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绪论 1

第一章 生物热力学 5

1-1 前言 5

1-2 热力学第一定律 7

1-3 基础代谢 8

1-4 热力学第二定律——熵 14

一、热力学可逆性 14

二、熵 15

三、熵的统计意义 17

四、混合熵 21

一、等温和等容系统—— Helmholtz自由能 23

1-5 自由能最小原理 23

二、等压和等温系统——Gibbs自由能 25

三、焓 27

1-6 稀溶液的Gibbs自由能 31

1-7 肌红蛋白和血红蛋白的氧饱和度曲线 33

一、肌红蛋白和血红蛋白的功能 33

二、肌红蛋白的氧饱和度曲线 36

三、血红蛋白的氧饱和度曲线 39

1-8 开放系统中的热力学过程 40

参考书及文献 43

第二章 质量输运过程 44

2-1 质量输运的一般概念 45

一、流量强度和流量密度 45

二、连续性方程 45

2-2 分子的随机运动 47

2-3 扩散 50

一、Fick扩散定律 50

二、均方位移和扩散系数的关系 53

三、扩散的暂态过程 56

四、在浓度梯度和外力作用下溶质粒子的流动 61

2-4 存在浓度差或压强差时通过多孔薄膜的流动和扩散 64

一、在压强梯度的影响下通过多孔薄膜的体积流量密度和水渗透率 65

二、由浓度梯度引起的通过多孔薄膜的溶质流量密度和薄膜渗透率 66

三、溶质流量密度和体积流量密度与薄膜两侧的浓度差和压强差之间的关系简介及反射系数 67

四、薄膜两侧浓度差的均衡时间 70

2-5 在压强差和浓度梯度同时存在的情况下溶质和溶剂通过薄膜的流动——渗透 72

一、渗透现象 73

二、渗透压的物理来由 74

三、渗透压的计算 78

四、在液体静压强差和渗透压强差同时作用下溶质和溶剂通过薄膜的耦合流动——薄膜的三个参量 80

五、水和溶质通过生物膜的输运 84

（一）红细胞的渗透率和滤清系数 84

（二）毛细血管壁的渗透率和滤清系数 86

一、在浓度梯度和电场力作用下离子的流动 90

2-6 带电粒子的扩散 90

二、扩散电位 91

三、Donnan平衡 94

2-7 溶质的载体输运 99

2-8 主动输运 101

参考书及文献 103

第三章 神经的兴奋传导 104

3-1 细胞的静息电位 104

3-2 中心导体模型和电缆方程 110

3-3 动作电位的产生和传导——Hodgkin-Huxley（H-H）模型 127

3-4 有髓神经纤维中的兴奋与传导 147

参考书及文献 154

第四章 生物组织功能及力学特性 155

4-1 生物组织的基本成分及力学特性 155

一、一般材料的应力-应变特性 156

二、生物组织的力学特性 162

三、生物组织的热力学分析 166

4-2 软组织的力学特性 169

一、软组织材料的特性 169

二、血管的力学性质 175

4-3 肌肉的力学特性 181

一、骨骼肌的结构和收缩原理 181

二、心肌的力学分析 187

三、平滑肌的力学特性 189

4-4 骨与软骨的力学特性 192

一、骨的力学性质与功能适应性 192

二、关节软骨的力学性质 199

参考书及文献 202

第五章 血液循环动力学 203

5-1 循环系统的解剖与生理特点 203

5-2 液体流动的基本规律 206

一、液体的稳定流动——连续性方程 206

二、Bernoulli方程 207

三、牛顿液体的流动 209

四、Poiseuille公式 211

五、湍流、Reynolas数 213

5-3 血液的粘度 214

5-4 血液在大动脉中的流动 218

5-5 微循环 222

一、近壁血浆层的出现 223

二、Fanraeus效应 223

三、Fanraeus-Lindquist效应 224

四、Fanraeus-Lindquist效应的逆转 224

5-6 血管的弹性 225

5-7 Frank弹性气室模型 232

5-8 脉搏波的形成和传播 235

5-9 心脏的功 238

参考书及文献 242

第六章 心电 243

6-1 心肌细胞的兴奋及兴奋的传导 243

一、心肌细胞的静息膜电位 243

二、Goldman单位 244

三、心肌细胞的动作电位 247

（一）普通心肌细胞 248

（一）自律细胞 249

四、兴奋在心肌细胞中的传导 250

6-2 偶电层的电位分布 251

6-3 心脏的电兴奋 254

一、心肌电兴奋特点 255

二、心电向量环 257

6-4 心电图 260

一、常规心电图导联 261

（一）肢体导联 261

（二）胸前导联 263

二、心电图波形 264

三、导联向量和导联的校正 266

6-5 心电场 271

一、体表电位图 271

二、心电的理论研究 273

（一）心电场方程 274

（二）心电场定义城模型 276

（三）心电逆问题 278

6-6 心脏电起搏 282

一、脉冲电流对心肌的刺激 283

（一）以实验为基础的刺激定律 283

（二）刺激定律的理论指导 286

（三）球形电极在心肌中的电场分布 288

二、人工心脏电起搏 292

参考书及文献 293

第七章 呼吸力学 295

7-1 肺通气 295

一、几个有关的生理学概念 297

二、肺通气的动力源 299

三、肺泡换气 301

7-2 表面张力 表面活性物质 拉普拉斯公式 305

7-3 肺的弹性特征 309

7-4 肺通气的物理模式 312

7-5 呼吸功 316

7-6 呼吸气体的交换 320

一、肺泡的结构特点 320

二、呼吸膜上的气体交换 321

三、影响气体交换的因素 322

7-7 人工呼吸机 323

参考书及文献 327

第八章 肾的质量输运 329

8-1 肾的组成部分 329

8-2 肾的总质量平衡 331

8-3 肾小管中水和溶质输运的基本关系 333

8-4 肾小球滤过 336

8-5 近曲小管的重吸收 343

8-6 逆流倍增系统的原理 345

8-7 肾对酸碱平衡的调节 349

8-8 人工肾的透析 362

参考书及文献 368

第九章 中枢神经系统的信息处理 370

9-1 突触分类及其传递特性 371

一、电传递突触 373

二、化学传递突触 377

9-2 神经元与神经网络 394

9-3 中枢神经系统的信息处理与控制 402

参考书及文献 408

第十章 视听器官的信号接收与信息传递 409

10-1 神经元的功能及其模型 410

一、不计时间特性的模型 410

二、计时间特性的模型 413

10-2 视网膜的信息处理 415

一、侧抑制和对比度的检测 416

二、色觉的信息处理 429

10-3 大脑视区的信息处理 431

一、视区神经元的感受野 431

二、特征提取机制模型 436

10-4 听觉神经系统中的信息处理 442

一、基底膜的液体力学 445

二、听觉神经系统中的信息处理 451

参考书及文献 456

第十一章 肌肉的收缩力学与肌肉运动的控制 457

11-1 肌肉收缩的力学 459

一、收缩单元的集总参数模型 460

二、横桥力学模型 462

11-2 肌梭的作用及骨骼肌伺服控制系统 466

11-3 前庭器官对姿势和运动的作用 475

一、前庭器官的结构 475

二、前庭器官的感受性毛细胞 477

三、椭圆囊和球囊 480

四、半规管的扭转摆动模型 483

11-4 肢体运动及其控制 485

11-5 眼球的运动控制 491

一、视觉固定系统的空间结构 492

二、眼球运动的一般形式 494

参考书及文献 499