人类生理学/生理学简介

生理学的英文字physiology来自古希腊文φυσιολογία（phusiología, "自然的哲学"），研究的是生物维持生命的重要功能。比方说研究肌肉的运动，或者运动对骨骼的影响，就属于生理学的范畴。 physiology这个字是1552年时，由法国医师Jean Fernery引入。生理学建立在三个领域上面：物理，化学，解剖学。

生理学一般被分为植物生理学和动物生理学，但生理学的基本原理是对地球上所有的生物来说一致的。比如许多研究酵母的细胞的生理学结果，也可以运用在人的细胞中。

动物生理学包括人类生理学和其他动物的生理学，植物生理学也从这个分支的许多成果获益。

从生理学中分出来的新的学科有生物化学、生物物理学和生物力学。医药学从生理学的成果也收益很大。

人类生理学的分支

人类生理学是专门研究人类身体的机能，可分为以下几个分支：

细胞生理学（Cell physiology）

人体生理学的基石，研究细胞的功能。

器官生理学（Special physiology）

研究特定器官的功能，比方说，肾脏生理学（renal physiology）研究肾脏的功能。

系统生理学（Systemic physiology）

研究整个系统的生理学，比方说心血管生理学（cardiovascular physiology），呼吸生理学（respiratory physiology），生殖生理学（reproductive physiology）……等。

病态生理学（Pathophysiology）

研究疾病对器官或者整个系统功能的影响 (pathos在希腊文里面代表“疾病”).

系统层次

不同层次的系统

人体里面不同层次的系统包含：

原子（atom）

原子是任何物质或者分子的最小单位。【碳(C)、氢(H)、氧(O)……等等】

分子（molecule）

分子是一种构成物质的粒子，呈电中性、由一个或多个原子组成。（二氧化碳 CO₂、水 H₂O……等等。）

高分子（macromolecule）

高分子或者巨分子，指的是巨大的分子（碳水化合物、脂质、蛋白质、核酸等等）。

高分子不一定是聚合物。比方说，脂质就不是聚合物。

胞器（organelle）

胞器是细胞的一部分。就像细胞的器官一样，执行细胞的特定功能（叶绿体、细胞核、高基氏体）

细胞（cell）

细胞是所有生物的结构和功能的基本单位。

组织（tissue）

组织是生物学中介于细胞和器官之间的层次，它由许多属于同一器官的形态相似的细胞，以及细胞间质所组成，并且具有一定功能(表皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织……等)。不同的组织分工合作形成器官。

器官（organ）

器官是动物体或植物体内，由不同的细胞和组织构成的结构，用来完成某些特定功能（皮肤、心脏、脑……等等）。

器官系统（system）

器官系统 是由许多不同的器官共同组合而成，执行某种特定的生理作用。

人体的系统依功能分类，可分为下列几个重要的系统：

• 循环系统（又名“心血管系统”）（circulatory system, cardiovascular system, vascular system）: 包含心脏、血液循环相关器官和血球
  • 淋巴系统: 分布于脊椎动物全身。
• 消化系统（digestive system）: 包含口腔、胃、肠等处理食物的器官。
• 内分泌系统（endocrine system）: 由荷尔蒙相关的器官所组成。
• 免疫系统 ( immune system ): 由抵抗病原体的相关器官所组成。
• 神经系统（nervous system）: 主要由脑和神经所组成，收集身体各部分传来的讯息，并传递给相关的部位。
• 表皮系统(integumentary system): 皮肤、头发、指甲。
• 运动系统: 协助肢体运动。
  • 骨骼系统（skeletal system）
  • 肌肉系统（muscular system）
• 生殖系统（reproductive system）: 由性器官组成
• 呼吸系统（respiratory system）: 由和呼吸相关的器官所组成，例如肺。
• 泌尿系统（urinary system）: 由肾脏和膀胱等相关形成尿液的器官所组成。
• 有时也特别分出排泄系统（Excretory system），为泌尿、消化、表皮、呼吸等系统内的一部分。

人体

人体即一个人的身体，分有头、颈、躯干、双臂及双腿。在人体生理学内所谈到最复杂的分类。人体包含以上所说系统、器官……等所有的分类。

生命的七大特征

科学家一般认为，只有生物体会展现以下全部现象：

1. 体内平衡（Homeostasis）：能够调节体内环境以维持身体处于一个相对恒定的状态，例如恒温动物能发汗来降低过热的体温，也能靠发抖来产生额外的热量以保持体温。
2. 组织性（Organization）：由一个或以上的生物基本单位──细胞所组成。
3. 新陈代谢（Metabolism）：能够转换非生物为细胞成分（组成代谢）以及分解有机物（分解代谢）来获取和转化能量。生物体需要能量来维持体内平衡及产生其他生命现象。
4. 生长（Growth）：使组成代谢的速率高于分解代谢的速率来让细胞体积增大，并在细胞分裂后使细胞成长。一个生长中的有机体增加其细胞的数量和体积，而不止是将得到的物质积存起来。某些物种的个体可以长得很巨大，例如蓝鲸。
5. 适应（Adaptation）：对环境变化作出反应的能力，与生物当前的身体构造、生活习性及遗传有关。这种能力对生存是很重要的。生物可以通过进化适应环境。
6. 对刺激作出反应（Response to stimuli）：反应可以以很多方式进行，从单细胞变形虫被触碰时的收缩到高等生物在不同情况下的复杂反射。最常见的反应是运动，例如植物的叶片转向太阳以及动物追捕其猎物。
7. 繁殖（Reproduction）：能够产生新的个体。包括只需一个亲本的无性生殖和需要至少两个亲本的有性生殖。

