【正文】 河南工業(yè)大學課程講義動物生理學講 義課程名稱：動物生理學英文名稱：Animal physiology課程編號：學時/學分：30/課程類型：限選教材及參考書目使用教材：《家畜生理學》 第三版 南京農(nóng)業(yè)大學主編參考書目：《家畜生理學》 第二版 南京農(nóng)業(yè)大學主編 《神經(jīng)內(nèi)分泌學》 張殿明主編 《反芻動物消化代謝》 韓正康主編 《反芻動物消化生理》 劉敏雄主編 《動物生理生化學》 向濤主編 《家畜生理學原理》 向濤主編《Duke’s生理學》 《家畜生理學實驗指導》 朱祖康 王艷玲主編第一章 緒論第一節(jié) 動物生理學研究對象與任務[目的與要求]掌握動物生理學研究的任務、對象；機體機能活動機制的內(nèi)涵。 熟悉《動物生理學》研究動物生命活動的三個層次，機體機能整體性概念的建立。了解《動物生理學》是實驗性學科，實驗的重要性和研究的方法，學習動物生理學的目的與方法。[重點] 動物生理學研究的對象、任務和三個研究層次的范疇。[難點] 對動物生命活動的物質(zhì)屬性和生命活動機制的內(nèi)涵的理解，建立機體機能整體性概念。[課堂組織] 講述、生活實例和膠片教具結(jié)合。[學時]：[教學內(nèi)容]一、動物生理學研究對象和任務 生理學（physiology）：是生物科學中的一個分支，是研究健康動物正常生命現(xiàn)象或生理 活動及其規(guī)律性的科學。動物生理學不僅要描述一個生命活動的現(xiàn)象，而且還要探討該生命活動是如何發(fā)生、如何進行、如何終結(jié)的。 生理學可分為cell physiology）或普通生理學(general physiology)二．生理學研究內(nèi)容生理學是機能學,與形態(tài)學有區(qū)別:例：消化系統(tǒng) 解剖:胃 腸 肝等器官組成的位置形態(tài). 組織: 胃 腸 肝等器官有不同細胞組成形態(tài) 生理:結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系及功能的調(diào)節(jié)細胞及內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)→→→各器官及系統(tǒng)→→ 個體所以研究對象應包括三個水平：細胞和分子生理學、器官和系統(tǒng)生理學整體和環(huán)境生理學三、研究方法動物生理學又是一門實驗科學，基本實驗方法是在器官、系統(tǒng)水平下實驗方法分為急性實驗和慢性實驗。（一）、 急性實驗急性實驗又分為在體和離體實驗，離體實驗實驗后動物不能生存。 急性在體（in vivo）實驗:在無痛條件下解剖動物,對其一兩個器官進行實驗觀察. 急性離體（in vitro）實驗:在無痛條件下解剖動物,取出某一器官、組織、細胞,在模擬機體生理條件下進行實驗觀察. 特點:操作簡單,實驗條件易掌握,對器官能直接進行細致觀察。（二）、 慢性實驗慢性實驗：動物預先經(jīng)外科手術(shù)以暴露、摘除或破壞某一器官或組織，或在其中安置瘺管，或埋置電極等，待動物手術(shù)恢復后，可在比較正常的條件下進行長期的系統(tǒng)觀察。特點：能較好地反映器官在機體內(nèi)的正?；顒?，但實驗條件難以掌握，不便分析其他因素的影響。[小結(jié)]：動物生理學研究的方法有慢性實驗和急性實驗，他們各有優(yōu)缺點。[思考題]：急性實驗和慢性實驗有什么區(qū)別。第二節(jié) 細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運和信息傳遞[目的與要求][掌握]：細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運的幾種方式的基本概念、特征、各相關(guān)過程的異同點跨膜信號轉(zhuǎn)導的基本概念 離子通道介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導和由G蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導的基本過程[熟悉]：內(nèi)環(huán)境中各種化學因子傳遞信息的主要路徑 