IB 生物/选修 H - 人体生理学进阶
说明激素是由内分泌腺分泌的化学信使，进入血液并运输到特定的靶细胞。
- 激素是由内分泌腺分泌的化学信使，进入血液并运输到特定的靶细胞。
说明激素可以是类固醇、蛋白质和酪氨酸衍生物，并列举每类激素的一个例子。
- 类固醇激素：雌激素
- 蛋白质激素：胰岛素、胰高血糖素
- 酪氨酸衍生物：甲状腺素（T4）
区分类固醇激素和肽激素的作用方式。
- 类固醇激素
- 很容易穿过细胞膜的脂质双层。
- 直接影响基因表达。
- 肽激素
- 附着在细胞外膜上的受体蛋白（糖蛋白）上
- 附着触发了第二信使的作用
- 细胞质中的第二信使改变了细胞的作用
概述下丘脑和垂体之间的关系。
- 垂体前叶
- 激素通过称为门静脉的血管从下丘脑送到垂体前叶。
- 下丘脑充当内分泌腺，产生释放激素（例如促性腺激素释放激素，GnRH）
- 激素通过门静脉在血液中流动到垂体前叶的细胞
- 释放激素导致特定激素的分泌（例如 GnRH 刺激 LH 和 FSH 的分泌）
- 垂体后叶
- 神经分泌细胞连接了下丘脑和垂体后叶
- 垂体后叶分泌的激素是在下丘脑产生的
- 神经冲动沿着轴突向下传递到垂体后叶。这导致激素囊泡在垂体后叶释放到血流中，例如催产素、抗利尿激素
解释抗利尿激素（血管加压素）分泌的负反馈调节。
- 水的稳态调节（渗透调节）由抗利尿激素（ADH）的分泌控制。
- 渗透压感受器细胞在血液流经下丘脑时监测血液中的水分含量
- 下丘脑中的神经分泌细胞合成 ADH，并将其沿着神经轴突运输到突触末端储存。
- 如果血液中水分含量低，渗透压感受器细胞会通过神经分泌细胞向垂体后叶发送动作电位，分泌 ADH 并将水分重新吸收回血液中
- ADH 分泌并靶向集合管，使其更易透过水（这意味着更多的水被重新吸收回髓质）
- 如果水分含量高，则不会发送分泌 ADH 的信号。
说明消化液是由腺体分泌到消化道中的，包括唾液腺、胃壁中的胃腺、胰腺和小肠壁。
- 消化液是由腺体分泌到消化道中的，包括唾液腺、胃壁中的胃腺、胰腺和小肠壁。
解释外分泌腺细胞的结构特征。
- 外分泌腺负责释放消化液。外分泌腺分泌到导管中。外分泌腺有导管部分和腺体部分。每个分支的末端是腺泡，由两种类型的分泌细胞形成：浆液细胞（分泌蛋白质，例如酶）和粘液细胞（分泌粘液）。
比较唾液、胃液和胰液的成分。
- 唾液（来自唾液腺）包含：水、电解质、唾液淀粉酶、粘液、溶菌酶（作为抗菌液）
- 胃液（来自胃）包含：水、粘液、酶（胃蛋白酶、凝乳酶）、HCl
- 胰液（来自胰腺）包含：水、碳酸氢盐、酶（淀粉酶、脂肪酶、核酸酶、羧肽酶、胰蛋白酶原）
概述神经和激素对消化液分泌的控制，以胃液分泌为例。
- 最初的胃液释放是在看到或闻到食物后神经刺激下发生的。
- 持续释放是在食物进入胃后胃泌素分泌的影响下发生的。
概述小肠上皮细胞表面的膜结合酶在消化中的作用。
- 一些酶被固定在肠上皮细胞的膜上。酶的活性位点朝向肠腔。即使上皮细胞脱落到肠腔中，它们仍然具有功能。
概述纤维素在消化道中不被消化的原因。
