动物生理学全套课件(上)

动物生理学,一、上课班级：2011级动物科学专业 二、上课要求 三、总学时：45学时 四、成绩计算 考试：60% 作业：20% 出勤：10% 提问：10% 五、参考书 动物生理学 周定刚 动物生理学 杨秀平 动物生理学 陈守良,第1章 绪论（Introduction） 掌握 1.动物生理学的研究方法 2.动物生理机能的调节方式 3.反馈调节机制与意义 熟悉 1.动物生理学的研究对象 2.动物生理学的研究水平 了解 1.非自动控制系统及其生理意义 2.前馈控制系统及其生理意义,1.1 动物生理学概述 1.1.1 动物生理学的研究对象 生理学（physiology）是一门研究生物机体生命活动现象及其功能活动规律的科学。 动物生理学是研究正常健康动物机能活动及其规律的科学。,动物生理学的研究水平 （图） 细胞和分子水平 （细胞生理学或普通生理学） 器官和系统水平（器官生理学，威 廉·哈维于1628年著心血运动论） 整体和环境水平,1.1.2 动物生理学的研究任务 是阐明动物及其各组成部分所表现的各种生命活动现象或生理活动过程，从而揭示、掌握和运用这些规律更有效地为提高畜禽生产性能、动物保健治疗和促进畜牧业发展服务。,1.1.3 动物生理学研究方法 动物生理学的知识主要来自对生命现象 的客观观察和通过实验获得。,急性实验： 离体实验：离体器官模拟在体条件刺激 在体实验（活体解剖实验）：麻醉或破坏 大脑暴露器官刺激 优点：直观、操作简单，条件易控制。 缺点：动物不能反复利用，不能准确反映器 官在体内的正常规律。,慢性实验： 以完整、健康的动物为研究对象，在无菌、麻醉条件下手术，待动物清醒和恢复健康后进行实验（各种瘘管实验）。 优点：动物可重复利用，能充分反映器官在 体内的正常规律。 缺点：操作复杂，实验条件不易控制。,1.2 生命活动的基本特征 1.2.1 新陈代谢（metabolism）： 生物体与环境之间进行的物质和能量转 化，以实现自我更新的过程（包括同化 作用与异化作用）。,1.2.2 兴奋性（excitability）： 可兴奋组织、细胞受到刺激后具有产生 动作电位的能力。 可兴奋组织：神经、肌肉、腺体。 刺激：能引起机体反应的内外环境变化。 表现形式：兴奋与抑制。 兴奋：组织细胞接受刺激后产生动作电位的现象。,1.2.3 适应性（adaptability）： 机体能根据内外环境变化调整体内各种活动，以适应变化的能力。 生理性适应：RBC数对缺氧的适应。 行为性适应：寒冷时添加衣服的适应。 变温动物适应性差，要冬眠；恒温动物能进行体温调节，适应性强。,1.2.4 生殖（reproduction）： 生物体生长发育到一定阶段后，能产生与自己相似的子代个体的功能。,1.3 机体的内环境、稳态 1.3.1 内环境和稳态 体液：动物体内所含的液体，包括细胞内液（占体重2/3）和细胞外液（占体重1/3）。 内环境（internal environment） 细胞外液是细胞直接赖以生存的环境，被称之为机体的内环境。 （法国. Claude Bernard.1857年）,稳态及其调节 稳态（homeostasis）：是指机体通过各种调节机制所维持的动态平衡状态。 （美国.Cannon.1929年） 稳态的意义： 稳态是机体赖以生存及各种细胞器官维持正常活动功能的必要条件。,1.4 机体功能的调节 1.4.1 神经调节（nervous regulation） 神经调节：是通过神经系统的活动所实现的一种调节方式。 分类：非条件反射和条件反射 神经活动的基本过程是反射（reflex）。,反射：是指在中枢神经 系统的参与下，机体对 内外环境变化所作出的 规律性应答。 特点：迅速、准确 局限、短暂 结构基础是反射弧 （reflex arc）,组成：感受器传入神经神经中枢 传出神经效应器,1.4.2 体液调节（humoral regulation） 是通过体液中的某些特殊化学物质（如代谢产物、激素等）实现的一种调节方式。 