1.生理學是研究生物體正常功能的一門科學。它研究生物體如何進行各種活動，如何飲食，如何運動，如何適應不斷改變的環境，如何繁殖后代。這門學科包羅萬象，涵蓋了生物體整個生命過程。生理學成功地解釋了生物體如何進行日常活動，基于的觀點是生物體好比是結構復雜而靈巧的機器，其操作受物理和化學規律控制。盡管從生物學整個范疇看，生物體某些活動過程是相似的，如基因編碼的復制，但許多過程還是某些生物體群組特有的。鑒于此，將這門學科分成不同部分研究如細菌生理學，植物生理學和動物生理學是有必要的。Physiologyisthestudyofthefunctionsoflivingmatter.Itisconcernedwithhowanorganismperformsitsvariedactivities:howitfeeds,howitmoves,howitadaptstochangingcircumstances,howitspawnsnewgenerations.Thesubjectisvastandembracesthewholeoflife.Thesuccessofphysiologyinexplaininghoworganismsperformtheirdailytasksisbasedonthenotionthattheyareintricateandexquisitemachineswhoseoperationisgovernedbythelawsofphysicsandchemistry.Althoughsomeprocessesaresimilaracrossthewholespectrumofbiologythereplicationofthegeneticcodeforexamplemanyarespecifictoparticulargroupsoforganisms.Forthisreasonitisnecessarytodividethesubjectintovariouspartssuchasbacterialphysiology,plantphysiology,andanimalphysiology.2.正如要了解一個動物如何活動，首先需要了解它的構成，要充分了解一個生物體的生理學活動就必須掌握全面的解剖學知識。一個生物體的各部分起著什么作用可通過實驗觀察得知。盡管我們對志愿者進行了許多重要的生理調查，但是實驗條件需要精確控制，所以我們當前大多生理知識還是源于對其它動物如青蛙，兔子，貓和狗等的研究。當我們明確大多數動物物種的特定生理過程存在共同之處時，相同的生理原理適用于人類也是合理的。通過這種方法，我們獲得了大量的知識，從而讓我們對人類生理學有了更深入的了解，為我們有效治療許多疾病提供了一個堅實的基礎。Tostudyhowananimalworksitisfirstnecessarytoknowhowitisbuilt.Afullappreciationofthephysiologyofanorganismmustthereforebebasedonasoundknowledgeofitsanatomy.Experimentscanthenbecarriedouttoestablishhowparticularpartsperformtheirfunctions.Althoughtherehavebeenmanyimportantphysiologicalinvestigationsonhumanvolunteers,theneedforprecisecontrolovertheexperimentalconditionshasmeantthatmuchofourpresentphysiologicalknowledgehasbeenderivedfromstudiesonotheranimalssuchasfrogs,rabbits,cats,anddogs.Whenitisclearthataspecificphysiologicalprocesshasacommonbasisinawidevarietyofanimalspecies,itisreasonabletoassumethatthesameprincipleswillapplytohumans.Theknowledgegainedfromthisapproachhasgivenusagreatinsightintohumanphysiologyandendoweduswithasolidfoundationfortheeffectivetreatmentofmanydiseases.Theorganizationofthebody3.機體的基本組成物質是細胞，細胞結合在一起形成組織。組織的基本類型有上皮組織，結締組織，神經組織，肌組織，每類組織都有各自的特征。許多結締組織中細胞量相對較少，但是有大量的細胞外基質。相比而言，光滑的肌組織由大量密密麻麻的肌細胞通過特定的細胞連接組成。各種器官如腦，心臟，肺，小腸和肝等由不同種類的組織聚集而成。這些器官是不同生理系統的組成部分。心臟和血管組成心血管系統；肺，器官，支氣管，胸壁和膈肌組成呼吸系統；骨骼和骨骼肌組成骨骼肌系統；大腦，脊髓，自主神經和神經中樞以及周圍軀體神經組成神經系統等等。