Sinh lý học: Khoa học của sự sống

• Sinh lý học là gì?
• Sinh lý học so với Giải phẫu học
• Sinh lý học so với bệnh lý học
• Sinh lý học so với Sinh học
• Các loại sinh lý học
• Sinh lý học cho chúng ta biết gì về cơ thể
• Sinh lý học trong Y học
• Lịch sử sinh lý học
• Những điều cần biết

Sinh lý học là gì?

Sinh lý học là nghiên cứu về cách cơ thể con người hoạt động. Nó mô tả hóa học và vật lý đằng sau các chức năng cơ bản của cơ thể, từ cách các phân tử hoạt động trong tế bào đến cách các hệ thống cơ quan hoạt động cùng nhau. Nó giúp hiểu điều gì xảy ra khi cơ thể bạn khỏe mạnh và điều gì xảy ra sai khi bạn bị bệnh.

Phần lớn sinh lý học phụ thuộc vào các nghiên cứu cơ bản được thực hiện trong phòng thí nghiệm. Một số nhà sinh lý học nghiên cứu các protein hoặc tế bào đơn lẻ, trong khi những người khác có thể nghiên cứu về cách các tế bào tương tác để hình thành mô, cơ quan và hệ thống trong cơ thể.

Sinh lý học so với Giải phẫu học

Giải phẫu học là nghiên cứu về cấu trúc của động vật, thực vật và con người. Sinh lý học là nghiên cứu về cách thức hoạt động của các cấu trúc đó. Chụp hình ảnh như chụp X-quang hoặc siêu âm cho thấy giải phẫu của bạn, cung cấp hình ảnh xương và dây chằng. Bác sĩ sử dụng các xét nghiệm khác -- như xét nghiệm nước tiểu và máu hoặc điện tâm đồ (EKG) -- để tiết lộ thông tin chi tiết về sinh lý cơ thể bạn.

Sinh lý học so với bệnh lý học

Sinh lý bệnh là một khoa học trong sinh lý học. Đây là nghiên cứu về những thay đổi trong cơ thể là nguyên nhân hoặc hậu quả của chấn thương hoặc bệnh tật. 

Ví dụ, bạn có thể ngứa sau khi bị muỗi đốt vì nó có histamine trong nước bọt. Histamine liên kết với các thụ thể trên các đầu dây thần kinh trên da của bạn. Các đầu dây thần kinh này gửi tín hiệu đến não rằng vết cắn ngứa. 

Hoặc bạn có thể bị suy tim do huyết áp cao không được kiểm soát. Khi bạn bị huyết áp cao, tim bạn phải làm việc nhiều hơn bình thường để bơm máu đi khắp cơ thể. Khi tim bạn bị căng thẳng theo thời gian, tim có thể yếu đi và ngừng hoạt động. 

Đây cũng là trường hợp nếu bạn mắc bệnh thận giai đoạn cuối, còn được gọi là suy thận . Thận của bạn hoạt động như bộ lọc loại bỏ chất thải và chất lỏng dư thừa khỏi máu, sau đó bạn đi tiểu. Nhưng khi chúng ngừng hoạt động, những chất độc đó không có điểm thoát ra và tích tụ trong cơ thể bạn.

Một ví dụ khác là tắc ruột non, khi ruột non (ruột kết nối với dạ dày) bị tắc hoàn toàn hoặc một phần, thường là do mô sẹo, thoát vị hoặc ung thư ruột kết. Khi điều này xảy ra, chất thải và khí không thể di chuyển qua ruột của bạn, có thể gây rách, nhiễm trùng hoặc chết mô. 

Hoặc bạn có thể bị sốc nhiễm trùng do nhiễm trùng. Nhiệm vụ của hệ thống miễn dịch của bạn là chống lại nhiễm trùng, nhưng đôi khi nó cũng có thể nhắm vào các mô và cơ quan thông thường của bạn. Ở giai đoạn cuối của nhiễm trùng huyết — được gọi là sốc nhiễm trùng — tình trạng viêm do hệ thống miễn dịch gây ra khiến huyết áp của bạn giảm xuống, có thể dẫn đến suy nội tạng. 

