动物生理学——赵茹茜主编.docVIP

绪论 第一节 概述 一、什么是动物生理学 生理学是生物科学的一个分支，是研究有机体正常生命活动规律和机体各组成部分功能的科学。任何生命，从简单的微生物到复杂的高等动物，均有其独特的活动规律和功能特征。因此，根据研究对象的不同，生理学分为微生物生理学、植物生理学、动物及人体生理学等。动物生理学是生理学的重要分支，也是动物学和畜牧兽医学科重要的基础课程。 动物有机体由四大功能系统组成：①支持系统：包括皮肤、被毛、骨骼和肌肉，其作用为构建骨架，决定外貌体型，执行躯体运动功能，同时也参与机体防御和代谢。②维持系统：包括血液、循环、呼吸、消化、泌尿以及能量代谢和体温调节，其作用为执行新陈代谢，维持内环境稳态，维持动物个体的生存。③调节系统：包括神经、内分泌和免疫，其作用为整合协调机体各部分的功能，并作为一个整体适应外界环境的变化。④生殖系统：包括生殖（产仔或产蛋）和泌乳，其作用为复制动物个体，并给新生子代提供营养，确保种系的繁衍。每个功能系统均涉及多种不同的器官，而器官由许多不同的细胞组成，细胞是构成动物机体的最基本单位。 动物生理学的任务是研究动物机体各系统、器官和细胞的正常活动过程和规律，揭示各系统、器官和细胞功能表现的内部机制，探索不同系统、器官和细胞之间的相互联系和相互作用，并阐明机体如何协调各组成部分的功能，并作为一个整体适应复杂多变的生存环境，从而维持个体的生存和种系的繁衍。 二、怎样研究动物生理学 17世纪初，英国医生哈维（William Harvy，1578-1657）首先通过活体解剖和实验手段研究动物的血液循环，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，哈维的著作《心与血的运动》出版，标志着生理学作为一门实验科学的诞生。 生理学的知识主要是通过观察和实验，并对观察到的现象和实验得出的结果进行分析、推理和归纳所获得的。观察是指对动物生命现象的如实描述；而实验室记录并分析在人为控制或改变某些条件时生命现象的变化，以探求因果关系。 （一）两种研究方式 1. 无假说驱动研究 无假说驱动的研究基于细致的观察和大量数据的采集和分析，对各种生理活动的机制进行推测，为假说驱动的研究提供基础资料和新的线索。无假说驱动的研究通常依赖于高通量的技术手段、复杂的仪器设备以及庞大的研究团队。例如，基于各种组学（基因组学、蛋白组学、代谢组学等）的系统生物学，要求采用计算生物学方法对分子、细胞、组织、器官和整体水平获得的大量数据进行分析和整合，在没有任何假说或理论的前提下，客观定量地描述和预测生物功能、表型和行为。 2. 假说驱动研究 假说驱动的研究指从背景知识出发，利用理性思维方法对已知的相关科学现象和规律进行概括，并构建科学假说，然后所构建的科学假说，采用不同实验方案从正反两方面对假说进行检验。如果一个假说能被自己和他人反复证实并得到发展，就成为被学术界公认的知识或理论。 需要指出的是，随着人类社会、经济和科技的发展，各种新的信息、知识、技术、观点、思想方法不断出现，动物生理学的知识也不断更新和发展。目前，教科书中的知识，有的会补充，有的会更新，有的甚至会被推翻，被新的理论所替代。 （二）三个研究水平 动物生理学的观察和实验，通常要借助各种研究方法、实验技术与仪器设备。不同的研究技术和仪器设备适用不同层次的研究。通常很难在同一个实验中同时观察从分子、细胞到器官、系统，乃至整体和群体的生命活动，因此，研究工作者往往从不同的角度、采用不同的方法和技术，在不同层次进行研究。动物生理学的研究涉及细胞和分子、器官和系统以及整体和群体三个不同水平。 1. 细胞、分子水平 各种生理活动都是在细胞内进行的物理过程和化学反应，如腺细胞的分泌、神经细胞的生物电活动、肌细胞的收缩等。细胞由质膜、胞浆、核及众多的细胞器组成。与动物体一样，细胞也包括支持系统（细胞骨架）、维持系统（能量代谢和物质转运）、调节系统（信息传递和信号转导）以及繁殖系统（增殖与分化）等四大功能系统，可视作动物机体的缩影。 细胞的活动主要取决于组成细胞的各种分子，特别是生物大分子的化学和物理特性，其中以基因表达的调控最为突出。功能基因表达谱的变化会导致蛋白质表达谱的变化，引起细胞功能的改变，甚至影响动物的表观性状。因此，动物生理学的研究必须深入到细胞和分子水平。在细胞分子水平上的研究称为细胞生理学或分子生理学。 2. 器官、系统水平 要了解一个器官的功能、活动规律和调控机制，以及在机体、整体中的作用，这就需要对某个器官或功能系统进行观察分析。例如，要了解食物在胃肠道的消化吸收，以及神经、体液因素对其活动的影响，就要以胃肠道作为研究对象。比如采用离体蛙心灌流研究各种理化因素和药物对心脏活动的影响；或采用离体肠段研究肠道运动的神经和体液调节。在