簡介： 生理學是講述生命體正常運作的各種機制及其相互關係的一門學科，生命體的複雜也意味著這門學科涵蓋面的廣泛。本書將這些複雜的機制與關係透過簡潔的文字說明，並將各種觀念整理為圖像編排在相應的頁面上，使讀者一目了然。此外，每一章均以一個臨床案例導引出該章及所屬各節相關的生理學及臨床知識，並在可能範圍內提供一些治療的思路。除了是醫學及生命科學相關科系學生學習生理學的教材，對於從事臨床工作的醫療人員也是非常實用的參考書。 譯者序 生理學是所有醫學院學生不可或缺的基礎知識，但相當繁雜，若有工具書予以提綱挈領當能事半功倍。本書特色係結合圖形與文字，直接以左頁文字對照右頁圖示，不需來回翻閱，極為方便。且將各種觀念整理為圖像，會讓讀者更容易理解、記憶。 本書由細胞開始說明生理基礎，由淺入深，循序漸進介紹感覺、肌肉、神經系統、血液循環和其他各種生理現象。每章開頭先以病例帶出章節內容，並穿插生理學上的重點以及臨床上的相關之處。若讀者能反覆研讀，並結合理論與臨床的實際應用，當可收效宏速，亦是對譯者最好的鼓勵。 此德文工具書係由編譯小組分工而成，校稿時已儘量統一專有名詞及用字遣詞，但疏漏之處恐難避免，尚祈方家不吝指正。 最後，感謝我的父母，尤其家母在我翻譯此書時協助我許多，也謝謝在翻譯過程中曾為我解答疑問的每一位朋友。 歐育如 謹識 審閱序 生理學是聯結基礎與臨床的一門重要課程。瞭解生命運作的正常機理是發現和解決生命體異常狀態的基礎。本書由德國知名出版社Elsevier Urban & Fischer編輯出版。其編輯理念即是以聯結基礎與臨床為目的。在每一章起始，以一個臨床案例導引出該章及所屬各節相關重要的生理學及臨床知識，並且在 可能範圍內也涉及一些治療的思路，這是一般生理學教科書中較為少見的。 生理學是講述生命體正常運作的各種機制及其相互關係的一門學科，生命體的複雜也意味著這門學科涵蓋面的廣泛。本書將這些複雜的機制與關係以簡潔的文字說明搭配詳細圖例標示，編排在相應的頁面上，方便讀者對照查閱，一目了然。 本書除了是醫學相關科系學生學習生理學的材料，針對其他需要重點瞭解生理學的生命科學相關科系學生以及已經從事臨床工作的醫療人員也是非常好用的參考書。 本書的翻譯工作一波三折，感謝各位譯者的努力以及合記圖書出版社編輯部工作人員的耐心與協助，終於能讓這本好書與各位讀者見面。譯稿內容如有不盡之處，祈請 各位讀者先進不吝指教。坊間多數醫學相關教科書翻譯皆來自美國、英國、加拿大等英語系國家。合記圖書出版社這些年來努力為讀者們尋找其他醫學先進國家的教 科書版本，希望提供讀者們更多元的學習觀點。我們感謝合記圖書出版社的努力，也期待合記公司能夠再接再厲為大家出版更多的好書。 謝翠芬 謹識 目錄 細胞生理學 2 實際案例 2 1.1 物質數量與濃度 4 物質數量 4 分子量 4 濃度 4 活性與離子強度 4 pH值 4 氣體分壓 4 溶解度係數 4 1.2 滲透作用與水的運輸 6 滲透作用 6 滲透壓 6 水的運輸 6 水的通透性 6 膠體滲透壓 6 1.3 被動運輸 8 細胞膜的組成 8 簡單擴散 8 非離子的擴散作用 8 帶電粒子的擴散作用 8 運輸特徵 8 促進性擴散 8 1.4 主動運輸 10 初級主動運輸 10 鈉－鉀離子幫浦 10 氫離子幫浦和鈣離子幫浦 10 次級主動運輸 10 逆向運輸蛋白 10 共同運輸蛋白 10 三級主動運輸 10 1.5 細胞之組成 12 細胞質 12 胞器 12 細胞骨架 12 微小管 12 肌動蛋白絲 12 中間絲 12 1.6 細胞的移動及胞內的移動 14 細胞移動 14 肌動蛋白的移動方式 14 細胞移動的機制 14 移動蛋白 14 1.7 胞吐作用、胞吞作用與胞內運輸 16 囊泡的形成和運送 16 