通道型受體(促離子型受體)和一般（激素）受體間的不同點 G蛋白效應器的種類和功能 跨膜信號轉(zhuǎn)導和物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運之間的內(nèi)在關(guān)系 [了解] 物質(zhì)的入胞與出胞過程細胞膜的結(jié)構(gòu)—液態(tài)鑲嵌模型學說[重點]液態(tài)鑲嵌模型學說及鑲嵌蛋白質(zhì)的種類和生理機能 以載體和以通道介導的易化擴散 原發(fā)性和繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運Na+K+泵的生理功能 離子通道介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導和由G蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導的基本過程 第一信使(受體)、G蛋白、G蛋白效應器、第二信使及細胞產(chǎn)生生理效應之間的相互關(guān)系[難點] 通道蛋白、受體蛋白、G蛋白、G蛋白效應器、第二信使之間的相互關(guān)系、作用、啟動因 子 物質(zhì)轉(zhuǎn)運和信號跨膜轉(zhuǎn)導間的相互關(guān)系 以載體和以通道介導的易化擴散機制 原發(fā)性和繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運機制 入胞與出胞過程[課堂組織] 講述、實例與多媒體教具結(jié)合，此部分要講透，隨時進行歸納，以對比手法加深記憶、為后續(xù)學習打下基礎(chǔ)。[學時]：[教學內(nèi)容] 細胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。生物膜:細胞膜,核膜,細胞器膜的總稱。 細胞膜是細胞 與環(huán)境的屏障，進行物質(zhì)交換和接受外界影響的門戶。一、 細胞膜的結(jié)構(gòu) 細胞膜或質(zhì)膜（plasma membrane）,、分泌、融合.（包括酶）膜蛋白質(zhì)都是球形蛋白質(zhì),多數(shù)鑲嵌在脂質(zhì)雙層中,與細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運有關(guān),有的則是受體,有的是糖蛋白,。二、 細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運單純擴散（simple diffusion）：一些脂溶性物質(zhì)能夠依靠分子運動從濃度高的一側(cè)通過細胞膜的脂質(zhì)雙層，向濃度低的一側(cè)擴散。如 OCO2等氣體分子。一些水溶性的小分子物質(zhì)也可順著濃度差，通過細胞膜的含水微孔。兩側(cè)濃度差、溶質(zhì)分子大小、電荷性質(zhì) 一些脂溶性的物質(zhì)，具有較高的通透性；一些甾體化合物（類固醇激素由于它們的分子量比較大）需要某種特殊蛋白質(zhì)的“協(xié)助”；水靠細胞膜上的水通道（一種特異蛋白質(zhì)）能快速通過細胞膜。易化擴散（facilitated diffusion）：一些非脂溶性或親水性物質(zhì)，從濃度高的一側(cè)擴散通過細胞膜時，需與特殊載體蛋白發(fā)生可逆的結(jié)合。如葡萄糖、鈉、鉀、氨基酸 主動轉(zhuǎn)運（active transport）: 有些物質(zhì)從濃度低或電荷低的一側(cè)通過細胞膜向濃度高或電荷高的一側(cè)轉(zhuǎn)運，這種逆電化學梯度的轉(zhuǎn)運是一種耗能過程，故稱為主動轉(zhuǎn)運。ATPNa+K+泵 單純擴散和易化擴散都有一個最終平衡點，即被轉(zhuǎn)運物質(zhì)在膜兩側(cè)達到電化學梯度為零時。而主動轉(zhuǎn)運因膜提供了一定能量，使被轉(zhuǎn)運物質(zhì)或離子逆著電化學勢差的移動，沒有平衡終點, 被轉(zhuǎn)運物質(zhì)甚至可以全部被轉(zhuǎn)運到膜的另一側(cè).