Ở một số dạng bệnh tiểu đường, tuyến tụy của bạn ngừng sản xuất lượng insulin mà cơ thể bạn cần để điều chỉnh lượng đường. Thay vì chuyển hóa lượng đường đó thành năng lượng, lượng đường vẫn ở trong máu của bạn, điều này có thể gây ra các vấn đề bổ sung cho các cơ quan chính khác, như tim hoặc thận của bạn.
 
Nếu bạn bị thuyên tắc phổi, cục máu đông sẽ ngăn máu đến phổi của bạn. Điều này khiến bạn khó thở hơn.   

Sinh lý học so với Sinh học

Sinh lý học là một phần của khoa học rộng hơn về sinh học. Sinh học là nghiên cứu về tất cả các bộ phận của sự sống, bao gồm:

• Nguồn gốc của nó : Sự sống bắt đầu như thế nào là một trong những câu hỏi sinh học lớn nhất và ít được hiểu nhất. Để hiểu rõ hơn, các nhà sinh học nghiên cứu DNA của các sinh vật hiện đại để cố gắng truy tìm chúng về một tổ tiên chung.
• Sinh sản như thế nào : Sinh học sinh sản nghiên cứu cách các phân tử , tế bào và toàn bộ sinh vật -- như thực vật và động vật -- sinh sản. Điều này thường bao gồm sự hình thành tinh trùng và tế bào trứng và quá trình thụ tinh.
• Quá trình tiến hóa : Hiểu được cách sinh vật thích nghi với môi trường theo thời gian giúp các nhà sinh vật học hiểu được cách sự sống trên Trái Đất phát triển. 
• Cách phát triển:  Sinh học phát triển tập trung vào cách một tế bào đơn lẻ — như trứng đã thụ tinh — biến thành một cấu trúc phức tạp. Các nhà sinh học trong lĩnh vực này chú ý chặt chẽ đến những thay đổi về hình dạng, kích thước và chức năng của một sinh vật trong suốt cuộc đời của nó.
• Cấu tạo : Mọi vật thể sống đều được tạo thành từ tế bào và sinh học tế bào hướng đến mục tiêu tìm hiểu cấu trúc và chức năng của tế bào tạo nên sự sống như thế nào. 
• Tại sao nó lại hoạt động theo cách này : Các nhà sinh học hành vi nghiên cứu con người và động vật để cố gắng xác định hành vi nào được học và hành vi nào được di truyền.

Các loại sinh lý học

Nhân loại

Sinh lý học con người tập trung vào cách các hệ thống trong cơ thể bạn hoạt động, bao gồm hệ tuần hoàn, hệ miễn dịch, hệ thần kinh và hệ hô hấp. Bằng cách hiểu cách thức hoạt động của từng hệ thống khi khỏe mạnh và khi bị bệnh, các nhà khoa học có thể hiểu cách điều trị bệnh . 

Tế bào

Tế bào là khối xây dựng cho mọi vật thể sống. Sinh lý học tế bào nghiên cứu những gì xảy ra bên trong chúng để duy trì sự sống, bao gồm cấu trúc, chức năng và cách chúng giao tiếp với nhau. 

Thực vật

Trong sinh lý học thực vật, các nhà khoa học nghiên cứu cách thực vật phát triển và tồn tại trong các môi trường khác nhau. Các nhà khoa học thường xem xét quá trình trao đổi chất của thực vật, cách chúng hấp thụ nước và chất dinh dưỡng từ đất, cũng như cấu trúc của rễ và thân cây. 

Động vật

Sinh lý học động vật là nghiên cứu về cách thức hoạt động của các hệ thống cơ quan và mô trong cơ thể động vật. Điều này bao gồm cách chúng xử lý chất dinh dưỡng, điều chỉnh nhiệt độ cơ thể và phản ứng với môi trường của chúng.
 