- 人类缺乏消化酶纤维素酶，膳食纤维素保持未消化，并从粪便中排出。在某些动物中，与纤维素消化细菌建立了共生关系。
解释为什么胃蛋白酶和胰蛋白酶最初被合成成无活性的前体，以及它们是如何被激活的。
- 胃蛋白酶原和胰蛋白酶原是酶的无活性形式。这样做是为了防止那些无活性酶（称为酶原）产生的细胞进行自我消化。
- 胃蛋白酶原（在胃中）在酸性条件下被转化为胃蛋白酶，胃中的盐酸（HCl）起作用。
- 胰蛋白酶原（在胰腺中）在肠肽酶的作用下被转化为胰蛋白酶（该酶与小肠的膜结合）。
讨论胃酸和幽门螺旋杆菌在胃溃疡和胃癌发展中的作用。
- 胃溃疡是胃壁上的一个开放性溃疡，消化液（主要是酸和胃蛋白酶）开始侵蚀胃壁。
- 现在已经认识到，大约 80% 的溃疡是由幽门螺旋杆菌（剩余的 20% 由过度使用抗炎药如阿司匹林和布洛芬引起）感染引起的。
- 这种螺旋状细菌通过产生一种称为脲酶的酶在胃中生存，这种酶可以中和胃酸，使细菌能够在胃的粘液层中定植，从而使胃壁暴露于消化液的攻击中。
- 溃疡是由感染引起的理论是在 1980 年代初由巴里·马歇尔和罗宾·沃伦提出的。
解释脂类在亲水介质中消化的问题，以及胆汁克服这个问题的作用。
- 脂类由于其不溶于水，因此倾向于在水性环境中凝聚（聚集在一起）。当脂类聚集在一起时，会降低表面积与体积之比，这意味着脂肪酶附着的表面积减少。它们只能与“气泡”表面的脂类结合，而不能与“气泡”中间的脂类结合
- 胆汁分子具有疏水端和亲水端，可以乳化（防止凝聚）脂类。
- 脂肪酶（与所有酶一样）是水溶性的，但确实具有疏水活性位点（用于其底物脂类）
- 表面积增加使脂肪酶更容易接触其底物。
画出并标注回肠横切面的显微镜照片。
解释绒毛上皮细胞在电子显微镜下的结构特征，包括微绒毛、线粒体、胞饮小泡和紧密连接。
- 绒毛 - 为吸收提供巨大的表面积
- 上皮细胞 - 单层小细胞，富含线粒体 - ATP（代谢能量）的来源，用于跨质膜的主动摄取
- 线粒体 - 这些细胞器大量存在，表明这些细胞对 ATP 的需求很大。
- 微绒毛 - 这些面向肠腔的细胞表面微小的指状内褶，极大地增加了与要吸收物质接触的表面积。
- 上皮细胞质膜中的泵蛋白 - 主动将营养物质跨质膜运输到绒毛中
- 上皮细胞杯状细胞分泌的粘液 - 润滑消化食物在绒毛之间移动，并保护上皮细胞的质膜
- 紧密连接 - 这些将单个上皮细胞连接在一起，因此进入身体组织的唯一途径是通过上皮细胞。
- 毛细血管网络 - 为氨基酸、单糖、脂肪酸和甘油进入血液循环提供较大的表面积
- 乳糜管 - 淋巴系统的分支，甘油三酯（与蛋白质结合）通过它进入人体细胞
- 胞饮小泡 - 这是胞饮的部位，通过该部位，液体在细胞的质膜中以微小囊泡的形式被吸收或释放。
解释回肠用于吸收和运输食物的机制，包括协助扩散、主动运输和胞吞作用。
协助扩散。某些物质需要一些帮助才能进出细胞。跨膜蛋白通过改变形状提供帮助。
主动运输。某些物质需要大量帮助才能进入细胞。类似于逆流而上游泳，物质需要能量才能克服不利的浓度梯度。
