圖解生理學（更新版）

王植賢／台大醫院外科部專任主治醫師
了解自身的生理狀態，
有助健康的維持及病症的覺察與預防
解剖學研究「看得見的臟器」，生理學「看不見的功能」
解剖學（Anatomy）與生理學（Physiology），是現代醫學發展的兩大基石。解剖學研究的是器官的位置，因為大多是「看得見的臟器」，因此發展甚早，西元前一千五百年古埃及人所撰醫學教科書「Edwin SmithPapyrus」，裡面描述了心臟、血管、肝臟、脾臟等臟器的位置，是目前所發現最早的解剖教科書。然而相對於「看得見的臟器」，生理學所探討的，多是器官臟器裡「看不見的功能」，因此直到西元前四百年的「醫學之父」希波克拉底（Hippocrates），才開始對器官構造與功能間的關係有所討論。西元二世紀的蓋倫（Galen），才開始以實驗的方式證明器官的功能。而以「生理學」一詞描述此一研究器官功能的學問，則是由十六世紀法國醫師費南爾（Jean Fernel）所命名。很多人以為，外科醫師不過就是拿著一把刀和一把持針器，每天對著人體內發生病變或破損的器官切、割、縫、綁。所以外科醫師對於身體的解剖位置熟稔，但對於器官功能的理解，不若內科醫師般透徹。這樣錯誤的認知，不但普遍存在於一般人的心理，甚至有些醫學院學生也有這樣的想法。然而，真實的情況卻是，一位好的外科醫師，不但對於身體構造的解剖位置必須熟悉到如自家的廚房，對於器官功能，更必須要充分了解與研究。因為外科手術不單單只是要切除病變器官，更必須要恢復器官系統的正常運作，讓人體重新回到「恆定」狀態。
以恢復正常生理為目標，病症診治才能周全
還記得在我仍是醫學生的時候，一位外科老教授在課堂上告訴我們：「一位不懂解剖學與生理學的外科醫師，不若就是屠夫。」他解釋，因為好的屠夫如庖丁，解牛時亦是根據熟悉的解剖位置，下刀才能俐落。而一位外科醫師，當然更不能只知道如何切除器官組織，更重要的是了解每個器官背後的生理功能與意義，外科醫師每一台手術，最終的目標是要讓人體的功能正常運作。當時仍是醫學生的我，對於這番話，仍無法完全明白背後其實蘊藏著知易行難的道理。一直到我進入了台大醫院外科接受住院醫師訓練，才終於從每位老師的言教與身教，體會當時老教授的那番話。原來，切、割、縫、綁不過只是手術技巧，只要接受一定訓練，不難達到標準。每一位指導過我的台大外科老師都承認，要切除病灶其實不難，每一台手術，真正花費時間的，往往都是在閃避正常的組織，保留正常的器官，重建器官的功能。真正好的外科醫師，要將病灶切除徹底，要靠對解剖學的熟悉，而又必須保留器官的功能，這就必須仰賴對於生理學的認識。也正因為深知生理學的重要，在我完成台大醫院心臟血管外科住院醫師六年訓練，升任主治醫師後，決定報考台大生理學研究所，重新拾回書本，進入實驗室開始基礎生理學研究。
了解正常的生理運作，才能知道什麼是不正常
於二○一三年上半年，當時我仍在美國進修期間接到本書作者的來電，告訴我她正準備撰寫一本生理學的科普讀物時，我便給予了她萬分的鼓勵。由於這本書所設定的閱讀群為一般大眾，非專業生物醫學相關人士。因此作者在用字遣詞中主要以一般大眾能了解的語法，而非專業論文的論述語句，讓讀者更容易理解、減低學習上的障礙。其中，書中有許多以生活上的常識來當做佐例，希望能更貼近生活。而用簡單的圖例，來代替教科書中攏長的敘述與繁瑣的表格，讓讀者可以不至於吃力地消化文字，而改以「右腦圖像」思考，加強閱讀後的記憶，希望能以極簡的篇幅，讓一般大眾讀者在短時間內便能了解人體生理學的精華。坊間一般科普醫學書籍大多從「疾病」出發，討論的話題多是如何治療「不正常」或「已生病」的器官系統。然而真正要了解自己的身體，探索生命科學的奧祕，還是必須從「正常」的器官系統功能開始，唯有知道什麼是「正常」，才能看出何謂「不正常」。而作者所撰寫的這本生理學科普讀物，便是讓讀者大眾了解人體正常的功能，從中明瞭各個細胞、組織、器官、系統間養分的代謝與訊息的傳遞，人體內的酵素催化、激素調節與保護機制。期望讀者從了解自己身體的運作開始，從而知道如何保護自己、預防疾病與維持健康。