胞吐作用與分泌方式 16 胞吞作用 16 胞飲作用 16 吞噬作用 16 粒線體運輸 16 1.8 細胞與細胞間的連接 18 上皮組織 18 緊密連接 18 間隙連接 18 粘著小帶連接 18 胞橋小體 18 內皮細胞 18 神經膠細胞 18 1.9 第二傳訊者和細胞的訊息傳遞連鎖 反應 20 cAMP-訊息傳遞連鎖反應 20 IP3-訊息傳遞連鎖反應 20 NO/cGMP-訊息傳遞連鎖反應 20 1.10 細胞死亡 22 細胞壞死與細胞凋亡的形態差異 22 細胞凋亡的功能 22 細胞凋亡的訊息路徑 22 來自壓力之刺激 22 來自受體之刺激 22 細胞興奮與神經生理學 24 實際案例 24 2.1 細胞膜的結構與功能 26 藉由離子通道之離子運輸 26 2.2 離子通道如何運作？ 28 電壓敏感型離子通道 28 配體調控型離子通道 28 鉀離子與鈉離子通道的選擇性 28 2.3 電訊號 (1) 30 膜電位 30 動作電位 30 2.4 電訊號 (2) 32 膜電位分期 (Phases of Membrane potential) 32 不反應期 32 「全有全無」定律 32 2.5 電訊號的傳遞 (1) 34 電訊號的傳遞 34 電訊號透過動作電位傳遞 34 2.6 電訊號的傳遞 (2) 36 跳躍式電訊號傳遞 36 軸突直徑 36 2.7 神經系統的結構 38 神經細胞∕神經元 38 神經膠細胞 38 神經膠細胞做為鉀離子緩衝系統 38 神經膠細胞在突觸傳遞所扮演的角色 38 2.8 細胞間的訊息傳遞 (1) 40 電性突觸 40 2.9 細胞間的訊息傳遞 (2) 42 化學性突觸 42 突觸前囊泡 42 2.10 細胞間的訊息傳遞 (3) 44 神經傳導物質的釋放 44 突觸後之作用 44 2.11 細胞間的訊息傳遞 (4) 46 興奮性突觸 46 神經肌肉性突觸 46 抑制性突觸 46 2.12 細胞間的訊息傳遞 (5) 48 突觸訊息的終止 48 2.13 突觸後反應與突觸間的交互作用 50 突觸訊息的終止 50 突觸間的交互作用 50 突觸前抑制、中間神經元 50 2.14 突觸傳遞之調控 52 突觸之促發作用 52 長期增益作用∕長期記憶 52 壓抑作用 52 感覺生理學 54 實際案例 54 3.1 普通感覺生理學 (1) 56 客觀感官知覺 56 傳導及轉換 56 感覺細胞的類型 56 3.2 普通感覺生理學 (2) 58 與刺激成比例的回應 58 增強對比 58 主觀感覺生理學 58 心理物理學關係 58 3.3 體表內臟敏感度 60 機械性感覺 60 生理學意義 60 傳導及轉換 60 3.4 溫感 62 溫感性離子通道 62 傳導及轉換 62 3.5 痛覺 64 傷害受體的傳導及轉換 64 3.6 傳入纖維的訊息傳遞 66 背側神經束系統 66 前外側神經束系統 66 視丘 66 大腦皮質處理 66 3.7 視覺系統 (1) 68 幾何光學 68 眼球屈光構造的成像 68 3.8 視覺系統 (2) 70 適應 70 眼球運動 70 3.9 視覺系統 (3) 72 視網膜上的訊號處理 72 桿細胞及錐細胞 72 光感受體內的訊息傳導 72 3.10 視覺系統 (4) 74 雙極細胞及其聯繫 74 視色素 74 色感與光感 74 3.11 視覺系統 (5) 76 視網膜色素上皮細胞 76 視束 76 視野 76 3.12 視覺系統 (6) 78 色感 78 視力、對比 78 3.13 視覺系統 (7) 80 明適應及暗適應 80 空間視覺 80 眼壓 80 3.14 聽覺 (1) 82 生理聲學 82 外耳、中耳及內耳 82 3.15 聽覺 (2) 84 中耳的功能及構造 84 