质的吸收等，均能影响内环境的理化性质。外环境的剧烈变化也直接或间接地干扰内环境的相对稳定。机体通过神经和体液对影响内环境相对稳定的各种因素进行调节，从而使内环境的理化性质只能在一定生理机能允许的范围内，发生小幅度的变化，并维持动态平衡。这种内环境相对稳定的状态称为稳态或自稳态。 二、血量 血量 机体中血液的总量称为血量。血量是血浆量和血细胞量的总和。一个健康成年人的血量约占体重的7％～8％；男性的血量约为5.0～6.0L，女性约为4.5～5.5L。 血量相对稳定 血量相对稳定是机体维持正常生命活动的重要保证。只有血量相对稳定才能使机体的血压维持在正常水平，保证全身器官、组织的血液供应。如果失血量达到全血量的20％，血压会立即下降，使血流速度减慢，组织细胞不能及时得到代谢所需要的养料和O2，将造成严重的损害。失血超过30％时，血压将大幅度下降，仅靠机体的调节已不能使血量恢复，造成大脑、心脏等重要器官的供血不足，出现昏厥或休克症状。 血量相对稳定的维持，主要与毛细血管的滤过和重吸收相对平衡有关。当血量突然减少（如大出血）时，毛细血管血压下降，使组织液进入毛细血管的量增多，血量得到补充；当大量饮水使血浆渗透压下降时，组织液的生成增多，由肾排出的水分也将增加，使血量恢复到正常水平。血浆的调节涉及到消化、循环、排泄等系统的生理功能。血管升压素、醛固酮、肾素－血管紧张素等多种生物活性物质，都参与了机体体液平衡的调节。 三、血液的主要生理机能 （一）运输机能 血液的运输是机体物质转运的主要手段。这些物质包括O2、CO2、各种抗体、酸和碱、各种电解质、激素、各种营养物质、色素、矿物质和水等。血液运输的物质可以游离在血浆和血细胞中，也可以与血浆蛋白或其他结合蛋白结合进行转运。 （二）防御机能 在血液中，与机体防御和免疫功能有关的成分包括白细胞、巨噬细胞、各种免疫抗体和补体系统。白细胞、巨噬细胞等能直接吞噬病原微生物，阻止它们对机体的危害作用；同时，侵入机体的微生物或病原体能启动血液中的非特异性和特异性免疫系统，最终将有害成分彻底清除。此外，机体对某些病原体可以产生一定的免疫记忆力，在一定时间内具有识别同种致病源的能力。 （三）止血机能 血液中存在许多与血凝有关的血浆蛋白，称为凝血因子（blood coagulation factor）。机体损伤出血能激活血浆中复杂的止血机制，阻止血液的外流，这是一个正反馈的酶促反应。 （四）维持稳定 血液中含有大量的酸碱缓冲对，对维持机体的酸碱平衡起了重要作用，为细胞功能的实现提供了一个理想的内环境。 第二节 血液的组成及理化特性 1、 血液的组成 （图） 二、血液的物理特性 （一）颜色 血液是一种不透明的、粘稠的液体。血液的颜色取决于红细胞及其所携O2的多少：携O2多的呈鲜红色，俗称动脉血（arterial blood）；携O2少的呈暗红色，俗称静脉血（venous blood）。 （二）密度 血液的密度一般约在1.050～1.060之间。血液的密度与所含血细胞的数量和血浆的成分有关，通常随着血细胞数量的变化而变化。红细胞的血液密度约1.115，白细胞的血液密度约为1.070。 （三）粘滞性 粘滞性是指液体流动阻力的大小。血液的粘滞性（blood viscosity）的高低主要取决于血液中血细胞的数量和血浆的成分。通常情况下，血液的粘滞性是水的3.5～5.5倍。 （四）红细胞的沉降率 将掺有一定抗凝剂的血液，静置于一根细长玻璃管中，观察一定时间内红细胞在血浆中的沉降距离，即为细胞沉降率（erythrocytic sedimentation rate,ESR）。健康男性的ESR为2～8mm/h，女性为2～10mm/h。 三、血浆 （一）血浆的化学成分 血浆是一种淡黄色的液体，由90％的水和100多种溶质所组成。 血浆成分中蛋白质占7％～9％，主要包括白蛋白（albumin），球蛋白（globulin）和纤维蛋白原三大类。白蛋白由肝合成，约占血浆蛋白总量的60％～80％。由于白蛋白含量高而相对分子量小，对调节血浆与组织液间的渗透压具有重要作用。球蛋白可分为α、β和γ三种亚型，其中α、β－球蛋白均由肝合成，主要参与脂类或脂溶性物质的运输。γ-球蛋白是淋巴细胞分泌的抗体，参与机体的免疫反应。纤维蛋白原约占全部血浆蛋白的4％，也在肝内合成，参与机体的血液凝固。 （二）血浆渗透压 溶液的渗透压是指溶液中的溶质颗粒通过半透膜吸取膜外水分子的一种力量，渗透压的大小与单位体积中溶质分子或颗粒的数目有关，而与溶质分子或颗粒的大小无关。血浆渗透压（plasma osmotic pressure）约为313.8mOsm/kgH2O，相当于7个大气压或711kPa（5330mmHg）。血浆的渗透压主要由血浆中的晶体物质决定，称为血浆晶体渗透压；一小部分由血浆蛋白产生，称为血浆胶体渗透压，约25－30mmHg。白蛋白是形成血浆胶体渗透压的最主要物质。血浆胶体渗透压虽然较小，但因胶体物质不能透过毛细血管壁，所以能直接影响血液和组织液之间的水的交换，对维持正常血液量具有重要作用。当血浆蛋白浓度降低、血浆胶体渗透压下降时，容易造成局部水肿。与血浆渗透压一致的溶液称为等渗溶液0.9％的NaCl溶液基本与人体血浆渗透压相等，是人及哺乳动物的等渗溶液，通常把0.9％的NaCl溶液称为生理盐水。高于或低于血浆渗透压的溶液称为高渗溶液或低渗溶液。 （三）血浆的酸碱平衡 正常人血浆的pH为7.35～7.45，略偏碱性。血浆pH低于7.35为酸中毒；高于7.45为碱中毒。血浆的酸碱度通常能保持相对稳定，这与血浆中存在大量的缓冲对有关。H2CO3和NaHCO3是血浆中最重要的缓冲对，血浆中NaHCO3/ H2CO3的比值为20：1。血浆中还存在其他缓冲对，如蛋白质钠盐/蛋白质，Na2HPO4/NaH2PO4，K2HPO4/KH2PO4，KHCO3/H2CO3等，在红细胞内还有血红蛋白钾盐/血红蛋白，氧合血红蛋白钾盐/氧合血红蛋白等缓冲对。在这些缓冲对的作用下，血浆pH只能在很小的范围内变动。 第三节 血细胞生理 一、红细胞 （一）红细胞的形态、数量和机能 1.红细胞的形态和数量 人和哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核，呈中央双凹的圆盘状，直径约为7μm。红细胞的这种形态能最大程度地增加表面积，极大地提高与组织细胞间进行气体交换的能力。 （图） 红细胞是血液中数量最多的血细胞，正常男性血液中红细胞数为450万～550万个/mm3，平均约为500万个/mm3；女性为380万～460万个/mm3，平均约为420万个/mm3。 2．红细胞的功能 红细胞的主要功能是运输O2和CO2。红细胞在肺毛细血管床携带O2后，到达全身组织细胞处将O2释放，供组织细胞代谢的需要；组织细胞代谢产生的CO2又通过红细胞携带返回到肺后，被排出体外。由红细胞携带的O2为溶解于血浆中的70倍，组织细胞产生的20％的CO2也是通过红细胞转运的。 红细胞运输O2的功能由血红蛋白（hemoglobin,Hb）完成。婴儿血液中的血红蛋白含量约为14～20g/100ml，正常成年男性约为12～15g/100ml，女性约为11～14g/100ml。每个红细胞中含有2.8×108个血红蛋白分子，因而每个红细胞能携带约109个O2分子，使血液呈鲜红色。与氧结合后的血红蛋白称为氧合血红蛋白，将O2释放后的血红蛋白称为去氧血红蛋白。 （图） （二）红细胞脆性和溶血 在正常情况下，红细胞内的渗透压与其周围血浆的渗透压相等。如果将红细胞置于高渗溶液中，将引起红细胞内的水分向高渗溶液渗透，使红细胞失水而皱缩；反之，如果将红细胞置于低渗溶液中，则水分将过多地进入红细胞，引起红细胞膨胀；若此时进一步降低盐溶液的浓度时，部分细胞膜将由于过渡膨胀而破裂，释放出血红蛋白，这种现象称为渗透性溶血。通常将红细胞所具有的抵抗低渗溶液的特性，称为红细胞的脆性。红细胞对低渗溶液的抵抗力小，表明脆性大，红细胞易于破裂；反之，红细胞脆性小。 （三）红细胞的生成与破坏 1．红细胞的生成过程 在胚胎发育早期，造血的部位为卵黄囊。胚胎发育5个月后，变为由红骨髓造血。成年人造血的主要部位是脊椎骨、肋骨、肱骨和长骨近端的骨骺。血液中所有红细胞都起源于造血干细胞。造血干细胞首先分化成为髓样干细胞和淋巴干细胞，前者进一步分化成红细胞系组细胞，然后依次经过原始红细胞 早幼成红细胞 晚幼成红细胞 幼红细胞发育阶段。在幼红细胞阶段排出细胞核，变成为双凹圆盘形的网织红细胞。从造血干细胞到网织红细胞大约需要3～5天。网织红细胞进入血液循环后还需要2天的时间才能最终分化成为成熟的红细胞。 （图） 3．红细胞的破坏与生成的调节 红细胞的寿命为120天。除少量衰老红细胞直接发生溶血外，绝大部分衰老红细胞被巨噬细胞吞噬。溶血后释放到血浆中的血红蛋白或是与血浆中的触珠蛋白结合，或是被分解为珠蛋白和血红素。被巨噬细胞消化后的血红蛋白首先被分解成成珠蛋白和血红素，血红素进一步被分解成Fe2+和胆绿素，珠蛋白也进一步被蛋白酶降解为多肽。红细胞生成的速度约为2.50×106个/s，红细胞的生成受多种因素的调节。 最直接影响红细胞生成的因素是促红细胞生成素（erythropoietin,EPO）。EPO是肾分泌的一种糖蛋白激素，由166个氨基酸组成。EPO能直接刺激骨髓干细胞的分裂、分化和成熟。EPO的作用相当迅速，血中EPO水平升高1～2天后，即可观察到红骨髓中网织红细胞数量的快速增加。 二、白细胞生理 （一）白细胞的形态、数量和分类 一般成年人的白细胞数在4000～10000个/mm3血液的范围内变动。白细胞的数量随不同的生理状态改变而发生较大的波动。如在运动、失血、妊娠及炎症等情况下，白细胞的数量均会增加。白细胞能作阿米巴样的变形运动，可穿过毛细血管壁上的孔道，移动到相应的感染区，这一过程称为血细胞渗出。 （图） 根据白细胞的染色特征，可将其分为两大类：一类称为颗粒白细胞，包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞；另一类称为无颗粒白细胞，包括淋巴细胞和单核细胞。 （图） （二）白细胞功能 1．粒细胞 粒细胞约占白细胞总数的60％。 （1）中性粒细胞 中性粒细胞中的颗粒能够同时染上嗜酸性（红色）和嗜碱性（蓝色）两种颜色，故称为中性粒细胞。中性粒细胞约占白细胞总数的一半以上。中性粒细胞在血中停留的时间约为6～8h。中性粒细胞在机体的非特异性细胞免疫中起着重要作用。当病原微生物突破皮肤侵入机体时，病毒及其分泌产物与血液中相应的抗体结合后，可激活机体的免疫系统，于是病毒自身、组织细胞和激活的淋巴细胞将产生大量化学趋化因子，这些趋化因子能诱导中性粒细胞向炎症区运动，并参与防御反应。 （2）嗜酸性粒细胞 嗜酸性粒细胞内含有较大的、染色很深的橘红色或黄色颗粒，嗜酸性粒细胞约占白细胞总数的1％～4％。嗜酸性粒细胞的最重要功能是对寄生虫的免疫反应。嗜酸性粒细胞的另一个主要作用是参与机体的过敏反应，它能够限制嗜碱性粒细胞引起的过敏反应，减弱过敏反应的程度。 （3）嗜碱性粒细胞 嗜碱性粒细胞只占白细胞总数的0.5％～1％，在血液中的存活时间约为12h。嗜碱性粒细胞一般含有两个或两个以上呈“U”或“S”形的核，胞质中含有着色较深的蓝紫色颗粒，颗粒中含有肝素和组织胺。肝素具有抗凝血作用，组织胺具有舒张血管的作用。嗜碱性粒细胞释放的肝素、组织胺以及其它调节因子能增加局部血流，促进其他白细胞向炎症或过敏反应区迁移。 2．单核细胞 单核细胞的体积最大，数量约占白细胞总数的4％～8％。单核细胞和组织中的巨噬细胞组成了单核－巨噬细胞系统。 单核细胞的功能：①吞噬消化作用：能吞噬并消化病原微生物、凋亡细胞和损伤组织；②分泌功能：能在抗原或多种非特异性因子的刺激下分泌多种物质；③处理和递呈抗原：激活淋巴细胞并特异性免疫应答；④杀伤肿瘤细胞。 3.淋巴细胞 淋巴细胞占白细胞总数的25％～33％，含有较少的细胞质和一个较大的细胞核。寿命最短的淋巴细胞可存活几个小时，最长的可达数年。淋巴细胞在机体的免疫应答中起着重要作用。淋巴细胞可分为T细胞、B细胞、自然杀伤细胞和自然抑制细胞。在功能上T细胞主要与细胞免疫有关，B细胞主要参与体液免疫。 （图） （1）T细胞 T细胞占全部淋巴细胞的40％～60％，T细胞能合成和释放一些细胞因子。细胞因子与靶细胞膜上的受体结合后，具有破坏肿瘤细胞、限制病毒复制、激活巨噬细胞或中性粒细胞等多种作用。 （2）B细胞 B细胞占淋巴细胞总数的20％～30％，当B细胞初次与某一抗原接触而被致敏后，一部分B细胞将分化为成熟的浆细胞，浆细胞能分泌该抗原的特异性免疫球蛋白，即抗体，释放入血液中；另一部分发展成为记忆B细胞，寿命可长达一年以上且保持特异性，当它们再次接触到同一抗原时，能被迅速激活为特异的B淋巴细胞。B淋巴细胞被抗原激活后所表达的抗原特异性受体，称为B细胞抗原受体（B cell antigen receptor,BCR）。据估计一个B细胞膜上约含有104～105个BCR。 （3）自然杀伤细胞和自然抑制细胞（natural killer cells, NK） NK约占淋巴细胞总数的1％～5％，它具有T细胞和B细胞所不具备的特征。NK能识别并攻击与正常细胞不同的任何膜表面发生变化的细胞，如肿瘤细胞或受到病毒攻击的细胞。NK与靶细胞膜相接触时，释放一些细胞因子，在很短的时间内就能使靶细胞膜穿孔，并最终将膜分解。 （三）白细胞的破坏与生成的调节 白细胞与红细胞、血小板一样，都起源于骨髓中的造血干细胞。这种多潜能造血干细胞首先分化成髓样干细胞和淋巴干细胞，前者进一步分化成红细胞系、单核细胞系、粒细胞系和巨核细胞系等，后者则发育为各种淋巴细胞的前体细胞。T细胞还需要在胸腺中进一步发育成熟。 （图） 白细胞的分化和增殖受多种血细胞生成素的调节（或称集落刺激因子）。 1、 血小板 （一）血小板的形态、数量和机能 血小板是骨髓巨核细胞裂解后脱离下来的小块细胞碎片，形状不规则，无细胞核，直径约2～4μm，体积仅相当于红细胞的1/3~1/4，是血液中最小的有形成分。正常成人血小板的数量为15万～45万/mm3。没有参加血液凝固的血小板在血中的寿命为5～10天，然后在肝和脾中被吞噬破坏。 （二）血小板的生成调节 与其他血细胞一样，血小板也是来源于骨髓中的造血干细胞。血小板的生成受血小板生成素的调节，它能促进骨髓巨核细胞增殖。 血细胞的生成概括如图。 （图） 第四节 血液凝固 （一）血凝的基本过程及其原理 1．凝血因子 因子 名称 特性和功能 Ⅰ 纤维蛋白原（fibrinogen） 肝合成的血浆蛋白，可被活化为纤维蛋白 Ⅱ 凝血酶原（prothrombin） 肝合成的血浆蛋白，可被活化为凝血酶 Ⅲ 组织凝血激酶（tissue thromboplastin） 损伤组织释放的磷脂蛋白复合体，激活外源性凝血机制 Ⅳ Ca2+ 从饮食和骨释放获得，参与血凝全过程 Ⅴ 前加速素（proaccelerin） 肝合成或血小板释放的血浆蛋白，参与外源性凝血和内源性凝血机制 Ⅶ 前转变素(proconvertin) 肝合成血浆蛋白，参与外源性凝血机制 Ⅷ 抗血友病因子(antithemoph -ilic factor，AHF) 肝合成球蛋白，缺乏时将引起血友病A。参与内源性凝血机制 Ⅸ 血浆凝血激酶（plasma thromboplastin component，PTC） 肝合成血浆蛋白，缺乏时将引起血友病B。参与内源性凝血机制 Ⅹ Stuart-Prower因子 肝合成蛋白，参与外源性和内源性凝血机制 Ⅺ 血浆凝血激酶前质(plasma thromboplastin antecedent，PTA) 肝合成血浆蛋白，缺乏时将引起血友病C。参与内源性凝血机制 Ⅻ 接触因子（contact facor） 蛋白水解酶，参与内源性凝血机制，激活纤维蛋白溶解酶 ⅩⅢ 纤维蛋白稳定因子(fibrin-stablilizing factor，FSF) 血浆和血小板中的酶，加强纤维蛋白间的结合和维持血凝块稳定 2．血液凝固的基本过程 血凝过程分为三个主要阶段：因子Ⅹ的激活，凝血酶原（因子Ⅱ）的激活，纤维蛋白原（因子Ⅰ）转变成纤维蛋白（Ⅰa）凝血因子Ⅹ的激活可以通过两条途径完成。如果完全依赖于血浆内的凝血因子激活因子Ⅹ，而引发的血凝过程，称为内源性途径；如果血管破损后，引起引起损伤组织释放因子Ⅲ，而激活因子Ⅹ的过成，称为外源性途径。 