3.Thebuildingblocksofthebodyarethecells,whicharegroupedtogethertoformtissues.Theprincipaltypesoftissueareepithelial,connective,nervous,andmuscular,eachwithitsowncharacteristics.Manyconnectivetissueshaverelativelyfewcellsbuthaveanextensiveextracellularmatrix.Incontrast,smoothmuscleconsistsofdenselypackedlayersofmusclecellslinkedtogetherviaspecificcelljunctions.Organssuchasthebrain,theheart,thelungs,theintestines,andtheliverareformedbytheaggregationofdifferentkindsoftissues.Theorgansarethemselvespartsofdistinctphysiologicalsystems.Theheartandbloodvesselsformthecardiovascularsystem;thelungs,trachea,andbronchitogetherwiththechestwallanddiaphragmformtherespiratorysystem;theskeletonandskeletalmusclesformthemusculoskeletalsystem;thebrain,spinalcord,autonomicnervesandganglia,andperipheralsomaticnervesformthenervoussystem,andsoon.4.細胞在形體和功能上差異很大，但是它們有某些共同的特征。第一，細胞由一層薄膜也稱細胞膜包被；第二，細胞能把大分子分解為小分子釋放能量供活動所需；第三，在生命過程中某個階段，細胞體內存在一個以脫氧核糖核酸(DNA)形式出現，包含基因信息的細胞核。4.Cellsdifferwidelyinformandfunctionbuttheyallhavecertaincommoncharacteristics.First,theyareboundedbyalimitingmembrane,theplasmamembrane.Secondly,theyhavetheabilitytobreakdownlargemoleculestosmalleronestoliberateenergyfortheiractivities.Thirdly,atsomepointintheirlifehistory,theypossessanucleuswhichcontainsgeneticinformationintheformofdeoxyribonucleicacid(DNA).5.活體細胞不斷轉化物質。細胞分解葡萄糖和脂肪，為自身生長和修復所需的蛋白質合成和運動等其它活動提供能量。這些化學變化統稱為新陳代謝。把大分子分解為小分子的過程稱為分解代謝，小分子合成大分子的過程稱為合成代謝。5.Livingcellscontinuallytransformmaterials.Theybreakdownglucoseandfatstoprovideenergyforotheractivitiessuchasmotilityandthesynthesisofproteinsforgrowthandrepair.Thesechemicalchangesarecollectivelycalledmetabolism.Thebreakdownoflargemoleculestosmalleronesiscalledcatabolismandthesynthesisoflargemoleculesfromsmalleronesanabolism.6.細胞在進化過程中不斷分化進行不同的功能活動。有些細胞具有收縮能力（如肌細胞），有些可以傳導電信號（如神經細胞）。進一步進化的細胞能夠分泌不同物質如荷爾蒙（如內分泌細胞）或酶。胚胎發育過程中，分化的過程由于很多不同細胞來源于受精卵而再次發生。6.Inthecourseofevolution,cellsbegantodifferentiatetoservedifferentfunctions.Somedevelopedtheabilitytocontract(musclecells),otherstoconductelectricalsignals(nervecells).Afurthergroupdevelopedtheabilitytosecretedifferentsubstancessuchashormonesorenzymes.Duringembryologicaldevelopment,thisprocessofdifferentiationisre-enactedasmanydifferenttypesofcellareformedfromthefertilizedegg.7.大多數組織包含有不同的細胞類型。比如，血液中含紅細胞，白細胞和血小板。紅細胞運輸全身的氧氣。白細胞在抵御感染時起重要作用，血小板是血液凝集過程中重要的成分。結締組織有多種不同類型，但有一個共同特征，即細胞分布在豐富的細胞外基質中。神經組織含神經細胞和神經膠質細胞。7.Mosttissuescontainamixtureofcelltypes.Forexample,bloodconsistsofredcells,whitecells,andplatelets.Redcellstransportoxygenaroundthebody.Thewhitecellsplayanimportantroleindefenseagainstinfectionandtheplateletsarevitalcomponentsintheprocessofbloodclotting.Thereareanumberofdifferenttypesofconnectivetissuebutallarecharacterizedbyhavingcellsdistributedwithinanextensivenoncellularmatrix.Nervetissuecontainsnervecellsandglialcells.8.大型多細胞動物體的細胞不能產生氧氣和營養物質，需要直接從外界環境中獲取。這些氧氣和營養物質必須由血液運送到細胞。這是血液的主要功能之一，血液憑借心臟的泵血作用在血管內流動循環。