耳蝸的構造及功能 84 內毛細胞的構造及功能 84 3.16 聽覺 (3) 86 內毛細胞的傳導 86 聽覺刺激的轉換 86 耳蝸內之電位 86 3.17 聽覺 (4) 88 音量的編碼 88 頻率的編碼 88 外毛細胞是耳蝸的聲波放大器 88 週期分析 88 3.18 聽覺 (5) 90 聽覺路徑的功能 90 雙耳聽力用以決定聲音方向 90 3.19 聽覺病理學 92 Rinne測驗 92 Weber測驗 92 聽力檢查 92 3.20 語言教育 94 喉的構造 94 發聲 94 發音 94 母音及子音 94 中樞神經系統的控制 94 3.21 平衡感 (1) 96 前庭器的構造 96 前庭器的功能 96 訊號傳遞及訊號編碼 96 3.22 平衡感 (2) 98 中樞的前庭訊息傳遞 98 反射 98 眼球震顫 98 3.23 嗅覺 100 嗅覺器官的構造 100 嗅覺黏膜的構造 100 傳導與轉換 100 嗅覺路徑的構造 100 3.24 味覺 (1) 102 味覺質感 102 味覺器官的構造 102 傳導與轉換 102 中樞傳遞 102 3.25 味覺 (2) 104 味覺刺激的傳導 104 適應與習慣 104 肌肉 106 實際案例 106 4.1 橫紋肌的細胞組成 108 細胞與收縮單位 108 肌絲 108 收縮性蛋白 108 調節性與支持性蛋白 108 4.2 收縮機制及調節 110 橫橋循環 110 收縮調節 110 4.3 機電耦合 112 肌膜上的膜電流 112 肌肉收縮的激活 112 T-系統及L-系統內的鈣離子通道 112 骨骼肌的鬆弛 112 鈣離子引起的鈣離子釋放 112 4.4 機電耦合之病理性阻礙 114 重症肌無力 114 Lambert-Eaton症候群 114 肌強直症 114 惡性高熱 114 4.5 控制骨骼肌收縮的控制 116 肌力的分級 116 動作電位－頻率和肌力強度 116 補充原則 116 肌電圖 116 4.6 骨骼肌肌力－長度關係 118 平靜伸長曲線 118 最大等長收縮 118 肌力與肌節長度的關係 118 最大等張收縮、最大支持力及肌肉做功 118 做工圖 118 4.7 收縮型式、縮短速度及肌力 120 收縮型式 120 縮短速度 120 決定縮短速度的因素 120 肌力 120 4.8 骨骼肌功能的能量面 122 提供ATP的方式 122 肌肉收縮的效率 122 肌凝蛋白異構物 122 骨骼肌纖維類型 122 4.9 平滑肌：構造、啟動收縮 124 平滑肌細胞的構造 124 單一單位及多單位類型 124 啟動收縮與放鬆 124 其他啟動收縮的型態 124 4.10 平滑肌收縮的調控 126 電機耦合 126 鈣離子敏感度的調控 126 藥物機械耦合 126 肌張力及節奏 126 運動活動 128 實際案例 128 5.1 目標運動及其控制中樞 130 目標運動的編排程序 130 動作型式 130 大腦運動皮質 130 體感皮質定位 130 5.2 運動皮質的傳入及傳出纖維 132 前運動皮質 132 輔助運動皮質 132 聯合運動皮質 132 大腦皮質的可塑性 132 大腦皮質的訊息傳遞模式 132 投射路徑 132 5.3 脊髓的神經系統 134 a-運動神經元 134 g-運動神經元與b-運動神經元 134 中間神經元 134 Renshaw抑制機制 134 脊髓的反射系統 134 單突觸與多突觸反射 134 5.4 本體感覺器 136 肌梭 136 肌肉牽張反射 136 高基氏肌腱器 136 g-運動神經元的功能 136 感覺器的卸載模式 136 5.5 脊髓的感覺－運動整合 138 訊號傳遞路徑的匯聚 138 多突觸保護性反射 138 