人類生理學/生理學簡介

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生理學的英文字physiology來自古希臘文φυσιολογία(phusiología, "自然的哲學"),研究的是生物維持生命的重要功能。比方說研究肌肉的運動,或者運動對骨骼的影響,就屬於生理學的範疇。 physiology這個字是1552年時,由法國醫師Jean Fernery引入。生理學建立在三個領域上面:物理,化學,解剖學。

生理學一般被分為植物生理學動物生理學,但生理學的基本原理是對地球上所有的生物來說一致的。比如許多研究酵母細胞的生理學結果,也可以運用在人的細胞中。

動物生理學包括人類生理學和其他動物的生理學,植物生理學也從這個分支的許多成果獲益。

從生理學中分出來的新的學科有生物化學生物物理學生物力學醫藥學從生理學的成果也收益很大。

人類生理學的分支[编辑]

人類生理學是專門研究人類身體的機能,可分為以下幾個分支:

細胞生理學(Cell physiology)[编辑]

人體生理學的基石,研究細胞的功能。

器官生理學(Special physiology)[编辑]

研究特定器官的功能,比方說,腎臟生理學(renal physiology)研究腎臟的功能。

系統生理學(Systemic physiology)[编辑]

研究整個系統的生理學,比方說心血管生理學(cardiovascular physiology),呼吸生理學(respiratory physiology),生殖生理學(reproductive physiology)……等。

病態生理學(Pathophysiology)[编辑]

研究疾病對器官或者整個系統功能的影響 (pathos在希臘文裡面代表「疾病」).

系統層次[编辑]

不同層次的系統[编辑]

人體裡面不同層次的系統包含:

原子(atom)[编辑]

原子是任何物質或者分子的最小單位。【碳(C)、氫(H)、氧(O)……等等】

分子(molecule)[编辑]

分子是一種構成物質的粒子,呈電中性、由一個或多個原子組成。(二氧化碳 CO2、水 H2O……等等。)

高分子(macromolecule)[编辑]

高分子或者巨分子,指的是巨大的分子(碳水化合物脂質蛋白質核酸等等)。

高分子不一定是聚合物。比方說,脂質就不是聚合物。

胞器(organelle)[编辑]

胞器是細胞的一部分。就像細胞的器官一樣,執行細胞的特定功能(葉綠體細胞核高基氏體

細胞(cell)[编辑]

細胞是所有生物的結構和功能的基本單位。

組織(tissue)[编辑]

組織是生物學中介於細胞和器官之間的層次,它由許多屬於同一器官的形態相似的細胞,以及細胞間質所組成,並且具有一定功能(表皮組織、結締組織、肌肉組織、神經組織……等)。不同的組織分工合作形成器官。

器官(organ)[编辑]

器官是動物體或植物體內,由不同的細胞和組織構成的結構,用來完成某些特定功能(皮膚、心臟、腦……等等)。

器官系統(system)[编辑]

器官系統 是由許多不同的器官共同組合而成,執行某種特定的生理作用。

人體的系統依功能分類,可分為下列幾個重要的系統:

人體[编辑]

人體即一個人的身體,分有頭、頸、軀幹、雙臂及雙腿。在人體生理學內所談到最複雜的分類。人體包含以上所說系統、器官……等所有的分類。

生命的七大特徵[编辑]

科學家一般認為,只有生物體會展現以下全部現象[1][2][3][4][5][6][7]

  1. 體內平衡(Homeostasis):能夠調節體內環境以維持身體處於一個相對恆定的狀態,例如恆溫動物能發汗來降低過熱的體溫,也能靠發抖來產生額外的熱量以保持體溫。
  2. 組織性(Organization):由一個或以上的生物基本單位──細胞所組成。
  3. 新陳代謝(Metabolism):能夠轉換非生物為細胞成分(組成代謝)以及分解有機物(分解代謝)來獲取和轉化能量。生物體需要能量來維持體內平衡及產生其他生命現象。
  4. 生長(Growth):使組成代謝的速率高於分解代謝的速率來讓細胞體積增大,並在細胞分裂後使細胞成長。一個生長中的有機體增加其細胞的數量和體積,而不止是將得到的物質積存起來。某些物種的個體可以長得很巨大,例如藍鯨。
  5. 適應(Adaptation):對環境變化作出反應的能力,與生物當前的身體構造、生活習性及遺傳有關。這種能力對生存是很重要的。生物可以通過進化適應環境。
  6. 對刺激作出反應(Response to stimuli):反應可以以很多方式進行,從單細胞變形蟲被觸碰時的收縮到高等生物在不同情況下的複雜反射。最常見的反應是運動,例如植物的葉片轉向太陽以及動物追捕其獵物。
  7. 繁殖(Reproduction):能夠產生新的個體。包括只需一個親本的無性生殖和需要至少兩個親本的有性生殖

大部分科學家稱這樣的現象為生命的表現方式。通常必須具備全部七個特徵才能被視作生命。

細胞生理學[编辑]

細胞(cell)是所有生物功能的基本單位。

細胞的外觀差異可能很大(比方說,神經細胞和肌肉細胞),但是細胞有類似的結構。

細胞可以分成三個部份:核(nucleus)、細胞膜(membrane)、細胞質(cytoplasm )。


細胞核[编辑]

細胞核(nucleus)細胞的控制中心,包含遺傳物質(DNA)。細胞核可分為三個部份:核膜核仁染色質

核膜[编辑]