胞吞作用。细胞可以使用其细胞膜来吞噬颗粒并将其带入细胞内。细胞壁的吞噬部分从细胞壁分离，并用囊泡包裹颗粒。
列出未被吸收而被排泄的物质。
未被吸收而被排泄的物质包括植物物质中的纤维素和木质素、肠上皮细胞残留物、胆色素和细菌。
概述血液通过肝脏组织的循环，包括肝动脉、肝门静脉、窦状隙和肝静脉。
肝脏由肝动脉供应，肝动脉输送氧合血，并由肝静脉引流。此外，还有一个门静脉，即肝门静脉，它将血液直接从小肠带到肝脏。
肝门静脉带来的血液是脱氧的，因为它已经流过胃肠壁。这种血液中的营养物质含量变化很大，取决于被吸收的消化食物的量。
在肝脏内部，肝门静脉分成称为窦状隙的血管。这些血管比正常的毛细血管更宽，并且具有更渗透的壁，由一层非常薄的细胞组成，细胞之间有许多孔或间隙，没有基底膜。因此，沿着窦状隙流动的血液与周围的肝细胞密切接触。窦状隙汇入肝静脉的分支，即更宽的血管。来自肝脏的血液通过肝静脉经下腔静脉输送到心脏右侧。
肝动脉通过主动脉从心脏左侧为肝脏提供氧合血。肝动脉的分支在窦状隙的各个点与窦状隙相连，为肝细胞提供有氧细胞呼吸所需的氧气。
解释肝脏在调节血液中营养物质水平中的作用。
人体中正常的血糖水平约为 90mg/100cm3（90mg 100cm-3）。当到达肝窦状隙时，过量的葡萄糖会从血浆溶液中被取出，用于代谢或以糖原的形式储存。糖原储备也储存在身体的其他部位，特别是在骨骼肌中。身体的呼吸组织从血液循环中获得葡萄糖供应。对于大多数组织来说，它是呼吸的主要底物。由于组织的呼吸，血糖水平下降，肝脏中的糖原储备会转化回葡萄糖，以维持正常的血浆浓度。
当血液通过肝窦状隙时，肝细胞也会调节氨基酸的水平。血浆、肝脏和其他正在进行快速蛋白质合成的组织中保持着氨基酸池。氨基酸不断地被合成蛋白质，这些蛋白质随后充当酶、膜的组成部分和结构成分（例如，胶原纤维、角蛋白）。每天对新蛋白质的需求量非常高。大多数蛋白质的寿命很短，但人体无法储存氨基酸。相反，过量的氨基酸会在肝脏中脱氨基。每个氨基酸的有机酸部分被去除并进行呼吸，或者转化为脂肪或碳水化合物。
通过这种脱氨基过程，肝脏确保可溶性氨不会在组织中形成和释放。尿素在肾脏中从血液中去除。到达肝脏的脂肪酸（和甘油）会结合形成甘油三酯。这些甘油三酯在肝脏中与蛋白质结合，并可能储存在那里。或者，它们以血液血浆的形式运输，主要以低密度脂蛋白 (LDL) 的形式运输到组织。在这里，脂类可以作为食物储备（脂肪）储存，或者立即分解并作为能量来源进行呼吸。
概述肝脏在储存营养物质中的作用，包括碳水化合物、铁、维生素 A 和维生素 D。
当血液中某些营养物质过量时，肝细胞会吸收并储存它们，并在它们处于过低水平时释放它们。例如，当血糖水平过高时，胰岛素会刺激肝细胞吸收葡萄糖并将其转化为糖原储存。当血糖过低时，胰高血糖素会刺激肝细胞分解糖原并将葡萄糖释放到血液中。铁、视黄醇（维生素 A）和胆钙化醇（维生素 D）也储存在肝脏中。
指出肝脏合成血浆蛋白和胆固醇。