傳遞機制及抑制機制 138 其它重要的多突觸反射 138 5.6 基底核 140 聯繫 140 刺激的流動及傳導物質 140 5.7 小腦的功能 142 傳入網絡 142 傳出纖維 142 中間神經元系統 142 功能分區 142 前庭小腦 142 脊髓小腦 142 大腦小腦（橋腦小腦） 142 中樞神經系統的整合功能 144 實際案例 144 6.1 大腦的構造 146 大腦的微觀結構 146 錐狀細胞和星狀細胞的生理 146 6.2 大腦活動分析 148 EEG訊號 148 其他測量中樞神經系統功能的方式 148 6.3 睡眠清醒週期及EEG的病理性變化 150 清醒及睡眠行為 150 6.4 學習及記憶 152 記憶的過程 152 產生記憶的解剖學基礎 152 6.5 學習的類型 154 關聯性學習 154 古典制約 154 操作制約 154 接續性及關聯性 154 消除 154 非關聯性學習 154 習慣與敏感化 154 6.6 學習過程的分子基礎 156 短期適應 156 長期適應 156 自主神經系統 158 實際案例 158 7.1 功能與架構 160 系統組成 160 傳出神經 160 傳入神經 160 腸內神經網絡 160 協調 160 7.2 神經節 162 節前神經傳導物質 162 節後神經元傳遞過程 162 7.3 交感神經至目標器官的訊息傳遞 164 突觸前傳遞過程 164 在目標細胞的傳導 164 7.4 副交感神經至目標器官的訊息傳遞 166 標的細胞的受體 166 副交感神經的共同傳遞物質 166 7.5 調控特殊器官的功能 (1) 168 呼吸道 168 瞳孔 168 腎上腺髓質 168 7.6 調控特殊器官的功能 (2) 170 直腸與膀胱的調控 170 腸道蠕動與排空 170 膀胱控制與排空 170 7.7 調控特殊器官的功能 (3) 172 性反射 172 7.8 高層中樞對自主神經功能的控制 174 神經核 174 下視丘 174 血液 176 實際案例 176 8.1 血液的成分和功能 178 血液容積之測定 178 血液的功能 178 紅血球 178 血比容 178 8.2 紅血球的特徵 180 血紅素 180 紅血球構型及流變學 180 臨床診斷 180 物質交換與細胞膜 180 紅血球生成 180 8.3 血型 182 ABO血型系統 182 ABO血型系統中的抗原 182 ABO血型系統中的抗體 182 Rh血型系統 182 母親-胎兒Rh不相容現象 182 8.4 白血球及血漿 184 白血球的主要功能 184 白血球的種類和生成 184 血漿—離子組成 184 血漿蛋白 184 8.5 凝血作用 186 血小板：形狀及生成 186 凝血之平衡 186 初級凝血作用 186 次級凝血作用 186 內生性路徑 186 外生性路徑 186 一般路徑 186 8.6 抗凝血及纖維蛋白溶解 188 抗凝血 188 抗凝血因子的分泌 188 醫源性抗凝血 188 纖維蛋白溶解 188 纖維蛋白溶解的活化 188 血栓溶解 188 纖維蛋白溶解抑制 188 循環系統 190 實際案例 190 9.1 導論 192 循環系統的結構 192 血流的推動 192 歐姆定律 192 9.2 心肌細胞的收縮 (1) 194 心肌收縮時的動作電位 194 起搏和傳導系統 194 心肌細胞的特殊性 194 9.3 心肌細胞的收縮 (2) 196 起搏器的動作電位 196 動作電位的傳遞 196 9.4 心電圖 (EKG) (1) 198 雙導模式 198 神經衝動傳導及EKG 198 9.5 心電圖 (EKG) (2) 200 向量投影 200 EKG傳導 200 