特点：缓慢、持久、广泛,体液调节的方式 远距分泌（内分泌）：内分泌细胞分泌的激素进入血液，经血液循环到达靶细胞发挥生理作用。 旁分泌（局部调节）：细胞分泌的激素进入细胞间液，通过扩散达到邻近的靶细胞起作用。,自分泌：细胞分泌的激素进入细胞间液对自身起调节作用。 神经分泌：神经细胞分泌神经递质由轴突末梢释放，经突触传递至突触后细胞影响其生理功能。 神经内分泌：神经细胞分泌神经激素进入血液，通过血液达到靶细胞起作用。,1.4.3 自身调节（autoregulation） 内外环境发生变化时，组织、器官不依赖于外来神经或体液因素的作用，根据自身的生理特性所发生的适应性反应。 如：血压升高，小动脉平滑肌收缩，管径缩小，流入血流量降低，以维持动脉血流量相对稳定。 特点：范围局限、调节幅度小、灵敏度低,1.5 机体的控制系统 动物体内存在控制系统，如神经系统对肌肉活动的调控 控制系统由控制和受控两个部分构成 1.5.1 非自动控制系统 （non-automatic system） “开环”系统： 控制部分受控部分产生活动 （如体内反馈失效时出现）,1.5.2 反馈控制系统（feedback control system） 是一个“闭环”系统，控制部分和受控部分之间存在着往返的双向联系。,反馈：由受控部分发出信息对控制部分的活动加以纠正和调整的过程。 负反馈：反馈信息抑制或减弱控制部分的活动，使系统保持稳态，是可逆的过程。（如：血压调节） 正反馈：从受控部分发出的反馈信息促进或加强控制部分的活动，使整个系统处于再生状态，是不可逆的过程。（如：分娩、排尿）,1.5.3 前馈控制系统（feed-forward control） 在干扰信息作用于受控部分引起输出效应发生变化的同时，又通过另一快捷途径作用于受控部分，使其及时地调整活动。,体温降低之前，机体稳态尚未被打破，产热反应的强度也尚未出现偏差，如果此时控制部位就开始发出指令，使产热反应增强，这是前馈控制。 心脏和血管的活动出现偏差，导致血压降低，感受器感受到血压降低后，控制部位根据这一信息发出指令，使血压升高，这是（负）反馈控制。,第2章 细胞的基本功能 掌握 1.细胞膜的物质转运功能 2.细胞的跨膜信号转导功能 3.细胞的生物电现象及其产生机制 熟悉 细胞膜的结构特点 了解 细胞膜的受体功能,2.1 细胞膜的基本结构和物质转运功能 细胞膜的基本功能 屏障功能 物质转运功能 信号转导功能 信号转导：细胞膜上的受体具有识别和接受环境中刺激信号的能力，进而通过一系列反应实现对细胞功能的调控过程。,2.1.1 膜的化学组成和分子结构 液态镶嵌模型： 膜以液态脂质双分子层为基架，镶嵌蛋白质分子； 有少量糖脂或糖蛋白； 脂质双分子层具有稳定性和流动性，使细胞在承受张力和外形改变时不致于破裂，容易自动融合和修复； 膜具有选择通透，水溶性物质不能自由通透。,2.1.2 细胞膜的物质转运功能 细胞在跨膜转运过程，只有脂溶性物 质才能通过，其他物质要通细胞膜，需要 借助膜蛋白质的帮助。根据转运的方向和 供能特征，将物质转运分为被动转运和主 动转运两大类。,被动转运（passive transport） 被动转运是指物质或离子顺着浓度梯度或电位梯度通过细胞膜的扩散过程，其特点是不需要细胞提供能量。 被动转运的动力是电化学势能 包括单纯扩散、易化扩散和滤过等形式,2.1.2.1 单纯扩散（simple diffusion） 单纯扩散：脂溶性物质（O2、CO2）由膜的高浓度侧向低浓度侧的转运过程。 影响因素： （1）膜两侧物质的梯度（浓度或电位） （2）膜对该物质的通透性（与脂溶性有关）,2.1.2.2 易化扩散（facilitated diffusion） 易化扩散：非脂溶性或脂溶性小的物质（如G.S、AA、Na+、K+、Ca2+等）在特殊膜蛋白的“帮助”下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的现象。 特点： 物质转运动力来自高浓度的势能； 顺浓度梯度或电-化学梯度移动； 需要特殊膜蛋白参与。