王植賢／台大醫院外科部專任主治醫師
了解自身的生理狀態，
有助健康的維持及病症的覺察與預防
解剖學研究「看得見的臟器」，生理學「看不見的功能」
解剖學（Anatomy）與生理學（Physiology），是現代醫學發展的兩大基石。解剖學研究的是器官的位置，因為大多是「看得見的臟器」，因此發展甚早，西元前一千五百年古埃及人所撰醫學教科書「Edwin SmithPapyrus」，裡面描述了心臟、血管、肝臟、脾臟等臟器的位置，是目前所發現最早的解剖教科書。然而相對於「看得見的臟器」，生理學所探討的，多是器官臟器裡「看不見的功能」，因此直到...

導言
了解自身的生理狀態，有助健康的維持及病症的察覺與預防
序章：認識生理學
什麼是「生理學」
生理學是基礎醫學的根本
結構與原理
維持人體生理的五項基本原理
身體的恆定
體溫和體內物質須穩定一範圍
生理學的範疇
從不同視角認識身體的運作
生理學研究的演進
從巨觀個體至微觀細胞或分子
Column幹細胞為修復生理缺陷帶來希望

第一章：生命的基本單位－－細胞
細胞結構與功能
細胞是分工精細的小工廠
細胞的分類
人體細胞有多種樣貌
生殖細胞內的遺傳物質為何少一半？
細胞的能量①
ATP是細胞採用的能量形式
細胞的能量②
細胞如何生產能量
細胞膜構造
細胞膜決定細胞養分吸收力
物質的運輸：被動運輸
利用「擴散」就能進出細胞
物質的運輸：主動運輸
「能量」推動物質進出細胞
物質的運輸：胞吞與胞吐
大分子物質的運輸
物質的運輸：滲透
水能滲透進、出細胞
訊息的傳遞①
細胞是有電性的
訊息的傳遞②
引發「動作電位」才會產生動作
能產生動作電位的細胞
Column細胞若不正常增長，就會變成「癌」 48

第二章：神經系統與感官世界
概觀神經系統
認識人體的神經網絡
神經系統的組成單位
神經系統由神經細胞連結組成
訊息傳遞①
訊號「跳著」傳導，加快反應
訊息傳遞②
用神經傳導物質「通知」下個細胞
體內主要的神經傳導物質——乙醯膽鹼
中樞神經系統：腦
人腦的結構與功能
腦的功能
情緒會讓記憶特別深刻
中樞神經系統：脊髓
脊髓傳遞來自大腦的命令
骨髓捐贈的迷思
脊髓的整合功能
緊急情況下人體的反射動作
周圍神經系統①
傳遞訊號使動作形成的周圍神經
周圍神經系統②
控制五官表情及肢體動作的神經
脊髓創傷
人的感官：眼
光線是視覺的來源
人的感官：耳
耳朵能產生聽覺與平衡感
人的感官：鼻
鼻子的嗅覺功能
人的感官：舌
味蕾豐富了味覺感受
人的感官：皮膚
指尖的觸覺最敏銳
Column新技術讓治癒老年精神退化疾病有了希望
第三章：肌肉收縮與反射
肌肉種類和特性
人體表裡有不同種類的肌肉
橫紋肌的組成與功能
肌纖維怎麼引起肌肉收縮
肌肉收縮的原理
鈣和ATP是肌肉收縮必備的養分
骨骼肌的收縮
大腦下達肌肉收縮的命令
一條肌纖維能產生多少張力
平滑肌的收縮
胃腸如何收縮蠕動
能自行放電促成收縮的肌肉節律器
收縮後的微調
修正收縮讓動作持續而穩定
大腦與動作
一個動作多個腦區協調
四肢協調
肌肉一縮一鬆協調四肢動作
姿勢與平衡
身體如何維持平衡
Column開發有真實感受的神經義肢

