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绪论:生理学的研究内容和任务

一、生理学的任务

生理学(Physiology)是生物科学的一个分支,它是一门研究生物机体及各组成部分功能活动规律的科学生理学是以活生命体(包括活器官、活细胞)为研究对象,研究各种生命现象的活动变化规律。人体生理学则以人体及组成人体的各个系统、器官及细胞为研究对象,研究人体及各个器官、细胞功能表现的内部机制,不同细胞、器官、系统之间的相互联系和相互作用,从而使人们认识到人体作为一个整体,其各部分的功能活动是如何相互协调、相互制约,并在复杂多变的环境中维持正常的生命活动过程的。

生理学不仅是一门理论性很强的科学,而且也是一门实验性科学。在17世纪初,英国生理学家哈维(William Harvey)研究了动物的血液循环,证明心脏是循环系统的中心,血液由心脏射入动脉,再由静脉回流入心,不断循环。1628年,Harvey的著作《心与血的运动》面世,这是历史上第一本基于实验证据的生理学著作。生理学的发展与其他自然科学的发展有着不可分割的密切关系,并且相互促进。显微镜的问世,使微循环变化规律的研究取得进展;生物电放大记录系统的问世,使人们可以观察细胞膜生物电变化,有力地推动心肌及神经活动规律的研究;集成电路技术,激光技术,纳米技术、电化学技术、分子生物学技术等等,均使生理学的知识和理论不断得到丰富和新的发展。使人们对生命活动现象及规律产生本质性认识。

二、生理学研究的三个水平

构成机体的最基本功能单位是细胞(cell),由许多不同的细胞构成器官(organ)。行使某生理功能的不同器官互相联系,构成一个器官系统(organ system)。整个身体就是由各个器官系统互相联系,互相作用而构成的一个复杂的整体。因此,生理学研究可以从分子和细胞、器官和系统、整体三个水平进行。这三个水平的功能又是紧密联系的。

(1)细胞和分子水平的研究

这个水平主要是指细胞和构成细胞的分子,这方面的理论称为细胞生理学(cell physiology)或普通生理学(general physiology)各种细胞的特性决定着各器官的功能,例如,肌肉的功能是由肌细胞的生理特性决定的、腺体的分泌功能是由腺细胞的生理特性决定的。从细胞的水平上进行的研究,在多数情况下,需将某种组织细胞从整体取下后,在一定的环境条件下对其功能进行研究。因此,在分析研究结果时,必须注意到一定的结果是在一定的条件下获得的,不能简单地把在离体实验中得到的结果直接用来推测或解释该细胞在完整机体中的功能或所起的作用。在完整机体内,细胞所处的环境比在离体实验时复杂得多,因此对于某种细胞在完整机体中的生理功能的分析,必须考虑到细胞在体内所处的环境条件及这些环境条件可能发生的变化。

细胞的生理特性是由构成细胞的各个分子的物理化学特性决定的,特别是生物大分子。例如肌肉细胞发生收缩,是由于肌细胞内含有若干种特殊的蛋白质分子,在某些离子浓度改变及酶的作用下发生变化的结果。细胞的生理特性又取决于其特殊的基因,在不同环境条件下基因的表达也可发生改变。其表达产物蛋白质分子也将出现相应的变化,导致功能变化。

(2)器官和系统水平的研究

这方面着重于阐明器官或系统的功能、它在机体中所起的作用、它的功能活动的内在机制,以及调控其活动的各种影响因素。例如要了解循环系统中心脏如何射血、血液在血管系统中流动的规律、各种神经和体液因素对心脏和血管活动的影响等。就要以心脏、血管和循环系统作为研究对象进行研究。

(3)整体水平的研究

从整体水平上的研究,就是以完整的机体为研究对象,观察和分析在各种生理条件下不同的器官、系统之间互相联系、互相协调的规律。在整体情况下,机体活动并不等于心、肺、肾等器官生理功能的简单总和。只有各个器官、系统之间发生相互联系和相互影响,各种功能互相协调,才能使机体成为一个完整的整体,在变化的环境中维持正常的生命活动。

上述三个水平的研究,它们相互间不是孤立的,而是互相联系、互相补充的。要阐明某一生理功能的机制,一般需要对细胞和分子、器官和系统,以及整体三个水平的研究结果进行分析和综合,得出比较全面的结论。


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