8.Thecellsoflargemulticellularanimalscannotderivetheoxygenandnutrientstheyneeddirectlyfromtheexternalenvironment.Thesemustbetransportedtothecells.Thisisoneoftheprincipalfunctionsoftheblood,whichcirculateswithinbloodvesselsbyvirtueofthepumpingactionoftheheart.Theheart,bloodvessels,andassociatedtissuesformthecardiovascularsystem.9.心臟有四個腔，其中有兩個心房，兩個心室構成了一對并排存在的泵。右心室將去氧的血液泵至肺中，肺中的血液吸收空氣中的氧氣，而左心室把從肺回流來的有氧血液泵出至身體其它部位，供應給各組織。生理學家研究促使心臟跳動的因素，心臟如何泵送血液使其循環，心臟如何根據各組織所需分配血液。血漿和組織間的流動液體交換流入淋巴系統，最終回流到血液中。9.Theheartconsistsoffourchambers,twoatriaandtwoventricles,whichformapairofpumpsarrangedsidebyside.Therightventriclepumpsdeoxygenatedbloodtothelungswhereitabsorbsoxygenfromtheair,whiletheleftventriclepumpsoxygenatedbloodreturningfromthelungstotherestofbodytosupplythetissues.Physiologistsareconcernedwithestablishingthefactorsresponsiblefortheheartbeat,howtheheartpumpsthebloodaroundthecirculation,andhowitisdistributedtoperfusethetissuesaccordingtotheirneeds.Fluidexchangedbetweenthebloodplasmaandthetissuespassesintothelymphaticsystem,whicheventuallydrainsbackintotheblood.10.機體進行各項活動所需的能量最終來源于呼吸。這一過程包括食物（主要是糖類和脂肪）的氧化，釋放它們所含的能量。這一過程中，氧氣來自于肺中的空氣，經由血液到達全身各組織。組織呼吸活動中釋放的二氧化碳由肺動脈中的血液運送至肺，然后呼氣排出體外。需回答的基本問題如下：空氣是如何進出肺的？呼吸的空氣量如何適應機體所需？限制肺吸收氧氣頻率的因素是什么？10.Theenergyrequiredforperformingthevariousactivitiesofthebodyisultimatelyderivedfromrespiration.Thisprocessinvolvestheoxidationoffoodstuffstoreleasetheenergytheycontain.Theoxygenneededforthisprocessisabsorbedfromtheairinthelungsandcarriedtothetissuesbytheblood.Thecarbondioxideproducedbytherespiratoryactivityofthetissuesiscarriedtothelungsbythebloodinthepulmonaryarterywhereitisexcretedintheexpiredair.Thebasicquestionstobeansweredincludethefollowing:Howistheairmovedinandoutofthelungs?Howisthevolumeofairbreathedadjustedtomeettherequirementsofthebody?Whatlimitstherateofoxygenuptakeinthelungs?11.機體所需營養物質來源于飲食。食物經口腔進入體內，在胃腸道內經酶將其分解成小分子物質。這些消化物通過腸壁吸收入血液，通過門靜脈進入肝臟。經肝臟作用后，這些營養物質能夠滿足組織生長修復及能量需求。在消化系統部分，重要的生理學問題是：食物是如何消化的？食物如何被個體分解消化？個體營養物質如何吸收？食物如何在腸內轉運的？未消化的殘留如何從體內排出？11.Thenutrientsneededbythebodyarederivedfromthediet.Foodistakeninbythemouthandbrokendownintoitscomponentpartsbyenzymesinthegastrointestinaltract.Thedigestiveproductsarethenabsorbedintothebloodacrossthewalloftheintestineandpasstotheliverviatheportalvein.Thelivermakesnutrientsavailabletothetissuesbothfortheirgrowthandrepairandfortheproductionofenergy.Inthecaseofthedigestivesystem,keyphysiologicalquestionsare:Howisfoodingested?Howisitbrokendownanddigested?Howaretheindividualnutrientsabsorbed?Howisthefoodmovedthroughthegut?Howaretheindigestibleremainseliminatedfromthebody?12.腎臟主要功能是控制細胞外液體的形成。在這一過程中，腎臟也會把不可揮發的廢物排出去。