第一阶段 X Xa （V+Ca2+） 第二阶段 凝血酶原 凝血酶 第三阶段 纤维蛋白原 纤维蛋白 催化方向 变化方向 图 凝血过程的三个阶段 内源性凝血途径 Ⅻ Ⅻa 外源性凝血途径 组织凝血激酶 Ⅺ Ⅺa Ca2+ Ca2+ Ⅶ Ⅸ 变化方向 催化方向 Ⅹ ⅩⅢ 凝血酶原 凝血酶 ⅩⅢa 纤维蛋白原 纤维蛋白 纤维蛋白多聚体 图 内源性和外源性血凝过程示意图 三、纤维蛋白溶解 在正常血管中，少量、轻度血凝会经常发生，如果所形成的血凝块不能及时被清除，将使血管阻塞。在生理止血过程中产生的止血栓也可以阻塞损伤处的血管。当损伤处的创口逐渐愈合后，血凝时形成的纤维蛋白网可被溶解，一部分不必要的血栓被清除，使血管变得畅通，此过程称纤维蛋白溶解。 纤维蛋白溶解的过程大致可分为两步：首先是血浆中的纤维蛋白溶解酶原（plasminogen，简称纤溶酶原）的激活，转变成纤维蛋白溶解酶（plasmin，简称纤溶酶）；然后是纤溶酶促使纤维蛋白和纤维蛋白原降解，使凝胶状态的纤维蛋白溶解。 纤溶酶原激活物 （＋） （－） 纤溶酶原 纤溶酶 纤溶酶抑制物 纤维蛋白及纤维蛋白原 纤维蛋白溶解产物 图 纤维蛋白溶解系统示意图 （＋）促进作用 （－）抑制作用 变化方向 第六节 血型与输血原则 一、人类的血型 人类红细胞膜上存在不同的特异糖蛋白抗原，称为凝集原，而血浆中存在着能与红细胞膜上相应凝集原发生反应的抗体，称为凝集素。如果将含有不同凝集原的血混合，将会发生红细胞聚集成簇，同时伴有溶血发生，这种现象称为红细胞凝集。 目前已知人类红细胞膜上至少存在30种不同的抗原，还有100多种其他类型的抗原仅存在于个别家族中，称为“私人抗原”。血型（blood group）是指红细胞膜上特异的抗原类型。红细胞膜上的绝大多数抗原的抗原性很弱，在输血中不会产生明显的凝集反应，但某些抗原的抗原性很强，在这些抗原中对人类最重要的是ABO血型和Rh血型系统。 二、ABO血型 ABO血型系统由红细胞膜上的凝集原A和凝集原B决定，这两种凝集原可组合为4种血型。 血型 红细胞抗原（凝集原） 血浆中抗体（凝集素） A A 抗B B B 抗A AB AB 无抗A或抗B O 无A和B 抗A和抗B 表 红细胞抗原的ABO系统 ABO血型抗原具有种族差异。例如，中欧地区的人群中，约40％以上的人为A型，近40％的人为O型，10％的人为B型，6％的人为AB型；而90％的美洲土著人为O型。 三、Rh血型 大部分人的红细胞膜上存在具有与恒河猴红细胞膜上相同抗原，称为Rh因子。根据红细胞膜上Rh因子建立的血型系统称为Rh血型系统。 目前发现至少存在8种不同类型的Rh因子，其中C、D和E因子是普遍存在的。在Rh因子中，D因子的抗原性最强，因此通常将红细胞膜上含有D抗原的，称为Rh阳性；反之为Rh阴性 。白种人中约85％的为Rh阳性，15％为Rh阴性。99％汉族人为Rh阳性。 Rh血型系统与ABO血型系统不同，Rh阴性个体血浆中不存在天然的抗Rh因子的抗体。如果Rh阴性个体接受了Rh阳性个体的血液，输血后不久，在Rh阴性的血中就能发现抗Rh的抗体。对于Rh阴性受血者而言，第一次输入Rh阳性供血者的血时，一般不出现凝集反应，这是因为Rh阴性受血者的免疫系统需要一段时间才能产生抗Rh的抗体；如果第二次或多次输入Rh阳性血液，将会发生抗原－抗体反应，使输入的Rh红细胞凝集。 当Rh阴性的母亲怀有Rh阳性的胎儿时，如果Rh阳性胎儿的少量红细胞通过胎盘进入到母亲血液中，将产生抗Rh的抗体，这种抗体又通过胎盘进入到胎儿血中后，可使胎儿红细胞凝集并发生溶血，严重时可造成胎儿死亡。一般只有在分娩时才可能有大量的红细胞进入母体，而母体血浆中抗体浓度的增加是非常缓慢的，往往要经历几个月的时间，因此第一次妊娠常常不会造成严重后果。但Rh阴性母亲如果第二次怀有Rh阳性的胎儿，母体中的高浓度Rh抗体将会进入胎儿血液中，破坏胎儿的红细胞，造成胎儿死亡或新生儿溶血性贫血症。 五、输血的意义及输血原则 为保证输血的安全，必须遵守输血原则。在准备输血时，必须保证供血者与受血者的ABO血型相符；对于生育年龄的妇女和需要反复输血的病人，还必须使供血者和受血者的Rh血型相符，以免受血者被致敏后产生抗Rh的抗体。 （图） 第五章：血液循环 血液循环是生理学中的重要章节之一，本章主要分成四部分叙述：1、心脏生理，围绕心脏的生物电现象及心脏的泵血功能进行讲解；2、血管生理，该部分重点在于血压的形成及其影响因素；3，心脏功能的的调节，该部分重点介绍了心血管的神经支配特点，血压的神经和体液调节；4、器官循环，一般生理学教科书上都有介绍，本次教学将不作为教学内容。 目的要求： 1、了解心脏和血管的一般解剖结构 2、熟悉心肌的生物电现象和生理特性 3、掌握心动周期和心动周期中心脏的泵血过程和瓣膜的活动 4、掌握心动周期中血压的变化 5、掌握动脉血压的调节 6、了解心音、心电图 第一节 心脏生理 心脏是一个由心肌组织构成的、具有瓣膜结构的空腔器官、心脏有节律的收缩和舒张，完成心脏的泵血功能，推动血液周而复始地沿单一方向在机体内循环流动。心脏这一功能的实现是由心脏的结构特点决定的。 （图） 一、心肌的电活动 心肌细胞根据结构与功能特点分为两大类： 一）普通心肌细胞 包括心房肌和心室肌，它们含有丰富的肌原纤维，构成心脏的主要结构，执行收缩功能，故又称为工作细胞，工作细胞不具有自动节律性，属于非自律细胞。 二）特殊传导系统 另一类是特殊分化的心肌细胞，具有自动节律性，组成了心脏的特殊传导组织（specific conduction system）。心脏的特殊传导组织包括：窦房结，房室交界，房室束和末梢普肯野纤维网。房室交界又分为：房室结，结区，结希区，和希氏束。窦房结中的P细胞和普肯野纤维网中的普肯野细胞具有兴奋性、传导性和自动节律性，这些细胞中不含或只含有极少的肌原纤维，其收缩功能基本丧失，因此成为自律细胞（autorhythmic cell）。结区中存在一种细胞，既不具有收缩功能，也没有自动节律性，只保留了较低的传导性，属于特殊传导组织中的非自律细胞。 （图） 一）心肌细胞的生物电现象 （一）工作细胞的跨膜电位及其形成机制 1 静息电位 心室肌细胞的静息电位约为－90mV，也是钾离子的平衡电位。 2. 动作电位 工作细胞的动作电位可分为0，1，2，3，4五个时相（见图） （图） 1） 去极化过程（0期去极化） 心室肌细胞受刺激产生兴奋后，即引起受刺激部位出现局部去极化，当去极化至－70mV左右（阈电位水平）时，静息电位发生急剧的变化，升高到＋30mV（钠离子平衡电位），构成了动作电位的上升相，成为0期（或0相）。 心室肌细胞0期去极化形成的主要原因是由于钠离子的内流。首先引起部分电压门控的钠通道开放和少量钠离子内流，膜局部去极化。当膜由静息状态去极化到阈电位水平（－70mV）时，大大增加了膜上钠通道开放的数量，出现再生性钠离子内流，胞外钠离子顺其浓度梯度和电位梯度快速进入膜内，进一步使膜去极化，最终使膜内外电位发生反转，达到钠离子平衡电位。 2） 复极化过程 1期复极化（快速复极化初期）：膜电位由＋30mV迅速下降至0mV左右，约占10ms。此期与0期去极化组成了峰电位。1期复极化主要涉及到钠通道失活和钾通道被激活后钾离子的短暂外流。 2期复极化（缓慢复极化或平台期）：在这一时相中，膜电位变化较小，曲线较平坦，接近与零电位的水平，故又称为平台期，持续时间约100－150ms。此时，由于钙离子内流和钾离子外流所负载的电荷量几乎相等，使膜电位稳定在1期复极化所达到的零电位水平，即早期的平台期。随着时间的推移，慢钙通道逐渐失活，而钾离子通透性相应增加，使钾离子的外流量缓慢超过了钙离子的内流量，结果膜内电位逐渐下降，形成平台期。 3期复极化（快速复极化末期）：此期的细胞膜复极化速度加快，膜内电位由0mV左右很快下降到－90mV的静息电位水平，占时约100－150ms。形成3期复极化的主要原因是由于慢钙通道完全失活，内向离子流中止，而外向钾离子流逐渐增强所引起的。 3）静息期（或舒张期）。 在3期复极完毕后，膜电位恢复后的一段时期。通过Na-K泵，摄入K＋，泵出Na＋。Ca＋＋则通过Na-Ca交换，Na＋进入胞内使Ca＋＋运出至胞外，流入的Na＋再通过Na－K泵转运至胞外。 （二）自律细胞的跨膜电位及其形成机制 根据心肌细胞0期去极化速度的不同以及是否具有自律性的特点，可分为快反应自律细胞和非自律细胞，慢反应自律细胞和非自律细胞四种。前面述及的工作细胞属于快反应非自律细胞，房室束，蒲肯野氏纤维属于快反应自律细胞。快反应细胞的动作电位由Na＋的流入形成。窦房结细胞，房室交界区的大部分细胞属于慢反应自律细胞，房室交界区的结区细胞属于慢反应非自律细胞。慢反应细胞的动作电位由Ca＋＋的流入引起。 自律细胞的与非自律细胞最大的区别是自律细胞在静息期（舒张期）会产生自动去极化。即静息电位在复极化达到最大值（最大舒张电位）后，静息电位会自动抬高而到达阈电位，引发动作电位。静息电位自动抬高过程称为舒张期自动去极化。 1 快反应自律细胞的动作电位 快反应自律细胞的动作电位及其产生原理与工作细胞的动作电位基本相同，但在舒张期，快反应自律细胞存在缓慢的Na内流，这种内向离子流称为起博电流。 （图） 2 慢反应自律细胞的动作电位 慢反应自律细胞的动作电位与工作细胞有明显差异。细胞的动作电位由Ca＋＋通道打开，Ca离子内流构成动作电位的上升相。其去极化速度慢，幅度较小，一般在膜内电位上升至0mv左右就开始复极化。（图） 二）心肌的生理特性 1、心肌的自动节律性 心脏具有自动产生节律性兴奋的能力，称为自动节律性。 哺乳动物心脏的自律组织包括：窦房结、心房传导组织（结间束和房间束）、房室交界（结区除外）和心室传导组织（房室束和普肯野纤维网）。在正常情况下，窦房结细胞的自律性最高，自动兴奋的频率为100次/min；房室交界次之，约为50次/min；房室束和普肯野纤维网最低，约为25次/min。窦房结是心脏正常起搏点。其他自律组织的自律性较低，正常情况下处于窦房结的控制之下，其自身的节律性不能表现出来，称为潜在起搏点。在某些异常情况下，潜在起搏点有可能在窦性心率之外引起心脏的额外起搏，此时的心脏节律称为异位节律，产生异位节律的组织，称为异位起搏点。 窦房结中的P细胞称为起博细胞，其起搏电位的产生主要决定于舒张期膜对钙离子和钠离子的通透性增加，这两种离子内流都趋向于使膜去极化，当去极化达到阈电位水平时产生动作电位。 影响自律性的因素 如图所示，影响自律性的主要因素有最大舒张期电位，舒张期自动去极化水平和阈电位水平。在其它两种条件不变的情况下，最大舒张电位越大，或自动去极化速度越慢，或阈电位水平升高，自律性就越低；反之自律性则上升。 （图） 2、心肌的传导性 心脏起搏点产生的兴奋，能够扩布到整个心脏。兴奋由窦房结传导整个心房需要60－90ms，传导速度为1M/s；蒲肯野氏纤维为4M/s，心室肌1M/s。在房室交界处兴奋传导的速度最慢为0.05－0.1m/s，历时约120ms，通常称为房室延搁。房室延搁有利于心房与心室交替收缩。而心室肌、心房肌，蒲肯野氏纤维传导速度快，有利于心房或心室的同步收缩。 3、 心肌的兴奋性 心肌在兴奋后，兴奋性产生了一系列变化，其有效不应期时间较长，这与神经细胞和骨骼肌细胞具有很大的差别。 （图） （1） 有效不应期 从去极化开始到3期复极化为－55mV左右的时间内，如果再给第二次刺激，心肌细胞将不会产生兴奋和收缩。膜电位由－55mV继续复极化到－60mV时如果给予足够强的刺激，心肌细胞可以发生局部去极化，但不产生能引起心肌收缩的可扩布性动作电位。因此将心肌细胞从0期去极化到3期复极化达－60mV的这段时间，称为有效不应期，其离子机制是此期钠通道完全失活，或刚刚开始复活。 （2） 相对不应期 有效不应期结束，膜电位从－60mV复极化到－80mV的这段时间。在这段时期，若给心肌细胞一个高于阈强度的刺激，可引起扩布性兴奋。其离子机制此期钠通道已经逐渐复活，刺激可引起部分钠通道开放，故AP升幅小，传导缓慢。 （3） 超常期 心肌细胞继续从－80mV复极化到－90mV（静息电位）这段时期内，膜处于低极化状态，较静息电位更接近阈电位水平，此时小于阈刺激的刺激也能引起兴奋，心肌细胞兴奋性高于正常。 4、心肌的收缩性 心肌与骨骼肌都属于横纹肌，其兴奋与收缩的耦联都通过Ca离子，但心肌的收缩特性主要有如下特点： （1）依赖细胞外Ca离子 心肌细胞的终池内储存的Ca离子较少，释放后不足以启动肌丝的滑行，必须依赖细胞外Ca离子的内流，心肌细胞在动作电位平台期流入的Ca离子是介导兴奋收缩偶联的重要部分。因此，当细胞外液中Ca离子浓度明显下降后，会影响心肌的收缩力甚至使心肌只产生兴奋而不能收缩的“兴奋－收缩脱耦联现象。 （2）心肌细胞具有功能合胞体特性 心肌细胞在结构上通过闰盘相连，类似于紧密连接。生物电流可以直接通过闰盘从一个细胞传至另一个细胞，整个心脏就像一个细胞一样，在功能上保持着良好的同步性。因此，心肌的收缩具有“全或无“特性。在功能上可以把心脏看成一个细胞，称为功能合胞体。 （3）心肌细胞不出现强直收缩，这主要因为心肌细胞的有效不应期长，肌肉的收缩过程在不应期内即以完成。 （图） 三）体表心电图 由窦房结产生的兴奋，经特殊传导组织，依次传向心房肌和心室肌，引起整个心脏的同步兴奋。这种生物电变化可通过心脏周围的导电组织和体液，反映到身体体表面，使身体各部位在每一个心动周期中也出现有规律的电变化。通过放置在人体表面一定部位的敏感电极，可以连续记录到这种心脏电变化的波形，即是心电图（electrocardiogram，ECG）。 1． 心电图形成的原理 心电图记录的是心脏不同部位之间产生的电位差，当心肌处于静息状态时，其表面各处都是等电位的。当部分心肌细胞发生兴奋时，兴奋细胞表面比未兴奋细胞表面有较多的负电荷，这样，在兴奋部位与未兴奋部位之间，或者在已复极化的部位与尚处于兴奋的部位之间，出现了电位差。心电图反映的是一次心动周期中整个心脏的生物电变化。因此，心电图上每一瞬间的电位值，都是很多心肌细胞电活动的综合效应在体表的反应。与细胞内记录不同，心电图是在身体表面记录的心脏电活动，因此，心电图曲线的形状与电极放置的位置有关。典型的心电图如图 （图） 2． 心电图各波的意义 测量电极安放的位置和连线的方式（导联形式）不同，所记录到的心电图波形有所不同，但基本都包括一个P波、一个QRS波群和一个T波，有时在T波后还出现一个较小的U波。 P波：代表了左、右心房的兴奋过程，即心房去极化过程的电位变化。正常P波历时0.08～0.11s。 QRS波群：代表左、右心室去极化过程的电位变化。典型的QRS波群，包括三个紧密相连的波，最先出现的是向下的Q波，其次是高而陡峭的向上的R波，最后是一个向下的S波。在不同的导联中，这三个波不一定同时出现，而且各波的幅度也变化较大。QRS波群历时0.06~0.10s。 T波：代表了心室复极化过程的电位变化。T波幅度约为0.1~0.8mV，一般不低于R波的1/10，历时0.05~0.25s。T波异常表示心肌缺血或损伤，如心肌急性缺血，常引起T波倒置。 U波：可能出现在T波后0.02~0.04s，方向常常与T波一致，波宽较长，约0.1~0.3s，波幅低于0.05mV以下。 P－R间期（或P－Q间期）：即从P波起点到QRS波群开始的时间间隔，代表心房开始兴奋到心室开始兴奋所需的时间。正常成人约为0.12~0.20s。P－R间期延长表示房室传导阻滞。 S－T间期：即从QRS波终止到T波开始之间的线段。正常时，它与基线平齐，因为这时心室肌全都处于动作电位平台期的去极化状态。各个部位之间无电位差。若S－T间段偏离基线超过一定范围，表示心肌出现损伤、缺血等病变。 二、心动周期 （一）心动周期与心率 1、 心动周期 心脏的一次收缩和舒张，构成一个机械活动的周期，称为心动周期。若心率为每分钟75次，则心动周期为0.8秒。将整个心动周期分为8等分，每等分为0.1秒，则得图心房与心室的收缩和舒张时间及其次序。 （5－12） 2、心率 心脏每分钟跳的次数称为心率 （二）心脏的泵血过程 1、心房的收缩和舒张 心房的收缩使血液从心房进入心室，标志着心室血液充盈过程的结束。心房收缩之后紧接着是心房的舒张期。 2、心室收缩期 随着心室肌的收缩，心室内血压开始升高，心室内血液由心室向心房反流恰好推动房室瓣关闭。心房收缩早期，心室内压远远低于动脉压。心室肌收缩不引起心室容积的改变，仅引起室内压升高，因此称为等容收缩期，当左心室内压超过主动脉压时（接近80mmHg），主动脉瓣开放，血液从左心室流入主动脉，此刻心室出现等张收缩。心室容积的减小使心室内压进一步升高。此阶段，由于血液快速流入主动脉，称为快速射血相。当心室射血速率开始减慢时，主动脉压和心室内压开始降低，称为慢速射血相。 