The lecture provides a more detailed overview of physiological principles, partial physiological functions and mechanisms of their regulation, including integration at the level of the whole organism, and is recommended especially for students of bachelor's degree programs who want to study experimental biological disciplines in their master's studies. The course summarizes knowledge about the functions of the nervous, endocrine, muscular, cardiovascular, respiratory, excretory, digestive and reproductive systems and about changes in physiological functions in special situations (physical exertion, pregnancy, aging, stress, adaptation to the environment). Emphasis is put on understanding the physiological processes from the point of view of biophysics and general and cellular physiology. Please note, the lecture is given in Czech language only.
Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (08.08.2024)
Přednáška poskytuje v ucelené formě detailnější přehled fyziologických principů, dílčích fyziologických funkcí a mechanismů jejich regulací, včetně integrace na úrovni celého organismu, a je doporučena zejména pro studenty bakalářských oborů, kteří chtějí v magisterském studiu studovat experimentálně biologické obory. Kurz shrnuje poznatky o funkcích nervového, endokrinního, svalového, kardiovaskulárního, respiračního, exkrečního, trávicího a reprodukčního systému a o změnách fyziologických funkcí za speciálních situací (tělesná námaha, těhotenství, stárnutí, stres, adaptace k prostředí). Důraz je položen na pochopení fyziologických procesů z hlediska biofyziky a obecné a buněčné fyziologie.
Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (08.08.2024)
Literature -
W.F. Boron, E.L. Boulpaep: Medical Physiology. Elsevier 2017
F. Ganong: Přehled lékařské fyziologie. 20. vydání. Galen, 2005
O. Kittnar et al.: Lékařská fyziologie. Grada, 2011
L. Sherwood, H. Klandorf, P.H. Yancey: Animal Physiology. From Genes to Organisms. Thomson, Brooks, Cole, 2005
S. Silbernagl, A. Despopoulos: Atlas fyziologie člověka. Grada, 2016
Z. Vodrážka Fyzikální chemie pro biologické vědy, Praha 1982
M. J. Zigmond et al. Fundamental Neuroscience, Academic Press, 2001
Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (08.08.2024)
W.F. Boron, E.L. Boulpaep: Medical Physiology. Elsevier 2017 (výborná učebnice s důrazem na celulární a molekulární přístup)
F. Ganong: Přehled lékařské fyziologie. 20. vydání. Galen, 2005
O. Kittnar et al.: Lékařská fyziologie. Grada, 2011
L. Sherwood, H. Klandorf, P.H. Yancey: Animal Physiology. From Genes to Organisms. Thomson, Brooks, Cole, 2005
S. Silbernagl, A. Despopoulos: Atlas fyziologie člověka. Grada, 2016 (nejedná se o standardní učebnici fyziologie, spíše obrazový atlas schematicky popisující složitější fyziologické funkce)
Z. Vodrážka Fyzikální chemie pro biologické vědy, Praha 1982
M. J. Zigmond et al. Fundamental Neuroscience, Academic Press, 2001
Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (08.08.2024)
Requirements to the exam -
The course is completed by a written test in the 1st regular and 1st resit term, the 2nd resit is oral.
Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (08.08.2024)
Předmět je ukončen písemným testem v 1. řádném a 1. opravném termínu, 2. opravný termín je ústní.
Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (08.08.2024)
Syllabus -
1. Study of animal physiology, overview of the development of the field, experimental methods of physiological research. Physical and chemical principles of physiological functions. Internal environment, body fluids, homeostasis.
2. Molecules, energy and biosynthesis. Membranes, ion channels, transport, receptors, G proteins, signaling cascades and messengers.
3. Excitable tissues - nerve, muscle. Physical principles of neuron function, resting and action potential, cable properties and conduction. Synapse. Neuroglia. Cell types and their functions in the central and peripheral nervous system.
4. Nervous system central, peripheral, autonomic. Anatomy and function, brain, spinal cord, peripheral nerves.
7. Skeletal and smooth muscles, mechanics and energetics of muscle contraction, motor control, movement.
8. Circulation. Circulating fluids – blood, lymph, hemolymph. Blood cells and immunity. Heart and blood vessels, microcirculation. Regulation of blood pressure and cardiac output.
9. Respiration and transport of O2 and CO2 in terrestrial and aquatic animals. Mechanics of respiration, ventilation and perfusion of lungs and gills, gas exchange in respiratory organs and tissues, blood pigments, tissue respiration and regulation of respiration. Acid-base balance.
