动物生理学电子教案设计.docx

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动物生理学电子教案设计

工业大学课程讲义

动物生理学

讲义

课程名称：

动物生理学

英文名称：

Animalphysiology

课程编号：

学时/学分：

30/1.5

课程类型：

限选

教材及参考书目

使用教材：

《家畜生理学》第三版农业大学主编

参考书目：

《家畜生理学》第二版农业大学主编

《神经分泌学》殿明主编

《反刍动物消化代谢》韩正康主编

《反刍动物消化生理》敏雄主编

《动物生理生化学》向涛主编

《家畜生理学原理》向涛主编

《Duke’s生理学》

《家畜生理学实验指导》朱祖康王艳玲主编

第一章绪论

第一节动物生理学研究对象与任务

[目的与要求]

 1、掌握动物生理学研究的任务、对象；机体机能活动机制的涵。

2、熟悉《动物生理学》研究动物生命活动的三个层次，机体机能整体性概念的建立。

 3、了解《动物生理学》是实验性学科，实验的重要性和研究的方法，学习动物生理学的目的与方法。

[重点]

   动物生理学研究的对象、任务和三个研究层次的畴。

[难点]

   对动物生命活动的物质属性和生命活动机制的涵的理解，建立机体机能整体性概念。

[课堂组织]

   讲述、生活实例和胶片教具结合。

[学时]：

0.5学时

[教学容]

一、动物生理学研究对象和任务

1、生理学（physiology）：

是生物科学中的一个分支，是研究健康动物正常生命现象或生理活动及其规律性的科学。

动物生理学不仅要描述一个生命活动的现象，而且还要探讨该生命活动是如何发生、如何进行、如何终结的。

   生理学可分为cellphysiology）或普通生理学（generalphysiology）

二．生理学研究容

生理学是机能学,与形态学有区别:

例：

消化系统解剖:

胃肠肝等器官组成的位置形态.

组织:

胃肠肝等器官有不同细胞组成形态

生理:

结构与功能的关系及功能的调节

细胞及部的分子结构→→→各器官及系统→→个体

所以研究对象应包括三个水平：

细胞和分子生理学、

器官和系统生理学

整体和环境生理学

三、研究方法

动物生理学又是一门实验科学，基本实验方法是在器官、系统水平下实验方法分为急性实验和慢性实验。

（一）、急性实验

急性实验又分为在体和离体实验，离体实验实验后动物不能生存。

1、急性在体（invivo）实验:

在无痛条件下解剖动物,对其一两个器官进行实验观察.

2、急性离体（invitro）实验:

在无痛条件下解剖动物,取出某一器官、组织、细胞,在模拟机体生理条件下进行实验观察.

3、特点:

操作简单,实验条件易掌握,对器官能直接进行细致观察。

（二）、慢性实验

1、慢性实验：

动物预先经外科手术以暴露、摘除或破坏某一器官或组织，或在其中安置瘘管，或埋置电极等，待动物手术恢复后，可在比较正常的条件下进行长期的系统观察。

2、特点：

能较好地反映器官在机体的正常活动，但实验条件难以掌握，不便分析其他因素的影响。

[小结]：

动物生理学研究的方法有慢性实验和急性实验，他们各有优缺点。

[思考题]：

急性实验和慢性实验有什么区别。

第二节细胞膜的物质转运和信息传递

[目的与要求]

[掌握]：

1、细胞膜物质转运的几种方式的基本概念、特征、各相关过程的异同点

2、跨膜信号转导的基本概念

3、离子通道介导的跨膜信号转导和由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导的基本过程

[熟悉]：

1、环境中各种化学因子传递信息的主要路径

   2、通道型受体（促离子型受体）和一般（激素）受体间的不同点

   3、G蛋白效应器的种类和功能

   4、跨膜信号转导和物质跨膜转运之间的在关系

[了解]

   1.化学门控通道的化学结构特征及其与通道极性的关系

   2.G蛋白的化学结构及其对效应器酶的催化作用

   3.可充当第二信使的物质种类

   4.酪氨酸激酶受体介导和由鸟苷酸环化酶受体介导的跨膜信号转导的基本过程

   5、物质的入胞与出胞过程

6、细胞膜的结构—液态镶嵌模型学说

[重点]