3、心室舒张期 在心室舒张的早期，心室肌的舒张造成心室内压降低，此时心室内压低于动脉压而高于心房内压，因此动脉瓣和房室瓣处于关闭状态，称为心室的等容舒张期。当心室内压低于心房内压时房室瓣开放，血液从心房向心室内快速充盈，称为心室的快速充盈期。在心室舒张中期，心室内压和心房内压接近相等，血液充盈的速度开始减慢，称为心脏的缓慢充盈期。 （图） 三、心输出量及其影响因素 一）心输出量 一侧心室一次收缩所射出的血量，称为每搏输出量。每分钟射出的血量称为每分输出量，即每搏输出量与心率的乘积。正常人左右心室的每分输出量几乎是相等的。在安静状态下，一侧心室的每搏输出量约为60－80ml。如果按心率75次/min计算，则输出量为4500－6000ml/min。通常所说的心输出量是指每分输出量。心输出量和体表面积成正比。习惯上把空腹和安静状态下，每平方米体表面积的每分心输出量称为心指数（cardiac index）。 人的体表面积可按Stevenson氏简化的算式计算： 体表面积（M2）＝0.0061H＋0.0128W－0.1529 H 身高（厘米）， W 体重（公斤） 身材的成年人的体表面积约1.6－1.7m2，以安静时心输出量为5－6L来计算，心指数为3.0－3.5L/min·m2。。 二）搏出量的自身调节 1、 异长自身调节 在一定范围内，静脉回心血量增加→心脏容积增大→心肌初长增长，使心肌收缩力增强，心输出量增多。舒张末期心室肌纤维的长度（前负荷）和每搏输出量之间的关系称为心脏收缩的施塔林定律（Starling’s law），或称异长自身调节。心室舒张末期的容积由心室充盈量决定，而心室充盈血量决定于回心血量。因此，凡是能影响回心血量的因素，都能引起心室产生异长自身调节。 （图） 2、等长调节 心肌的收缩不依赖于负荷而改变的内在特性，称为心肌的收缩能力。心肌不通过改变心肌细胞的初长度来调节心肌收缩能力的方式，称为等长自身调节。 三）心输出量的影响因素 1、静脉回心血量 通过异长自身调节影响输出量 2、心肌收缩力 心肌本身的收缩能力（等长调节），平时，神经、体液等因素通过影响心肌的收缩力而调节心输出量 3、心率 在一定范围内（通常认为在60－180/min），心输出量与心率称正比 第二节 血管生理 一、各类血管的功能特点 （图） 动脉和静脉管壁都是由外膜、中膜和内膜组成。外膜位于最外层，由结缔组织构成，中膜主要为平滑肌，内膜分为三个部分： ① 最内层为单层扁平细胞； ② 中层为基底膜，主要成分为糖蛋白，靠近内层衬里由大量的结缔组织纤维组成； ③ 最外层为弹性纤维层。 尽管动脉和静脉管壁的基本结构相同，由于它们在血管系统中，所处的位置不同，故在结构和功能上有着许多不同的特征，分别在循环系统中发挥不同的作用。 主动脉和其它的一些大动脉的管壁厚而坚韧，中膜的平滑肌间含有大量的弹性纤维，有很强的扩张性和较大的弹性。大动脉在心室收缩时贮存血液，因此又将大动脉称为弹性贮器血管。 小动脉和微动脉的弹性纤维较少，弹性较小。微动脉有着较厚的平滑肌层和较小的管腔，平滑肌的舒缩可使血管的口径发生明显的变化，从而产生对血流的最大阻力，因而将微动脉称为毛细血管前阻力血管。 毛细血管仅由单层内皮细胞构成，外有肌膜包围，毛细血管的管壁很薄，通透性很高，是血液和组织间进行物质交换的场所，因此又将毛细血管称为交换血管。 静脉与动脉相比，数量较多、口径较粗、管壁较薄且易扩张。静脉能容纳较多的血量。在安静状态下，循环血量的60％～70％容纳在静脉中，故静脉又称为容量血管。 微静脉和小静脉。 微静脉管径小，存在一定的血流阻力，故将微静脉称为毛细血管后阻力血管。 二、血流量、血流阻力和血压 根据泊肃叶（Poisueilli）定律，单位时间内流过一段血管的血液量Q与该段血管两端的压力和半径的四次方r4成正比，与管道的长度成反比。 r4 Q＝K×——(P1－P2) L K是常数,与血液的粘滞度η有关，故公式可写成： π(P1－P2)r4 Q＝———————— 8ηL 从公式中可以看出，血流量与血管两端的压力和半径的四次方r4成正比，与血液粘滞度和血管的长度成反比。若我们把公式写成： (P1－P2) Q＝————— R是阻力，则 R 8ηL R＝———— πr4 公式中的血液粘滞度η是血流阻力的重要因素，其高低取决于如下因素： 1）红细胞比容 红细胞数量越多，粘滞度越大，血流阻力越大。 2）温度 温度越高，粘滞度越小 3）血管口径 血管口径不仅直接影响血流量，同时，也影响血液粘滞度。经测定，血管口径越小，血液粘滞度越小（原因不详），这对机体有益处。 三、动脉血压 血液对动脉管壁的侧压力称为动脉血压。不同部位动脉的血压是不同的，离心脏越远，动脉血压越低。通常所说的动脉血压指靠近心脏的主动脉和大动脉的血压。由图可见，主动脉处动脉血压最高，尔后逐渐下降，右心房最低。毛细血管处的总横截面积最大，血流速度最低。 （图） 1 测量方法 通常测量血压运用间接测压法，临床上常用压脉带法。其原理如图， （图） 2 正常值 血压的表述通常用毫米汞柱mmHg或帕（Pa）表示，1mmHg = 133.322Pa，常用千帕（kPa） 收缩压 心动周期中血压的最高值 100－120mmHg 舒张压 心动周期中血压的最低值 60－80mmHg 脉搏压(脉压) 收缩压与舒张压之差值 30－40mmHg 平均动脉压 舒张压与1/3脉搏压之和 100mmHg左右 3 动脉血压的形成及影响因素 1）循环系统平均充盈压 指血量大于血管系统未被扩张的自然容积而使血管扩张引起的血压。血管系统中必须有足够的血量方能使血管充盈而产生一定的体循环平均充盈压。在正常情况下，血管系统充盈程度变化不大，因此循环血量和血管容量是相适应的。体循环平均充盈压约7mmHg。但在失血后，循环血量急剧减少就会影响动脉血压。 2）每搏输出量，每搏输出量是一次心室收缩所射出的血量。每搏输出量增大，心缩期射入主动脉的血量增多，心缩期中主动脉和大动脉内的血量增多，血管壁所受的张力上升，收缩期动脉血压升高。若外周阻力或心率变化不大时，在舒张期搏出的血量可流至外周，因此，只出现收缩压升高，舒张压基本不变，脉压变大。反之，若每搏输出量减小，则引起收缩压下降，脉压减小。 3）心率，如果心率加快，而每搏输出量和外周阻力都不变，由于心舒期缩短，心舒期内流向外周的血量减少，心舒期末留存在大、主动脉内的血量增多，舒张压升高。此时收缩压也升高，但升高不如舒张压明显，故脉压减小。相反，心率减慢时，舒张压的下降大于收缩压，脉压加大。 4）大动脉弹性，动脉管壁的顺应性 每次心室收缩都引起主动脉和大动脉的扩张和血压的升高。动脉管壁扩张的程度与大动脉和主动脉管壁的弹性和血管的顺应性有关。大动脉的弹性越好，越能缓冲心室射血时的压力。若动脉硬化，动脉管壁的顺应性下降，缓冲能力减弱，则心室射血时血压上升，收缩压明显增高，此时舒张压的增加不如收缩压明显，故脉压加大。 5）外周阻力 影响外周阻力的主要因素是阻力血管的口径和血液的粘滞性。如果外周阻力增加而心输出量不变，则心舒期血液向外周流动的速度减慢，心舒期留存在动脉内的血液增多，故舒张压增高。由于在心脏收缩期动脉内还留存较多的血液，心缩期大、主动脉承受更大的张力，收缩压也增高，但收缩压增高不如舒张压增高大。脉压减小。 外周阻力增高主要原因是小血管口径变小引起。这是机体调节血压的主要方式，也是高血压病人发病的主要原因之一。 四、静脉血压和静脉回心血量 （一）静脉血压 体循环中静脉系统的血液最后返回右心房。右心房作为体循环的终点，血压最低，接近于零。通常将右心房或胸腔内大静脉的血压称为中心静脉压，各器官静脉内的血压称为外周静脉压。 （二）影响静脉压和静脉回心血量的因素 1. 体循环平均充盈压 心血管系统血液充盈度越高，静脉回心血量越多。 2. 心脏的舒缩活动 在心动周期中，心房舒张使房内压下降，同时心室收缩将牵拉心房使房内压进一步下降；且心室肌的收缩力越强，射血越完全，心室收缩末期压力就越低，对心房和大静脉内血液的抽吸作用就越大。故静脉回心血量就越快。 3. 重力与体位 血液因为受到地心引力的作用，在血管内将产生一定的静水压。身体各处血管中的血压应等于血流动力压加上静水压。当一个人站立的时候，腿部血管的血压要高于上肢血管的血压，这是由于腿部血管的静水压要高于上肢血管的静水压。在平卧时，身体各部分血管的位置大致与心脏水平，故静水压也基本相同。 影响静水压的另一因素是跨壁压。跨壁压是指血管内血液和血管外组织对管壁的压力之差。跨壁压减小到一定程度时，血管发生塌陷。 人直立时，位于心脏水平以下的静脉充盈扩张，比卧位时多容纳550ml左右的血液。此时中心静脉压降低。常时间站立会使大量血液滞留于下肢，容易引起下肢浮肿。 4 骨骼肌的挤压作用 骨骼肌收缩时，位于肌纤维间的静脉血管受到挤压，使静脉血流加快。在外周静脉中，特别是在四肢的大、中静脉中存在静脉瓣能阻滞血液返流，故骨骼肌收缩对静脉的挤压作用，可促进静脉血液回流。骨骼肌舒张时，对静脉血管的挤压作用降低，有利于毛细血管和微静脉血液回流。这样，骨骼肌和静脉瓣膜一起，对静脉回流起着“泵”的作用，称为“静脉泵”或“肌肉泵”。 五、微循环与组织液生成 1 微循环 微循环是指微动脉与微静脉之间的血液通路。血液循环最根本的功能是进行血液和组织液之间的物质交换，这部分功能就是在微循环部分实现的。 （图） 血液从微动脉到微静脉的途径不同，典型的微循环由微动脉、后微动脉、毛细血管前括约肌、真毛细血管、通血毛细血管、动－静脉吻合支等组成。构成三条不同的通路 动－静脉短路 直接吻合微动脉和微静脉。在人体某些部位的皮肤和皮下组织，特别是手指、足趾、耳廓等处，这类通路较多。动静脉吻合支在功能上不是进行物质交换，而在体温调节中发挥作用。环境温度高时，动静脉短路开放，有利散热。环境温度低时则相反。 直捷通路 指血液经微动脉、后微动脉和通血毛细血管进入微静脉的通路。通血毛细血管是后微动脉的延伸，管壁平滑肌逐渐减少。直捷通路经常处于开放状态，血流速度也较快，其功能也不是物质交换，而是使血液迅速通过微循环进入静脉。这类通路在骨骼肌组织中较多见。 真毛细血管通路 微动脉分支成管径更细的后微动脉，后微动脉又可向一至数根真毛细血管供血。微动脉和后微动脉的管壁有平滑肌，可以控制血流量。真毛细血管起始端有一至二个平滑肌细胞形成的环，即毛细血管前括约肌。真毛细血管的管壁由单层内皮细胞构成，外面有基膜包围。总的厚度约0.5微米。内皮细胞相互连接处存在裂隙，成为沟通毛细血管内外的孔道。真毛细血管是物质交换的场所。据估计，全身约有400亿根毛细血管，总的有效交换面积达到1000平方米。 2 组织液的生成及影响因素 组织液由血浆过滤产生。毛细血管的滤过和重吸收的动力来源于有效滤过压（effective filtration pressure）。有效滤过压由四个因素决定；即毛细血管血压（Pc）、组织液静水压（Pt）、血浆胶体渗透压（COp）和组织液胶体渗透压（COt）。不同组织中的毛细血管血压有一定差别。 有效滤过压＝ （毛细血管血压＋组织液胶体渗透压）－（组织液静水压＋血浆胶体渗透压） （图） 根据公式可见，公式中任一因素的改变都可影响有效滤过压，从而影响组织液的生成。其中，血浆胶体渗透压虽然在全血中占的比例很小（25－30mmHg），但在组织液生成中起着重要的作用。血浆胶体渗透压下降时，引起组织液生成增加而回流减小，导致浮肿。 第四节 心血管活动的调节 心血管系统的调节可分为三个方面：即神经调节，体液调节和自身调节。 一、神经调节 （一）心脏和血管的神经支配 支配心血管系统的自主神经分别支配心房肌、心室肌、心脏特殊传导组织和血管平滑肌。支配心脏的自主神经是心交感神经（cardiac sympathetic nerve）和心迷走神经（cardiac vagus nerve）；支配血管的自主神经是缩血管神经（vasoconstrictor nerve）和舒血管神经（vasodilator nerve）。 1. 心脏的神经支配 （图） （1）心交感神经 心交感神经元的节前神经纤维发自脊髓的第1－5胸段的中间外侧柱，心交感节后神经元的胞体位于星状神经节或颈交感神经节内。心交感神经元的节前神经纤维末梢释放乙酰胆碱，节后神经元的胞体和树突上存在烟碱型乙酰胆碱受体（N型）。心交感节后神经元的轴突组成了心交感神经，分别支配心脏的窦房结、房室交界、房室束、心房肌和心室肌等。左右两侧的心交感神经的作用明显不同，支配窦房结的心交感神经主要来自右侧；支配房室交界的心交感神经主要来自左侧。刺激右侧心交感神经的主要效应是心率加快；而刺激左侧心交感神经主要表现为心肌收缩力加强。 心交感神经为肾上腺素能神经纤维，其末稍释放去甲肾上腺素，与心肌细胞膜上β1-肾上腺素能受体结合。心交感神经兴奋时，可导致心率加快，传导速度加快，心房和心室肌的收缩能力增强，分别称为正性变时作用、正性变传导作用和正性变力作用。交感神经末梢释放的去甲肾上腺素和循环血液中的儿茶酚胺类物质都能作用于心肌细胞膜上β1-肾上腺素能受体，激活膜上的腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP浓度增加，cAMP能激活心肌细胞膜上的钙通道，使心肌动作电位平台期钙离子的内流增加，心肌收缩能力增强；心交感神经的兴奋还使自律细胞4期自动去极化速度加快，故心率加快；使房室交界区中结区细胞0期去极化速度加快，故传导速度加快。 （2）心迷走神经 支配心脏的副交感神经元集中在延髓的迷走神经背核和疑核，走行于迷走神经内，称为心迷走神经。心迷走神经纤维进入心脏，其末梢释放乙酰胆碱，在心脏内与心内神经节细胞形成突触联系。心迷走神经的节后神经纤维分别支配窦房结、心房结、房室交界、房室束及其分支。与心交感神经相同，右侧的新迷走神经对窦房结的影响占优势，而左侧心迷走神经对房室交界的作用占优势。 心迷走神经兴奋时，其节后纤维末梢释放的Ach与心肌细胞膜上的M型受体结合，抑制腺苷酸环化酶的活性，使细胞内cAMP浓度降低，导致心率减慢，心房肌收缩力减弱，心房肌不应期缩短，房室传导速度减慢，即产生负性变时作用、负性变传导作用和负性变力作用。 （图） 2. 血管的神经支配 除毛细血管外，几乎所有的动脉和静脉管壁中都有平滑肌，血管平滑肌受自主神经支配。支配血管平滑肌的神经纤维可分为缩血管神经纤维和舒血管神经纤维两大类。 （1） 缩血管神经纤维 缩血管神经纤维都属于交感神经纤维，因而又称为交感缩血管神经纤维，其节前神经元位于脊髓胸、腰段的中间外侧柱内，末梢释放Ach。交感缩血管节后神经元位于椎旁和椎前神经节内，末梢释放去甲肾上腺素。血管平滑肌上存在α和β两种肾上腺素能受体。去甲肾上腺素与α1－肾上腺素能受体结合，可导致血管平滑肌收缩；与β2——肾上腺素能受体结合，则导致血管平滑肌舒张。缩血管神经纤维兴奋时主要引起血管收缩。 （2） 舒血管神经纤维 1> 交感舒血管神经纤维 交感舒血管神经纤维其末梢释放ACh而不是NE，因而又称为交感胆碱能神经纤维，在骨骼肌、心脏、肺、肾和子宫的血管中都存在交感舒血管神经的支配。相对于交感缩血管细微而言，分布较局限。 2> 副交感舒血管神经纤维 副交感舒血管神经纤维末梢释放的递质是Ach，它与血管平滑肌上的M型受体结合，引起血管舒张。在脑膜、唾液、胃肠的外分泌腺和外生殖器等器官的平滑肌中，除接受交感缩血管神经支配外，还接受副交感舒血管神经纤维的支配。副交感舒血管纤维的分布也较局限。 （2） 心血管中枢 延髓血管中枢 一般认为控制心血管的最基本的中枢位于延髓。延髓的心血管中枢可以分为下列几个区域： （1） 缩血管区 位于延髓头端的腹外侧部，称为C1区，能引起交感缩血管神经的紧张性活动。心交感紧张也起源于此区的神经元，又称心交感中枢。 （2） 舒血管区 位于延髓尾端腹外侧部A1区（在C1区的尾端）。组成该区的是去甲肾上腺素能神经元，兴奋时可抑制C1区神经元的活动，导致交感缩血管紧张性和心交感紧张性降低，血管舒张，心率减慢等。 （3） 心抑制区 位于延髓的迷走神经背核和疑核。迷走神经背核和疑核中的心抑制神经元经常有抑制冲动发放，通过心迷走神经到达心脏，在心组织中更换神经元后支配心肌。 心迷走中枢和心交感中枢都有紧张性活动，平时心迷走紧张的作用较强。 （三）心血管系统的反射调节 1、颈动脉窦和主动脉弓压力感受器反射 在颈动脉窦和主动脉弓管壁的外膜下分布有丰富的感觉神经末梢，称为动脉压力感受器。当血压升高时，动脉管壁被牵张的程度增加，压力感受器发放的神经冲动也就增多。颈动脉窦和主动脉弓压力感受器兴奋时，引起的反射效应使心率减慢，外周血管阻力降低，血压下降，所以颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射又称为减压反射。 （图） 有人用在体颈动脉窦灌流实验（保持颈动脉窦的传人神经完好）发现，颈动脉窦的灌流压上升时，全身血压下降，反之，当灌流压减小时，引起血压上升。通过颈动脉窦压力与动脉血压之间的关系曲线可以发现，在某一点动脉血压与颈动脉窦内压相等。该点是压力感受性反射的调定点（见图）。当窦内压低于该点时，引起血压上升，高于该点时，引起血压下降。 （图） 2 颈动脉体和主动脉体化学感受性反射 如图所示，在颈总动脉分叉处和主动脉弓区域，或在延髓的特定区域，存在着对溶液中CO2分压、pH和O2分压变化敏感的化学感受器，分别称为外周化学感受器和中枢化学感受器。颈动脉体和主动脉体化学感受器为外周化学感受器，位于延髓中的化学感受器为中枢化学感受器。 在下列条件下，颈动脉体和主动脉体化学感受器兴奋性增加： 1>动脉血中O2分压降低； 2>动脉血中的CO2分压升高或H＋ 浓度增加（pH降低）； 3>通过颈动脉体和主动脉体的血流量显著减少或停止 在上述因素刺激下，中枢或外周化学感受器反射的总效应使外周血管收缩、心率增加和心输出量增加，故血压显著升高。 二、体液调节 （1） 肾素－血管紧张素－醛固酮系统 肾素是由肾小球近球细胞分泌的一种酸性蛋白水解酶，凡是引起动脉血压下降和肾血流减少的因素都能刺激肾素的释放。肾素由肾静脉进入血液循环后，将血浆中由肝脏产生的血管紧张素原，水解为十肽的血管紧张素Ⅰ；在肺血管内皮表面存在血管紧张素转换酶，此酶能将血管紧张素Ⅰ催化为八肽的血管紧张素Ⅱ；血管紧张素Ⅱ在血管紧张素酶A的作用下，形成七肽的血管紧张素Ⅲ。血管紧张素Ⅱ能显著地引起血管收缩。 （图） （2） 肾上腺素和去甲肾上腺素 肾上腺髓质中的嗜铬细胞具有合成肾上腺素（E）和去甲肾上腺素（NE）的能力。肾上腺髓质释放的儿茶酚胺类物质中，肾上腺素约占90％以上，而去甲肾上腺素不足10％。 E和NE对心血管的作用取决于靶细胞膜上肾上腺素受体的类型及亲和力。肾上腺素与α，β受体的亲和力都较强，而去甲肾上腺素主要激活α受体。肾上腺素引起外周部分血管收缩，部分血管舒张，总外周阻力增加不明显。但肾上腺素有较强的强心作用，故肾上腺素主要通过增加心输出量而提升血压。去甲肾上腺素对平滑肌的作用较强，主要通过外周血管的收缩而引起外周阻力增加，使血压上升。 （3） 血管升压素 血管升压素（vasopressin），又称抗利尿激素（ADH），由下丘脑视上核和室旁核中神经元合成。这些神经元的轴突投射到垂体后叶（神经垂体），其末梢释放的ADH作为垂体后叶激素进入血液循环。 ADH作用于肾的远曲小管和集合管上皮细胞，促进水的重吸收。引起ADH释放的主要因素有：血浆渗透压升高、心房容量感受器兴奋性降低、脱水、失血和机体外伤等。ADH还可作用于血管平滑肌上的相应受体，引起血管平滑肌收缩。 三、自身调节 自身调节主要指不依赖神经和体液的一种调节方式，通常只是指组织局部血流量的调节。 1、代谢性自身调节机制 代谢性自身调节是指组织细胞代谢所产生的各种代谢产物或局部体液因素，对局部组织血流量的调节。这种作用一般发生在微循环水平。当组织代谢活动增强时，代谢产物如CO2, H＋, 腺苷，ADP，激肽和组织胺等增加，这些物质可使毛细血管前括约肌舒张，血流量增多，从而加速代谢产物的运走。当代谢产物排出后，毛细血管前括约肌收缩，血流量则下降。 2、肌源性自身调节 某一器官的血管内压力突然升高时，牵扯平滑肌，平滑肌紧张度上升，引起血管收缩，血流量因此减小。当血管内的血压突然降低时则相反。肌源性自身调节机制可以使血流量维持稳定，不随血压的变化而大幅波动。 复习思考题： 1、 名词解释： 心动周期， 射血分数， 心输出指数， 心力储备， 血压 心钠素， 期前收缩， 代偿间隙， 微循环， 异长自身调节 2、在心动周期中，心室内压、心室容积、心房内压， 瓣膜启闭和血流方向有何变化？ 3、人突然失血后动脉血压下降，机体是如何通过调节使血压维持稳定的？ 4、叙述心肌细胞的动作电位产生机制。 第六章 呼吸 目的要求： 1、熟悉肺通气的原理，掌握肺容量的一些基本概念 2、熟悉气体交换的原理及影响因素 3、掌握O2及CO2在血液中的运输方式 4、掌握氧解离曲线及其影响因素 呼吸是指机体与外界环境之间进行气体交换的过程，主要是机体从外界吸入氧气和从机体内呼出二氧化碳的过程。呼吸的全过程包括三个相互联系的环节。一是外界空气与肺泡之间的气体交换（肺通气）和肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换（肺换气），二者合称外呼吸；二是气体在血液中运输；三是组织细胞与组织毛细血管血液之间的气体交换，称内呼吸。 （图） 第一节 呼吸道与肺泡 呼吸器官主要由呼吸道和肺泡组成 （图） 一、呼吸道 1、上呼吸道 上呼吸道包括鼻、咽、喉 （图） 2、下呼吸道 下呼吸道包括气管及各级支气管 （图） 以气管为0级，主支气管为1级，以此类推，到达肺泡囊时，共分支23次，末级支气管为第23级。成人的气管长约12cm，平均直径为1.8-2.0cm。管壁有U形的软骨，U形口向后，在气管的后面，软骨由平滑肌和结缔组织连接成环状使得气管经常保持扩张状态。第1－10级支气管的管壁也有软骨支持，称软骨性支气管；第11－16级支气管壁的软骨逐渐消失，称为膜性气道；第17－19级的膜性气道开始具有通气作用，称为呼吸性细支气管；20－22级为肺泡管，与肺泡相通；23级（最后一级）为肺泡囊，每个肺泡囊约由17个肺泡组成 下呼吸道管壁的粘膜具有上皮细胞和分泌粘液的杯状细胞。气管以下呼吸道粘膜的上皮细胞都具有纤毛。呼吸时，空气中的尘埃颗粒被粘液所粘着，通过纤毛有规则而协调的摆动，不断地将它上面的粘液推向口腔方面，最终形成痰液排出，对呼吸器官有保护作用。空气污染、吸烟等可促使粘膜的杯状细胞增生，粘液分泌增加，痰液增多。一方面促进尘埃的排出，但同时也增加了上皮细胞的负担甚至引起粘液堵塞，细菌繁殖，导致支气管炎。 （图） 二、肺泡 （一）肺泡的结构与功能 肺泡 肺泡是半球状囊泡，人体两肺的肺泡总数约为3亿个，其总面积约70m2，因而提供了巨大的气体交换面积 （图） 肺泡表面上皮 肺泡上皮细胞可分为三种类型：Ⅰ型细胞，为鳞状上皮细胞，是覆盖肺泡表面的主要细胞；Ⅱ型细胞，近似于球形，主要位于相邻肺泡之间，具有分泌表面活性物质的功能；Ⅲ型细胞，较少，可能是一种感受细胞。 （图） 呼吸膜 肺泡气体与肺毛细血管血液之间至少存在6层结构，即肺泡表面活性物质层、极薄的液体层、肺泡上皮层、由胶原纤维和弹性纤维交织成网的间质、基膜层和毛细血管内皮层。这6层共同构成呼吸膜（或称肺泡膜）。 （图） 第二节 呼吸运动与肺通气 上面讲过，呼吸过程包括外呼吸，气体运输，内呼吸三个连续的过程。外呼吸首先的步骤就是肺内气体与外界气体之间的交换－肺通气。肺通气是5通过呼吸运动完成的。 一、呼吸运动 呼吸过程 气体通过呼吸道进出肺是由于肺泡与外界之间的气压差所引起的。肺本身没有横纹肌，不具有自动的舒缩能力，只能依靠胸廓的扩大和缩小被动地舒缩。胸廓在呼吸肌参与下节律性地扩大和缩小，称为呼吸运动。肺通气的动力来自呼吸运动。其具体过程为：呼吸肌收缩→胸腔容积变化→肺容积变化→肺内压变化→肺泡与大气间的压力差→气体进入或流出肺。 呼吸肌 呼吸肌可分为主要呼吸肌与辅助呼吸肌，主要呼吸肌的吸气肌为膈肌和肋间外肌，主要呼气肌为肋间内肌和腹壁肌。肋间肌是联系上下肋骨之间的骨骼肌。分内外两层，肋间外肌从上一肋骨的近脊柱端斜向下一肋骨的胸骨端，收缩时使肋骨向上向前移动。使胸廓的前后左右径扩大，产生吸气；肋间内肌从上一肋骨的近胸骨端斜向下一肋骨的近脊柱端，收缩时引起的肋骨运动与肋间外肌相反。产生呼气动作。膈肌位于胸廓的底部，收缩时引起膈肌向下移动，导致胸腔的上下径增加，产生吸气动作。 （动画） 呼吸方式 呼吸过程中，肋骨、胸骨和膈的运动是协同的，主要由肋间肌舒缩导致肋骨和胸骨运动产生的呼吸运动表现为胸廓的起伏，称为胸式呼吸。主要以膈肌舒缩引起的呼吸运动更多表现为腹部的起伏，称为腹式呼吸。 二、肺内压与胸内压的变化 （1） 肺内压 肺内压是指肺泡内的压力。呼气之初，肺内压随吸气肌的舒张或（和）呼气肌的收缩，肺容积的减小而升高，超过大气压，因而使肺内气体排出体外。在呼气末期，肺内压又回到与大气压相等。吸气时，肺内压随吸气肌的收缩，肺容积增大而下降，低于大气压，空气进入肺内。平和呼吸时，肺内压的升降幅度在0.3－0.4kPa（2－3mmHg）之间。 （2） 胸内压和肺的弹性回位 胸膜腔 肺和胸廓壁之间的腔隙称胸膜腔，围成胸膜腔的膜称胸膜。胸膜可分为两部分，同肺贴紧的脏层胸膜和同胸廓内壁贴紧的壁层胸膜，两层膜之间的空隙，称为胸膜腔。胸膜腔内有少量液体，起润滑作用。 胸内负压 是指胸膜腔内负压。在平和呼吸时，胸内压始终低于大气压，故习惯上称为胸内负压。胸内负压是出生以后发展起来的。婴儿出生后，肺即随着胸廓的扩张而增大。以后胸廓的发育速度大于肺的发育速度，肺被动地随之扩张。由于肺是有弹性的器官，故总表现一定的弹性回缩力。肺的弹性回缩力的方向恰与大气通过肺作用于胸膜腔的力量方向相反，因而抵消了一部分作用于胸膜腔的压力，即：胸内压＝大气压－肺回缩力。若以相对大气压以0为标准，则胸内压＝－肺回缩力。在平和呼吸过程中，胸内压始终是负压、 肺回缩力的组成 肺回缩力有两部分组成：肺结构中弹性成分的回缩力。肺泡壁内有弹性纤维，在肺被动扩张时，这些弹性纤维被拉长，因而具有弹性回缩的趋向。形成肺回缩力的另一个因素是肺泡内液体表面张力。在肺泡的内表面有一薄层液体，根据物理学原理，液体具有表面张力，其张力的作用将使液体表面积趋于缩小。肺泡内液体的表面张力将驱使肺泡回缩。在整个肺回缩力中，弹性回缩力占1/3，肺泡内液体表面张力占2/3。 三、肺容量于肺通气量 （一）肺容纳的气体量称为肺容量。用肺量计可以测量和描记呼吸运动时吸入和呼出的气体容积，所描记的曲线称为肺量图。 （图） 肺容量可分为以下几个组成部分： 潮气量 平时呼吸时，每次吸入和呼出的气量基本相等，其进出肺的形式如同海潮的涨落，固称为潮气量，约为400－500ml。 补吸气量和深吸气量 在平和呼吸之后再尽力作一深呼吸，所能吸入的气量称为补气量或吸气储备量，约为1500－2000ml。 补呼气量 在平和呼吸之后再尽力作一呼气，所能呼出的起来称为补呼气量或呼气储备量，约为900－1200ml。 肺活量和时间肺活量 在最大吸气后，尽力所能呼出的气体量，称为肺活量。正常男性的肺活量平均约为3500ml。女性为2500ml。时间肺活量是最大深吸气后用力做最大速度呼气，在一定时间内所能呼出的气量，正常人第1、2、3s末的时间肺活量值分别为肺活量的83％、96％、99％。 肺总容量 肺所能容纳的最低气量称为肺总容量。 （3） 肺通气量 1 每分通气量 肺每分钟吸入或呼出的气量称每分通气量。 每分通气量＝潮气量×呼吸频率（次/min） 在平和呼吸时，成人的呼吸频率约为12－15次/min，如果潮气量为500ml，则每分通气量为6－7.5L/min。 2 无效腔 吸入的气体在上呼吸道以及没有气体交换功能的支气管这一段呼吸道中不能进行气体交换，因而这部分容积称为解剖无效腔或死区，进入肺泡或呼吸性细支气管的气体，虽然可以和血液中的气体进行交换，但是否交换充分有赖于足够的肺血流量。有时因为肺血流量的减小而不能充分进行气体交换，未能进行气体交换的这部分气体的体积称为肺泡无效腔。解剖无效腔和肺泡无效腔合称生理无效腔。解剖无效腔容量约为150ml。正常情况下进入肺泡的气体都能进行交换，肺泡无效腔很小，故正常情况下，生理无效腔近似于解剖无效腔。 3 肺泡通气量 指每分钟进入呼吸性细支气管和肺泡内的气量 每分肺泡通气量（L）＝（潮气量－解剖无效腔气量）×呼吸频率（次/min） 由于存在解剖无效腔，若每分通气量不变，深而慢的呼吸比浅而快的呼吸的肺泡通气量更大，呼吸更有效。 四、肺通气的阻力 弹性阻力（约占70％）： 包括胸壁的弹性阻力和肺的弹性阻力（包括弹性纤维的回位和肺泡表面张力） 非弹性阻力（约占30％）： 包括气道阻力和组织粘滞性阻力 顺应性，也称应变性，用来表示肺和胸廓是否容易扩张。在外力作用下容易扩张，则顺应性大，反之就小。肺的顺应性是肺弹性阻力的倒数。 顺应性＝1/弹性阻力 第三节 呼吸气体的交换 气体在肺和组织的交换 （图） 无论气体在肺或在组织交换，都是通过气体扩散进行的。O2和CO2之所以能透过呼吸膜按一定方向扩散，关键在于肺泡气与血液之间、血液与组织液之间存在着这些气体的分压差。 气体扩散系数 在单位分压差下，单位时间内通过单位面积扩散的气体量称为该气体的扩散系数。气体的扩散系数与该气体的溶解度称正比，与该气体的相对分子质量的平方根成反比。二氧化碳在血浆中的溶解度是氧的24倍，二氧化碳的分子量平方根是氧的1.14倍，若分压差相当，则二氧化碳的扩散速度是氧的21倍（24/1.14=21）。但氧分压是二氧化碳分压的10倍，所以生理条件下，二氧化碳扩散速度是氧的2倍左右（21/10＝2.1）。 第四节 气体在血液中的运输 血液中的氧和二氧化碳以物理溶解和化学结合的两种形式存在。在血液中，98％以上的氧和95％以上的二氧化碳是以化学结合的形式运输的。只有2％的氧和5％的二氧化碳是以物理溶解的形式运输，物理溶解的量虽少，却是化学结合过程中不可缺少的中间步骤。 表 血液呼吸气体的量（ml）/100ml血液 气体 动脉血 混合静脉血 化学结合 物理溶解 合计 化学结合 物理溶解 合计 O2 20.0 0.30 20.30 15.2 0.12 15.32 CO2 46.4 2.62 49.02 50.0 3.00 53.00 N2 0.00 0.98 0.98 0.0 0.98 0.98 一、氧的运输 氧的运输有物理溶解和化学结合两种方式。在每100ml血液运输的20ml氧气中，物理溶解只有0.3ml。所以氧的运输主要是通过化学结合形式进行的。但物理溶解非常重要，因为这是实现化学结合的前提条件。 （1） 氧的化学结合 血红蛋白是一种结合蛋白质，由一个珠蛋白分子结合四个血红素构成。每个血红素分子含一个亚铁离子，称为亚铁血红素。每个亚铁离子能结合一个氧分子，但这种结合是疏松的。血红蛋白与氧结合后，亚铁的价数不变，故血红蛋白与氧的结合称为氧合，而不是氧化。 （图） 当血液中氧分压升高时，血红蛋白与氧结合，形成氧合血红蛋白（HbO2）；氧分压降低时，HbO2将氧解离成去氧血红蛋白（Hb），即： O2分压升高 Hb＋O2 HbO2 O2分压降低 在足够的氧分压20kPa（150mmHg）下，百分之百的血红蛋白与氧结合成HbO2，称为氧饱和。每100ml血液的血红蛋白化学结合的氧量约为20ml，称为血红蛋白的氧容量。每100ml血液血红蛋白实际结合的氧量，称为血红蛋白氧含量，它所占血红蛋白容量的百分数称为血红蛋白氧饱和度。 血红蛋白中的亚铁离子也能和一氧化碳结合，结合的位置是在与氧结合的同一位点。但一氧化碳与血红蛋白的亲和力是氧的210倍，当吸入一氧化碳后，使血红蛋白丧失与氧的结合力，导致一氧化碳中毒。造成机体缺氧而死亡。抢救时，要把病人置于空气新鲜的环境或吸入纯氧，逐渐使氧气把一氧化碳替换出来。 （二）氧离曲线及其影响因素 血红蛋白氧饱和度与氧分压有关，在一定范围内，氧分压越高，饱和度也越高。表达氧分压和氧饱和度之间的关系的曲线称为氧解离曲线或氧离曲线。 （图） 曲线上段，相当于氧分压8.0－13.3kPa（60－100mmHg）之间，氧分压变化虽然较大，但氧饱和度的变化却较小。这一特征表明，即使外界或肺泡中的氧分压有所下降，但氧饱和度依然可维持在较高的水平，从而保证了全身组织氧的供应。因此，居住在高原的人或轻度呼吸机能不全（肺泡氧分压低）的人，摄氧总量并不显著减少。血红蛋白的这种特性，使机体在环境氧分压远远大于100mmHg时，由于血红蛋白已经饱和，血氧含量保持稳定，从而避免由于高压氧而产生氧中毒。 曲线中下段，相当于氧分压8.0kPa（60mmHg）以下，氧分压略有降低即可促使较多的氧解离出来，使氧饱和度迅速下降。特别是当氧分压低至1.3－5.3kPa（10－40mmHg）时，坡度下降更为明显。这一特点对血液流经组织时供应组织活动所需的氧是十分有利的。 氧离曲线受下列因素影响： 1. CO2和pH的影响 CO2分压升高或pH降低，曲线右移。CO2分压或pH对氧离曲线的影响，生理学上常称为玻尔效应。 2. 温度的影响 体温升高，氧离曲线右移；反之，体温下降则曲线左移。2，3－二磷酸甘油酸（2，3－DPG）的影响 红细胞无氧代谢中可产生2，3－DPG。