Sinh lý học là một nhánh của sinh học nghiên cứu các chức năng và cơ chế của sinh vật sống và các bộ phận của chúng. Nó bao gồm cách các bộ phận cơ thể hoạt động và tương tác, cách các sinh vật phản ứng với môi trường của chúng và các quá trình giữ cho chúng tồn tại. Sinh lý học trải dài từ cấp độ phân tử và tế bào đến cấp độ mô và hệ thống, cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sự hài hòa phức tạp giúp duy trì sự sống.
Cốt lõi của sinh lý học là tế bào, đơn vị cơ bản của sự sống. Mỗi tế bào hoạt động giống như một nhà máy cực nhỏ, với các ngăn chuyên biệt thực hiện các nhiệm vụ riêng biệt. Nhân, đóng vai trò là trung tâm điều khiển, chứa DNA, bản thiết kế cho sự phát triển và hoạt động của sinh vật. Ty thể, thường được mệnh danh là nhà máy điện, tạo ra ATP ( \(ATP\) ), đồng tiền năng lượng của tế bào. Các tế bào rất khác nhau về hình dạng, kích thước và chức năng, phản ánh sự đa dạng của cuộc sống.
Hệ thống hô hấp cho phép trao đổi khí rất quan trọng cho sự sống còn của chúng ta. Oxy từ không khí chúng ta hít thở được hấp thụ vào máu, trong khi carbon dioxide, một chất thải của quá trình trao đổi chất, bị thải ra ngoài. Sự trao đổi này xảy ra ở phổi, đặc biệt là ở các túi khí nhỏ gọi là phế nang. Quá trình thở có sự tham gia của cơ hoành và cơ xương sườn, tạo ra áp suất âm để hút không khí vào và ra. Tầm quan trọng của oxy được nhấn mạnh bởi vai trò của nó trong hô hấp tế bào, quá trình tạo ra ATP.
Hệ thống tuần hoàn đảm bảo oxy, chất dinh dưỡng và hormone đến mọi tế bào và các chất thải được mang đi. Hệ thống này bao gồm tim, một máy bơm cơ bắp và một mạng lưới mạch máu - động mạch, tĩnh mạch và mao mạch. Tim bơm máu đi khắp cơ thể theo một chu kỳ bao gồm tuần hoàn phổi (phổi) và hệ thống (phần còn lại của cơ thể). Máu, bao gồm các tế bào hồng cầu và bạch cầu, tiểu cầu và huyết tương, là phương tiện vận chuyển.
Hệ thống thần kinh, bao gồm não, tủy sống và các dây thần kinh ngoại biên, điều phối các hoạt động của cơ thể bằng cách truyền tín hiệu. Tế bào thần kinh, đơn vị chức năng của hệ thần kinh, giao tiếp thông qua các xung điện và chất truyền tin hóa học hoặc chất dẫn truyền thần kinh. Hệ thống này kiểm soát mọi thứ từ chuyển động và cảm giác đến suy nghĩ và cảm xúc. Sự phức tạp của bộ não con người, với hàng tỷ tế bào thần kinh và hàng nghìn tỷ kết nối, là tâm điểm của nghiên cứu sinh lý học.
Hệ thống tiêu hóa chuyển đổi thức ăn thành chất dinh dưỡng mà cơ thể cần để hoạt động. Quá trình này bắt đầu trong miệng, nơi quá trình tiêu hóa cơ học và hóa học bắt đầu, và tiếp tục qua thực quản, dạ dày, ruột và các cơ quan khác như gan và tuyến tụy. Sự hấp thụ chất dinh dưỡng chủ yếu xảy ra ở ruột non, trong khi ruột già xử lý việc hấp thụ nước và hình thành chất thải. Hệ thống này minh họa sự tương tác giữa các quá trình cơ học và hoạt động của enzyme trong sinh lý học.