 1、液态镶嵌模型学说及镶嵌蛋白质的种类和生理机能

2、以载体和以通道介导的易化扩散

3、原发性和继发性主动转运

 4、Na+-K+泵的生理功能

5、离子通道介导的跨膜信号转导和由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导的基本过程

6、第一信使（受体）、G蛋白、G蛋白效应器、第二信使及细胞产生生理效应之间的相互关系

[难点]

1、通道蛋白、受体蛋白、G蛋白、G蛋白效应器、第二信使之间的相互关系、作用、启动因子

 2、物质转运和信号跨膜转导间的相互关系

3、以载体和以通道介导的易化扩散机制

4、原发性和继发性主动转运机制

 5、入胞与出胞过程

 [课堂组织]

 讲述、实例与多媒体教具结合，此部分要讲透，随时进行归纳，以对比手法加深记忆、为后续学习打下基础。

[学时]：

1.5学时

[教学容]

细胞是生物体的基本结构和功能单位。

生物膜:

细胞膜,核膜,细胞器膜的总称。

细胞膜是细胞与环境的屏障，进行物质交换和接受外界影响的门户。

一、细胞膜的结构

   细胞膜或质膜（plasmamembrane）,膜具有选择透过性.参与细胞的物质转运、分泌、融合.

1.脂质双分子层

2.细胞膜蛋白质（包括酶）

膜蛋白质都是球形蛋白质,多数镶嵌在脂质双层中,与细胞膜的物质转运有关,有的则是受体,有的是糖蛋白,常常构成膜表面的抗原.有的是外周蛋白质。

二、 细胞膜的物质转运

1、  单纯扩散（simplediffusion）：

一些脂溶性物质能够依靠分子运动从浓度高的一侧通过细胞膜的脂质双层，向浓度低的一侧扩散。

如 O2、CO2等气体分子。

一些水溶性的小分子物质也可顺着浓度差，通过细胞膜的含水微孔。

两侧浓度差、溶质分子大小、电荷性质

      一些脂溶性的物质，具有较高的通透性；一些甾体化合物（类固醇激素由于它们的分子量比较大）需要某种特殊蛋白质的“协助”；水靠细胞膜上的水通道（一种特异蛋白质）能快速通过细胞膜。

2、易化扩散（facilitated diffusion）：

一些非脂溶性或亲水性物质，从浓度高的一侧扩散通过细胞膜时，需与特殊载体蛋白发生可逆的结合。

如葡萄糖、钠、钾、氨基酸

3、主动转运（activetransport）:

有些物质从浓度低或电荷低的一侧通过细胞膜向浓度高或电荷高的一侧转运，这种逆电化学梯度的转运是一种耗能过程，故称为主动转运。

ATPNa+-K+泵 

   单纯扩散和易化扩散都有一个最终平衡点，即被转运物质在膜两侧达到电化学梯度为零时。

而主动转运因膜提供了一定能量，使被转运物质或离子逆着电-化学势差的移动，没有平衡终点,被转运物质甚至可以全部被转运到膜的另一侧.