较高的2，3－DPG浓度可使氧离曲线右移，即血红蛋白容易释放出氧气。 （图） 二、二氧化碳的运输 （1） 物理溶解 二氧化碳的物理溶解度较高，通过物理溶解方式运输的二氧化碳约2.5－3.0ml，占二氧化碳运输量的5％。 （2） 二氧化碳的化学结合 1. 碳酸氢盐形式的运输 红细胞内含有较高浓度的碳酸酐酶，它促使二氧化碳和水形成碳酸，这一反应比在血浆中的水合快13000倍，形成的碳酸又迅速解离成H＋和HCO3－这种结合形式的二氧化碳在总的二氧化碳运输中占75％。是二氧化碳最主要的运输形式。 CO2＋H2O＝＝＝H2CO3 ＝＝＝ H＋＋HCO3－ 氯转移 由于二氧化碳不断进入红细胞，使得红细胞中的HCO3－的浓度逐渐增多，使其在红细胞膜内外侧形成浓度差。因HCO3－易于透过红细胞膜，故HCO3－扩散进入血浆，同时血浆中的Cl－则向红细胞内转移，以恢复膜两侧的电学平衡，这种现象称为氯转移 （图） 2. 氨甲酰血红蛋白形式的运输 进入红细胞的一部分二氧化碳能直接与血红蛋白的自由氨基结合，形成氨甲酰血红蛋白，并能迅速解离 HbNH2＋CO2→bNHCOOHH→NHCOO－＋H＋ 这种结合形式的二氧化碳在总的二氧化碳运输中占20％。 （3） 二氧化碳解离曲线 表示血液二氧化碳分压与二氧化碳总含量之间数量关系的曲线称为二氧化碳解离曲线。与氧解离曲线不同，二氧化碳解离曲线接近直线，反应了二氧化碳分压与二氧化碳总含量之间的数量关系基本是线形关系。 （图） 第五节 呼吸的调节 一、各级呼吸中枢及其相互关系 （1） 脑干各级呼吸中枢 根据切除法的研究发现，在脑干存在呼吸相关的中枢。 1. 延髓存在基本的呼吸中枢，能发动和维持比较有规律的呼吸运动，尽管这种规律性还不够正常。 2. 脑桥的中部和下部存在长吸中枢，如果不受控制，可以产生吸气痉挛或长吸呼吸。 3. 脑桥的上1/3部位存在呼吸调整中枢，与迷走神经传入冲动一起周期性地抑制长吸中枢，使呼吸有规律地进行。 （图） 二、化学因素对呼吸运动的调节 （1） 化学感受器 外周化学感受器是指主动脉体和颈动脉体。中枢化学感受器所在部位靠近舌咽迷走神经和迷走神经根处。它接受细胞外液H＋浓度刺激。血液中的二氧化碳能迅速透过血－脑屏障，与脑脊液中的水结合成碳酸，碳酸解离出H＋，再对中枢化学感受器起刺激作用。 （图） （2） 二氧化碳对呼吸的影响 二氧化碳主要通过中枢化学感受器对呼吸运动起调节作用，切断外周化学感受器的传入神经，二氧化碳对呼吸运动的调节作用依然保持不变。二氧化碳对中枢化学感受器的作用主要是因为二氧化碳可以通过血脑屏障，在脑脊液中形成H2CO3，H2CO3解离处H＋，后者作用于中枢化学感受器所致。二氧化碳上升将引起呼吸加深加快。根据二氧化碳对呼吸的刺激效应，临床上给病人吸氧时，往往采用含5％左右的二氧化碳和95％氧气的混合气体，以刺激病人产生主动呼吸。 过高的二氧化碳对中枢神经系统将产生毒性作用。人吸入10％以上二氧化碳可出现头痛眩晕，吸入15％以上二氧化碳可引起肌肉强直或抽搐、惊厥，吸入超过30％的二氧化碳则导致深度麻醉甚至呼吸停止。 （三）缺氧对呼吸的影响 缺氧对呼吸的影响是通过外周化学感受器而实现的。如果切断外周化学感受器的传人神经，缺氧的刺激作用就消失。缺氧将引起呼吸加深加快。 （四）H＋对呼吸的影响 H＋是外周化学感受器的有效刺激物。用酸性溶液灌流颈动脉体，可反射性引起呼吸加强，通气量增大。H＋可以直接刺激中枢化学感受器而加强呼吸，但H＋透过血－脑屏障的速度较二氧化碳慢，故中枢化学感受器受脑脊液中的H＋的影响比受动脉血的影响更大。H＋浓度上升将引起呼吸加深加快。 第七章 消化 本章主要讲述食物在消化道内被消化和吸收的过程和机理。 消化 消化是食物在消化道内被分解成小分子物质的过程。消化的方式分为两种：一种是机械性消化，即通过消化道的运动，将食物磨碎，并使其与消化液充分混合，同时将其向消化道远端推送。另一种消化方式是化学性消化，即通过消化液的各种化学分解作用，将食物中的营养成分分解成小分子物质。通常这两种消化方式同时进行，相互配合。 吸收 食物经过消化后，通过消化道粘膜，进入血液和淋巴循环过程，称为吸收。 本章目的要求： 1、了解消化和吸收的概念 2、掌握消化道平滑肌的电生理特性 3、掌握唾液、胃液、胰液、胆汁的主要成分和生理作用 4、掌握胃液分泌的调节 5、了解主要营养物质的吸收方式 1、 消化系统结构 1、 消化系统大体结构 （图） 如图所示，消化系统主要由消化道和消化腺组成 消化道 消化道是食物运行的整个管道状结构，包括口与口腔，咽，食道，胃，十二指肠，小肠（空肠，回肠），大肠（升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠），直肠和肛门。 （图） 消化腺 消化腺是分泌消化液的腺体，包括位于消化道外的管外腺和位于消化道管壁内的管内腺。 管外腺 包括三对唾液腺、胰腺、肝脏。（图） 管内腺 是消化管壁上皮向内凹陷形成，包括胃腺、肠腺等（图） 2、 消化道管壁组织结构 消化道管壁由内向外通常分为四层 （图） 粘膜层 由粘膜上皮、固有层和粘膜肌层组成。 粘膜下层 由疏松结缔组织组成。 肌层 通常由内环行肌和外纵行肌两层平滑肌组成。胃壁则由内斜行，中环行，外纵行三层平滑肌组成。 外膜 是消化管壁的最外层，通常由薄层结缔组织和间皮构成，又称浆膜。其表面光滑，可减少相互间的磨擦。 二、消化道平滑肌的特性 消化道平滑肌属于可兴奋细胞，与神经和骨骼肌细胞一样，具有生物电活动。 1. 静息膜电位 静息膜电位幅值为－40～－80mV，其形成原因与骨骼肌细胞一样，主要为钾离子向膜外扩散引起的钾离子的电化学平衡电位。 2. 慢波电位 消化道平滑肌细胞可在静息电位基础上产生自发性去极化和复极化的节律性电位波动，慢波波幅约为10～15mV，不属于动作电位。由于这种变化的频率较慢，故称为慢波电位，又称为基本电节律。平滑肌慢波频率人的胃每分钟3次，十二指肠为每分钟12次。时程由几秒到十几秒。慢波本身不引起肌肉收缩，但它可使静息电位接近于动作电位的阈电位。容易产生兴奋。 （图） 3. 动作电位 当慢波去极化达到阈值时，在慢波基础上会产生1至数个动作电位。消化道平滑肌动作电位的时程较骨骼肌长（约10～20ms），幅度值较低。它的去极化相主要由一种开放较慢的通道介导的内向离子流（主要是钙离子，也有钠离子）引起的。钙离子内流可加强平滑肌的收缩，因此，动作电位的频率越高，平滑肌收缩幅度越大。 （图） 二、胃肠的神经支配 （1） 内在神经系统 胃肠内在神经系统又称为肠神经系统（enteric nervous system），是由存在于消化管壁内无数的神经元和神经纤维组成的复杂的神经网络。神经元数量约为108个，相当于脊髓内的神经元数目。其中有感觉神经元，感受肠胃道内化学、机械和温度等刺激；有运动神经元，支配胃肠道平滑肌、腺体和血管；还有大量的中间神经元。各种神经元中间通过短的神经纤维形成网络联系。内在神经系统释放的神经递质和调质种类很多，几乎所有中枢神经系统中的递质和调质均存在于内在神经元中。因此，消化道内在神经构成了一个完整的、可以独立完成反射活动的整合系统，但在完整的机体内，内在神经受外来神经的调节。 内在神经包括两大神经丛，即粘膜下神经丛和肌间神经丛。粘膜下神经丛的神经元分布在消化道粘膜下，其中运动神经元释放乙酰胆碱和血管活性肽，主要调节腺细胞和上皮细胞的功能，也有些支配粘膜下血管。肌间神经丛的神经元分布在纵行肌和环行肌之间，其中有以乙酰胆碱和P物质为递质的兴奋性神经元，也有以血管活性肠肽（VIP）和一氧化氮（NO）为递质的抑制性神经元。肌间神经丛的运动神经元主要支配平滑肌细胞。两神经丛之间有中间神经元相互联系，并接收外来神经纤维支配。 （图） （2） 外来神经系统 胃肠外来神经包括交感神经和副交感神经。 交感神经 交感神经的节前纤维从脊髓胸腰段灰质的侧角发出，在腹腔神经节和肠系膜神经节换元，节后纤维释放去甲肾上腺素，支配消化管及胰、肝等消化腺。交感神经一般对消化活动起抑制作用。 副交感神经 主要为迷走神经和盆神经。迷走神经节前纤维从延髓迷走背核发出后，到达胃、小肠、盲肠、阑尾、升结肠、和横结肠1/3及肝、胰等。盆神经支配结肠其余部分及直肠与肛门括约肌。副交感节前纤维终止于消化道管壁或腺体，换元后，节后纤维支配平滑肌细胞，消化腺细胞和内分泌细胞，大部分副交感神经节后纤维释放乙酰胆碱，有加强胃肠运动，促进消化液分泌和胃肠激素释放的作用。 第二节 口腔内消化 一、唾液及其作用 人的口腔内有三对主要的唾液腺，即腮腺、颌下腺和舌下腺。 （图） （1） 唾液的性质和成分 唾液是接近于中性（pH6.6～7.1）的液体，其中水分约占99％；有机物主要为粘蛋白，还有球蛋白、唾液淀粉酶、溶菌酶等。 （2） 唾液的作用 1、 唾液可以湿润和溶解食物，以引起味觉并易于吞咽。 2、 清除口腔中食物的残渣，冲淡和中和进入口腔的有害物质，对口腔起清洁和保护作用。 3、 唾液中的溶菌酶和免疫球蛋白有杀灭细菌和病毒的作用。 4、 在人的唾液中含有唾液淀粉酶，可将淀粉分解为麦芽糖。此酶的最适pH是7.0，但随着食物进入胃后还可以继续作用一段时间，直至食物pH小于4.5后才彻底失活。 （3） 唾液分泌的调节 唾液分泌的调节完全是神经反射性调节。包括非条件反射和条件反射。唾液分泌的基本中枢在延髓，在下丘脑和大脑皮层有更高级的中枢。其反射途径如图。 （图） 通常，交感神经兴奋引起的唾液分泌量少而粘，副交感神经兴奋引起的唾液分泌量多而稀薄，含有较多的酶、 二、咀嚼 咀嚼是口腔内的机械消化过程，其作用是：1）切碎食物；2）将切碎的食物与唾液混合成食团；3）使食物与唾液淀粉酶充分接触而有利于化学消化。 三、吞咽反射 吞咽是一个复杂的反射活动。根据食团所经过的部位，可将吞咽动作分为三期： 第一期：由口腔到咽。这是在大脑皮层控制下随意启动的，舌从舌尖至舌后部依次上举，抵触硬腭并后移，将食团挤向软腭后方至咽部。 第二期：由咽到食管上端。由于食团刺激了软腭和咽部的触觉感受器，引起一系列反射动作，包括软腭上升，咽后壁向前突出，封闭鼻咽通路，声带内收，喉头升高并向前贴紧会厌，封闭咽与气管的通路，呼吸暂停，食管上括约肌舒张，食团被挤入食管。 第三期：沿食管下行至胃。当食团通过食管上括约肌后，该括约肌即反射性收缩，食管随即产生一由上而下的蠕动，将食团向下推送。 （动画） 第三节 胃内消化 一、 胃的结构与分区 （图） 一、胃的分泌 在胃内分泌消化液的细胞都位于胃壁内，属于管内腺。主要有三种细胞： 1、颈粘液细胞 主要分布在胃与食管连接处的宽约1～4cm的环状区及胃靠近十二指肠的幽门区，分泌粘液。 2、壁细胞 主要分布在胃体部位，分泌盐酸以及与维生素B12吸收有关的内因子。 3、主细胞 主要分布在胃体部位，分泌胃蛋白酶原 根据这些细胞的分布位置及分泌消化液特性，有时把胃腺分为喷门腺，泌酸腺和幽门腺。胃粘膜内还有多种内分泌细胞，如分泌胃泌素的G细胞，分泌生长抑素的D细胞等。 （1） 胃液的性质、成分和作用 纯净的胃液是一种pH为0.9～1.5的无色液体。正常人每日分泌量约1.5～2.5L。胃液的成分包括无机物如盐酸、钠和钾的氯化物等，以及有机物粘蛋白、消化酶等。胃液中的无机成分随分泌速率的变化而有变化。 1. 盐酸 也称胃酸。正常人空腹时盐酸排出量（基础排出量）为每小时0～5mmol。在食物或某些药物的刺激下，盐酸排出量可明显增加，正常人的盐酸最大排出量每小时可达20～25mmol。男性的酸分泌率高于女性。壁细胞分泌盐酸的假设见图 图 2. 胃蛋白酶原 主细胞是胃蛋白酶原的主要来源。主细胞中的胃蛋白酶原贮存在细胞顶部的分泌颗粒中，当细胞受到刺激时，通过胞吐作用释入腺腔。无活性的胃蛋白酶原在盐酸作用下或是在酸性条件下，通过自身的催化，从N端断裂掉一段氨基酸序列而转变为有活性的胃蛋白酶。胃蛋白酶为内切酶，可分解大部分蛋白质为眎和胨的大分子，产生的多肽或氨基酸较少。胃蛋白酶作用的最适pH为2.0～3.5，当pH>5时便失活。 3. 粘液和碳酸氢盐 胃的粘液主要成分为糖蛋白。粘液具有较高的粘滞性和形成凝胶的特性，它在正常人胃粘膜表面形成一个厚约500μm的凝胶层，可减少粗糙的食物对胃粘膜的机械性损伤。“粘膜—碳酸氢盐屏障”可以有效地保护胃，这是因为粘液的粘稠度为水的30～620倍，当胃腔内的氢离子通过粘膜表面的粘液向上皮细胞扩散时，其移动速度将明显减慢，并不断地与从粘液下面向表面扩散的碳酸氢根遭遇。两种离子在粘液层内发生中和，形成一个跨粘液层的pH梯度。粘液靠近胃腔侧的pH一般为2.0左右，而靠近上皮细胞的pH一般为7.0左右。 （图） 4. 内因子 壁细胞还分泌一种分子量约6万的糖蛋白，称为内因子，它可与随着食物进入胃内的维生素B12结合，其主要作用是防止B12在胃肠消化过程中被破坏从而促进B12的吸收。B12是红细胞生成的重要因子，缺乏时影响红细胞的有丝分裂，导致巨幼红细胞贫血，又称大细胞贫血。 （2） 消化期的胃液分泌调节 一般根据感受食物刺激的部位分成三个时期，即头期、胃期、肠期。这是人为划分的，实际上，在进食时这三个时期几乎是同时开始，互相重叠的。 1）头期胃液分泌： 头期胃液分泌的传入冲动均来自头部感受器（眼、耳、鼻、口腔、咽、食管）。和食物有关的形象、气味、声音等刺激了视、嗅、听、等感受器而引起的；当咀嚼和吞咽食物时，食物刺激了口腔和咽喉等处的化学和机械感受器而引起的。反射中枢包括延髓、下丘脑、边缘叶和大脑皮层等。迷走神经是这些反射共同的传出神经。 迷走神经除了直接作用于壁细胞刺激其分泌外，还可作用于胃窦部的G细胞，通过释放胃泌素间接刺激胃腺分泌。支配壁细胞的迷走神经末梢释放的神经递质是乙酰胆碱，阿托品可阻断其作用， 2）胃期胃液分泌： 食物入胃后，对胃产生的机械性和化学性刺激，继续引起胃液的分泌，其主要途径为：①扩张刺激胃底、胃体部的感受器，通过迷走－迷走神经的长反射和壁内神经丛的短反射，直接或间接通过胃泌素引起胃腺分泌；②扩张刺激胃幽门部，通过壁内神经丛，作用于G细胞引起胃泌素的释放；③食物的化学成分直接作用于G细胞，引起胃泌素的释放。 3）肠期胃液分泌：食物离开胃进入小肠后，还有继续刺激胃液分泌的作用。 （图） （3） 胃液分泌的抑制性调节 抑制胃液分泌的除精神、情绪因素外，主要有盐酸、脂肪和高张溶液三种。 （1） 盐酸：当胃窦内pH降到1.2~1.5时，对胃酸分泌可产生抑制作用。 （2） 脂肪：脂肪及其消化产物可抑制胃液的分泌。 （3） 高张溶液：十二指肠内的高张溶液可刺激渗透压感受器，通过肠－胃反射或刺激小肠分泌胃肠激素而抑制胃液分泌。 三、胃的运动 (1) 胃运动的主要形式 1. 容受性舒张 当大量摄入食物时，胃开始舒张以容纳食物，从而使胃内压维持比较恒定的水平。 2. 紧张性收缩 胃的平滑肌经常保持某种程度的持续收缩状态，由胃壁肌肉内在神经丛调节，这种收缩在空胃时尤为显著。当胃充满食物及消化过程中，紧张性收缩逐渐加强，胃窦紧缩，胃体缩小，使胃腔内具有一定的压力，有助于食物与胃液的混合，并协助推动食糜向十二指肠移行。 3. 蠕动 胃蠕动出现于食物入胃后5分钟左右。蠕动起始于胃的中部，每分钟约3次，每个蠕动波约需一分钟到达幽门。蠕动起初时较小，在向幽门传播的过程中，波的幅度和速度逐渐增加，当接近幽门时明显增强，可将一部分食糜排入十二指肠。 四、胃运动的调节 （1） 神经调节 胃运动调节是在胃肌基本电节律基础上的反射调节。包括两类反射：一类是通过食物中枢的反射，另一类是壁内神经丛的局部反射。食物对胃壁粘膜及胃壁深层机械感受器的刺激，通过中枢神经系统而反射性地实现。支配胃的兴奋性冲动沿迷走神经走行，抑制性冲动沿交感神经走行。刺激交感神经主要效应是减少胃的基本电节律的频率和降低传导速度，并减低环行肌的收缩力，但引起括约肌收缩。刺激迷走神经则相反。 （2） 体液调节 幽门部位 G细胞释放的胃泌素可使胃的基本电节律频率增加，胃的运动加强，幽门括约肌舒张。十二指肠及小肠释放某些物质（肠抑胃素）可抑制胃的运动。 肠胃反射 十二指肠的一些较强的刺激，如pH3.5以下，高渗溶液，10％乙醇及腹腔上升等刺激因素，都可引起胃运动减弱及幽门舒张，此称为肠胃反射。 （三）胃的排空及其调节 胃内食糜由胃排入十二指肠的过程称为胃排空。胃的排空在进食后不久就开始了，影响胃排空的主要因素有： 1、胃内压 是胃排空的主要动力 2、食物的理化性质 溶液或小颗粒的悬浮液较块状物排空快。一般糖类食物排空较蛋白类食物快，脂肪类食物排空最慢。混合食物由胃全部排空的约需4－6小时。 3、胃排空同样受神经体液的调节。 