（1）、鈉泵(sodium pump)：a、 本質(zhì)：是鑲嵌膜的脂質(zhì)雙層中的四聚體脂蛋白，能分解ATP和酶，有Na+、K+和Mg2+存在時才有活性b、作用：能逆著濃度差將細胞內(nèi)的Na+移出膜外，細胞外的K+移入膜內(nèi)。細胞膜除存在鈉泵外，還有鈣泵（神經(jīng)細胞和肌細胞膜），碘泵（甲狀腺細胞膜）。C、 細胞膜上的鈉泵活動的意義： +是許多代謝反應進行的必要條件 ，即Na+、K+在細胞膜內(nèi)外的濃度勢能 （組織）興奮的基礎(chǔ)，也可供其它耗能過程應用內(nèi)吞(endocytosis)：有些高分子物質(zhì)先與細胞膜的特殊蛋白質(zhì)結(jié)合附著在細胞膜上， 然后這一部位向細胞內(nèi)凹陷，形成小泡，包裹這種物質(zhì)。繼而小泡與細胞膜斷離，進入細胞內(nèi)部。 胞吐(exocytosis)：細胞內(nèi)物質(zhì)形成小泡而被排出的過程，其過程與內(nèi)吞作用類似而方向相反。(1)、吞噬（phagocytosis）：被攝取的物質(zhì)如果是固體，則可形成較大的囊泡，稱為吞噬作用。（2）、胞飲（pinocytosis）：如果是微小的液滴狀液體則形成較小的囊泡，稱為胞飲。 由受體介導的入胞，一些激素或生長因子運輸?shù)鞍准凹毦ńy(tǒng)稱配體）都是通過細胞膜表面特異受體作用而入胞。三、細胞的信息傳遞能膜受體：細胞膜包括細胞間傳遞和細胞本身跨膜傳遞。（一）、膜受體膜受體：細胞膜存在能專一性結(jié)合激素、神經(jīng)遞質(zhì)以及其他的化學活性物質(zhì)并引起特定反應的特殊結(jié)構(gòu)。 膜受體上游結(jié)合部位（常在脂質(zhì)雙層的外表面）和催化部位（常在內(nèi)表面，是一種有活性的酶）。當結(jié)合部位與特定的化學物質(zhì)結(jié)合時→結(jié)合部位分子構(gòu)象變化→ 催化部位分子構(gòu)象改變→，無活性的酶→ 有活性的酶→ 系列連鎖性生化反應→ 細胞內(nèi)部功能的變化。閥門離子通道：（通道蛋白或離子通道或通道）。 細胞膜上鑲嵌的能夠轉(zhuǎn)運離子通過的膜蛋白質(zhì)。在化學物質(zhì)或電位差作用下發(fā)生構(gòu)象變化，作閥門式的開啟與關(guān)閉。 閥門離子通道既是神經(jīng)遞質(zhì)作用的受體 ，又是效應器。（二）、跨膜信息傳遞（transmembrane singal tranduction）信使：信息的載體或攜帶者。 第一信使：激素或其他調(diào)節(jié)物質(zhì)。 第二信使：cAMP、cGMP、Ca2+、DG、IP3等。 由G蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導 由G蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導至少與膜內(nèi)4種物質(zhì)有關(guān)。（1） G蛋白耦聯(lián)受體(G proteinlinked receptor) 受體蛋白質(zhì)是能與化學信號分子進行特異結(jié)合的獨立的蛋白質(zhì)分子，包括α和β 腎上腺素能受體,Ach受體,多數(shù)肽類激素,5羥色氨受體,嗅覺受體,視紫紅質(zhì)受體等。（2） G蛋白 大部分激素、神經(jīng)遞質(zhì)及其他調(diào)節(jié)分子改變細胞過程時，以環(huán)一磷酸腺苷（Camp）作為第二信使，有三磷酸鳥苷GTP結(jié)合蛋白（G蛋白）參與。鳥苷酸結(jié)合蛋白（guanine cleotidebinding protein）的簡稱。有興奮（Gs、Go）型和抑制（Gi）型兩種，可分別引起效應器酶的激活和抑制而導致細胞內(nèi)第二信使物質(zhì)增加或減少。（3） 蛋白激酶和蛋白磷酸酶細胞內(nèi)特殊蛋白的磷酸化使其活性增強（或減弱）細胞內(nèi)蛋白激酶使蛋白磷酸化而蛋白磷酸酶則使磷酸與蛋白分離。