（1）、钠泵（sodiumpump）：

 a、本质：

是镶嵌膜的脂质双层中的四聚体脂蛋白，能分解ATP和酶，有Na+、K+和Mg2+存在时才有活性

b、作用：

能逆着浓度差将细胞的Na+移出膜外，细胞外的K+移入膜。

细胞膜除存在钠泵外，还有钙泵（神经细胞和肌细胞膜），碘泵（甲状腺细胞膜）。

C、细胞膜上的钠泵活动的意义：

   A.造成的细胞高K+是许多代谢反应进行的必要条件

   B.维持细胞正常形态

   C.建立起一种势能贮备，即Na+、K+在细胞膜外的浓度势能

D.是可兴奋细胞（组织）兴奋的基础，也可供其它耗能过程应用

4、吞（endocytosis）：

有些高分子物质先与细胞膜的特殊蛋白质结合附着在细胞膜上，然后这一部位向细胞凹陷，形成小泡，包裹这种物质。

继而小泡与细胞膜断离，进入细胞部。

5、胞吐（exocytosis）：

细胞物质形成小泡而被排出的过程，其过程与吞作用类似而方向相反。

（1）、吞噬（phagocytosis）：

被摄取的物质如果是固体，则可形成较大的囊泡，称为吞噬作用。

（2）、胞饮（pinocytosis）：

如果是微小的液滴状液体则形成较小的囊泡，称为胞饮。

   由受体介导的入胞，一些激素或生长因子运输蛋白及细菌（统称配体）都是通过细胞膜表面特异受体作用而入胞。

三、细胞的信息传递能

膜受体：

细胞膜包括细胞间传递和细胞本身跨膜传递。

（一）、膜受体

1、膜受体：

细胞膜存在能专一性结合激素、神经递质以及其他的化学活性物质并引起特定反应的特殊结构。

膜受体上游结合部位（常在脂质双层的外表面）和催化部位（常在表面，是一种有活性的酶）。

当结合部位与特定的化学物质结合时→结合部位分子构象变化→催化部位分子构象改变→，无活性的酶→有活性的酶→系列连锁性生化反应→细胞部功能的变化。

2、阀门离子通道：

（通道蛋白或离子通道或通道）。

细胞膜上镶嵌的能够转运离子通过的膜蛋白质。

在化学物质或电位差作用下发生构象变化，作阀门式的开启与关闭。

阀门离子通道既是神经递质作用的受体，又是效应器。

（二）、跨膜信息传递（transmembranesingaltranduction） 

信使：

信息的载体或携带者。

第一信使：

激素或其他调节物质。

第二信使：

cAMP、cGMP、Ca2+、DG、IP3等。

1、 由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导

   由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导至少与膜4种物质有关。

（1）G蛋白耦联受体（Gprotein-linkedreceptor）

   受体蛋白质是能与化学信号分子进行特异结合的独立的蛋白质分子，包括α和β肾上腺素能受体,Ach受体,多数肽类激素,5-羟色氨受体,嗅觉受体,视紫红质受体等。

（2）G-蛋白 

   大部分激素、神经递质及其他调节分子改变细胞过程时，以环一磷酸腺苷（Camp）作为第二信使，有三磷酸鸟苷GTP-结合蛋白（G-蛋白）参与。

鸟苷酸结合蛋白（guaninecleotide-bindingprotein）的简称。

有兴奋（Gs、Go）型和抑制（Gi）型两种，可分别引起效应器酶的激活和抑制而导致细胞第二信使物质增加或减少。

（3）蛋白激酶和蛋白磷酸酶

细胞特殊蛋白的磷酸化使其活性增强（或减弱）细胞蛋白激酶使蛋白磷酸化而蛋白磷酸酶则使磷酸与蛋白分离。

蛋白激酶活性受第二信使cAMP、cGMP、Ca和二酰甘油的调制。

（4）第二信使

   腺苷酸环化酶能催化ATP生成cGMP，cGMP可把激素的信号带入细胞浆，进而导致细胞生理功能的改变。

作用于细胞膜的信号（如肾上腺素）叫第一信使（firstermessenger）；由细胞外信号分子作用于细胞膜而产生的细胞信号分子（如cAMP）叫第二信使.第二信使物质有环一磷酸腺苷（camp）,三磷酸肌醇（inositoltriphosphate,IP3）,二酰甘油（diacylglycerol,DG）环一磷酸鸟苷（cyclicguanosinemonophosphoatecGMP）和Ca2+；第二信使的功能是调节各种蛋白激酶和离子通道。

（5）肌醇磷脂与信息传递途径

另一途径是通过G蛋白激活特异的磷酸酯酶C，后者将膜中的脂质磷脂酰肌醇分解产生三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油，他们都是第二信使。

:

[小结]：

物质通过细胞膜的方式有五种，简单扩散、异化扩散、主动运输、吞和胞吐。

细胞膜信息传递途径有离子通道和信使转运。

[思考题]

1、比较易化扩散、主动转运有何异同？

2.细胞膜转运物质的形式有几种？

它们是怎样实现物质转运的？

3.跨膜物质转运中易化扩散与主动转运的关系如何？

4、讲述由G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导过程。

第三节细胞的兴奋性和生物电现象

[目的与要求]

