生理學概論

第一節 生理學簡介

第二節 體液組成與恆定

第三節 神經及內分泌系統的調節

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學習目標

研讀本章之後，應能達成以下目標：

了解生理學的定義。

明白恆定的定義及目的。

了解人體構造的層次。

了解細胞內外體液組成的差異。

說明負回饋與正回饋控制的定義及作用。

了解神經及內分泌系統對回饋控制的影響。

第一節 生理學簡介

所有的生物體均由細胞組成，人體的組成也由細胞開始，功能類似的細胞則形成組織，人體的基本組織可依其構造與功能分成四大類（表1-1）。兩種以上的組織則組成器官，具有完成相同功能的器官則構成系統，如此由簡而繁，完整形成人體構造的層次。

生理學(physiology)一詞中，physis在希臘文為生理 、自然的意思，而 logs則為研究、方法的意思，因此生理學是一門研究身體各器官的功能與作用機轉的學問。生理學研究的範圍為生物體內的功能，從最簡單的細胞，到較複雜的組織、器官乃至於整個個體的系統，以明白生物體之生理功能如何運轉。

人體內的主要系統可分成十一種系統，包含：神經系統(nervous system)、肌肉系統(muscular system)、骨骼系統(skeletal system)、皮膚系統(integumentary system)、免疫系統(immune system)、內分泌系統(endocrine system)、循環系統(circulatory system)、呼吸系統(respiratory system)、消化系統(digestive system)、泌尿系統(urinary system)及生殖系統(reproductive system)，此十一種系統之功能與所含器官如表1-2。

隨著醫學與生物科技的快速發展，生理學的研究領域更深入到分子與基因的層級，進一步研究分子與基因如何對細胞生理產生作用並加以探討。

最新生理學 賴明德 編著

第二節 體液組成與恆定

恆定

恆定(homeostasis)是指當身體四周的環境（即所謂外在環境）改變時，內在環境（包含：細胞內液及外液）仍維持在穩定狀態，此觀念最早是由法國學者伯納德(Claude Bernard)(1813~1878)所提出。

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內在環境是指人體細胞所存在的液體環境，這個環境包含：細胞外液(extracellular fluid；ECF)及細胞內液(intracellular fluid；ICF)。人體所含的水分約佔體重的60%，水分與其所溶解的電解質及有機物稱為體液(body fluids)。體液分為兩類：主要分布在細胞內液約佔體重的40%，以及細胞外液約佔體重的20%；而細胞外液又可分為組織間液(interstitial fluid)（約佔體重的15% ）及血漿(blood plasma)（約佔體重的5%），體內三個體液區除了其所佔體積不同外，組成也有所不同，由表1-3可知：

血漿與細胞間液的組成成分很類似，主要的差別在血漿所含蛋白質的濃度高於細胞間液。

細胞外液與細胞內液的電解質濃度有明顯的差異，例如：鈉離子和氯離子在細胞外的濃度，約為10倍細胞內的濃度。鉀離子濃度則在細胞內高於細胞外，剛好相反。

細胞內的重碳酸根離子和pH值則比細胞外低。

細胞內的有機物質含量以脂類和蛋白質較高，而葡萄糖濃度則較低。

體內的這些體液區之間彼此不斷地在交換各種物質而處於動態平衡，使每個體液區的容量與組成能夠保持不變。例如：組織間液是體內細胞攝取養分或排除廢物的地方，故組織間液必須不斷地與血液進行物質交換以使組織間液的成分維持在恆定狀態。因此體內環境的恆定現象是正常生理機制運轉的結果。當此恆定狀態受到破壞時，體內細胞即面臨異常環境的刺激，若無法調適則可能造成病變，細胞產生病變則會影響到生物體的正常生理運作。

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第三節 神經及內分泌系統的調節

身體內在環境恆定的維持主要由神經系統與內分泌系統來執行。兩者對維持恆定所扮演的角色不同。神經系統的作用較快，而內分泌系統的作用持久，但對刺激所需的反應時間較長，兩者間會互相影響彼此之間的作用。

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神經系統藉由反射作用與分泌神經傳導物質(neurotransmitter)來調節恆定作用，而內分泌系統則透過激素的作用以負回饋(negative feedback)或正回饋(positive feedback)的方式來調節。所謂的負回饋是指所產生的反應可以回頭降低最初的刺激作用；正回饋則是產生的反應可以回頭加強最初的刺激作用。

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人體內部回饋控制系統(feedback control system)的組成包括感受器(sensor)、 整合中心(integrator)及動作器(effector)（圖1-1）。

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感受器：用來偵測內在環境的改變，如血糖升高、血壓上升等。

整合中心：感受器所偵測的結果（如血糖升高）送往整合中心判斷其變化，是否超出正常之生理值範圍。

動作器：整合中心發出訊息促使動作器（如腺體）產生反應，使內在環境的生理狀態能回復到正常值。

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負回饋

正回饋

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負回饋

體內恆定的維持大多以負回饋方式進行。以人體血糖濃度調節為例，人體血糖濃度平均正常值約為90mg/dl，人體攝取食物經消化、分解、吸收後，會造成血糖上升，此時會刺激胰臟內�β細胞分泌胰島素(insulin)，以增加細胞對葡萄糖的利用並加速血糖轉變成肝醣儲存於肝細胞及肌肉，使血糖濃度下降而恢復正常（圖1-2）。

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正回饋

體內正回饋的例子較少，且通常不牽涉到恆定的維持，如分娩時催產素的分泌，當胎兒由母體子宮下降至產道時，會因子宮頸壓力升高而引起腦部催產素(oxytocin；OT)的分泌及釋放，催產素會造成子宮肌肉層的強力收縮，直到嬰兒順利生產為止（圖1-3）。

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總之對生物體而言，恆定的維持相當重要，不論是透過神經或內分泌的方式，目的就是要調節正常的生理作用，延續生命；若恆定系統出問題，則可能造成疾病的產生，甚至危及個體的生存。

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