蛋白激酶活性受第二信使cAMP、cGMP、Ca和二酰甘油的調(diào)制。（4） 第二信使 腺苷酸環(huán)化酶能催化ATP生成cGMP，cGMP可把激素的信號帶入細胞漿，進而導致細胞生理功能的改變。作用于細胞膜的信號(如腎上腺素)叫第一信使(firster messenger)；由細胞外信號分子作用于細胞膜而產(chǎn)生的細胞內(nèi)信號分子(如cAMP)(camp),三磷酸肌醇(inositol triphosphate ,IP3),二酰甘油(diacylglycerol,DG)環(huán)一磷酸鳥苷(cyclic guanosine monophosphoate cGMP)和Ca2+；第二信使的功能是調(diào)節(jié)各種蛋白激酶和離子通道。（5）肌醇磷脂與信息傳遞途徑 另一途徑是通過G蛋白激活特異的磷酸酯酶C，后者將膜中的脂質(zhì)磷脂酰肌醇分解產(chǎn)生三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油，他們都是第二信使。:[小結(jié)]：物質(zhì)通過細胞膜的方式有五種，簡單擴散、異化擴散、主動運輸、內(nèi)吞和胞吐。細胞膜信息傳遞途徑有離子通道和信使轉(zhuǎn)運。[思考題]比較易化擴散、主動轉(zhuǎn)運有何異同？？它們是怎樣實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)運的？？講述由G蛋白耦聯(lián)受體介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導過程。第三節(jié) 細胞的興奮性和生物電現(xiàn)象[目的與要求][掌握]骨骼肌產(chǎn)生一次興奮時，其興奮性發(fā)生的變化 細胞生物電現(xiàn)象的幾種形式、特征及其相互關(guān)系 靜息電位、動作電位、局部電位產(chǎn)生的離子基礎(chǔ)細胞的興奮性、跨膜電位和離子通道狀態(tài)之間的關(guān)系 動作電位在同一個細胞上傳導的局部電流學說[熟悉] 動物生理學對興奮性、興奮、可興奮細胞（組織）、刺激的定義上的差異 極化狀態(tài)、超極化狀態(tài)、去極化和復極化、超射、反極化狀態(tài)等概念 組織細胞的興奮性與動作電位及離子通道狀態(tài)（開放）間的關(guān)系[了解] 引起細胞（組織）興奮的刺激必備條件，各條件間的相互關(guān)系的興奮性、動作電位特征及其形成機制 動作電位在有髓鞘神經(jīng)纖維上的跳躍性傳導及神經(jīng)纖維的傳導速度和分類[重點]骨骼肌產(chǎn)生一次興奮時，其興奮性發(fā)生的變化，興奮性的離子基礎(chǔ) 靜息電位、動作電位、局部電位產(chǎn)生的離子基礎(chǔ)，特征、相互關(guān)系 局部電流學說[難點] 、閾(局部)電位與離子通道的狀態(tài)之間的相互關(guān)系 [學時] [課堂組織] 有一部分經(jīng)典內(nèi)容通過實驗課和自學解決； 講述、實例與膠片教具結(jié)合，及時對每個生理過程加以總結(jié)和對比，使問題簡單化和明了化。[教學內(nèi)容]一、 細胞的興奮性（一） 興奮性和興奮興奮性(Excitability)： 細胞安靜時,膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差在內(nèi)外環(huán)境因素作用下，細胞具有產(chǎn)生膜電位變化的能力或特性(活的機體、組織、細胞對刺激發(fā)生反應的能力、性能)。 應激性（irritability） 結(jié)締組織細胞刺激（stimulus）： 能引起細胞產(chǎn)生膜電位變化的內(nèi)外環(huán)境因素的作用。興奮性越高，所需的刺激強度越小，膜電位變化的速度也越快，機體以神經(jīng)細胞興奮性最高。興奮（excitation）：抑制（inhibition）： （二） 刺激與反應 刺激的性質(zhì)與反應的關(guān)系（1）、適宜刺激：凡是在自然條件下能引起某細胞發(fā)生反應的刺激。（2）、不適宜刺激: 凡是在自然條件下不能引起某細胞發(fā)生