Hệ thống nội tiết được tạo thành từ các tuyến tiết ra hormone, các chất hóa học di chuyển trong máu đến các cơ quan hoặc mô mục tiêu, ảnh hưởng đến chức năng của chúng. Nội tiết tố điều chỉnh vô số chức năng của cơ thể, bao gồm tăng trưởng, trao đổi chất và sinh sản. Ví dụ, tuyến tụy tiết ra insulin, một loại hormone điều chỉnh lượng đường trong máu. Sự cân bằng và tương tác giữa các hormone rất quan trọng đối với sức khỏe và sự gián đoạn có thể dẫn đến nhiều rối loạn khác nhau.
Hệ thống thận hay hệ tiết niệu bao gồm thận, niệu quản, bàng quang và niệu đạo. Thận lọc chất thải và các chất dư thừa từ máu, tạo ra nước tiểu. Chúng cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc điều hòa huyết áp, cân bằng điện giải và sản xuất hồng cầu. Thông qua quá trình lọc, tái hấp thu và bài tiết, hệ thống thận thể hiện cách các cơ quan có thể duy trì sự ổn định bên trong hoặc cân bằng nội môi trước những thay đổi bên ngoài.
Hệ thống miễn dịch bảo vệ cơ thể khỏi các mầm bệnh, chẳng hạn như vi khuẩn, vi rút và ký sinh trùng. Nó bao gồm các cơ chế phòng vệ bẩm sinh (không đặc hiệu) và thích ứng (cụ thể). Khả năng miễn dịch bẩm sinh bao gồm các rào cản vật lý như da và màng nhầy, cũng như các tế bào miễn dịch nhắm vào những kẻ xâm lược. Khả năng miễn dịch thích ứng phát triển khi cơ thể tiếp xúc với mầm bệnh, với các tế bào bạch cầu gọi là tế bào lympho tạo ra kháng thể phù hợp với các mối đe dọa cụ thể. Khả năng ghi nhớ và tấn công những kẻ xâm lược cụ thể của hệ thống này nhấn mạnh khả năng năng động của các quá trình sinh lý để thích nghi và bảo vệ sinh vật.
Hệ thống cơ xương cung cấp cấu trúc cho cơ thể, tạo điều kiện cho chuyển động và bảo vệ các cơ quan nội tạng. Nó bao gồm xương, cơ, gân, dây chằng và sụn. Các cơ xương hoạt động theo cặp, co và giãn để tạo ra chuyển động, được hướng dẫn bởi các tín hiệu từ hệ thần kinh. Xương cung cấp hỗ trợ và tham gia vào việc lưu trữ canxi và sản xuất tế bào máu trong tủy xương. Sự tích hợp của hệ thống này với các hệ thống khác, chẳng hạn như hệ thống thần kinh vận động và hệ thống tuần hoàn để cung cấp chất dinh dưỡng, minh họa cho bản chất liên kết của sinh lý học.
Chủ đề trọng tâm của sinh lý học là cân bằng nội môi, quá trình sinh vật duy trì môi trường bên trong ổn định bất chấp những thay đổi bên ngoài. Điều này liên quan đến các vòng phản hồi phức tạp, trong đó các cảm biến phát hiện các thay đổi, trung tâm điều khiển xử lý thông tin này và các cơ quan tác động thực hiện các điều chỉnh cần thiết. Ví dụ, cơ thể duy trì nhiệt độ bên trong không đổi thông qua các cơ chế như đổ mồ hôi để hạ nhiệt hoặc run rẩy để tạo nhiệt. Khái niệm cân bằng nội môi cho thấy khả năng vượt trội của cơ thể trong việc tự điều chỉnh và duy trì sự sống.
Sinh lý học là một lĩnh vực toàn diện cung cấp cái nhìn sâu sắc về các hệ thống và quá trình phức tạp cần thiết cho cuộc sống. Bằng cách hiểu cách các hệ thống sinh lý hoạt động riêng lẻ và tập thể, chúng ta có được sự đánh giá sâu sắc hơn về sự phức tạp của các sinh vật sống và khả năng thích nghi và sinh tồn vượt trội của chúng. Nghiên cứu về sinh lý học không chỉ nâng cao hiểu biết của chúng ta về cơ sở sinh học của sự sống mà còn hướng dẫn những tiến bộ và thực hành y học nhằm cải thiện sức khỏe con người.