第四节 小肠内的消化 一、胰液的分泌 （一）胰液的成分和作用 胰液是无色无臭的液体，人每日分泌量为1～2L，pH为7.8～8.4，渗透压与血浆相等 1、碳酸氢盐 胰液中碳酸氢根浓度最高时可达到140mmol/L,为血浆碳酸氢根浓度的4倍。碳酸氢根的主要作用是中和进入十二指肠的胃酸，保护肠粘膜免受强酸的侵蚀；此外，碳酸氢根造成的弱酸性环境也为小肠内多种消化酶的活动提供了适宜的pH环境。 2、胰淀粉酶 是碳水化合物的主要水解酶，可将淀粉分解为双糖，麦芽糖等，最适pH6.9－7.0。胰淀粉酶一经分泌就有活性。 3、胰脂肪酶 是脂类水解酶，可将脂肪分解为甘油和脂肪酸。 4、胰蛋白酶和糜蛋白酶 是蛋白质水解酶 它们都是以不具有活性的酶原形式存在于胰液中的，肠液中的肠致活酶可以激活蛋白酶原，使之变为具有活性的胰蛋白酶。此外，胃酸、胰蛋白酶本身，以及组织液也能使胰蛋白酶原激活。胰蛋白酶和糜蛋白酶的作用极为相似，都能分解蛋白质为眎和胨。当两者共同作用于蛋白质时，则可消化蛋白质为小分子的多肽和氨基酸。 正常胰液中还含有羧基肽酶、核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶等水解酶。 （二）消化期胰液分泌的调节 胰液分泌也可分为头期，胃期或肠期。 （图） 二、胆汁的分泌与排出 （1） 胆汁的性质和成分 胆汁的成分很复杂，除水分和钠、钾、钙、碳酸氢盐等无机成分外，其有机成分有胆汁酸、胆色素、脂肪酸、胆固醇、卵磷脂和粘蛋白等。胆汁中无消化酶。胆汁酸与甘氨酸或牛磺酸结合形成的钠盐或钾盐称为胆盐。胆汁中的胆盐与胆固醇和卵磷脂的适当比例是维持胆固醇成溶解状态的必要条件。当胆固醇分泌过多，或胆盐、卵磷脂合成减少时，胆固醇就容易沉积下来，这是形成胆结石的原因之一。 （2） 胆汁的作用 胆汁中的胆盐、胆固醇、卵磷脂等都可作为乳化剂，减少脂肪的表面张力，使脂肪以微粒形式分散于液体中，有助于脂肪酶的接触与消化。 三、小肠液的分泌 （1） 小肠液的性质、成分和作用 小肠液是一种弱碱性的液体，pH约为7.6，渗透压与血浆相等。小肠液的分泌量变动范围很大，成人每日分泌量为1～3L。大量的小肠液可以稀释消化产物，使其渗透压下降，有利于吸收的进行。由小肠腺分泌入肠腔的消化酶可能只有肠致活酶一种。 四、消化期小肠的运动 1. 分节运动 分节运动是一种以环行肌为主的不同部位的环行肌交替进行的节律性收缩和舒张运动。分节运动使食物在原地被挤压，有利于与消化液的混合及机械消化。 （图） 2. 蠕动 是环行肌依次顺序收缩与舒张引起的运动，由此推动食物向前移动。 第五节 大肠内的消化 一、大肠的运动 （1） 大肠运动的形式 1. 袋装往返运动 大肠由于环行肌的分布不均匀，形成了有的地方粗，有的地方细，粗而膨出的部位称结肠袋。由于环行肌不规则的收缩，引起了结肠袋中的食物在相邻的袋之间往返流动而不向前推送，称为袋状往返运动。 2. 蠕动 大肠的蠕动是由一些稳定向前的收缩波所组成。 3. 集团运动 大肠还有一种进行很快且前进很远的的蠕动，称为集团蠕动。这是一个结肠袋或一段结肠收缩，它可使结肠内压力明显升高，集团蠕动通常开始于横结肠，可将一部分大肠内容物推送至降结肠或乙状结肠。 第六节 吸收 食物的消化产物、水和无机盐等，通过消化管粘膜上皮细胞进入血液和淋巴的过程，称为吸收。每天约有8－10升水及1公斤左右的物质经过消化管，其中很大一部分被吸收。吸收过程包括主动转运和扩散。 一、吸收的部位 1、小肠结构的特点： 小肠具有很大的吸收面积，这与吸收功能相适应。小肠粘膜向肠腔突出形成许多皱襞，使小肠内面积增大3倍，全部小肠表面粘膜向肠腔内伸出指状突起，称小肠绒毛，又使小肠面积增大10倍，每个上皮细胞的管腔游离面长有密集的微绒毛，又使小肠面积增大20倍。小肠的这些结构，使小肠的总吸收面积增大600倍，达到200M2。 （图）（图） 2、营养物质吸收部位 消化管不同部位的吸收能力和吸收速度是不同的，这主要取决于各部分消化管的组织结构，以及食物在各部位被消化的程度和停留时间。小肠是吸收的主要部位，一般认为，糖类、蛋白质和脂肪的消化产物大部分是在十二指肠和空肠吸收的，回肠有其独特的功能，即主动吸收胆盐和维生素B12。 （图） 二、小肠内主要营养物质的吸收 （1） 水的吸收 人体每日由胃肠吸收的液体量约8L。水的吸收都是被动性的，其中溶质被主动吸收所产生的渗透压梯度是水被吸收的动力。 （2） 无机盐的吸收 1. 钠的吸收 钠的吸收是主动的，肠上皮细胞的侧膜上的钠泵将胞内的钠离子主动转运入血，造成胞内钠离子浓度降低，肠腔内钠离子借助于刷状缘上的载体，以易化扩散形式进入细胞内。由钠泵形成的细胞内胞内低钠和肠腔内高钠势能也是其它营养物质吸收的动力。许多营养成分如单糖、氨基酸等均依靠钠的势能与钠耦联转运入细胞内。 （图） 2. 铁的吸收 铁主要在十二指肠内吸收。这些部位的肠上皮细胞释放转铁蛋白进入管腔，与铁离子结合为复合物，进而以受体介导的的入胞作用进入细胞内；转铁蛋白在胞内释放出铁离子后，被重新释放到管腔中。进入胞内的铁，一部分从细胞底侧膜以主动转运形式进入血液，其余则与胞内铁蛋白结合，留在细胞内防止铁被过量吸收。 3. 钙的吸收 钙的吸收是主动运输过程。食物中的钙必须变成Ca＋＋后才能被吸收。其吸收部位在小肠和结肠的全长。十二指肠对钙离子的吸收最强。钙的吸收主要通过肠粘膜的主动转运，部分通过扩散。肠粘膜细胞上存在钙结合蛋白，一分子结合蛋白可以结合4个钙。钙进入细胞浆后，可储存在线粒体中，并不是随时转运出去。决定钙吸收的主要因素是机体对钙的需求和维生素D的供应情况。食物中的钙大部分随粪便排出，仅小部分被吸收。 4. 负离子吸收 在小肠内吸收的负离子主要有氯离子和碳酸氢根离子。肠腔内钠离子被吸收所造成的电位变化可促进负离子向细胞内移动。 （3） 糖的吸收 单糖的吸收是消耗能量的主动过程，它可逆着浓度差进行，能量来自钠泵，属于继发性主动转运。在肠粘膜上皮细胞的刷状缘上存在着一种转运体蛋白，它能选择性地把葡萄糖和半乳糖从刷状缘的肠腔面转运入细胞内，然后再扩散入血。各种单糖与转运体的亲和力不同，因此吸收速率也不同。转运体对单糖的转运依赖于对钠离子的转运，转运体每次可将2个钠离子和1分子单糖同时转运入胞内。钠离子泵将胞内的钠离子主动转运出胞，维持胞内较低浓度的钠离子浓度，从而保证转运体不断转运钠离子入胞，同时为单糖的转运提供动力，使之能逆浓度差转运入胞内。单糖以不同速率被吸收，如以葡萄糖的吸收速率为100，则半乳糖约为110，果糖为43，甘露糖为19，木糖为15，阿拉伯糖为9。 （4） 蛋白质的吸收 蛋白质通常在分解成氨基酸后被吸收。氨基酸的吸收是主动的。在小肠上皮细胞刷状缘上存在不同种类的氨基酸转运系统，分别选择性地转运中性，酸性和碱性氨基酸。这些转运系统多数与钠的转运耦联，机制与单糖转运相似，但也存在非钠依赖性的氨基酸转运。 （5） 脂肪的吸收 在小肠内，脂类的消化产物脂肪酸、甘油一酯、胆固醇等很快和胆汁中的胆盐形成混合微胶粒。由于胆盐有亲水性，能携带脂肪的消化产物通过覆盖在小肠绒毛表面的非流动水层到达微绒毛。在这里，甘油一酯、脂肪酸、胆固醇等又逐渐从混和微胶粒中释出，并通过微绒毛的脂蛋白膜而进入粘膜。长链脂肪酸及甘油酯被吸收后，在肠上皮细胞的内质网上重新合成甘油三酯。进一步合成乳糜微粒，并由细胞分泌出去，进入中央乳糜管而进入淋巴循环，最后进入血液循环。 （6） 胆固醇的吸收 游离的胆固醇通过形成混和微胶粒，在小肠上部被吸收，吸收后的胆固醇大部分在小肠粘膜细胞中又重新酯化，生成胆固醇酯，最后与载酯蛋白一起组成乳糜微粒经由淋巴系统进入血液循环。 第八章 能量代谢与体温调节 在生命活动过程中，营养物质被不断吸收入血液，在细胞中经过同化作用（合成代谢）构成机体的组成成分；同时，细胞也不断的分解营养物质和机体的组成成分（异化作用）以获取能量和进行组织更新。这就是新陈代谢。新陈代谢包括合成代谢和分解代谢两大范畴。 在物质代谢过程中，分解代谢时，营养物质分子中蕴藏的化学能便释放出来，转化为机体的能源，分解代谢是放能反应；在合成代谢时，需要提供能量用于物质的合成，合成代谢是吸能反应。在这种物质代谢过程中伴随的能量的转移称为能量代谢，两者是新陈代谢不可分割的两个方面，它们遵循物质不灭和能量守恒定律。 本章将重点地丛整体角度讨论能量代谢（即能量收支问题）和体温调节两个问题。 目的要求： 1、掌握食物的热价、氧热价、呼吸商、基础代谢的含义 2、了解能量代谢的测定方法 3、掌握影响能量代谢的因素 4、熟悉机体的产热过程、散热过程和体温的调节 第1节， 能量代谢 一、能量代谢的测定 要直接测定机体在某一段时间内消耗了多少能量，就要求把该段时间内产生的热和机体做功所消耗的能量累积起来，这是非常困难的。由于机体的能量储存在有机营养物中，主要存在于糖、脂肪、蛋白质中，要从这些物质中获取能量，就要分解这些物质。分解越多，释放的能量越多，同时分解产物也越多。通过测定该段时间内的代谢产物，我们就可以间接地测定该段时间内的能量代谢。 （1） 与能量代谢测定有关的几个概念 1. 食物的热价 1g某种食物氧化（或在体外燃烧）时所释放的热量称为该种食物的热价。热价有生物热价和物理热价之分，它们分别是指食物在体内氧化和在体外燃烧时释放的热量。三种主要营养物质的热价见表。从表中可以看出，只有蛋白质的生物热价和物理热价是不同的，说明蛋白质在体内是不能被完全氧化的。 2. 食物的氧热价 把某种食物氧化时消耗1L氧所产生的热量，称为该种食物的氧热价。 3. 呼吸商 一定时间内机体呼出的CO2的量与吸入的O2量的比值（CO2/ O2）称为呼吸商(respiratory quotient,RQ)。葡萄糖氧化时产生的CO2量与所消耗的O2量是相等的，所以糖的呼吸商等于1。脂肪和蛋白质的呼吸商则分别为0.71和0.8。我们可以根据呼吸商的大小来推测能量的主要来源。 产生的CO2 mol数（或ml数） RQ ＝ ―――――――――――――――― 消耗的O2 mol数（或ml数） 表 三种营养物质氧化时的各种数据 产热量 / kcal·g－1 氧耗量 /L·g－1 CO2产生 量/L·g－1 消耗1L氧的产热量 / kcal 呼吸商 / CO2·O2 营养物质 在弹式热量 计内燃烧 在体内氧化 糖 脂 肪 蛋白质 4.1 9.3 5.6 4.1 9.3 4.1 0.81 1.96 0.94 0.81 1.39 0.73 5.0 4.7 4.5 1.00 0.71 0.80 （2） 能量代谢的测定原理和方法 1. 间接测量法 在一般化学反应中，反应物的量与产物之间呈一定比例关系，根据这些关系，我们可以了解测定能量代谢。 1 测出机体在一定时间内的耗O2量和CO2产出量； 2 根据尿氮含量（1g尿氮相当于氧化分解6.25g蛋白质）算出蛋白质的氧化量和蛋白质食物的产热量，再根据总的耗O2量和CO2产出量计算出非蛋白呼吸商（NPRQ）； 3 据表查出该NPRQ所对应的氧热价，进而算出该段时间内非蛋白食物的产热量； 4 算出总产热量，即蛋白质食物产热量与非蛋白质食物产热量之和。 表 非蛋白呼吸商和氧的热价 非蛋白呼吸商 糖氧化的％ 脂肪氧化的％ 1L氧的热价 / kcal 0.71 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 0 14.17 31.7 48.8 65.9 82.9 100 100 85.3 68.3 51.2 34.1 17.1 0 4.686 4.739 4.801 4.862 4.924 4.985 5.047 2. 耗氧量与CO2产量的测定方法及临床应用 开放式测定法（气体分析法）：是在机体呼吸空气的条件下测定耗氧量CO2产量的方法，故称开放法。其原理是，采集受试者一定时间内的呼出气，通过气量计测出气量并分析呼出气中O2 和CO2的容积百分比。根据吸入气和呼出气中O2 和CO2的容积百分比的差数，即可算出该时间内耗O2量和CO2排出量，并算出混合呼吸商。该方法首先确定，标注的休息于禁食条件下，呼吸商为0.80，氧热价为20.1kJ / L(4.8 kcal)，利用测得的实际耗氧量，乘以4.8即得产热量。如测得6分钟的耗氧量为V O2为，则代谢率为： 4.8×V O2×60/6 = kcal / h 3. 以体表面积为标准衡量能量代谢 由于个体之间体格大小差异，为了便于比较，生理学上常常以体表面积作为衡量代谢率的尺度。体表面积公式如下： 面积S ＝ 0.0061H ＋ 0.0128W — 0.1529 其中，H为身高（厘米），W为体重（公斤） 受试者数 平均体重（kg） 体重范围（kg） Kcal/(m2·24h) 6 41 164 24 8 48.7 53.4 64.5 74.7 83.7 40－50 50－60 60－70 70－80 80－90 922 914 927 924 924 平均 922 三、影响能量代谢的主要因素 （1） 肌肉活动 肌肉活动对于能量代谢的影响最为显著。机体任何轻微的活动，甚至不伴有明显动作的骨骼肌的紧张，都可明显提高代谢率。剧烈运动或劳动，可使产热量超过安静状态下的15倍以上。 （2） 精神活动 据测定，在安静状态下，100g脑组织的耗氧量为3.5/min，此值接近安静肌组织耗氧量的20倍。处于紧张状态（如烦恼、恐惧和情绪强烈激动）时，由于随之而出现的无意识的肌紧张以及刺激代谢的内分泌激素释放增多等原因，产热量显著增加。 （3） 食物的特殊动力效应 人在进食之后的一段时间内（从进食后1小时左右开始，延续到7～8小时左右）虽然同样处于安静状态，但所产生的热量要比进食前有所增加。可见这种额外的能量消耗是由进食引起的。食物的这种刺激机体产生额外热量消耗的作用，叫做特殊动力效应。一般食入蛋白质食物效应最强，可增加产热30％；食入糖类和脂肪类食物增加产热5－6％左右。 （4） 环境温度 能量代谢在20～30oC的环境中最为稳定。当环境温度低于20oC时，代谢率开始增加；在10oC以下时，则显著增加。环境温度低时代谢率的增加，主要是由于寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张度增强所致。在20～30oC代谢稳定，主要是由于肌肉松弛的结果。当环境温度超过30oC，代谢率又会逐渐增加，这可能是因为体内化学过程的反应速度有所增强的缘故。这时还有发汗功能旺盛以及呼吸、循环机能增强等因素的作用。 四、基础代谢 基础代谢（basal metabolism）是指基础状态下的能量代谢。所谓基础状态，是指满足以下条件的一种状态：清晨，至少禁食12小时。被测人保持清醒、静卧，未作肌肉活动；前夜睡眠良好，测定时无精神紧张；测定前及测定过程中，室温保持在20～25oC。在这种状态下，体内能量的消耗只用于维持一些基本的生命活动，能量代谢比较稳定，所以把这种状态下单位时间内的能量代谢称为基础能量代谢或基础代谢。若以体表面积为尺度来衡量的基础代谢称为基础代谢率。 第3节 体温及其调节 一、体温 生理学说的体温是指身体深部的平均温度，即体核温度而言、由于体核温度特别是血液温度不易测试，所以临床上常用直肠、口腔和腋窝等处的温度来代表体温。直肠温度正常值为36.9～37.9oC。口腔温的正常值为36.7～37.7oC。腋窝温的正常值为36.0～37.4oC。临床上常用口腔温度为准，若测得肛温需减去0.5度，测得腋窝温需加0.5度。 （3） 体温的正常变动 1. 温度的昼夜周期变化 体温在一昼夜之间常作周期性的波动：清晨2～6时体温最低，午后1～6时最高。这种昼夜周期性波动称为昼夜节律。 （图） 2. 性别的影响 成年女子的体温平均比男子高约0.3oC，并伴随月经周期波动。 （图） 3. 年龄的影响 一般儿童的体温较高，新生儿和老年人的体温较低。由于新生儿的体温调节机制尚未发育完全，体温易受环境的的影响，故需加强护理。 二、机体的产热与散热平衡 （1） 产热 机体的产热形式 当机体处于寒冷环境中时，散热量显著增加，机体通过战栗（寒战）产热和非战栗（非寒战）产热两种形式来增加热量以维持体温。 1 战栗产热： 战栗是骨骼肌发生不随意的节律性收缩的表现，其节律为9～11次/分钟。发生寒战时，代谢率可增加4－5倍。 2 非战栗产热：非战栗产热又称为代谢产热。如肝脏在物质代谢过程中的产热等。同时，内分泌活动引起激素如肾上腺素、去甲肾上腺素、甲状腺素等，均可使产热增加。 （2） 散热 散热方式有以下几种： （1） 辐射散热：人体以热射线（红外线）的形式将体热传给外界的散热形式称为辐射散热。人在不着衣的情况下，21oC的温度环境中，约有60％的热量是通过这种方式发散的。