肝脏是所有血液蛋白合成的部位，包括球蛋白、白蛋白、凝血酶原和纤维蛋白原。此外，人体每天所需的胆固醇大部分是在肝脏中制造的（但其余部分是作为饮食的一部分摄入的）。
指出肝脏在解毒中发挥作用。
肝脏会解毒有害物质，例如酒精（见下文），或将进入血液循环的药物和毒素转化为无害形式，以便通过肾脏从血液循环中排出。青霉素和红霉素等抗生素以及磺胺类药物都是以这种方式处理的。甲状腺激素等激素和雌激素、睾酮和醛固酮等类固醇激素同样会被灭活，准备好从血液中清除。
描述红细胞和血红蛋白在肝脏中的分解过程，包括吞噬作用、珠蛋白的消化和胆色素的形成。红细胞也称为红血球，寿命相当短，大约 120 天。质膜变得脆弱，最终破裂，释放血红蛋白到血浆中。血红蛋白主要在肝脏中通过吞噬作用被吸收。窦状隙壁中的一些细胞具有吞噬作用。它们被称为库普弗细胞。在库普弗细胞内部，血红蛋白分解成血红素基团和珠蛋白。珠蛋白被水解为氨基酸，并释放到血液中。从血红素基团中去除铁，留下一种称为胆色素或胆红素的黄色物质。铁和胆色素释放到血液中。大部分铁被运送到骨髓，用于在新的红血球中生成血红蛋白。胆色素被肝细胞吸收，成为胆汁的一部分。
血红蛋白 → 珠蛋白 – 氨基酸
和 → 血红素基团 - 铁 – 胆色素
解释过量饮酒导致的肝损伤。
肝硬化 - 肝脏的慢性炎症，肝细胞被破坏并被纤维或脂肪（含脂质）结缔组织取代
解释心脏循环的事件，包括心房和心室收缩和舒张，以及心音。
心房收缩，导致心房压力高于心室压力。血液通过房室瓣从心房流向心室，直到心室完全充满。当心室收缩时，心室压力会增加，导致房室瓣关闭（发出第一声振动）。当心室压力高于肺动脉和主动脉压力时，半月瓣打开，血液从心室流向肺动脉和主动脉。当心室收缩发生时，心房舒张并从肺静脉/腔静脉中充满血液。在心室舒张期间，心室压力下降到低于主动脉压力，导致半月瓣关闭（第二声心跳）。在此阶段，心房继续从肺静脉和腔静脉中充满血液。当心室压力下降到低于心房压力时，下一轮心房收缩将开始。
分析显示心脏循环期间左心房、左心室和主动脉压力和体积变化的数据。
概述控制心跳的机制，包括窦房结 (SA) 节、房室结 (AV) 节和心室壁传导纤维的作用。
窦房结受两条神经支配：一条交感神经加速心跳，另一条迷走神经将心跳恢复到稳态水平（副交感神经）。它位于右心房顶部，因此心房从上到下跳动。房室结接收来自窦房结的信号，并在发射前延迟十分之一秒，以使心房在心室收缩开始之前完成收缩。来自房室结的脉冲沿着共同束向下传播，然后由浦肯野纤维沿心室壁向上传播。这确保了心室从下到上收缩。
概述动脉粥样硬化和冠状动脉血栓形成的原因。
动脉粥样硬化是指动脉受损并形成瘢痕组织。胆固醇和其他脂类在瘢痕组织上堆积，形成斑块。这种斑块会诱导血小板释放化学物质，导致血栓在斑块上形成，称为血栓。
讨论影响冠心病发病率的因素。
影响冠心病发病率的危险因素包括基因（心肌梗塞家族史）、年龄、男性、吸烟、肥胖、高饱和脂肪和胆固醇饮食以及缺乏运动。
定义分压。
分压：（单个气体对物体的压力）衡量系统中存在多少氧气的指标
解释成人血红蛋白、胎儿血红蛋白和肌红蛋白的氧解离曲线。