為行使這一功能，在排出之前，腎臟產生含有各種成分的尿液并將其暫時儲存在膀胱中。這一部分主要的生理學問題是：腎臟如何調節血液中的成分？如何排出有毒廢物？如何應對像脫水這樣的應激反應？以及尿液可以存儲和排出體外的機制是什么？12.Thechieffunctionofthekidneysistocontrolthecompositionoftheextracellularfluid.Inthecourseofthisprocess,theyalsoeliminatenon-volatilewasteproductsfromtheblood.Toperformthesefunctions,thekidneysproduceurineofvariablecompositionwhichistemporarilystoredinthebladderbeforevoiding.Thekeyphysiologicalquestionsinthiscaseare:howdothekidneysregulatethecompositionoftheblood?Howdotheyeliminatetoxicwaste?Howdotheyrespondtostressessuchasdehydration?Whatmechanismsallowthestorageandeliminationoftheurine?Thereproductivesystem13.生殖是活生物體的一個基本特征。生殖腺產生專門的性細胞，被稱為配子。性生殖的核心是雌雄配子即精子和卵子的產生和融合，因此兩個獨立個體的基因特征融合而產生一個基因上與雙親不同的后代。13.Reproductionisoneofthefundamentalcharacteristicsoflivingorganisms.Thegonadsproducespecializedsexcellsknownasgametes.Atthecoreofsexualreproductionisthecreationandfusionofthemaleandfemalegametes,thespermandova(eggs),withtheresultthatthegeneticcharacteristicsoftwoseparateindividualsaremixedtoproduceoffspringthatdiffergeneticallyfromtheirparents.14.這一系統由骨、骨骼肌、關節和它們的相關組織組成。其主要功能是提供運動需要，維持姿勢及呼吸運動。它也為內臟器官提供物理支持。這一部分，肌肉收縮機制是主要問題。內分泌系統和神經系統14.Thisconsistsofthebonesoftheskeleton,skeletalmuscles,joints,andtheirassociatedtissues.Itsprimaryfunctionistoprovideameansofmovement,whichisrequiredforlocomotion,forthemaintenanceofposture,andforbreathing.Italsoprovidesphysicalsupportfortheinternalorgans.Herethemechanismofmusclecontractionisacentralissue.Theendocrineandnervoussystems15.不同器官系統的活動需要協作和調節，以便共同作用滿足機體需要。人體有兩大調節系統：神經系統和內分泌系統。神經系統通過電信號迅速將信息傳導給特定細胞。這樣神經將電信號傳遞給骨骼肌以控制收縮。內分泌系統分泌化學物質激素。激素通過血流到達施與調節作用的細胞。激素在許多不同器官中起著重要作用，在月經期調節和其它生殖方面尤其重要。15.Theactivitiesofthedifferentorgansystemsneedtobecoordinatedandregulatedsothattheyacttogethertomeettheneedsofthebody.Twocoordinatingsystemshaveevolved:thenervoussystemandtheendocrinesystem.Thenervoussystemuseselectricalsignalstotransmitinformationveryrapidlytospecificcells.Thusthenervespasselectricalsignalstotheskeletalmusclestocontroltheircontraction.Theendocrinesystemsecreteschemicalagents,hormones,whichtravelinthebloodstreamtothecellsuponwhichtheyexertaregulatoryeffect.Hormonesplayamajorroleintheregulationofmanydifferentorgansandareparticularlyimportantintheregulationofthemenstrualcycleandotheraspectsofreproduction.16.免疫系統通過殺死入侵的有機體，清除致病或損傷細胞為機體提供防御功能。16.Theimmunesystemprovidesthebodysdefensesagainstinfectionbothbykillinginvadingorganismsandbyeliminatingdiseasedordamagedcells.17.雖然研究各器官如何行使功能很有益處，但我們必須認識到機體作為一個整體所做的活動依賴于各器官系統間錯綜復雜的相互作用。如果一部分無法正常工作，全身其它器官系統也會受到影響。例如，如果腎臟出現問題，內部環境的調節受損，結果導致其它器官系統功能紊亂。