Einthoven的標準傳導 200 Goldberger的肢導聯 200 Wilson的胸導聯 200 心臟位置類型 200 9.6 心電圖的臨床意義 202 心率與心律 202 期外收縮 202 傳導阻滯 202 單側性肥大 202 心肌梗塞 202 9.7 心臟的機械性活動 (1) 204 機電耦合 204 心臟瓣膜的功能 204 9.8 心臟的機械性活動 (2) 206 壓力－時間關係圖 206 中央靜脈壓 (CVP) 206 瓣膜開啟的狀態 206 體積－時間關係圖 206 EKG 206 心音圖 (PCG) 206 9.9 心臟的機械性活動 (3) 208 做功圖 208 心臟的自主調控 208 急速容積負荷（前負荷增加） 208 急速壓力負荷（後負荷增加） 208 9.10 神經支配及血液供應 210 心臟神經 210 分子作用 210 心收縮力及其收縮活動 210 頻率及傳導 210 心臟的血液供應 210 9.11 血液循環 (1) 212 血流強度 212 流動型態 212 流體阻力 212 單一血管的阻力 212 血管網絡中的阻力 212 血壓與總周邊阻力 212 9.12 血液循環 (2) 214 血液的流動特性 214 均質性（牛頓）液體 214 非均質性液體 214 血管 214 血管壁的結構 214 血管壁的張力 214 9.13 血液循環 (3) 216 血管的順應性及彈性 216 血管肌肉 216 9.14 循環各部分的特殊性 (1) 218 動脈 218 9.15 循環各部分的特殊性 (2) 220 小動脈 220 微血管 220 物質交換 220 液體交換 220 9.16 循環各部分的特殊性 (3) 222 靜脈 222 協助靜脈回流因素 222 9.17 特殊器官的循環 224 大腦 224 骨骼肌 224 消化道 224 皮膚 224 9.18 循環調控 (1) 226 血壓調控 226 9.19 循環調控 (2) 228 循環中樞 228 姿勢性壓力的適應 228 9.20 肌肉做功 230 循環促進 230 血液的重分配 230 循環系統變數的變動 230 訓練對於心臟的影響 230 呼吸 232 實際案例 232 10.1 基本組成 234 呼吸的氣體通道 234 10.2 肺臟與胸腔 (1) 236 胸膜和胸膜壓 236 呼吸時的被動力量 236 10.3 肺臟與胸腔 (2) 238 呼吸肌 238 支氣管系統 238 10.4 肺容積 240 測量方式 240 氣體容量的常態化 240 10.5 通氣障礙 242 限制 242 阻塞 242 肺氣腫 242 10.6 呼吸力學 244 胸膜壓及肺泡壓 244 氣流強度及容積 244 流體阻力 244 10.7 呼吸的做功 (1) 246 回彈力 246 順應性和彈性 246 10.8 呼吸的做功 (2) 248 摩擦力 248 最大肌肉壓力 248 呼吸肌的耗氧量 248 肺泡通氣及死腔通氣 248 10.9 肺泡擴散 250 分壓 250 菲克 (Fick) 擴散定律 250 肺泡氣體 250 10.10 肺部血液灌流 252 影響血管寬度的被動因素 252 影響血管寬度的主動因素 252 通氣－灌流比值 252 10.11 血液中的氣體運輸 (1) 254 氧氣的運輸 254 氧氣的結合曲線 254 血紅素的氧親合力 254 10.12 血液中的氣體運輸 (2) 256 氧氣運輸的異常 256 血液中的二氧化碳運輸 256 二氧化碳的結合曲線 256 Haldane效應 256 10.13 呼吸調控 (1) 258 呼吸節律的產生 258 呼吸驅動力 258 呼吸中樞的傳出神經 258 呼吸的化學調控 258 