10. Excretion and homeostasis of salts and water. Excretory organs and urine production. Glomerular filtration, tubular reabsorption and secretion, osmoregulation. Metabolism of salts and water in relation to the environment.
11. Digestion. Food intake, digestion and absorption of nutrients. Gastrointestinal secretion. Neural and humoral regulation of gastrointestinal function. Gastrointestinal function in herbivores.
12. Physiology of the liver, hepatobiliary function.
13. Endocrine and neuroendocrine systems. Endocrine glands, control of hormone secretion and their physiological effects.
14. Physiology of reproduction. Gonads, development and function of the reproductive system, hormonal regulation. Mammalian placenta and mammary glands, breast milk production and regulation of lactation.
15. Energy metabolism and nutrition, energy balance and body temperature in animals. Storage and release of energy in the body. Regulation of food intake.
16. Organism and environment. Influence of external factors on physiological functions, adaptation, acclimatization.
Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (08.08.2024)
1. Studium fyziologie živočichů, přehled vývoje oboru, experimentální metody fyziologického výzkumu. Fyzikální a chemické principy fyziologických funkcí. Vnitřní prostředí, tělní tekutiny, homeostáza.
2. Molekuly, energie a biosyntéza. Membrány, iontové kanály, transport, receptory, G proteiny, signální kaskády a poslové.
3. Vzrušivé tkáně - nerv, sval. Fyzikální základy funkce neuronu, klidový a akční potenciál, kabelové vlastnosti a vedení vzruchu. Synapse. Neuroglie. Buněčné typy a jejich funkce v centrálním a periferním nervovém systému.
4. Nervový systém centrální, periferní, autonomní. Anatomie a funkce, mozek, spinální mícha, periferní nervy.
7. Svaly kosterní a hladké, mechanika a energetika svalové kontrakce, řízení motoriky, pohyb.
8. Cirkulace. Cirkulační tekutiny – krev, lymfa, hemolymfa. Krevní buňky a imunita. Srdce a cévy, mikrocirkulace. Regulace krevního tlaku a srdečního výdeje.
9. Dýchání a transport O2 a CO2 u suchozemských a vodních živočichů. Mechanika respirace, ventilace a perfuze plic a žaber, výměna plynů v respiračních orgánech a tkáních, krevní barviva, tkáňové dýchání a regulace respirace. Acidobasická rovnováha.
10. Exkrece a homeostáza solí a vody. Exkreční orgány a tvorba moče. Glomerulární filtrace, tubulární reabsorpce a sekrece, osmoregulace. Metabolismus solí a vody ve vztahu k prostředí.
11. Trávení. Příjem potravy, trávení a absorpce živin. Gastrointestinální sekrece. Neurální a humorální regulace gastrointestinálních funkcí. Gastrointestinální funkce u býložravců.
12. Fyziologie jater, hepatobiliární funkce.
13. Endokrinní a neuroendokrinní systémy. Endokrinní žlázy, řízení sekrece hormonů a jejich fyziologické účinky.
14. Fyziologie rozmnožování. Gonády, vývoj a funkce reprodukčního systému, hormonální regulace. Placenta a mléčné žlázy savců, tvorba mateřského mléka a regulace laktace
15. Energetický metabolismus a výživa, energetická rovnováha a tělesná teplota u živočichů. Uskladnění a uvolnění energie v organismu. Regulace příjmu potravy.