,易化扩散又分两类（膜蛋白不同）： 以蛋白质载体为中介（转运G.S、AA） 特点： 高度的结构特异性 饱和现象（数量饱和） 竞争性抑制（竞争结合位点）,以“通道”为中介 （图） 通道蛋白的外侧面疏水，而内侧面亲水，对离子具有高度的亲和力，允许适当大小的离子顺浓度梯度瞬间通过（与载体转运的最大区别速度快）。,特点： 离子有选择性： Na+通道、K+通道等； 通道内侧有“闸门”控制通道的启闭； 通道类型（门控机制决定）： （1）电压门控通道：Na+通道 （2）化学门控通道：Ach通道 （3）机械门控通道：内耳毛细胞的离子通道,2.1.2.3 主动转运（active transport） 细胞通过耗能过程，将物质分子或离子逆电化学梯度进行跨膜转运的过程。 特点： 能量来自细胞代谢活动（离子泵）； 逆电化学梯度转运； 需要特殊膜蛋白参与。,（1）原发性主动转运 （primary active transport） 指细胞利用代谢产生的能量将离子逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运的过程。 介导这一过程的膜蛋白是离子泵,钠钾泵（sodium potassium pump）： 钠钾依赖式ATP酶 是镶嵌在膜脂质层中、具有ATP酶活性的特殊蛋白质，通过分解ATP为物质主动转运提供能量； 能逆电化学梯度将膜内的3个Na+移出膜外，将膜外的2个K+移入膜内。,钠钾泵的意义： （1）维持细胞内外Na+、K+离子浓度梯度 （2）维持细胞渗透压和容积相对稳定 （3）贮备势能，为继发性主动转运提供 能量,（2）继发性主动转运（图） （secondary active transport） 物质逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运时，能量间接来自原发性主动转运所形成的离子浓度差（主要是Na+ ），如葡萄糖的转运。 主动转运没有平衡终点，甚至可以将物质全部转运到膜的另一侧。 被转运的平衡终点是膜两侧物质的浓度差和电位差为零。,2.1.2.4 入胞和出胞大分子物质或团块 （1）入胞（endocytosis）或内吞 细胞外大分子物质或团块（如细菌、病毒或大分子蛋白质等）与细胞膜形成吞噬泡或吞饮泡被整批转入细胞的过程。 吞噬（phagocytosis）：进入的是固体物质 吞饮（pinocytosis）：进入的是液体物质,（2）出胞（exocytosis）或胞吐 （图） 指细胞质内的大分子或团块物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程（激素分泌）。 Ca2+内流诱发，分泌物由粗面内质网合成； 在向高尔基体转移中被包裹成为囊泡； 当细胞分泌时，囊泡与细胞膜融合后向外开口破裂，将内容物一次性排出，而囊泡的膜也变成细胞膜的组成部分。,2.2 细胞的信号转导 外界信号（化学分子、光、声音等）作用 于膜受体，引起受体构象的改变，将外界信 息以新信号的形式传递到膜内，再引发靶细 胞功能改变的过程称为细胞的信号转导。 包含三个环节： 胞外信号识别与结合、信号转导、胞内效应,2.2.1 细胞信号转导概述 受体（receptor）：是能与细胞外专一信号分子（配体）结合，并引起细胞反应的蛋白质大分子。 受体分类： 按存在部位分：细胞膜受体、胞浆受体和核受体 按受体结构及跨膜信号转导方式分： G蛋白耦联受体、具有酶活性受体、离子通道型受体、核受体,受体功能： （1）识别特异的信号物质（配体）。同一配体 与不同类型受体结合会产生不同的反应。如胆 碱能受体有烟碱型（N型）和毒蕈碱型（M型） 两种，Ach可以使骨骼肌兴奋（N型） ，但对 心肌则是抑制的（M型） 。 （2）把识别和接受的信号准确无误的放大并传 递到细胞内部，启动一系列胞内生化反应，最 后导致特定的细胞反应。,受体的特征 特异性：保证了信号传导的正确性。 高亲和力：虽然配体浓度很低，但仍能与受体 特异性结合并发挥巨大的生物学效应。