辐射散热量的多少主要取决于皮肤与周围环境的温度差。 （2） 传导散热：是指机体热量直接传给同它接触的较冷的物体的一种散热方式。如与冷的床、衣服、水等接触引起的散热。 （3） 对流散热：对流散热是指通过气体来交换热量的一种散热方式。人的周围总是围绕着一薄层同皮肤接触的空气，人体的热量传给这一层空气，由于空气的不断流动便将体热散发到空间。对流散热与风速密切相关。 （4） 蒸发散热：蒸发散热是机体通过体表水分的蒸发来散失体热的一种形式。在人的体温条件下，蒸发1g水可使机体散发2.43kJ的热量。蒸发散热分为不感蒸发和发汗两种形式。皮肤和呼吸道不断有水分渗出而被蒸发掉，这种水分蒸发叫不感蒸发。其中皮肤的水分蒸发又叫不显汗蒸发。发汗是通过汗腺主动分泌汗液的过程。汗液蒸发可有效地带走热量。因为发汗是可以感觉到的，所以又叫可感蒸发或显汗蒸发。人在安静状态下，当环境温度达30℃时便开始发汗。如果空气湿度大，着衣较多时，气温达25℃便可引起发汗；运动或劳动时，则更易发汗。 发汗是反射活动。人体汗腺接受交感胆碱能纤维的支配。所以乙酰胆碱对小汗腺由促进分泌的作用。温热环境引起全身各处的小汗腺分泌汗液称为温热性发汗。始动温热性发汗的主要因素为：a、温热环境刺激皮肤的温度感受器，通过反射引起发汗；b、温热环境使皮肤血液被加温，被加温的血液流经中枢温度敏感神经元时引起发汗中枢兴奋导致发汗。温热发汗的生理意义在于散热，若每小时蒸发1.7L汗，可使体热散发约4200kJ的热量。但是如果汗液从身上滚落或被擦掉而未被蒸发，则无散热效应。 三、体温调节 自主性调节是由体温自身调节系统来完成的。下丘脑体温调节中枢，包括调定点在内，属于控制系统。它传出信息控制产热器官及散热机构使机体深部温度维持在一个稳定的水平。 （1） 温度感受器 1. 外周温度感受器 此种感受器存在于皮肤、粘膜和内脏中。当局部温度升高时。热感受器兴奋，反之，冷感受器兴奋。 2. 中枢温度感受器 存在于中枢神经系统内的对温度变化敏感的神经元称为中枢温度感受器。有些神经元在局部组织温度升高时冲动的发放频率增加，称为热敏神经元；有些神经元在局部组织温度降低时冲动的发放频率增加，称为冷敏神经元。 （2） 体温调节中枢 调节体温的重要中枢位于下丘脑的视前区－下丘脑前部（PO/AH）区域。中枢的温度感受器也位于此区。用热生理盐水（超过37℃）灌流该区，可引起散热效应；用冷生理盐水（低于37℃）灌流该区，可引起产热效应 （3） 体温调节的调定点学说 此学说认为，体温的调节类似于恒温器的调节，PO/AH中有个调定点，即规定数值（如37℃）。如果体温偏离该规定值，则由反馈系统将偏差信息输送到控制系统，然后经过对受控系统的调整来维持体温的恒定。通常认为PO/AH中的神经元起着调定点的作用。此学说认为，由细菌感染引起的发热是由于热敏感神经元的阈值受到致热源的作用而升高，调定点上移（如39℃）。因此发热反应开始时出现恶寒寒战等产热反应，直到体温上升到39℃以上时才出现散热反应，若致热源不清除，产热与散热两个过程就继续在此新的体温水平上保持着平衡。所以，发热时体温调节功能是正常的，只是调定点上移。 （图） 第九章 排泄 概述： 排泄是指人和动物体内代谢过程中产生而又不被机体利用的一些代谢终产物、多余的水分和无机盐、进入体内的异物（毒物、药物）等通过血液循环运送到相关器官排出体外的过程。其排出途径除了肾脏外，还可通过皮肤的汗腺排出水、盐、尿素，通过肺排出二氧化碳，通过胆汁排出胆色素等。其中，肾是最重要的排泄器官之一。 动物体排泄器官的功能可概括如下： 1、 维持体内水份。 2、 维持体内的离子平衡和酸碱度。 3、 维持体液的渗透压。 4、 清除代谢产物。 5、 排出进入体内的异物。 本章主要讲述人体肾脏对尿液生成和调节的机制。 第一节 肾的功能解剖和肾血流量 一、泌尿系统的结构 1、泌尿系统的组成 人体的泌尿系统由肾、输尿管、膀胱、尿道组成。 （图） 2、肾脏的位置与形态 （图） 3、肾脏的内部结构 （图） 肾实质分皮质和髄质。皮质是肾实质的外围部分，血管丰富，活体时呈红褐色。皮质深入至髄质的部分称肾柱。肾髄质由若干个锥形结构组成，称肾锥体。锥体底朝向皮质，头朝向肾窦，称为肾乳头。肾乳头被若干个漏斗形的结构包绕，称肾小盏，2－3个肾小盏汇合成一个肾大盏。数个肾大盏汇合成扁平的漏斗状结构称为肾盂，与输尿管相连。 二、肾的功能解剖 （一）肾单位和集合管 肾单位 是肾的基本功能单位，它与集合管共同完成尿的生成过程。肾单位由以下部分构成：（图） 集合管 集合管与远球小管相连，每一集合管可接受多条远曲小管的汇合。集合管在尿生成过程中，特别是在尿液浓缩过程中起重要作用。 （二）肾小球旁器 （图） 肾小球旁器主要分布在皮质肾单位，由球旁细胞、球外系膜细胞和致密斑三者组成。 球旁细胞 是位于入球小动脉中膜内的肌上皮样细胞，是由血管平滑肌细胞演变而来的，细胞内有分泌颗粒，分泌颗粒内含肾素。球旁细胞是肾素分泌细胞，在尿量与血压调节中起重要作用。 球外系膜细胞 是指入球小动脉和出球小动脉之间的一群细胞，具有吞噬能力。它们与致密斑相互联系，细胞内有肌丝，故也有收缩能力。球外系膜细胞的具体功能目前尚不清楚。 致密斑 位于远曲小管的起始部分，此处的上皮细胞变为高柱状细胞，局部呈现斑状隆起，故称为致密斑。致密斑与入球小动脉和出球小动脉相接触。致密斑可感受小管液中NaCl含量的变化，并将信息传递给球旁细胞，调节肾素的释放。 二、肾血流量及其调节 肾动脉进入肾门后，先分成若干叶间动脉，后者再分成多条位于肾皮质与髓质之间的弓形动脉，由弓形动脉再分成许多纵行的小叶间动脉。每条小叶间动脉向旁分出多条入球小动脉进入肾小体。出球小动脉则再一次分为毛细血管网，缠绕于肾小管和集合管周围。因此，由肾动脉来的血液要流经两段小动脉和两段毛细血管网，是肾血液循环的一大特点。 肾动脉短而粗，血流量大，血压较高。入球小动脉口径又比出球小动脉的粗，故肾小球毛细血管血压比一般毛细血管的高，这有利于血浆成分的滤出。血液从出球小动脉再流向肾小管周的毛细血管网，肾小管周围毛细血管网是一个低压系统，这有利于肾小管的重吸收。 第二节 尿的生成 尿的生成过程包括三个环节：肾小球的滤过作用、肾小管和集合管的重吸收作用以及肾小管和集合管的再分泌作用。 一、肾小球的滤过作用 （一）滤液的形成 表 正常成人血浆、滤液和尿成分比较表 成分 血浆/（g·100ml） 滤液/（g·100ml） 尿/（g·100ml） 尿中浓缩倍数 水 90 98 96 1.1 蛋白质 8 0.03 0 ─ 葡萄糖 0.1 0.1 0 ─ Na+ 0.33 0.33 0.35 1.1 K+ 0.02 0.02 0.15 7.5 Cl－ 0.37 0.37 0.6 1.6 H2PO4－、HPO42－ 0.004 0.004 0.15 37.5 尿素 0.03 0.03 1.8 60.0 尿酸 0.004 0.004 0.05 12.5 肌酐 0.001 0.001 0.1 100.0 氨 0.0001 0.0001 0.04 400.0 从表可以看出，肾小囊内液（滤液）中除蛋白质含量极少之外，其他成分的含量都与血浆基本一致，表明肾小囊内液是血浆流经肾小球毛细血管时滤过来的。在肾小体内，肾小球毛细血管内的血液于肾小囊腔之间的隔膜（包括毛细血管壁和肾小囊壁脏层）是一种筛样的滤过膜，它容许水和小分子溶质自由通过，而大分子的血浆蛋白和血细胞则不能通过，因而，肾小球滤过的原理与组织液生成的原理基本相同。肾小球的滤过主要取决于滤过膜的通透性、总滤过面积和有效率过压。 （二）滤过膜及其通透性 肾小球的滤过膜包括三层结构：即毛细血管内皮细胞层、基膜、肾小囊脏层上皮细胞层。毛细血管内皮细胞层厚约30~50nm，它具有大小不等的微细小孔，孔径约为50~100nm。基膜厚约240~360nm，主要由水合凝胶（hydrated gel）构成，其中含有致密的微细纤维网。肾小囊脏层上皮细胞有许多足状突起，故称为足细胞（podocytes）。（图） 一般认为基膜是对肾小球滤过起决定作用的一层。足细胞小突起之间的孔隙比较大，但有些分子较小的物质能透出基膜，却被阻于足细胞孔隙，其原因可能有二：一是由于足细胞突起表面盖有细毛状外衣，二是由于足细胞孔隙的化学组成及表面电荷也会阻碍某些物质的滤出。 滤过膜的通透性可用它所允许通过的物质的相对分子质量大小来衡量。相对分子质量在70000以下的物质，可有限通过，一般相对分子质量越小，就越容易通过滤过膜。一般以相对分子质量70000作为肾小球毛细血管不能通过的界限。 滤过膜的通透性不仅取决于相对分子质量的大小，而且还与滤过物质的电荷有关。滤过膜上含有的一种唾液蛋白，这种蛋白质是带负电的酸性糖蛋白，由于同性电荷的相斥作用，使带负电的物质难以通过或很少能通过。 （三）肾小球滤过作用的动力 肾小球进行滤过作用的动力是有效率过压，它包括三种力量：即肾小球毛细血管压、血浆胶体渗透压和肾小囊压。 有效率过压＝肾小球毛细血管血压－（血浆胶体渗透压＋肾小囊内压） （图） （四）影响滤过率的因素 1．滤过膜的通透性 滤过率与滤过膜通透性成正比。通透性的变化将显著影响滤过率。 2．有效滤过面积 同样，滤过率与有效滤过面积成正比。 3．有效滤过压 决定有效滤过压的三种力量中，肾小球毛细血管压是经常变化的因素，因而是生理情况下影响有效滤过压的主要因素。 在正常生理条件下，血浆胶体渗透压很少有明显变化。若全身血浆蛋白明显减少，如向静脉内快速灌注生理盐水时，可使血浆胶体渗透压降低，使有效滤过压升高，从而可增加滤过率。 在正常生理条件下，肾小囊内压变动不大，因而对有效滤过压的影响也很小。只有在病理状态下，如肾盂结石，肿瘤压迫引起尿路梗阻时，尿潴留可使肾小囊内压升高，降低有效滤过压。 三、肾小管与集合管的重吸收作用 血浆中的水和许多小分子物质从肾小球毛细血管滤过到肾小囊中，即成为滤液（或称原尿）。两侧肾滤过的液体量很大，正常成年男性两肾的肾小球滤过率大约125ml/min左右（女性约少10%），每天约为180L左右。然而，每天排出体外的终尿量一般仅为1~2L，只有滤液量的1%左右。滤液量的99%的水分被肾小管和集合管重吸收后又送回血液。 肾小管对滤液中各种物质的重吸收，大致可分为三类：第一类如葡萄糖，能全部被重吸收；第二类如水和电解质（Na+、Cl－、Ca2+、Mg2+、K+），能大部分被重吸收；第三类如尿素、尿酸、肌酐、SO42－和PO43－等代谢终产物，仅小部分被重吸收，而肌酐则完全不被重吸收。 （一）重吸收的方式 1． 被动重吸收 被动重吸收是指肾小管液中的水和溶质，依靠物理和化学的机制通过肾小管上皮细胞进入细胞外组织液的过程。 2． 主动重吸收 主动重吸收是指肾小管上皮细胞通过自身的代谢活动过程，把小管内的某些物质逆着电化学梯度（浓度差和电位差的合称）转运到小管外组织间液的过程。 （二）肾小管对几种物质的重吸收 1．钠和氯的重吸收 哺乳动物肾近球小管前半段对Na+的重吸收量最大，约吸收滤过量的65%~70%，远曲小管约吸收10%，其余的Na+分别在髓袢细段、粗段和集合管内被重吸收。 肾小管壁上皮细胞的管腔对Na+的通透性高，故小管液中的Na+就以被动扩散方式进入管壁细胞内。进入细胞内的Na+随即被细胞侧膜的钠泵泵出而转运到细胞间隙。这样，一方面使细胞内Na+浓度降低，小管液中的Na+便可以不断的扩散进入管壁细胞内；另一方面使细胞间隙中Na+浓度和渗透压升高，小管液中的水因而渗透进入细胞间隙。由于细胞间隙的紧密连接是密闭的，Na+和水进入后提高了细胞间隙的流体静压，此压可促使Na+和水通过基膜而进入细胞间液和相邻的毛细血管；但同时也有一部分水和Na+从细胞之间的紧密连接处再漏回小管腔内 。此现象称为回漏（backleak）。因此，Na+的重吸收量等于主动吸收量减去回漏量。（图） 滤液中的Cl－有99%以上也被重吸收回血。Cl－的重吸收主要是被动重吸收。 2．钾的重吸收 肾小管对K+的处理，是既有主动重吸收又有分泌，肾小球滤液进入肾小管后，约有2/3的K+在近球小管被重吸收，其余的K+在远球小管和集合管中被吸收。最后随尿排出的K+基本是由远球小管分泌出来的。 3． HCO3－的重吸收 NaHCO3是血浆中最重要的缓冲物质之一。正常成年人每昼夜由肾小球滤出的HCO3－可达300g左右，而由尿中排出的仅有0.3左右。HCO3－的重吸收过程比较特殊。 肾小管中的HCO3－同H+结合生成H2CO3，再分解为CO2和H2O。CO2迅速通过管腔膜进入细胞内，在碳酸酐酶的催化下又生成H2CO3，进而解离成H+和HCO3－。H+可由细胞分泌到小管液中，HCO3－与Na+一起被转运回血。 （图） 4．葡萄糖的重吸收 葡萄糖的重吸收是逆浓度差进行的，是由肾小管细胞膜上的载体主动转运的。主动转运过程与Na+的重吸收有密切关系。一般认为葡萄糖要和载体及Na+结合，形成三者的复合体后才能穿过细胞膜而被转运到细胞内。这种转运称为协同（同向）转运。 （图） 被重吸收的葡萄糖量，随血液中糖的浓度逐步升高而增加，但近球小管对葡萄糖的重吸收不能超过一定限度，这个限度可称为最大转运量（transportmaximum, Tm）。当血液中糖浓度逐渐增加到200mg/100ml时，尿中则开始出现葡萄糖，这说明这个浓度是葡萄糖的肾排泄阈值或最大吸收阈值，称为肾糖阈。在血液中的葡萄糖超过最大转运量的限度时，则产生糖尿。 5．蛋白质和氨基酸的重吸收 当滤液中的蛋白质和氨基酸流经近球小管时，又被完全吸收。其转运方式，是由近曲小管上皮细胞以胞饮方式被重吸收，这种转运方式属于主动转运。 肾小管对蛋白质和氨基酸的重吸收机制与葡萄糖的重吸收机制基本相似，也需要Na+的存在。 四、肾小管和集合管的再分泌 (1) H+的分泌与H+－Na+交换 （图） (2) NH3的分泌 NH3的分泌与H+的分泌密切相关。NH3和H+进入小管腔液后，可结合成NH4+。NH4+可与这些负离子结合生成酸性的铵盐，如NH4Cl等，随尿排出。 （图） 第三节 尿的浓缩和稀释 一、逆流倍增原理 二、尿的浓缩机制 第四节 肾泌尿功能的调节 一、肾血流量的自身调节 肾的血液供应很丰富。正常成人安静时每分钟约有1200ml血液通过两侧肾，相当于心输出量的1/5~1/4。其中约94％的血液供应肾皮质层，约5％供应外髓，其余不到1％供应内髓。通常所说的肾血流量主要指皮质流量。 肾血流量的自身调节表现为动脉血压在80－180mmHg范围内变动时，肾血流量保持相对恒定，不随血压的变化而变化。从而使滤液生成量和尿量也保持相对稳定。 （图） 二、肾内自身调节 球－管平衡 近球小管对溶质和水的重吸收量不是固定不变的，而是随着肾小球滤过率的变动而发生变化，即近球小管的重吸收率始终为肾小球滤过率的65％～70％（即重吸收率为65％～70％），是定比重吸收。这种现象称为球－管平衡。球管平衡的生理意义在于使尿中排出的溶质和水不致因肾小球滤过率的增减而出现大幅度的变动。 三、肾小管活动的调节 （1） 抗利尿素的分泌及作用 1． 抗利尿素的释放受血浆渗透压（主要指晶体渗透压）的调节 当机体缺水时，血浆渗透压升高，刺激了下丘脑的视上核及其附近对渗透压变化敏感的细胞（成为渗透压感受器）的兴奋，增加抗利尿激素的生成和分泌，从而降低了尿的排出量，保留了体内水分。 渗透压感受器除存在于下丘脑外，还可能存在于其他器官组织中。 2． 循环血量的改变 循环血量的改变也能刺激有关感受器而反射性的影响抗利尿素的释放。在大动脉、左心房壁的内膜下存在有一种容量感受器（或牵张感受器）。 3． 颈动脉窦的压力感受器对抗利尿素释放的作用 刺激了颈动脉窦的压力感受器，能反射性地抑制抗利尿激素的释放 抗利尿素主要作用于远曲小管和集合管，促进水分的重吸收和尿液的浓缩，引起少尿，抗利尿素分泌多时可引起无尿。 （图） （2） 醛固酮的作用 肾素－血管紧张素系统 （图） 肾素的分泌受多方面因素的调节，概括起来主要有三方面： （1）肾血流量 当肾动脉压显著下降，肾血流量减少时，入球小动脉管壁处被牵张的程度减弱，从而促进其中的近球细胞（球旁细胞）释放肾素。同时由于肾血流量减少，肾小球滤过率随之减少，滤过的Na+量也因此减少，致使流过致密斑处的Na+量减少，于是激活了致密斑感受器转而促进近球细胞释放肾素量增加。 （2）肾交感神经兴奋 近球细胞受肾交感神经终末支配，肾交感神经兴奋时，可引致肾素释放量增加。 （3）肾上腺素和去甲肾上腺素可直接刺激近球细胞，促进肾素分泌量增加。 醛固酮主要作用于肾小管的远曲小管和集合管，促进水分的重吸收及尿液的浓缩，同时促进钠的吸收和钾的分泌排出，具有保钠排钾的作用。 