16. Organismus a prostředí. Vliv vnějších faktorů na fyziologické funkce, adaptace, aklimatizace.
Last update: Pácha Jiří, prof. RNDr., DrSc. (08.08.2024)
Learning outcomes - Czech
Fyziologie živočichů a člověka MB150P26B
Po absolvování přednášky student:
popíše složení buněčné membrány z hlediska lipidické a proteinové složky
definuje Nernstovu a Donnanovu rovnováhu a interpretuje, jak určují chemické a elektrické síly na biologické membráně
vysvětlí principy podílející se na vzniku klidového membránového potenciálu
vysvětlí rozpor mezi složením intracelulárního a extracelulárního prostoru včetně kvantitativního rozložení anorganických iontů a definuje procesy umožňující translokaci hydrofilních iontů a molekul přes biologickou membránu
diskutuje rozdíl mezi iontovým kanálem a přenašečem a je schopen graficky znázornit parametry popisující jejich kinetiku a vodivost
popíše stavbu a funkci jednotlivých buněčných typů nervového systému
vysvětlí funkční a morfologické rozdíly mezi elektrickou a chemickou synapsí
vyjmenuje hlavní mediátory nervového systému a popíše jejich působení na synapsi
rozliší základní části centrálního a periferního nervového systému člověka a vysvětlí jejich hlavní funkce
diskutuje vztah mezi mozkovými tekutinami a mozkovými bariérami
vysvětlí principy neurohumorálních regulací (zejména funkci hypofýzy a sekrečních cirkumventrikulárních orgánů)
popíše, jak nervový systém kóduje informace o modalitě, intenzitě, časovosti a prostorovosti stimulu napříč různými smyslovými systémy
vysvětlí funkční organizaci hlavních smyslových systémů člověka, včetně jejich receptorů, aferentních drah a korové reprezentace
vysvětlí, jak jsou energie smyslových stimulů převáděny na nervový signál v jednotlivých smyslových systémech
graficky znázorní časový průběh vzniku akčního potenciálu v srdečním, kosterním a hladkém svalu a popíše sekvenci dějů, které vedou ke svalové kontrakci
porovná specifické detaily role kationtů vápníku v kontrole kontrakce a relaxace kosterního, srdečního a hladkého svalu
rozebere mechanismus převodního systému srdečního
vysvětlí, jak změny sympatické aktivity mění komorovou práci, metabolismus srdce, spotřebu kyslíku a srdeční výdej
nakreslí graf časových změn tlaku, objemu a EKG v průběhu srdečního cyklu a pojmenuje a definuje jednotlivé fáze (systola, diastola, isovolumetrická kontrakce a relaxace, kontrakce síní, komorové plnění)
diskutuje vztah mezi tlakem, průtokem a odporem v cévním řečišti a aplikuje tento vztah na arterie, arterioly, kapiláry, venuly a vény
vysvětlí jak fyzikální vlastnosti (průměr cévy, viskozita, compliance) ovlivňují pohyb krve
rozebere mechanismy kontrakce hladkého svalu cévního a regulaci mikrocirkulace
užitím Starlingova zákona vysvětlí, proč se nehromadí tekutina v perikapilárním prostoru
nakreslí a popíše spirogram a určí, které objemy nelze měřit spirometricky
popíše ventilaci plic a transport plynů do a z plicních kapilár
diskutuje změny ve ventilaci v důsledku hypoxie, hyperkapnie a změn v acidobazické rovnováze
vysvětlí principy nervové a chemické regulace dýchání
nakreslí a popíše disociační křivku hemoglobinu a diskutuje, které změny ovlivňují tvar této křivky
interpretuje význam funkční morfologii nefronu a architektury renální cirkulace na tvorbu hypertonické moče
porovná myogenní a tubuloglomerulární zpětnou vazbu autoregulující průtok krve ledvinou a velikost glomerulární filtrace
popíše molekulární strukturu, funkci a lokalizaci konkrétních renálních transportních systémů
charakterizuje funkci jater ve vztahu k metabolismu živin a sekreci žluče a bilirubinu
určí hlavní charakteristiky a časové vztahy cefalické, gastrické a intestinální fáze trávení ve vztahu k žaludku a exokrinnímu pankreatu
vysvětlí rozdíly mezi trávením a resorpcí cukrů, tuků a proteinů v tenkém střevu
vyjmenuje střevní hormony a mediátory a uvede příklady jejich působení na buněčné úrovni
popíše resorpční a sekreční funkce tlustého střeva
vyjmenuje mechanismy výdeje tepla a popíše jejich centrální a humorální regulaci
diskutuje, jaké mechanismy se uplatní při udržení teplotní rovnováhy při pobytu v poušti, v zimě na horách a při pádu do ledového rybníka
vysvětlí, jak se liší mechanismy zvýšené teploty při tělesné námaze a při chřipce
rozliší termíny intrakrinní, autokrinní, parakrinní, endokrinní, tropní a rozebere princip negativní a pozitivní zpětné vazby sekrece hormonů
definuje hormony působící přes genovou expresi a přes změny fosforylace proteinů a na konkrétních příkladech rozebere detailní mechanismus jejich působení
vysvětlí mechanismus regulace metabolismu vápníku a sodíku