Sinh lý học cho chúng ta biết gì về cơ thể

Các bác sĩ sử dụng sinh lý học để tìm hiểu thêm về nhiều hệ cơ quan khác nhau, bao gồm:

• Hệ thống tim mạch -- tim và mạch máu của bạn
• Hệ tiêu hóa -- dạ dày, ruột và các cơ quan khác tiêu hóa thức ăn
• Hệ thống nội tiết - các tuyến sản xuất hormone, các chất hóa học kiểm soát nhiều chức năng của cơ thể
• Hệ thống miễn dịch -- hệ thống phòng thủ của cơ thể bạn chống lại vi trùng và bệnh tật
• Hệ thống cơ bắp -- các cơ bạn sử dụng để di chuyển cơ thể
• Hệ thần kinh -- não, tủy sống và dây thần kinh của bạn
• Hệ thống thận -- thận và các cơ quan khác kiểm soát chất lỏng trong cơ thể bạn
• Hệ thống sinh sản -- cơ quan sinh dục
• Hệ hô hấp -- phổi và đường thở của bạn
• Hệ thống xương -- xương, khớp, sụn và mô liên kết

Đối với mỗi hệ thống, sinh lý học làm sáng tỏ tính chất hóa học và vật lý của các cấu trúc liên quan. Ví dụ, các nhà sinh lý học có thể nghiên cứu hoạt động điện của các tế bào trong tim kiểm soát nhịp đập của tim. Hoặc họ có thể khám phá cách mắt phát hiện ánh sáng, từ cách các tế bào trong võng mạc xử lý các hạt ánh sáng gọi là photon đến cách mắt gửi tín hiệu về hình ảnh đến não.

Sinh lý học xoay quanh việc hiểu cách cơ thể con người duy trì trạng thái ổn định trong khi thích nghi với các điều kiện bên ngoài, một quá trình gọi là cân bằng nội môi. Nó xem xét cách các hệ thống cơ quan của bạn giữ nhiệt độ ổn định trong các môi trường khác nhau. Và cách cơ thể bạn giữ lượng đường trong máu và các mức hóa chất khác không đổi ngay cả khi bạn ăn các loại thực phẩm khác nhau. Đây là những loại câu hỏi mà các nhà sinh lý học muốn trả lời.

Sinh lý học trong Y học

Bằng cách làm sáng tỏ các chức năng bình thường của cơ thể, sinh lý học có thể dạy các bài học về những gì không ổn trong bệnh tật. Ví dụ, các nhà sinh lý học đã tìm ra cách các loại tế bào khác nhau trong tuyến tụy giải phóng hormone để kiểm soát lượng đường trong máu . Điều đó giúp các bác sĩ hiểu và điều trị bệnh tiểu đường.

Lĩnh vực này cũng cung cấp thông tin chi tiết về cách làm cho cơ thể con người hoạt động hiệu quả hơn. Nó thường là một phần của y học thể thao, nơi mà việc biết cách cơ thể thích nghi với những thách thức về thể chất giúp các vận động viên ưu tú cải thiện hiệu suất, tránh chấn thương và phục hồi nhanh hơn.

Lịch sử sinh lý học

Giải phẫu học có thể nhìn thấy được, và các bác sĩ và nhà khoa học thời xưa đã nghiên cứu nó thông qua việc mổ xẻ, phẫu thuật và quan sát. Nhưng cách cơ thể thực sự hoạt động thì khó khám phá hơn, khiến sinh lý học trở thành một khoa học hiện đại hơn.

Những giải thích ban đầu về cách cơ thể con người hoạt động thường là những phỏng đoán dựa trên các quá trình quen thuộc với các nhà khoa học. Ví dụ, một số người cho rằng quá trình hình thành phôi thai tương tự như cách sữa biến thành pho mát. Các nhà khoa học ban đầu khác so sánh lưu lượng máu trong cơ thể với các kiểu thời tiết.

Vào thế kỷ 17, kính hiển vi đã giúp làm sáng tỏ các tế bào tạo nên cơ thể con người, dẫn đến sự hiểu biết mới về sinh lý học. Gần đây hơn, các công cụ như công nghệ giải trình tự gen và các loại quét cơ thể mới đã cung cấp cho các nhà sinh lý học tầm nhìn mở rộng về cơ thể con người.