胎儿血红蛋白 (HbF) 由于氨基酸结构中存在轻微的差异，因此比成人血红蛋白 (Hb) 的氧亲和力更高。胎儿血红蛋白的氧解离曲线位于成人血红蛋白的左侧。这使得氧气可以离开母亲胎盘中的血液，并传递到婴儿体内，特别是从母亲的血红蛋白到婴儿的血红蛋白。婴儿没有肌红蛋白，因为它没有肌肉组织。成人和胎儿血红蛋白都有四个氧分子亲和力（能够结合 4 个氧分子），因为有 4 个含有铁的血红素基团，因此解释了该图的轻微 S 形状。而肌红蛋白，它将额外的氧气输送到活跃呼吸的肌肉，只有一种亲和力（携带一个氧分子），因此只有一个血红素基团。肌红蛋白的曲线位于血红蛋白的左侧，因为它要么完全饱和，要么不饱和；曲线急剧上升，然后趋于平缓。
描述二氧化碳如何在血液中运输，包括碳酸酐酶的作用、氯化物移位和血浆蛋白的缓冲作用。
身体组织产生的二氧化碳扩散到组织间液和血浆中。不到 10% 保留在血浆中，以溶解的 CO2 的形式存在。其余部分 (70%) 扩散到红细胞中，其中一部分 (20%) 被血红蛋白吸收并运输。大多数 CO2 与红细胞中的 H20 反应形成碳酸。红细胞中含有碳酸酐酶，它催化该反应。碳酸解离成碳酸氢根离子和氢离子 (H+)。血红蛋白（一种血浆蛋白）结合了大部分 H+，防止它们使血液酸化。碳酸-碳酸氢根转换的可逆性也有助于缓冲血液，根据 pH 值释放或去除 H+。当碳酸氢根离子出来时，氯离子进入红细胞。这被称为氯化物移位。
解释波尔效应在向呼吸组织供应氧气中的作用。
波尔效应帮助身体在血液pH值更酸性时释放更多氧气到呼吸组织。在运动过程中，会产生大量二氧化碳，从而导致更多的氢离子使血液酸化。因此，波尔效应让身体知道它正在运动。
解释通气率如何以及为什么随运动而变化。 当你运动时，你会使用更多氧气，并产生更多二氧化碳。当血液中二氧化碳增多时，pH值会降低。在主动脉和颈动脉中存在化学感受器，它们可以检测到这种变化。这些感受器将冲动传送到大脑的呼吸中枢，包括呼气和吸气中枢。该中枢将传入信息与正常值进行比较，如果pH值过低（低于7.4），则会向肋间肌和膈肌发送冲动，以增加肺通气的速率和深度，以在无氧细胞呼吸后偿还氧债。
概述哮喘的可能原因及其对气体交换系统的影响。
哮喘是一种呼吸系统疾病。在哮喘发作期间，气道会收缩，呼吸变得非常困难，很难吸入足够的空气进入肺部。哮喘是由过敏原和其他因素引起的，例如剧烈运动。这些因素是发作的直接原因，而原因也可能是遗传的。在发作期间，支气管会收缩，气道会充满粘液并发炎，导致呼吸非常困难。哮喘的影响包括支气管炎症和收缩，这会导致喘息、咳嗽和呼吸窘迫。可以通过药物控制并尽量避免诱因。最近的研究发现，清洁的房屋会增加患哮喘的风险，因为免疫系统会对无害物质产生反应，导致过敏反应的发生。
解释高海拔地区气体交换问题以及人体适应的方式。
当一个人从低海拔快速旅行到高海拔时，可能会发生高山病。经过一段时间后，人会适应：红细胞生成和通气率增加。永久居住在高海拔的人群比居住在海平面的人群具有更大的肺表面积和更大的肺活量。