大部分科学家称这样的现象为生命的表现方式。通常必须具备全部七个特征才能被视作生命。

细胞生理学

细胞（cell）是所有生物功能的基本单位。

细胞的外观差异可能很大（比方说，神经细胞和肌肉细胞），但是细胞有类似的结构。

细胞可以分成三个部份：核（nucleus）、细胞膜（membrane）、细胞质（cytoplasm ）。

细胞核

细胞核（nucleus）细胞的控制中心，包含遗传物质（DNA）。细胞核可分为三个部份：核膜、核仁和染色质。

核膜

核膜（Nuclear membrane）是区隔细胞核与细胞质的膜。由两层磷脂双分子层构成。膜上有核孔的存在，让物质可以进出细胞核。

核仁

核仁（nucleolus，复数形式为nucleoli）是真核细胞细胞核中的一种结构。核仁是核糖体RNA（rRNA）转录及加工、核糖体亚基进行组装的场所。另外，核仁也有输出、降解信使核糖核酸mRNA等功能。

染色质

染色质（Chromatin，或称核染质）是由DNA与蛋白质组合成的复合物，也是构成染色体（chromosome）的结构。真核细胞的核染质位在细胞核内；原核生物的则位于类核（nucleoid）当中。

细胞膜

细胞膜（cell membrane，plasma membrane，cytoplasmic membrane）又称原生质膜，为细胞结构中分隔细胞内、外不同介质和组成成份的界面。原生质膜普遍认为由磷脂质双层分子作为基本单位重复而成，即磷脂双分子层，其上镶嵌有各种类型的膜蛋白以及与膜蛋白结合的糖和糖脂。

细胞质

细胞质（Cytoplasm）是一种充满细胞内的凝胶状物质。细胞质包含有胞质溶胶（cytosol），及细胞核以外的胞器（Organelles）。

原生质是由水、盐、有机分子及各种催化反应的酶所组成。细胞质在细胞内有著重要的角色，就是用作“分子液”，使各种细胞器能在其中悬浮及透过脂肪膜聚集一起。它在细胞膜内包围著细胞核及胞器。

胞质溶胶

胞质溶胶（cytosol）又称细胞质基质（cytoplasmic matrix、intracellular fluid(ICF)）、基本细胞质（fundamental或ground cytoplasm）、透明质（hyaloplasm）。为细胞质中除去细胞器和内容物以外，较为均质、半透明的液态胶状物质。

胞质溶胶含有水、无机离子、脂类、糖类、氨基酸、核苷酸、蛋白质、脂蛋白、RNA等多类物质。

胞器

胞器（organelle）是细胞中通过生物膜，与细胞中其他部分分隔开来的、功能上独立的亚细胞结构。

不同学派对胞器的定义略有不同。以核糖体为例，有的将核糖体视为无膜胞器，有的定义则认为，只有有膜的结构才可以视为胞器。

核糖体

核糖体（ribosome），旧称“核糖核蛋白体”或“核蛋白体”，是细胞中的一种胞器，由一大一小两个亚基结合形成，主要成分是相互缠绕的RNA（称为“核糖体RNA”，ribosomal RNA，简称“rRNA”）和蛋白质（称为“核糖体蛋白质”，ribosomal protein，简称“RP”）。

内质网（ER）

内质网（英语：Endoplasmic reticulum, ER）是在真核生物细胞中由膜围成的隧道系统，为细胞中的重要胞器。

内质网可分为粗糙内质网（Rough Endoplasmic Reticulum, rER）和平滑内质网（Smooth Endoplasmic Reticulum, sER）两种。

粗糙内质网（rER）

Carry ribosomes that represent sites where proteins are synthesized

平滑内质网（sER）

Functions in cholesterol synthesis and breakdown, fat metabolism, and detoxification of drugs.

Golgi apparatus

Their functions are modified and packaged proteins, secrete vesicles, plasma membrane components and lysosomes.

Lysosomes

They contain enzymes that digest nonusable materials within the cell

Peroxisomes

Membranous sacs of oxidase enzymes. The detoxify harmful substances and break down free radicals.

Mitochondria

They represent powerhouse of the cell. They can change shape continuously. They also carry out reactions where oxygen is used to break down food to provide ATP for cellular activities.

Centrosome

The centrosome is composed of two centrioles surrounded by an amorphous mass of protein. Centrosomes are associated with the nuclear membrane during prophase of the cell cycle. In mitosis the nuclear membrane breaks down and the centrosome can interact with the chromosomes to build the mitotic spindles.

Centrioles

Centrioles are self-replicating organelles made up of nine bundles of microtubules. They appear to help in organizing cell division, but aren't essential to the process.

Cytoskeleton

Network of protein structures that extend throughout the cytoplasm. It provides the cell with an internal framework. For example, microfilaments and microtubules.

Microfilaments

Microfilaments are solid rods made of proteins called actin. These filaments are an important supports of the cytoskeleton.

Microtubules

These straight, hollow cylinders are found throughout the cytoplasm of all human cells and carry out a variety of functions, ranging from transport to structural support.