[掌握]

 1、骨骼肌产生一次兴奋时，其兴奋性发生的变化

2、细胞生物电现象的几种形式、特征及其相互关系

3、静息电位、动作电位、局部电位产生的离子基础

 4、细胞的兴奋性、跨膜电位和离子通道状态之间的关系

5、动作电位在同一个细胞上传导的局部电流学说

[熟悉]

1、动物生理学对兴奋性、兴奋、可兴奋细胞（组织）、刺激的定义上的差异

2、极化状态、超极化状态、去极化和复极化、超射、反极化状态等概念

3、组织细胞的兴奋性与动作电位及离子通道状态（开放）间的关系

[了解]

1、引起细胞（组织）兴奋的刺激必备条件，各条件间的相互关系

 2、的兴奋性、动作电位特征及其形成机制

3、动作电位在有髓鞘神经纤维上的跳跃性传导及神经纤维的传导速度和分类

[重点]

 1、骨骼肌产生一次兴奋时，其兴奋性发生的变化，兴奋性的离子基础

2、静息电位、动作电位、局部电位产生的离子基础，特征、相互关系

3、局部电流学说

[难点]

1.动作电位、阈（局部）电位与离子通道的状态之间的相互关系

2.动作电位的状态与兴奋性之间的相互关系

[学时]1.5学时

[课堂组织]

   有一部分经典容通过实验课和自学解决；讲述、实例与胶片教具结合，及时对每个生理过程加以总结和对比，使问题简单化和明了化。

[教学容]

一、 细胞的兴奋性

（一）兴奋性和兴奋

1、兴奋性（Excitability）：

细胞安静时,膜外两侧的电位差在外环境因素作用下，细胞具有产生膜电位变化的能力或特性（活的机体、组织、细胞对刺激发生反应的能力、性能）。

2、应激性（irritability）结缔组织细胞

3、刺激（stimulus）：

能引起细胞产生膜电位变化的外环境因素的作用。

兴奋性越高，所需的刺激强度越小，膜电位变化的速度也越快，机体以神经细胞兴奋性最高。

4、兴奋（excitation）：

5、抑制（inhibition）：

（二）刺激与反应

1、刺激的性质与反应的关系

（1）、适宜刺激：

凡是在自然条件下能引起某细胞发生反应的刺激。

（2）、不适宜刺激:

凡是在自然条件下不能引起某细胞发生反应的刺激。

不同细胞有不同的适宜刺激，同种细胞不一定只有一种适宜刺激。

例：

视网膜细胞被多种激素同时作用时属于不适宜刺激。

2、刺激的强度与反应的关系

适宜刺激要引起细胞反应，必须有一定的强度。

（1）、阈刺激：

能引起细胞发生反应的最小刺激强度。

（2）、阈下刺激：

刺激强度小于阈值的刺激，不能引起细胞的反应。

（3）、阈上刺激：

刺激强度大于阈值的刺激。

3、刺激的作用时间与反应的关系

刺激作用时间过短，虽强度达阈值，不能引起反应。

刺激作用时间过长，细胞发生适应兴奋性下降，阈值上升，原阈值刺激相当于阈下刺激，不能引起反应。

4、强度－时间曲线（P6）

（1）刺激强度越大，所需作用时间越短，反之亦然。

（2）兴奋性低，曲线位于右上方；兴奋性高，曲线位于左下方。

（三）、兴奋性的变化

1、绝对不应期（absoluterefractoryperiod）：

在神经接受前一个刺激而兴奋时的一个短暂时期，神经的兴奋性下降至零。

此时任何刺激均归于“无效”。

2、相对不应期（relativerefractoryperiod）：

在绝对不应期之后，神经的兴奋性有所恢复，但要引起组织的再次兴奋，所用的刺激强度必须大于该神经的阈强度。

 3、超常期（supranomalperiod）：

经过绝对不应期、相对不应期，神经的兴奋性继续上升，可超过正常水平。

用低于正常阈强度的检测刺激就可引起神经第二次兴奋的时期称。

 4、低常期（subnomalperiod）：

继超常期之后神经的兴奋性又下降到低于正常水平的期。

二、.细胞的生物电现象

细胞水平的生物电现象主要有两种表现形式：

在静息时具有的静息电位和受到刺激时所产生的电位变化（包括局部电位和可以扩布的动作电位）。

（－）静息电位（restingpotential,RP）

或称膜电位：

静息时存在于细胞膜外两侧的电位差，其极性是负外正。

-65mv—-100mv

（二）动作电位（actionpotential,AP）

细胞受刺激兴奋时，细胞膜原来的极化状态立即消失，并在膜的外两侧发生的一系列电位变化。

2、基本过程

（1）去极化：

极化状态消失（-70—-90mv→0mv）

（2）反极化：

极化状态倒转（0mv→+40mv）

（3）复极化：

极化状态恢复（+40mv→-70—-90mv）

   锋电位：

动作电位曲线第一部分的一个迅速发生和迅速消逝的较大负后电位。

↗负后电位

锋电位→后电位→静息水平

↘正后电位

3、锋电位和后电位

（二）、 生物电现象产生的机制

１、RP静息时:

（1）外离子分布不均匀,存在浓度差和电位差（膜蛋白质--、K+膜外Na+、CL--）

（2）通透性对蛋白质完全不通透,对K+有较大通透性,对Na+通透性小

（3）钾离子外流

浓度差→细胞→（K+）→细胞外→膜电位↓,膜外电位↑→电位差阻止K+外流,当浓度差=电位差→电化学平衡→静息电位,

特点:

膜K+仍大于膜外

2、 AP

（1）、锋电位上升支刺激→钠离子通透性↑↘

膜外Na+浓度差→→细胞外→（Na+）→细胞→

负外正的电位差↗

去极化、反极化→浓度差=电位差,Na+流停止

（2）、锋电位下降支

Na+通透性↓,K+通透性↑↘

膜两侧的K+浓度差→→细胞→K+）→细胞外→膜电位↓→静息电位

膜正外负的电位差↗

（3）、后电位

膜Na+高,膜K+高→钠钾泵对Na+、K+主动转运→膜K+高,膜外Na+高

总之:

静息电位由K+的外流所致，峰巅位的上升只有Na+流所致，峰电位的下降支由K+的外流所致，后电位由钠钾泵的主动转运所致。

（四）、动作电位的传播－局部电流学说

   细胞某一部位兴奋产生动作电位，后，动作电位并不停留在原发部位，而是沿着膜传播到整个细胞。

小结

   按照现代生理学的理论，动作电位形成的机制应是：

在后去极化（负后电位）或后超极化（正后电位）时期（④）Na+通道处于部分或完全恢复到关闭状态，但由于电压依赖式K+通道还开着，K+外流仍在进行，可以对抗去极化，因而阈强度的刺激不能引起膜产生动作电位，必须是阈上刺激才能使膜产生动作电位，所以兴奋性较低，处于相对不应期或低常期。

至于负后电位则可能是复极化时迅速外流的K+蓄积在膜外，而暂时阻止了K+外流的结果。

思考题

 1.什么叫兴奋性、兴奋？

可兴奋细胞有何特点？

2.为什么动作电位的大小不因传导的距离增大而降低？

3.刺激坐骨神经，兴奋是怎样传到骨骼肌细胞膜上的？

4、简述锋电位、动作电位、阈电位；静息电位与极化状态；动作电位与去极化、反极化状态、复极化、超极化之间的相互关系，并分析它们对细胞兴奋性的影响。

第四节生理功能的调节及环境

[目的与要求]

   1.掌握动物机能调节方式及其相互关系、反馈性机能调节在生命活动中的意义

   2.熟悉环境、环境稳态、神经分泌系统的概念

 [重点]

   动物机能调节的意义、方式、特点及其相互关系

 [难点]

   环境稳态的建立；下丘脑-垂体-靶腺作用轴；反馈性机能调节

 [课堂组织]

   讲述、实例与多胶片教具结合

[学时]：

0.5学时

[教学容]