17.Althoughitishelpfultostudyhoweachorganperformsitsfunctions,itisessentialtorecognizethattheactivityofthebodyasawholeisdependentontheintricateinteractionsbetweenthevariousorgansystems.Ifonepartfails,theconsequencesarefoundinotherorgansystemsthroughoutthewholebody.Forexample,ifthekidneysbegintofail,theregulationoftheinternalenvironmentisimpairedwhichinturnleadstodisordersoffunctionelsewhere.18.各種復雜機制共同作用調節細胞外液的形成，不同個體細胞有自身機制調節內在組成成分。盡管外界環境和動物活動不停變化，調節機制維持著體內環境的穩定。內部環境的穩定被稱為穩態，它是機體能夠正常發揮作用所必須的。18.Complexmechanismsareatworktoregulatethecompositionoftheextracellularfluidandindividualcellshavetheirownmechanismsforregulatingtheirinternalcomposition.Theregulatorymechanismsstabilizetheinternalenvironmentdespitevariationsinboththeexternalworldandtheactivityoftheanimal.Theprocessofstabilizationoftheinternalenvironmentiscalledhomeostasisandisessentialifthecellsofthebodyaretofunctionnormally.19.例如，心臟的跳動依賴于心肌細胞有節律的收縮。這一活動依賴于電信號，而電信號反過來依賴存在于細胞外和細胞內液體中鈉和鉀離子的濃度。如果細胞外液中鉀離子過多，心肌細胞興奮性增強，可能出現不規律的收縮。因此，要維持心臟正常跳動，細胞外液中鉀離子的濃度就必須控制在一定范圍內。19.Totakeoneexample,thebeatingoftheheartdependsontherhythmicalcontractionsofcardiacmusclecells.Thisactivitydependsonelectricalsignalswhich,inturn,dependontheconcentrationofsodiumandpotassiumionsintheextracellularandintracellularfluids.Ifthereisanexcessofpotassiumintheextracellularfluid,thecardiacmusclecellsbecometooexcitableandmaycontractatinappropriatetimesratherthaninacoordinatedmanner.Consequently,theconcentrationofpotassiumintheextracellularfluidmustbekeptwithinanarrowrangeiftheheartistobeatnormally.20.一天中，一個成人需要消耗約1千克食物，2-3升液體。以一個月計算，這相當于約30千克食物，60-90升液體。然而，一般來說，機體體重是基本不變的。這類個體可以說處于平衡狀態。食物和液體的攝入量相當于正常機體活動消耗的能量加上尿液和糞便中丟失的能量。在一些情況下，如饑餓狀態，攝入量與機體所需量并不相當，肌組織斷裂，提供葡萄糖產生能量。蛋白質的攝入低于肌組織斷裂的速度，機體處于負氮平衡。同樣地，如果機體組織正處于生長期，如生長期的兒童，孕婦和早期訓練階段的運動員，那么蛋白質的日常攝入量比正常機體所需要的多。相反，此時個體處于正氮平衡。20.Inthecourseofaday,anadultconsumesapproximately1kgoffoodanddrinks23litersoffluid.Inamonth,thisisequivalenttoaround30kgoffoodand6090litersoffluid.Yet,ingeneral,bodyweightremainsremarkablyconstant.Suchindividualsaresaidtobeinbalance;theintakeoffoodanddrinkmatchestheamountsusedtogenerateenergyfornormalbodilyactivitiesplusthelossesinurineandfeces.Insomecircumstances,suchasstarvation,intakedoesnotmatchtheneedsofthebodyandmuscletissueisbrokendowntoprovideglucoseforthegenerationofenergy.Here,theintakeofproteinislessthantherateofbreakdownandtheindividualissaidtohaveanegativenitrogenbalance.Equally,ifthebodytissuesarebeingbuiltup,asisthecaseforgrowingchildren,pregnantwomenandathletesintheearlystagesoftraining,thedailyintakeofproteinisgreaterthanthenormalbodyturnoverandtheindividualisinpositivenitrogenbalance.21.