河南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：Animal physiology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》第三版南京农业大学主编参考书目：《家畜生理学》第二版南京农业大学主编《神经内分泌学》张殿明主编《反刍动物消化代谢》韩正康主编《反刍动物消化生理》刘敏雄主编《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内涵。
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范畴。
[难点]对动物生命活动的物质属性和生命活动机制的内涵的理解，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[教学内容]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cell physiology）或普通生理学(general physiology)二．生理学研究内容生理学是机能学,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内部的分子结构→→→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（in vivo）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（in vitro）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内的正常活动，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、内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内在关系[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[教学内容]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（plasma membrane）,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（simple diffusion）：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（active transport）: 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(sodium pump)：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内的Na+移出膜外，细胞外的K+移入膜内。
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.造成的细胞内高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+在细胞膜内外的浓度势能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、内吞(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内凹陷，形成小泡，包裹这种物质。
继而小泡与细胞膜断离，进入细胞内部。
5、胞吐(exocytosis)：细胞内物质形成小泡而被排出的过程，其过程与内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（常在内表面，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→细胞内部功能的变化。
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（transmembrane singal tranduction）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内4种物质有关。
（1）G蛋白耦联受体(G protein-linked receptor)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（guanine cleotide-binding protein）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内第二信使物质增加或减少。
（3）蛋白激酶和蛋白磷酸酶细胞内特殊蛋白的磷酸化使其活性增强（或减弱）细胞内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(firster messenger)；由细胞外信号分子作用于细胞膜而产生的细胞内信号分子(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(inositol triphosphate ,IP3),二酰甘油(diacylglycerol,DG)环一磷酸鸟苷(cyclic guanosine monophosphoate cGMP)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、内吞和胞吐。
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。