   神经调节（主导性作用）体液调节器官、组织、细胞的自身调节

一、生理功能的调节方式

（一）、神经调节（nervousregulation） ：

1、 神经调节机体受刺激时，在CNS参与下，通过反射活动对其生理功能进行的调节。

2、反射（reflex）：

机体在神经系统参与下，对刺激所发生的全部应答性反应。

如眨眼反射，结构基础是反射弧（reflexarc）。

3、反射弧:

感受器→传入神经纤维→神经中枢→传出神经纤维→效应器

如食物进入口腔→引起唾液的分泌

反射弧中任何一部分被破坏，都会导致反射活动的消失。

4、反射分为条件反射（CR）和非条件反射（UR）

URCR

形成先天性后天性

反射弧固定不固定

反射中枢皮层下皮层

作用必须次要

  5、神经调节的特点是：

反应迅速、准确、作用部位局限和作用时间短暂。

附:

反馈调节：

受控部分不断发出信息作用于控制部分,以纠正和调整控制部分对受控部分的影响

正反馈:

若反馈信息的效果是加强控制部分的活动

负反馈:

若反馈信息的效果是抑制控制部分的活动

（二）、体液调节（humoralregulation）：

体液调节：

主要是激素和某些其它化学物质，通过体液循环对机体生理功能进行的调节。

 激素调节（第十章）

代谢产物的局部调节:

组织胺、乳酸

特点：

作用出现较缓慢，围广，持续时间长

神经调节与体液调节的关系:

神经分泌学

（三）、自身调节：

当外环境变化时,局部的组织或细胞在不依赖外来神经或体液的调节

二、环境（internalenvironment）稳态homeostasis

环境：

环境为细胞提供营养物质和接受来自细胞的代谢终产物.并能保持其中各种成分和PH、渗透压、各种离子浓度及温度等理化性质的稳定,保证了细胞各种代谢活动和生理功能的正常进行

环境相对稳定的保持有赖于各器官系统在神经、体液调节下的相互协调的结果

[小结]：

本节主要讲述机体生理功能的调节有神经调节和体液调节，以及神经调节和体液调节的特点，机体在环境稳定的状态下才能发挥正常的作用。

【思考题】

神经调节和体液调节的特点是什么。

第二章血液

第一节血液的组成与理化特性

[目的与要求]

[掌握]:

 .血液渗透压、pH值、红细胞数相对稳定的机制

[熟悉]:

 1.血液的功能

2.生理性止血、血液凝固、纤维蛋白溶解的生理意义和机制

[了解]:

  1.血细胞生理特性

 2.血型及输血原则

[重点]

 1.环境及环境稳态的基本概念

 2.血液渗透压、pH值、红细胞数相对稳定的机制

 3.生理性止血、血液凝固、纤维蛋白溶解的生理意义和机制

[难点]

 生理性止血、血液凝固

[课堂组织]

 讲述、实例与多媒体教具结合

[学时]：

2学时

[教学容]

一、   血液的组成

（一）、血液血浆和血细胞

（二）、血浆与血清的区别

1、血浆（bloodserum）：

抗凝剂处理过的血液经离心（3000r/min,30min）沉淀后，上层液体部分.

2、血清：

血液不作抗凝处理，所凝固的血块不久紧缩，析出的淡黄色清亮液体.献血时加抗凝剂。

血清是不含纤维蛋白原的血浆。

（三）、红细胞压积（比容，packedcellvolume,PCV）：

每100份血液中RBC所占的容积百分比，平均为（34—45%）。

男性：

40-50%，女性：

37-48%。

二、血液的理化特性

颜色密度气味粘滞性

（一）、血浆渗透压

１、血浆渗透压约7.6大气压，770kpa

（1）、晶体渗透压：

晶体物质、电解质构成。

99．5%

（2）、胶体渗透压：

血浆蛋白构成。

0.5%

2、作用：

由于蛋白质不易通过毛细血管壁，且血浆中的蛋白质含量大于组织液中的，因此有利于血管中水分的保留。

3、等渗溶液、高渗溶液、低渗溶液、等溶液

（1）、等渗溶液：

与细胞和血浆渗透压相等的溶液。

0.9