平衡的概念可以應用到機體的任何構成成分上，包括水和鹽，而且平衡在機體調節其自身成分上是非常重要的。攝入必須等于所需，為維持機體平衡，任何多余的能量都必須排出。此外，因為機體的每種化學成分都有一個可取的濃度范圍，控制機制維持這個范圍。例如，兩餐間血糖濃度大約為4-5mmol.l1.進食后不久，血糖含量超過這一范圍，刺激胰腺分泌胰島素，降低濃度。隨著葡萄糖濃度的下降，胰島素分泌減少。在此情況下，循環胰島素水平的改變都是為了使血漿中的葡萄糖維持在一個合適的范圍內。這種調節稱為負反饋機制。在胰島素分泌期間，葡萄糖像肝糖原或脂肪一樣被儲存。21.Thisconceptofbalancecanbeappliedtoanyofthebodyconstituentsincludingwaterandsaltandisimportantinconsideringhowthebodyregulatesitsowncomposition.Intakemustmatchrequirementsandanyexcessmustbeexcretedforbalancetobemaintained.Additionally,foreachchemicalconstituentofthebodythereisadesirableconcentrationrange,whichthecontrolmechanismsareadaptedtomaintain.Forexample,theconcentrationofglucoseintheplasmaisabout45mmol.l1betweenmeals.Shortlyafterameal,plasmaglucoserisesabovethislevelandthisstimulatesthesecretionofthehormoneinsulinbythepancreas,whichactstobringtheconcentrationdown.Astheconcentrationofglucosefalls,sodoesthesecretionofinsulin.Ineachcase,thechangesinthecirculatinglevelofinsulinacttomaintaintheplasmaglucoseatanappropriatelevel.Thistypeofregulationisknownasnegativefeedback.Duringtheperiodofinsulinsecretion,theglucoseisbeingstoredaseitherglycogenorfat.22.負反饋環是在機體出現紊亂時，將一些變量控制在限定范圍內的一個控制系統。雖然上面的例子講到血糖，但這一基本原則可以應用到其它生理變量中如體溫、血壓和血漿的滲透濃度。負反饋環需要一種能對不確定的變量做出反應而對其它生理變量不應答的傳感器。因此，滲透壓感受器應該能對機體體液滲透的變化而不是體溫和血壓的變化產生應答。感受器傳遞的信息必須和理想水平（系統的調定點）以比較者的身份，以某種方式進行比較。如果兩者不相符，一個錯誤信號就會傳遞給效應器，效應器是一種能使變量保持在理想水平的系統。負反饋的這些特點可以通過檢測一種簡單的加熱系統來理解。被控制的變量是室溫，它可以由一個溫度計檢測到，效應器是一種加熱器。當室溫降低到調定點以下時，溫度計就可以監測到溫度的變化而開啟加熱器，對室內進行加溫，直到室溫升高到先前調好的調定點，加熱器關閉。23.anegativefeedbackloopisacontrolsystemthatactstomaintainthelevelofsomevariablewithinagivenrangefollowingadisturbance.Althoughtheexamplegivenabovereferstoplasmaglucose,thebasicprinciplecanbeappliedtootherphysiologicalvariablessuchasbodytemperature,bloodpressure,andtheosmolalityoftheplasma.anegativefeedbacklooprequiresasensorofsomekindthatrespondstothevariableinquestionbutnottootherphysiologicalbariables,thusanosmoreceptorshouldrespindtochangesinosmolalityofthebodyfluidsbutnottochangesinbodytemperatureorbloodpressure.theinformationfromthesensormustbecomparedinsomewaywiththedesiredlevelbysomeformofcomparator.ifthetwodonotmatch,anerrorsignalistransmittedtoaneffector,asystemthatcanacttorestorethevariabletoitsdesiredlevel.thesefeaturesofnegativefeedbackcanbeappreciatedbyexaminingasimpleheatingsystem.thecontrolledvariableisroomtemperature,whichissensedbyathermostat.theeffectorisaheaterofsomekind.whentheroomtemperaturefallsbelowthesetpoint,thetemperaturedifferenceisdetectedbythethermostatwhichswitchesontheheater.thisheatstheroomuntilthetemperaturereachesthepersetlevelwhereupontheheaterisswitchedof