第十章 内分泌 第一节：概述 内分泌系统是由内分泌腺和分散存在于某些组织器官中的内分泌细胞组成的一个体内信息传递系统，它与神经系统密切联系，相互配合，共同调节机体的各种功能活动，维持内环境相对稳定。 人体内主要的内分泌腺有垂体、甲状腺。甲状旁腺、肾上腺、胰岛、性腺、松果体和胸腺（图）；还有广泛散在于组织器官中的内分泌细胞，如消化道粘膜、心、肾、肺、皮肤、胎盘等部位均存在各种各样的内分泌细胞；此外，在中枢神经系统内，特别是下丘脑存在兼有内分泌功能的神经细胞。由内分泌腺或散在的内分泌细胞所分泌的高效能的生物活性物质，经组织液或血液传递而发挥其调节作用，此种化学物质称为激素。 远距分泌 大多数激素经血液运输至远距离的靶组织而发挥作用，这种方式称为远距分泌； 旁分泌 某些激素可不经血液运输，仅由组织液扩散而作用于邻近细胞，这种方式称为旁分泌。 自分泌 如果内分泌细胞所分泌的激素在局部扩散又返回作用于该内分泌细胞而发生反馈作用，这种方式称为自分泌。 神经分泌 下丘脑有许多具有内分泌功能的神经细胞，这类细胞既能产生和传导神经冲动，又能合成和释放激素，故称神经内分泌细胞，它们产生的激素称为神经激素。神经激素可沿神经细胞轴突借轴降流动运送至末梢而释放，这种方式称为神经分泌。 一、激素的分类 虽然激素种类繁多，来源复杂，但按其化学性质可分为两大类（请参阅参考书表） （1） 含氮激素 含氮激素都含有氮元素，通常都是氨基酸的衍生物或蛋白质、多肽、 1．肽类和蛋白质激素 有下丘脑调节肽，神经垂体激素、腺垂体激素、胰岛素、甲状旁腺激素、降钙素以及胃肠激素等。 2．胺类激素 包括肾上腺素、去甲肾上腺素和甲状腺激素。 （二）类固醇（甾体）激素 类固醇激素是由肾上腺皮质和性腺分泌的激素，如皮质醇、醛固酮、雌激素、孕激素以及雄激素等。另外，胆固醇的衍生物—1,25－二羟维生素D3也被作为激素看待。 此外，前列腺素广泛存在于许多组织之中，由花生四烯酸转化而成，主要在组织局部释放，可对局部功能活动进行调节，因此可将前列腺素看作一组局部激素。 二、激素作用的一般特性 激素在对靶组织发挥调节作用的过程中，具有共同特点。 （一）激素的信息传递作用 激素在细胞与细胞之间进行信息传递。不论是哪种激素，它只能对靶组织的生理生化过程起加强或减弱的作用，调节其功能活动。激素既不能添加成分，也不能提供能量，仅仅起着“信使”的作用，将生物信息传递给靶组织，发挥增强或减弱靶细胞原有生理生化过程的作用。 （二）激素作用的相对特异性 激素只选择地作用于某些器官、组织和细胞，这称为激素作用的特异性。被激素选择作用的器官、组织和细胞，分别称为靶器官。靶组织和靶细胞。 （三）激素的高效能生物放大作用 激素在血液中浓度都很低，但其作用显著，激素与受体结合后，在细胞内发生一系列酶促放大作用，一个接一个，逐级放大效果，形成一个效能极高的生物放大系统。 （四）激素间的相互作用 当多种激素共同参与某一生理活动的调节时，激素与激素之间往往存在着协同作用或拮抗作用。例如，生长素。肾上腺素、糖皮质激素及胰高血糖素，虽然作用的环节不同，但均能提高血糖，在升糖效应上有协同作用；相反，胰岛素则能降低血糖，与上述激素的升糖效应有拮抗作用。 有的激素本身并不能直接对某些器官、组织或细胞产生生理效应，然而在它存在的条件下，可使另一种激素的作用明显增加，即对另一种激素的调节起支持作用，这种现象称为允许作用。 三、激素作用的机制 （一）含氮激素作用的机制——第二信使学说 1、以cAMP为第二信使 根据第二信使学说，激素作用过程主要包括： 1 激素是第一信使，首先与靶细胞膜上具有立体结构的专一性受体结合。 2 激素与受体结合后，激活膜上的腺甘酸环化酶系统。 3 在Mg2+存在的条件下，腺甘酸环化酶促使ATP转变为cAMP，cAMP是第二信使，信息由第一信使传递给第二信使。 4 cAMP使无活性的蛋白激酶（PKA）激活。PKA具有两个亚单位，即调节亚单位与催化亚单位。cAMP与PKA亚单位结合，导致调节亚单位与催化亚单位脱离而使PKA激活，催化细胞内多种蛋白质发生磷酸化反应，包括一些酶蛋白发生磷酸化，从而引起靶细胞各种生理生化反应。 （图） 2、以三磷酸肌醇和二酰甘油为第二信使 激素作用于膜受体后，通过G蛋白的介导，激活细胞膜内的磷脂酶C，它使由磷脂酰肌醇（PI）二次磷酸化生成的磷脂酰二磷肌醇（PIP2）分解，生成三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DG）。IP3则进入胞浆。细胞内Ca2+贮存库释放Ca2+进入胞浆。IP3诱发Ca2+动员的最初反应是引起暂短的内质网释放Ca2+，随后是由Ca2+释放诱发作用较长的细胞外Ca2+内流，导致胞浆中Ca2+浓度增加。Ca2+与细胞内的钙调蛋白结合后，可激活蛋白激酶，促进蛋白质磷酸化，从而调节细胞的功能活动。 DG生成后仍留在膜中，DG的作用主要特异性激活蛋白激酶C。 （图） （二）类固醇激素作用机制——基因表达学说 激素与胞浆受体结合，形成激素—胞浆受体复合物。受体蛋白发生构型变化，从而使激素－胞浆受体复合物获得进入细胞核的能力，由胞浆转移至核内。与核内受体相结合，形成激素－核受体复合物，从而激发DNA的转录过程，生成新的mRNA，诱导蛋白质合成，引起相应的生物效应。 （图） 第二节 下丘脑的内分泌功能 一、下丘脑与腺垂体的机能联系 下丘脑具有许多细胞群，其中的促垂体区的神经细胞含有促进垂体激素释放的或抑制垂体激素释放的激素，并将这些激素颗粒通过轴突运送至位于正中隆起的神经末梢储存。当来自中枢神经系统其它部位的信息到达这些细胞时，引起这些细胞的兴奋并释放激素，这些激素弥散入垂体门脉的第一级毛细血管网，由门脉血液运送至腺垂体细胞，调节腺垂体激素的分泌与释放。 （图） 二、下丘脑激素及其功能 下丘脑激素都是肽类激素 （一）促甲状腺激素释放激素（TRH） TRH是3个氨基酸组成的小分子肽，主要作用于腺垂体促进促甲状腺激素（TSH）释放。 （二）促性腺激素释放激素（GnRH, LRH） 是由10个氨基酸组成的十肽激素，主要作用是促进腺垂体合成与释放促性腺激素。 （三）生长抑素与生长素释放激素 1．生长抑素（GHRIH） 是由一大分子肽裂解而来的14肽。主要作用是抑制腺垂体生长素（GH）的基础分泌，也抑制腺垂体对多种刺激所引起的GH分泌效应。 2．生长素释放激素（GHRH） 是由44个氨基酸组成的大分子肽。一般认为，GHRH是GH分泌的经常性调节者，而GHRIH则是在应激刺激GH分泌过多时，才显著地发挥对GH分泌的抑制作用。GHRH与GHRIH相互配合，共同调节腺垂体GH分泌。 （四）促肾上腺皮质激素释放因子（CRF） 是41肽，主要作用是促进腺垂体合成与释放促肾上腺皮质激素（ACTH）。 （五）催乳素释放抑制因子（PIF）与催乳素释放因子(PRF) 在下丘脑提取物中发现了对腺垂体催乳素（PRL）的分泌有抑制作用的物质（PIF）和促进作用的物质(PRF)。目前结构尚不清楚。 第三节 垂体 一、腺垂体 腺垂体是体内最重要的内分泌腺。它由不同的腺细胞分泌七种激素：由生长素细胞分泌生长素（GH）；由促甲状腺激素细胞分泌促甲状腺激素（TSH）；由促肾上腺皮质激素细胞分泌促肾上腺皮质激素（ACTH）与促黑（素细胞）激素（MSH）；由促性腺激素细胞分泌卵泡刺激素（FSH）与黄体生成素（LH）；由催乳素细胞分泌催乳素（PRL）。 (1) 生长素 1．生长素的作用 （1）促进生长作用：机体生长受多种激素的影响，而GH是起关键作用的调节因素。人幼年时期缺乏GH，将出现生长停滞，身材矮小，称为侏儒症；如GH过多则患巨人症。人成年后GH过多，使软骨成分较多的手脚肢端短骨、面骨及其软组织生长异常，以致出现手足粗大、鼻大唇厚、下颌突出等症状，称为肢端肥大症。 （2）促进代谢作用：GH可通过生长介素促进氨基酸进入细胞，加速蛋白质合成；GH促进脂肪分解，增强脂肪酸氧化，抑制外周组织摄取与利用葡萄糖，减少葡萄糖的消耗，提高血糖水平。 2．生长素分泌的调节 腺垂体GH的分泌受下丘脑GHRH与GHRIH的双重调节。除了上述的调控机制外，还有许多因素可以影响GH的分泌： （1）睡眠的影响：人在觉醒状态下，GH分泌较少，进入慢波睡眠后，GH分泌明显增加，转入异相睡眠后，GH分泌又减少。 （2）代谢因素的影响：血中糖、氨基酸与脂肪酸均能影响GH的分泌，其中以低血糖对GH分泌的刺激作用最强。 （二）催乳素 1．对乳腺的作用 PRL引起并维持泌乳，故名。 2．对性腺的作用 PRL对卵巢的黄体功能有一定的作用。少量PRL可促进黄体的生成并维持分泌孕激素。而大量的PRL则引起相反的抑制作用。 二、神经垂体 神经垂体不含腺体细胞，不能合成激素。所谓的神经垂体激素是指下丘脑视上核、室旁核产生而贮存于神经垂体的升压素（抗利尿激素）与催产素，在适宜的刺激下，这两种激素由神经垂体释放进入血液循环。 （1） 升压素（抗利尿激素） 1、 作用于肾的远曲小管和集合管，促进水的重吸收 2、 作用于血管平滑肌的抗利尿素受体，促进血管平滑肌的收缩，使血压升高。 （二）催产素 催产素具有促进乳汁排出和刺激子宫收缩的作用。 第四节 甲状腺 甲状腺主要分泌四碘甲腺原氨酸（甲状腺素）和三碘甲腺原氨酸。 甲状腺激素的合成过程包括三步 （一）甲状腺腺泡聚碘 由肠吸收的碘，以I－的形式存在于血液中，浓度为250μg/L，而甲状腺内I－浓度比血液高20～25倍。在甲状腺腺泡上皮细胞基底面的膜上，可能存在I－转运蛋白，它依赖Na+-K+-ATP酶活动提供的能量来完成I－的主动转运。 （二）I－的活化 摄入腺泡上皮细胞的I－，在过氧化酶的作用下被激活，活化过程的本质尚未确定，可能是由I－变成I2或I0。 （三）酪氨酸碘化与甲状腺激素的合成 在腺泡上皮细胞粗面内质网的核糖体上，可行成一种由四个肽链组成的大分子糖蛋白，即甲状腺球蛋白。碘化过程就是发生在甲状腺球蛋白的酪氨酸残基上。 甲状腺球蛋白酪氨酸残基上的氢原子可被碘原子取代或碘化，首先生成一碘酪氨酸残基（MIT）和二碘酪氨酸残基（DIT），然后两个分子的DIT耦联生成四碘甲腺原氨酸（T4）；一个分子的MIT与一个分子的DIT发生耦联，形成三碘甲腺原氨酸（T3）。 （图） （四）甲状腺激素的贮存、释放、运输与代谢 1．贮存 在甲状腺球蛋白上形成的甲状腺激素，在腺泡内以胶质的形式贮存。甲状腺激素的贮存有两个特点：一是贮存于细胞外（腺泡腔内）；二是贮存的量很大，可供机体利用50～120天之久。 2．释放 当甲状腺受到TSH刺激后，腺泡细胞顶端即活跃起来，伸出伪足，将含有T4、T3及其他多种碘化酪氨酸残基的甲状腺球蛋白胶质小滴，通过吞饮作用，吞入腺细胞内。吞入的甲状腺球蛋白随即与溶酶体融合而形成吞噬体，并在溶酶体蛋白水解酶的作用下，将T4、T3以及MIT和DIT水解下来。由于甲状腺球蛋白分子上的T4数量远远超过T3，因此甲状腺的激素主要是T4，约占总量的90％以上，T3的分泌量较少，但T3的生物活性比T4约大5倍。 3．运输 T4与T3释放入血之后，以两种形式在血液中运输，一种是与血浆蛋白结合，另一种则呈游离状态。 4．代谢 血浆T4半衰期为7天，T3半衰期为1.5天，20％的T4与T3在肝内降解。 二、甲状腺激素的生物学作用 （一）对代谢的影响 1． 产热效应 甲状腺激素可提高绝大多数组织的耗氧率，增加产热量。 2． 对蛋白质、糖和脂肪代谢的影响。 （1）蛋白质代谢：T4或T3虽然是含氮激素，但它们可以直接进入细胞，并进入细胞核，作用于核受体，刺激DNA转录过程，促进mRNA形成，加速蛋白质与各种酶的生成。肌肉、肝与肾的蛋白质合成明显增加，细胞数量增多，体积增大，尿氮减少，表现为正氮平衡。 （2）糖代谢：甲状腺激素促进小肠粘膜对糖的吸收，增强糖原分解，抑制糖原合成，甲状腺素有升高血糖的趋势。 （3）脂肪代谢：甲状腺激素促进脂肪酸氧化，增强儿茶酚胺与胰高血糖素对脂肪的分解作用。T4与T3既促进胆固醇合成，又可通过肝加速胆固醇的降解，而且分解的速度超过合成。甲状腺功能亢进患者血中胆固醇含量低于正常。 （二）对生长与发育的影响 甲状腺激素具有促进组织分化、生长与发育成熟的作用。甲状腺功能低下的儿童，表现为以智利迟钝和身材矮小为特征的呆小症。 （三）对神经系统的影响 甲状腺激素不但影响中枢神经系统的发育，对已分化成熟的神经系统活动也有作用。甲状腺功能亢进时，中枢神经系统的兴奋性增高，主要表现为注意力不易集中，过敏疑虑、多愁善感、喜怒失常。烦躁不安。睡眠不好而且多梦幻，以及肌肉纤颤等。相反，甲状腺功能低下时，中枢神经系统兴奋性降低，出现记忆力减退，说话和行动迟缓，淡漠无情与终日思睡状态。 三、甲状腺功能的反馈调节 血中游离的T4与T3浓度的升降，对腺垂体TSH的分泌起着经常性的负反馈调节作用。当血中游离的T4与T3浓度增高时，抑制TSH分泌。相反，由于缺碘等因素导致T4与T3合成下降，血中的T4与T3浓度下降，从而刺激TSH分泌。TSH一方面促经甲状腺素的合成与释放，同时促进甲状腺腺细胞的增生，因而长期缺碘将导致甲状腺肥大。 第五节 甲状旁腺和甲状腺C细胞 一．甲状旁腺激素(PTH) PTH是甲状旁腺分泌的激素，是调节血钙水平的最重要激素，它有升高血钙和降低血磷含量的作用。 1．对骨的作用 骨是体内最大的钙贮存库，PTH动员骨钙入血，是血钙浓度升高，同时也加速破骨过程。 2．对肾的作用 促进肾脏对钙的重吸收。 （二）甲状旁腺激素分泌的调节 PTH的分泌主要受血钙浓度变化的调节。血钙浓度降低可直接刺激甲状旁腺细胞释放PTH。 二、降钙素 降钙素是甲状腺内C细胞分泌的激素，其生物学作用为 1． 对骨的作用 降钙素抑制破骨细胞活动，减弱溶骨过程。 2． 对肾的作用 抑制肾小管对钙、磷、钠、氯的重吸收。 第六节 肾上腺 （一）肾上腺皮质激素 肾上腺皮质分泌的皮质激素分为三类，即盐皮质激素、糖皮质激素和性激素。各类皮质激素是由肾上腺皮质不同层上皮细胞所分泌的。球状带细胞分泌盐皮质激素，主要是醛固酮；束状带细胞分泌糖皮质激素，主要是皮质醇；网状带细胞主要分泌性激素，如脱氢异雄酮和雌二醇，也能分泌少量的糖皮质激素。 （二）肾上腺皮质激素的生物学作用 1． 糖皮质激素 （1）对物质代谢的影响：糖皮质激素对糖、蛋白质和脂肪代谢均有作用。①糖代谢：促进糖异生，升高血糖；②蛋白质代谢：糖皮质激素促进肝外组织，特别是肌肉组织蛋白质分解，加速氨基酸转移至肝生成肝糖原；③脂肪代谢：糖皮质激素促进脂肪分解，肾上腺皮质功能亢进时，糖皮质激素对身体不同部位的脂肪作用不同，四肢脂肪组织分解增强，腹、面、肩及背的脂肪合成有所增加。故糖皮质激素分泌过多或平时使用大量糖皮质激素可产生水牛腰、满月脸的向心性肥胖症状。 （2）对水盐代谢的影响：皮质醇有较弱的贮钠排钾作用。 （3）对血细胞的影响：糖皮质激素可使血中红细胞、血小板和中性粒细胞的数量增加。 （5）在应激反应中的作用：当机体受到各种有害刺激，如缺氧、创伤、手术、饥饿、疼痛、寒冷以及精神紧张和焦虑不安等，血中ACTH浓度立即增加，糖皮质激素也相应增多。能引起ACTH与糖皮质激素分泌增加的各种刺激称为应激刺激，而产生的反应称为应激。 （三）肾上腺皮质激素分泌的调节 应激刺激 糖皮质激素 图 糖皮质激素分泌的调节示意图 实线表示促进 点线表示抑制 第七节 胰岛 一、胰岛素 胰岛素是由胰腺中胰岛的β细胞分泌，是促进合成代谢、调节血糖稳定的主要激素。 1．对糖代谢的调节 胰岛素促进组织、细胞对葡萄糖的摄取和利用，加速葡萄糖合成成为糖原，贮存于肝和肌肉中，并抑制糖异生，促进葡萄糖转变为脂肪酸，贮存于脂肪组织，导致血糖水平下降。 2．对脂肪代谢的调节 胰岛素促进肝合成脂肪酸，然后转运到脂肪细胞贮存。 3．对蛋白质代谢的调节 ①促进氨基酸通过膜的转运进入细胞；②可使细胞核的复制和转录过程加快，增加DNA和RNA的生成；③作用于核糖体，加速翻译过程，促进蛋白质合成。 (二)胰岛素分泌的调节 1．血糖的作用 血糖浓度是调节胰岛素分泌的最重要因素，当血糖升高时，胰岛素分泌明显增加，从而促进血糖降低。 2．氨基酸和脂肪酸的作用 许多氨基酸都有刺激胰岛素分泌的作用 二、胰高血糖素 胰高血糖素是由胰腺中胰岛的α细胞分泌，其作用与胰岛素的作用相反，胰高血糖素是一种促进分解代谢的激素。胰高血糖素具有很强的促进糖原分解和糖异生作用，使血糖明显升高。 n2R ——— ＝F2 n1 － n2 1 1 1 —－ ＋ —— ＝ —— a b F2 Ⅸa PF-3 Ca2+ Ⅷ Ⅶa Ⅲ Ca2+ Ⅹa Ca2+ PF-3 Ⅴ 下丘脑 （短反馈） CRH ACTH 长反馈 腺垂体 ACTH 肾上腺皮质 PAGE 88