10.14 呼吸調控 (2) 260 化學性呼吸調控的方式 260 化學受器 260 呼吸反應曲線 260 呼吸驅動力的互動 260 10.15 應用生理學 262 肌肉做功的呼吸驅動力 262 處於高海拔時的呼吸 262 病理生理學：睡眠呼吸中止 262 腎臟 264 實際案例 264 11.1 腎臟的功能及基本結構 266 功能 266 顯微結構 266 血液灌注 266 11.2 腎絲球過濾 268 腎絲球 268 過濾作用 268 11.3 濾過壓與腎絲球濾過率 270 有效濾過壓 270 腎絲球濾過率 270 11.4 腎臟的血流 272 腎臟血漿流量測量 272 血管阻力 272 自主調控 272 11.5 腎臟血流灌注的調控 274 Bayliss效應 274 腎小管－腎絲球回饋 274 交感神經張力 274 心房利鈉激素 (ANP) 274 11.6 近曲小管內的再吸收 (1) 276 11.7 近曲小管內的再吸收 (2) 278 氨基酸 (AA) 278 胜H和蛋白質 278 單羧酸、二羧酸和三羧酸 278 磷酸鹽 278 尿酸（尿酸鹽） 278 11.8 近曲小管的分泌 280 有機陰離子的分泌 280 有機陽離子的分泌 280 11.9 NaCl和水分的進一步吸收 282 腎小管周圍微血管 282 亨氏環 282 直管 282 11.10 抗利尿作用和利尿作用 284 抗利尿作用 284 利尿作用 284 11.11 鹽分的濃度調控 286 鈉離子 286 氯離子 286 NaCl再吸收的調控 286 11.12 鉀離子的濃度調控 288 總結 288 11.13 磷酸鹽、鈣離子和鎂離子的調控 290 磷酸鹽 290 鈣離子 290 鎂離子 290 11.14 酸鹼平衡的調控 292 11.15 腎臟分泌的激素 294 腎素 294 紅血球生成素 (EPO) 294 11.16 激素對鹽分和水分調控的影響 296 體液容積過低（再吸收↑） 296 體液容積過剩（再吸收↓） 296 鈣離子再吸收增加 296 酸鹼恆定 298 實際案例 298 12.1 導論 300 緩衝液 300 緩衝容量 300 生物體的緩衝系統 300 調節器官 300 12.2 血液的緩衝系統 302 二氧化碳－碳酸氫根緩衝系統 302 非重碳酸鹽類緩衝劑 (NBB) 302 12.3 酸鹼狀態 304 pH值 304 呼吸性影響 304 非呼吸性影響 304 圖示說明 304 12.4 酸鹼恆定失調 (1) 306 異常之分類 306 呼吸性異常 306 12.5 酸鹼失衡 (2) 308 非呼吸性異常 308 水分與電解質平衡 310 實際案例 310 13.1 基礎介紹 312 液體分佈及其成分 312 水分平衡 312 13.2 液體的恆定 314 體液容積過低 314 13.3 鈉鹽的恆定 316 13.4 鉀離子的恆定 318 高血鉀 318 低血鉀 318 13.5 其他離子 320 鈣離子和磷酸鹽的恆定 320 鎂離子 320 營養與消化 322 實際案例 322 14.1 組成、構造和器官的交互作用 324 宏量營養素的路徑 324 14.2 宏量營養素 326 碳水化合物 326 脂肪 326 蛋白質 326 14.3 營養需求、微量營養素 328 營養攝取 328 微量營養素 328 14.4 能量恆定 330 營養狀態 330 營養攝取的調控 330 14.5 咀嚼、分泌唾液、吞嚥 332 口腔 332 吞嚥 332 14.6 消化道內的運輸 334 消化道管壁的構造及活動 334
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