生理学是研究生物体及其各组成部分正常功能活动规律的科学,是医学、生物学等学科的基础,其核心在于揭示从细胞、器官到整体水平的生命活动机制,理解人体如何维持内环境稳态(homeostasis)、适应内外环境变化,本文系统归纳生理学的重点知识,按“细胞基础—器官系统—整体整合”的逻辑展开,帮助构建清晰的知识框架。
细胞生理学:生命活动的基本单位
细胞是人体结构和功能的最小单位,细胞生理学是理解整体功能的基础,核心内容包括物质转运、生物电现象和细胞间信号传递。
细胞膜物质转运
- 被动转运:不消耗能量,顺浓度梯度或电位梯度进行。
- 单纯扩散:脂溶性物质(如O₂、CO₂)直接通过细胞膜脂质双层,扩散速率取决于浓度差和膜通透性。
- 易化扩散:非脂溶性物质(如葡萄糖、氨基酸)通过载体蛋白或通道蛋白转运(如电压门控Na⁺通道、化学门控通道)。
- 主动转运:消耗能量(ATP),逆浓度梯度或电位梯度进行。
- 原发性主动转运:如Na⁺-K⁺泵(每分解1个ATP,将3个Na⁺移出细胞、2个K⁺移入细胞),维持细胞膜电位和细胞内渗透压。
- 继发性主动转运:依赖原发性主动转运形成的Na⁺浓度梯度,如葡萄糖在小肠和肾小管的吸收(Na⁺-葡萄糖协同转运)。
- 胞吞与胞吐:大分子物质通过膜泡转运,如吞噬(巨噬细胞)、胞饮(上皮细胞)、出胞(神经递质释放)、入胞(激素摄取)。
细胞的生物电现象
- 静息电位(RP):细胞未受刺激时膜内外的电位差(约-70~-90mV),形成机制是K⁺外流(主导)和少量Na⁺内流,由Na⁺-K⁺泵维持。
- 动作电位(AP):可兴奋细胞(如神经元、肌细胞)受刺激时产生的快速、可逆的电位变化,分为去极相(Na⁺内流)、反极相(K⁺外流)和复极后,其特点是“全或无”(刺激强度达到阈值即产生,且幅度不变)、不衰减传导。
- 局部电位:阈下刺激产生的局部、可衰减的电位变化(如EPSP、IPSP),可通过总和(时间总和/空间总和)达到阈值触发动作电位。
细胞间信号传递
- 化学传递:神经递质(如乙酰胆碱、去甲肾上腺素)、激素(如胰岛素、甲状腺激素)通过血液或突触间隙作用于靶细胞受体,引发细胞内信号转导(如cAMP、IP₃/DG通路)。
- 电传递:缝隙连接允许离子和小分子直接通过,实现细胞间电信号同步(如心肌细胞同步收缩)。
器官系统生理学:功能协同的整合网络
(一)血液循环:运输与稳态维持
血液循环的核心功能是运输O₂、营养物质、激素,代谢废物,并维持内环境稳态(如血压、pH)。
心脏泵血功能
- 心动周期:心脏一次收缩和舒张所经历的时间,包括收缩期(心室收缩)和舒张期(心室舒张)。
- 心输出量(CO):一侧心室每分钟射出的血量(CO=心率×每搏输出量),影响因素包括前负荷(心室舒张末期容积)、后负荷(动脉血压)和心肌收缩力(如交感神经兴奋增强收缩力)。
- 心电图(ECG):反映心脏电活动的综合波形,P波(心房去极)、QRS波群(心室去极)、T波(心室复极)。
血管生理
- 血压调节:
- 动脉血压(BP)=心输出量(CO)×总外周阻力(TPR)。
- 短期调节:压力感受性反射(主动脉弓、颈动脉窦压力感受器,血压升高时反射性引起心率减慢、血管舒张,降低血压)。
- 长期调节:肾-体液调节(通过肾对水钠的重吸收调节血容量,维持血压稳定)。
- 微循环:血液与组织物质交换的场所,主要通过真毛细血管前括约肌的舒缩调节血流量。
心血管活动的神经与体液调节
- 神经调节:交感神经(兴奋时心率加快、心肌收缩力增强、血管收缩,血压升高)和副交感神经(以迷走神经为主,兴奋时心率减慢、心房收缩力减弱,血压降低)。
- 体液调节:肾上腺素(强心升压)、去甲肾上腺素(缩血管为主)、血管紧张素Ⅱ(强烈缩血管,促进醛固酮释放)、一氧化氮(血管内皮舒张因子)。
(二)呼吸:气体交换与内环境稳态
呼吸的核心功能是维持O₂和CO₂的平衡,调节血液pH。