第四章：循環系統
認識心血管系統
心臟幫浦維持血液循環
心臟的運作
心臟如何跳動
什麼是心電圖（ECG）？
認識血液
血液中有哪些成分
血液的輸送①：全身
心臟血液輸出量影響營養供給
血液的輸送②：心臟
冠狀循環供應心臟氧氣與養分
測量血壓
血壓如何產生
血壓的短期調控延腦如何調節遽變的血壓
血壓的長期調節
人體如何維持日常穩定的血壓
組織間液的代謝
為什麼會水腫？
淋巴構造與功能
水分代謝不良可能和淋巴有關
免疫系統
人體強大的免疫軍團
Column高血壓的成因與治療

第五章：呼吸系統
認識呼吸系統
「呼吸」換得活著需要的氧氣
呼吸的動作
吸、吐氣仰賴胸腔的運動
為何為導致「氣胸」
計算呼吸量
什麼是「肺活量」？
氣體的交換
肺泡和血液如何交換氣體
肺泡的換氣功能
影響肺泡功能的因素
氣體的運送
血液如何運送氧氣與二氧化碳
呼吸速率的調節①
神經中樞如何控制呼吸節律
呼吸速率的調節②
人體怎麼知道該換呼吸頻率了
Column人無法挑戰的生理極限——高壓、缺氧

第六章：內分泌系統
什麼是內分泌系統
透過激素長期調節生理作用
內分泌的作用機制
激素會在哪裡作用呢？
內分泌系統的調控
如何調節激素的分泌量
內分泌腺體：下視丘與腦下垂體
下視丘與腦下垂體分泌的激素
內分泌腺體：甲狀腺
甲狀腺能分泌調節代謝的激素
內分泌腺體：副甲狀腺
如何維持血中鈣離子的恆定
內分泌腺體：腎上腺
激素如何協助人體應付壓力
內分泌腺體：胰臟蘭氏小島
激素如何調節血糖
內分泌腺體：脂肪組織及腸道
控制食慾的激素
內分泌腺體：松果腺
激素如何調節生理時鐘
Column釐清「激素如何發揮作用」，開拓疾病治療新方向


第七章：消化系統
認識消化系統
人體消化、吸收的重要管道
消化酵素的特性
食物中的營養
人體可從食物中獲得的營養
蠕動的機制
神經決定腸道要不要蠕動
消化道：口腔至胃
食物由口進入到胃如何消化
什麼是「吞嚥反射」
消化腺體：肝臟與胰臟
肝臟和胰臟也能幫助食物消化
為什麼會造成「膽結石」
消化管：小腸
小腸是養分吸收的重要器官
消化管：大腸至肛門
糞便的形成與排除
消化道的防禦力
腸胃道的細菌生態與屏障功能
Column看每天吃的食物就知道睡得好不好

第八章：腎臟與泌尿系統
認識泌尿系統
人體排除廢物的重要管道
泌尿器官：腎臟
從「腎元」了解尿液的形成
尿液的形成
腎臟如何製造尿液
排尿作用
尿液會暫存於膀胱再排出
關於尿失禁
腎臟其他功能
腎臟還能調節血壓和鈣質吸收
人對水分與鹽分是否有攝取慾？
酸鹼調節
人如何維持體內酸鹼平衡
Column肝、腎都能為我們排掉吃進的毒物嗎？ 198

第九章：生殖系統
認識生殖系統
激素調節生殖系統的成熟
精子的生成
能泳動才算是成熟的精子
卵子的生成
女性體內的卵子只會逐漸減少
月經週期
「月經」代表具有生育能力
什麼是「經前症候群」？
男性性行為
男性如何產生性衝動
一氧化氮對人體的重要性
精卵受精
受精卵如何發育為胎兒
女性懷孕期
懷孕期的身體變化
分娩與哺乳
孕婦能在激素調節下自然生產
Column不孕症的救星——試管嬰兒
索引

導言
了解自身的生理狀態，有助健康的維持及病症的察覺與預防
序章：認識生理學
什麼是「生理學」
生理學是基礎醫學的根本
結構與原理
維持人體生理的五項基本原理
身體的恆定
體溫和體內物質須穩定一範圍
生理學的範疇
從不同視角認識身體的運作
生理學研究的演進
從巨觀個體至微觀細胞或分子
Column幹細胞為修復生理缺陷帶來希望

第一章：生命的基本單位－－細胞
細胞結構與功能
細胞是分工精細的小工廠
細胞的分類
人體細胞有多種樣貌
生殖細胞內的遺傳物質為何少一半？
細胞的能量①
ATP是細胞採用的能量形式...