核膜(Nuclear membrane)是區隔細胞核與細胞質的膜。由兩層磷脂雙分子層構成。膜上有核孔的存在,讓物質可以進出細胞核。

核仁[编辑]

核仁(nucleolus,複數形式爲nucleoli)是真核細胞細胞核中的一種結構。核仁是核糖體RNA(rRNA)轉錄加工核糖體亞基進行組裝的場所。另外,核仁也有輸出、降解信使核糖核酸mRNA等功能。

染色質[编辑]

染色質(Chromatin,或稱核染質)是由DNA蛋白質組合成的複合物,也是構成染色體(chromosome)的結構。真核細胞的核染質位在細胞核內;原核生物的則位於類核(nucleoid)當中[8]

細胞膜[编辑]

細胞膜(cell membrane,plasma membrane,cytoplasmic membrane)又称原生質膜,为细胞結構中分隔细胞内、外不同介质和组成成份的界面。原生質膜普遍认为由磷脂質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脂

細胞質[编辑]

細胞質(Cytoplasm)是一種充滿細胞內的凝膠狀物質。細胞質包含有胞質溶膠(cytosol),及細胞核以外的胞器(Organelles)。

原生質是由、有機分子及各種催化反應的所組成。細胞質在細胞內有著重要的角色,就是用作「分子液」,使各種細胞器能在其中懸浮及透過脂肪膜聚集一起。它在細胞膜內包圍著細胞核及胞器。

胞質溶膠[编辑]

胞質溶膠(cytosol)又稱細胞質基質(cytoplasmic matrix、intracellular fluid(ICF))、基本細胞質(fundamental或ground cytoplasm)、透明質(hyaloplasm)。為細胞質中除去細胞器和內容物以外,較為均質、半透明的液態膠狀物質。

胞質溶膠含有水、無機離子、脂類、糖類、胺基酸、核苷酸、蛋白質、脂蛋白、RNA等多類物質。

胞器[编辑]

胞器(organelle)是細胞中通過生物膜,與細胞中其他部分分隔開來的、功能上獨立的亞細胞結構。

不同學派對胞器的定義略有不同。以核糖體為例,有的將核糖體視為無膜胞器,有的定義則認為,只有有膜的結構才可以視為胞器。

核糖體[编辑]

核糖體(ribosome),舊称“核糖核蛋白体”或“核蛋白体”,是细胞中的一种胞器[9][注 1],由一大一小两个亚基结合形成[10],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”)。

內質網(ER)[编辑]

內質網(英語:Endoplasmic reticulum, ER)是在真核生物細胞中由膜圍成的隧道系統,為細胞中的重要胞器。

內質網可分為粗糙內質網(Rough Endoplasmic Reticulum, rER)和平滑內質網(Smooth Endoplasmic Reticulum, sER)兩種。

粗糙內質網(rER)[编辑]

Carry ribosomes that represent sites where proteins are synthesized

平滑內質網(sER)[编辑]

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

Golgi apparatus[编辑]

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

Lysosomes[编辑]

They contain enzymes that digest nonusable materials within the cell

Peroxisomes[编辑]

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

Mitochondria[编辑]

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[编辑]

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[编辑]

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[编辑]

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

Microfilaments[编辑]

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

Microtubules[编辑]

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.

參考資料[编辑]

  1. Mautner, Michael N.(2009年8月10日).Life-centered ethics, and the human future in space.Bioethics,23(8):433–440.doi:10.1111/j.1467-8519.2008.00688.xPMID 19077128 
  2. Koshland, Jr., Daniel E.(2002年3月22日).The Seven Pillars of Life.Science,295(5563):2215–2216.doi:10.1126/science.1068489PMID 11910092.於2009年5月25日查閱. 
  3. (2006)“life”,The American Heritage Dictionary of the English Language,4th,Houghton Mifflin.ISBN 9780618701735 
  4. Life.Merriam-Webster Dictionary.於2016年11月12日查閱.
  5. Habitability and Biology: What are the Properties of Life?.Phoenix Mars Mission.The University of Arizona.於2013年6月6日查閱.
  6. Trifonov, Edward N.(2012年8月10日).Definition of Life: Navigation through Uncertainties.Journal of Biomolecular Structure & Dynamics,29(4):647–650.Adenine Press.doi:10.1080/073911012010525017ISSN 0739-11020739-1102.於2012年1月12日查閱. 
  7. Zimmer, Carl.Can scientists define 'life' ... using just three words?,NBC News,2012年1月11日. 
  8. Dame RT(2005年).The role of nucleoid-associated proteins in the organization and compaction of bacterial chromatin.Mol. Microbiol.,56(4):858-70.PMID 15853876 
  9. (简体中文)朱正威、赵占良等(2007年).生物1分子与细胞.北京市海淀区中关村南大街17号院1号楼:人民教育出版社,44-46.於2011年参阅. 
  10. (英文)Masatoshi Kondo, Gudmundur Eggerston, Jerome Eisenstadt & Peter Liengyel(1968年10月26日).Ribosome Formation from Subunits: Dependence on Formylmethionyl-transfer RNA in Extracts from E. coli..Nature,220(5165):368-371.doi:10.1038/220368a0PMID 4879330 

註解[编辑]

  1. 因为在某些场合“细胞器”一词也会被用于专指具有磷脂双分子层膜结构的亚细胞结构,而核糖体虽然已是一种公认的细胞器,却是没有被膜包裹、完全裸露的大分子,所以核糖体有时会被严格地定义为“无膜细胞器”(non-membranous organelles)。