Những điều cần biết

Sinh lý học là một nhánh của sinh học nghiên cứu cách thức hoạt động của tất cả các sinh vật sống, bao gồm cả con người. Nó đặt câu hỏi tại sao cơ thể chúng ta có những chức năng nhất định — như thở hoặc tiêu hóa thức ăn — và nhằm mục đích hiểu cách thức hoạt động của tất cả các hệ thống cơ quan khác nhau của chúng ta để duy trì sự sống và khỏe mạnh. Bằng cách nghiên cứu sinh lý học, các nhà khoa học có thể tìm hiểu thêm về cách duy trì sức khỏe tốt cho cơ thể chúng ta.

NGUỒN:

Hội Sinh lý học Hoa Kỳ: “Sinh lý học là gì?”

Sách giáo khoa mở của tiểu bang Oregon: “Giải phẫu và sinh lý học Chương 1.1: Cấu trúc quyết định chức năng như thế nào.”

Hội Sinh lý học: “Sinh lý học là gì?”

Đại học Cambridge: “Sinh lý học là gì?”

Tiến bộ trong Giáo dục Sinh lý học : “Các “nguyên tắc cốt lõi” của sinh lý học: sinh viên nên hiểu những gì?”

Tiến bộ trong Giáo dục Sinh lý học : “Sinh lý học lâm sàng: một ngành học thuật và lâm sàng thành công đang bị đe dọa ở Thụy Điển.”

Horstmanshoff, M., et al. Máu, mồ hôi và nước mắt: Những khái niệm thay đổi về sinh lý học từ thời cổ đại đến đầu thời hiện đại ở châu Âu , BRILL, 2012.

Bách khoa toàn thư về Y học Hành vi : "Sinh lý bệnh học".

Ngứa : "Đánh bại vết cắn: bệnh lý sinh lý và cách xử lý ngứa do muỗi đốt."

Tạp chí Khoa học Phân tử Quốc tế: "Dược lý trị liệu ngứa - Thuốc kháng histamin và thụ thể histamin như thụ thể liên kết với protein G".

Phòng khám Mayo: "Mối nguy hiểm của bệnh huyết áp cao: Tác động của bệnh tăng huyết áp lên cơ thể bạn."

Đại học Minnesota-Duluth: "Sinh học là gì?"

Dictionary.com: "Sinh lý học so với Sinh học."

Đại học Florida: "Sinh lý học thực vật".

World Atlas: "Thực vật hô hấp như thế nào?"

Tạp chí Sinh lý học, Hóa sinh và Dược lý Hoa Kỳ : “Ghi chú ngắn gọn về Sinh lý học con người và các hệ thống của nó.” 

Hiệp hội Sinh học Tế bào Hoa Kỳ (ASCB): “Sinh học tế bào là gì?”

Banerjee A.  Sinh lý học lâm sàng: Sách nhập môn về kiểm tra . Nhà xuất bản Đại học Cambridge, 2005.

Britannica: “Tế bào”, “Nguồn gốc sự sống”, “Phân hạch nhị phân”, “Phát triển sinh học”, “Sinh học”.   

Đại học Berkeley, California / Bảo tàng Cổ sinh vật học UC Tìm hiểu về quá trình tiến hóa: “Từ súp đến tế bào: Nguồn gốc của sự sống.”

CE Cooper, PC Withers.  Bách khoa toàn thư về sinh thái (Phiên bản thứ hai), 2008.

Phòng khám Cleveland: “Tắc ruột”, “Nhiễm trùng huyết”, “Sốc nhiễm trùng”.  

Cao đẳng St. Benedict/Đại học St. John: “Giới thiệu về sinh lý học thực vật”.

Từ điển Collins: “Sinh lý tế bào.” 

Davies, JA  Sinh lý học con người: Giới thiệu rất ngắn gọn . Nhà xuất bản Đại học Oxford, 2021.

Phòng khám Mayo: “Bệnh thận giai đoạn cuối”, “Thuyên tắc phổi”, “Bệnh tiểu đường loại 2”. 

Thiên nhiên : “Sinh học tiến hóa.” 

Đại học Stockholm: “Sinh lý học thực vật”.

Đại học Edinburgh: “Cử nhân Khoa học về Sinh sản”.

Đại học Minnesota: “Sinh học hành vi”.

Khoa Khoa học Trái đất và Sự sống, Đại học Vrije Amsterdam: “Sinh lý tế bào và Ứng dụng.”